Úvodní stránka :: Ostatní :: Kamerové systémy

Letectví Koníci Ostatní

Kamerové systémy

Kamerové systémy jsou jednou z forem ochrany majetku a osob. Umožňují kontrolu a monitorování oblasti střeženého prostoru a také zajišťují přenos těchto informací do stanoviště obsluhy, kde je pořízený záznam dále zpracováván.
V tomto článku bych Vám chtěl popsat hlavní principy fungování kamerových systémů, jejich rozdělení, výhody a nevýhody jednotlivých systémů a také podat základní informace ohledně legislativy.

Rozdělení kamerových systémů a jejich zakladní princip fungování

Kamerové systémy můžeme rozdělit do těchto základních skupin:

  1. CCTV (analogové)
  2. IP

Označení CCTV (Close Circuit TeleVision) v překladu znamená "uzavřené televizní okruhy", jedná se o označení analogových kamerových systémů. V České republice se někdy používá označení CCTV pro kamerové systémy obecně.

Jednotlivé skupiny budou podrobněji popsány v samostatných kapitolách. Princip fungování kamerového systému je u analogových a IP systémů podobný. Změny jsou jen v použitých techologiích a přenosových médiích. Princip je zobrazen na obrázku níže.

Princip CCTV

Princip CCTV

Na schématu je systém rozdělen do čtyř úrovní. V první jsou samostatné kamery. Druhá zobrazuje přenosové médium mezi kamerou a záznamovým zařízením. U analogových systémů jde o koaxiální kabel, u IP systémů je signál přenášen přes síť LAN. Dalším přenosovým médiem může být radiový přenos. Záznamové zařízení signál zpracovává a výstupem může být obraz na připojeném zobrazovacím zařízení (monitor, TV) nebo je signál poslán do sítě LAN, kde se k náhledům dostaneme z jednotlivých počítačů v síti. Přenos ze sítě LAN může být dál posílán na podporované mobilní zařízení.

Rozlišení kamer

Každá kamera pracuje v určitém rozlišení, které je dáno čtvercem počtu horizontálních a vertikálních bodů. Toto rozlišení je dáno snímacím prvkem kamery. U záznamových zařízení je tato informace také důležitá, říká nám v jaké kvalitě bude záznam uložen nebo zobrazen.
Níže na obrázku jsou názorně zobrazené některé používané formáty:

Rozlišení kamer

Rozlišení kamer

Analogové kamerové systémy

Analogové systémy CCTV jsou zatím nejvíce používaným typem kamerových systémů. Hlavním důvodem je samazřejmě cena a také dostačující kvalita obrazu pro některé základní aplikace. Další velkou výhodou je velmi nízká poruchovost a jednoduchost celého systému.

Analogový systém se skládá z kamery, která je spojena se záznamovým zařízením pomocí koaxiálního kabelu. Záznamové zařízení se označuje zkratkou DVR (Digital Video Recorder). Toto zařízení jde většinou připojit do sítě LAN a pomocí programu či webového prohlížeče k němu vzdáleně přistupovat. Nyní si ve stručnosti probereme jednotlivé zmíněné komponenty:

Analogové kamery

Analogové kamery používají pro přenos podobnou technologii, jako se používá u přenosu televizního obrazu. Díky této technologii jsou některé funkce a kvalitativní prvky omezené.
Analogové systémy mají většinou rozlišení do 0,4 MPix a používají snímací prvky typu CCD. Většinou se, ale udává informace v tzv. TV řádcích. Dnes se vyrábějí kamery od 420 do 700 řádků. Důležitou informací je zda tohoto řádkování dosahují v černobílém režimu či barevném. Analogové kamery mají větší citlivost než kamery IP.

Kabeláž a napájení kamer

Jak již bylo napsáno signál z kamery do záznamového zařízení je posílán po kaxiálním kabelu. Používá se 75 Ohmový typ. Napájení kamer je řešeno zvlášt, pomocí dvojlinky. Každá kamera může mít svůj zdroj, nebo se používá řešení pomocí jednoho zdroje pro všechny kamery. Pro toto řešení je vhodné použít kabeláž, která obsahuje v jednom svazku jak koaxiální kabel, tak napájecí linku.

Záznamové zařízení

Záznamové zařízení u systému CCTV se obvykle označuje zkratkou DVR (Digital Video Recorder. Výrobci systémy DVR vyrábějí v určitých řadách, které jsou dány počtem připojených kamer. Existují systémy pro připojení 2, 4, 8 a 16, 24 kamer. Dle počtu kamer a také kvality a doby nahrávání volíme velikost uložiště. V dnešní době jsou to většinou speciální harddisky určené pro kamerové systémy, které jsou přizpůsobeny k trvalému provozu.
Systém DVR má většinou výstupy na připojení monitoru a nebo přímo do sítě LAN. Pomocí monitoru můžeme nahlížet přímo na jednotlivé kamery nebo přehrávat záznam. Další variantou je sledování těchto informací přímo přes počítače, které se systémem DVR komunikují přes síť pomocí programu, nebo webové aplikace. Stejným způsobem může se systémem DVR komunikovat i s patřičně vybaveným mobilním telefonem.

DVR

Systém DVR

HD SDI systémy

HD SDI (High-Definition Serial Digital Interface) je systém pracující s rozlišením Full HD (1920 x 1080) nebo HD (1280 x 720) ve formátu 16:9 při použití technologií analogových systémů - přenos přes koaxiální kabel. Díky přenosu na vysokých frekvencích (řádově GHz) je maximální vzdálenost kabelu ovlivněna útlumem, kvalitou kabelu, doporučuje se maximální vzdálenost mezi kamerou a DVR 100m. Tyto speciální kamery vyžadují také zařízení DVR, které tyto funkce podporuje.

HDCVI systémy

HDCVI (High Definition Composite Video Interface) je nový systém pracující podobně jako HD SDI s Full HD rozlišením. Výhodou tohoto systému je obousměrná komunikace mezi kamerou a DVR, možnost používání PTZ kamer ovládaných jen přes instalovaný koaxiální kabel a hlavně možnost instalovat kamery na koaxiální kabel dlohý až 500m.

IP kamerové systémy

Jedná se o novější a modernější variantu kamerového systému. Systém využívá jako přenosové médium mezi kamerami a záznamovým zařízením počítačovou IP síť. Každé zařízení má své IP rozhraní, pomocí kterého komunikuje s ostatními prvky sítě.
Velkou výhodou je možnost použití stávající počítačové sítě, na které mohou fungovat i jiné služby (přenos dat, webový server, poštovní server). Nicméně se toto řešení nedoporučuje (hlavně u systémů s více kamerami). Důvodem je velký objem dat, jež každá kamera vysílá. Celý systém může být díky tomuto řešení velmi pomalý. Mnohem elegantnější řešení je mít kamery zapojené ve vlastní kamerové IP síti a jen výstup ze záznamového zařízení mít připojený do počítačové IP sítě.

IP kamery

IP kamery používají pro komunikaci s ostatními prvky počítačovou IP síť. Proto mohou být umístěné, téměř kdekoliv v síti, kde se k ním uživatel dokáže pomocí IP komunikace připojit. Výrábějí se s různými snímacími prvky, které dávají rozlišení od velmi nízkého rozlišení CIF až po 8 MPix. Dnes jsou nejvíce rozšířené kamery s rozlišení 1,3 nebo 2 MPix. V IP kamerách se většinou používá snímací prvek typu CMOS, mají menší citlivost než kamery analogové, vyvažují to větším rozlišením.

Kabeláž a napájení kamer

Kabeláž je prováděna pomocí kabelů UTP, STP. Doporučeno je používat kabely STP v kategorii 6. Opět záleží na okolnostech použítí. Většina IP kamer je dnes napájena přes ethernet, tzv. PoE (Power on Ethernet) - jedná se o technologii, kdy se po jednom páru přenáší i napájení kamer. Jako zdroj slouží tzv. PoE injektory nebo PoE switche.

Záznamové zařízení

Principem je záznamové zařízení pro IP kamery velice podobné tomu analogovému. Tyto zařízení jsou označovány zkratkou NVR (Network Video Receiver)

NVR

Systém NVR

Rozdělení kamer

Samotné kamery můžeme rozdělit do několika skupin bez ohledu na použitou technologii. Hlavním kritériem je, zda se bude kamera používat ve vnitřních prostorech či venku. Níže jsou popsány základní typy kamer.

Deskové kamery

Jedná se o kameru, která neobsahuje žádný kryt, v podstatě se jedná o plošný spoj, ze které jsou vyvedeny jednotlivé konektory pro připojení napájení, vývod pro signál atd. Objektivy jsou buď přímo součástí nebo se dá připojit do patice.Tyto kamery se obvykle umísťují do vnitřních nebo venkovních krytů.

Desková kamera

Desková kamera s objektivem

Kompaktní kamery

Jedná se o kameru, která už je od výrobce umístěna v krytu. Většinou se dodává bez objektivu, který se montuje do patice. Připevňují se pomocí držáku s kloubem. Někdy se tento typ také nazývá box kamera.

Kompaktní kamera

Kompaktní kamera

Kompaktní venkovní kamery

Jedná se opět o kameru umístěnou v boxu, tentokráte přizpůsobenou použití ve venkovním prostředí, bez nutnosti použití dalšího krytu. Obvykle tyto kamery obsahují i IR přísvit pro osvětlení určitého prostoru před kamerou.

Kompaktní venkovní kamery

Kompaktní venkovní kamera

DOME kamera

Jedná se o kameru umístěnou ve speciálním půlkruhovém krytu. Kamery se vyrábějí jak v provedení venkovním tak vnitřním.
Existují i speciální pohyblivé kamery, kamera se v krytu natáčí všemi směry, označují se názvem SPEED DOME.

DOME kamery

Na prvním obrázku je standardní DOME kamera a na druhém SPEED DOME kamera.

Objektivy

Objektiv je nedílnou součástí kamery. Existují kamery, u kterých jsou objektivy pevnou součástí kamery a dálší skupinu tvoří kamery s výměnným objektivem, který se volí podle účelu, prostoru, který má kamera vidět.
Objektiv má několik důležitých parametrů, které ovlivňují výsledný obraz. Prvním z nich je ohnisková vzdálenost. Čím je hodnota ohniskové vzdálenosti větší, tím užší má kamera pozorovací úhel, ale zároveň více přibližuje.
Dalším parametrem je světelnost objektivu. Čím je světelnost větší, tím lépe kamera vidí hlavně za stížený světelných podmínek. Paradoxně značení světelnosti je obrácené. Větší světelnost, menší uváděné číslo.
Posledním neméně důležitým parametrem je velikost snímače (čipu), obvyklé velikosti jsou 1/3", 1/2", 1/4" aj. Velikost čipu je důležitá právě ve spojitosti s ohniskovou vzdáleností. Pro každou velikost čipu je jinak stanovena ohnisková vzdálenost.
Na celou tuto problematiku existují na internetu speciální kalkulátory, které Vám pomohou vybrat správný objektiv po zadání potřebných hodnot.

Důležitým parametrem je také provedení výměnných objektivů. Je nutné se podívat, která kamera jakou variantu podporuje. Existují dva nejvíce používané standardy:

CS-mount
Normalizoaná vzdálenost 12,5v26 mm snímacího prvku od roviny objektivu.
C-mount
Normalizovaná vzdálenost 17,52 mm snímacího prvku od roviny objektivu.

Zkratky používané v kamerových systémech

Při výběru kamerového systému se v různých nabídkách setkáváte s nespočetným výčtem různých zkratek, které daný systém specifikují. Hodně pojmů se používá i u domácích kamer či fotoaparátů. Níže jsou jednotlivé zkratky stručně vysvětleny:

AE, AES
(Auto Exposure, Auto Electronic Shutter) - automatické řízení expozice. Elektronická clona se např. automaticky stáhne v případě příliž intenzivního osvětlení.
AF
(Auto Focus) - Automatické ostření objektivu.
AGC
(Automatic Gain Control) - automatické nastavení zesílení.Elektronický obvod, udržující konstantní úroveň výstupního signálu. Používá se zejména v kamerách při nízkých úrovní osvětlení - automaticky zvětšuje zesílení a tím citlivost kamery. Typické hodnoty jsou 12 - 20 dB, tzn. zesílení se zvětší přibližně 4x - 10x, většinou na úkor odstupu signál/šum.
AI
(Auto Iris) - automatické řízení clony objektivu. U objektivu s automatickou clonou je clona automaticky otevírána a přivírána na základě úrovně osvětlení snímané scény.
ALC
(Automatic Level Control) - automatické řízení úrovně.U objektivů s automaticky řízenou clonou (AI) udržuje v širokém rozsahu osvětlení scény.
AWB, AWC
(Auto White Balance) - automatické vyvážení bílé.
BLC
(Back Light Compensation) - kompenzace vlivu protisvětla. Jedná se o funkci CCD kamer.
BW
(Black White) - černobílý (monochromatický) obraz.
CCD
(Charge Coupled Device)- polovodičový světlocitlivý snímací prvek s nábojově vázanou strukturou, který převádí optický signál na elektrický. Používá se pro na snímání obrazu u většiny profesionálních kamer. Vyrábí se v různých velikostech nesprávně označovaných jako formáty 1", 2/3", 1/2", 1/3", 1/4" a 1/8". Jinou alternativou jsou čipy CMOS.
CMOS
(Complementary Metal–Oxide–Semiconductor) - technologie výroby integrovaných obvodů, v kamerách se využívá jako snímací prvek, který převádí optický signál na elektrický. Druhou alternativou jsou čipy CCD.
DC drive
Jeden z typů řízení clony objektivu pomocí stejnosměrného napětí z kamery. Oproti systému VIDEO drive je rychlejší
DSP
(Digital Signal Processing) - analogový signál je převeden do digitálního, následně je upraven a zpět převeden na analogový.
EI, ES, ELC, ESC
(Electronic Iris, Schutter) - Elektronická regulace množství akumulovaného naboje expoziční dobou přímo na CCD snímacím prvku.
GC
(Gamma correction) - Gamma korekce.
IR
(Infra-Red) - označení přisvitu v IR spektru. Využívá se hlavně při stížených visuálních podmínek (např. v noci).
PH
(Pin Hole) - označení malých dirkových objektivů, které se většinou použivají v miniaturních, skrytých, nebo u některých deskových kamer.
VIDEO drive
Jeden z typů řízení clony objektivu pomocí videosignálu.
WDR
(Wide Dynamic Contrast) - funkce kamery, kde díky zvýšenému světelnému rozsahu, dokáže kamera lépe zobrazit tmavé a naopak světlé scény v obraze. Větší rozsah je docílen zachycením obrazu s větším dynamickým rozsahem a následným mapováním tónů jsou nepotřebné úrovně tónů odstraněny.
(Wide Dynamic Capture) - funkce kamery, kde je lepší zobrazování kontrastních scén vyřešeno pomocí rychlého nasnímání s různou úrovní expozice pro jednotlívé snímky. Následně se spojí a provede se odstranění nepotřebných úrovní tónů. Vysledný obraz je mnohem kvalitnější než technologie "Wide dynamic Contrast".
VMD
(Video Motion Detection) - detekce pohybu v obraze.

Návrh systému CCTV

Při návrhu instalace kamerového systému je nutno brát do úvahy následující kritéria zohledňující tyto funkční požadavky:

Normy a legislativa

Normy používané u kamerových systémů

Normy, které vydává Evropská komise pro normalizaci v elektrotechnice (CENELEC – Comité Européen de Normalisation Électrotechnique) a které Česká republika používá, jsou:

ČSN EN 50 132-1 Poplachové systémy - CCTV sledovací systémy pro použití v bezpečnostních aplikacích - Část 1: Systémové požadavky
ČSN EN 50 132-5 Poplachové systémy - CCTV sledovací systémy pro použití v bezpečnostních aplikacích - Část 5: Přenos videosignálu
ČSN EN 50 132-7 Poplachové systémy - CCTV sledovací systémy pro použití v bezpečnostních aplikacích - Část 7: Pokyny pro aplikaci

Úrad pro ochranu osobních údajů

Provozování kamerového systému je považováno za zpracovávání osobních údajů a to pokud je vedle sledování pořizován obrazový, zvukový záznam a pokud jsou tyto záznamy používany k možné identifikaci osob. Proto je nutné každý takovýto kamerový systém zaregistrovat na Úřadu pro ochranu osobních údajů (viz. www.uoou.cz).

Závěr

Ve článku byly uvedeny základní principy fungování systému CCTV, popisu jednotlivých prvků. Dále zde byly popsány základní normy vztahující se ke kamerovým systémům. Jsou to informace, které by měla každá montážní firma, zabývající se instalací těchto systémů, znát a ostatním lidem by měla pomoci v základní orientaci v tomto oboru.

Kam dále:

  1. Zpět na: Ostatní

Informace

Aktualizováno: 24.5.2014
Napsáno pro: ELKOV elektro a.s.