ПРИНЦИП РАБОТЫ IP КАМЕРЫ

Принцип работы IP камер основан на преобразовании оптического изображения в цифровой формат электрического сигнала и передаче его по локальной вычислительной сети (ЛВС) или через интернет.

В состав IP камеры входят:

• объектив (проецирует изображение на матрицу);
• матрица;
• схема обработки сигнала.

Кроме того, в зависимости от типа видеокамеры она может иметь WiFi модуль, преобразователь PoE напряжения, слоты под карту памяти и пр.

Матрица IP камеры видеонаблюдения представляет собой полупроводниковую пластину, состоящую из элементарных площадок, которые называются пиксели.

Каждый из них является светочувствительным сенсором, кроме того содержит микроэлектронные элементы, которые преобразуют заряд, возникающий на сенсоре под воздействием света, в электрический сигнал и передают его для дальнейшей обработки.

Такая технология носит название CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor (комплементарный металлооксидный полупроводник).

Количество пикселей, образующих матрицу определяет ее разрешающую способность. Разрешение современных цифровых видеокамер может составлять до 8 мегапикселей и более. Приставка мега означает миллион или 106.

Электронная схема содержит процессор и преобразует поступающий с матрицы сигнал в двоичный код. Кроме того она осуществляет сжатие сигнала с целью экономии трафика. IP камеры используют, как правило, такие методы сжатия как: H.264, MPEG, MJPEG.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ И КАК РАБОТАЮТ АЛГОРИТМЫ СЖАТИЯ В IP КАМЕРАХ

Сжатие видео используется для сокращения размера видеофайлов, уменьшения потоков данных и облегчения их передачи через сеть.

Принцип работы H.264 (или MPEG-4 Part 10) в IP камерах.

Протокол H.264 — это стандарт сжатия видео, который позволяет уменьшить размер видеофайлов без значительной потери качества изображения. Он использует различные методы для упаковки видеоинформации и оптимизации её передачи через сеть.

Вместо хранения каждого кадра полностью, протокол H.264 сохраняет только изменения между кадрами и информацию о движении объектов. Это делает сжатие более эффективным и позволяет передавать видео через сеть с меньшими затратами на пропускную способность.

Преимущества протокола H.264 заключаются в его высокой степени сжатия при сохранении качества видео. Это позволяет IP камере создавать видео c более низким размером файла и передавать его по сети без значительной потери качества.

Кроме того, практически все устройства и платформы поддерживают протокол H.264 и способны декодировать видео, закодированное этим стандартом.

Недостатком является то, что для его кодирования и декодирования значительное количество вычислительных мощностей, что создает повышенную нагрузку на процессор.

Принцип работы алгоритма сжатия MJPEG в системах IP видеонаблюдения.

Протокол (Motion JPEG) - это метод сжатия, который представляет кадр в виде отдельного изображения JPEG. Вместо сжатия всего видеопотока в одном большом файле, он разбивает его на серию отдельных кадров, каждый из которых сжимается как отдельное изображение.

При использовании протокола MJPEG, каждый кадр сжимается с использованием алгоритма сжатия JPEG. Этот алгоритм сжимает изображение путем удаления ненужной информации и шумов, чтобы уменьшить его размер, но при этом сохранить достаточное качество.

Преимущества заключаются в простоте реализации и обработки. Каждый кадр можно обрабатывать независимо от других и иметь постоянное качество изображения. Данный алгоритм не создает большой нагрузки на камеры и другие сетевые устройства.

Однако, у него есть и некоторые недостатки. Главным является большой размер файлов. Это может затруднить передачу видеосигнала через сеть с ограниченной пропускной способностью. Кроме того, при таком сжатии требуется больше места для хранения видеоархива в сравнении с другими методами.

РАБОТА IP КАМЕРЫ КАК СЕТЕВОГО УСТРОЙСТВА

IP камера является сетевым устройством и работает в соответствии с определенными протоколами. IP – это аббревиатура английских слов Internet Protocol, что в переводе на русский означает межсетевой протокол, то есть набор правил по которым осуществляется обмен информацией между компонентами сети.

Таким образом, принцип работы IP камеры можно описать следующим образом:

1. Сцена наблюдения объективом проецируется на матрицу видеокамеры, где она преобразуется в электрический сигнал.

2. Этот сигнал процессором видеокамеры преобразуется в двоичный код, сжимается, упаковывается в пакеты и передается в соответствии с используемым протоколом.

3. На стороне видеорегистратора, сервера или другого, предназначенного для этих целей устройства, сигнал принимается, декодируется и поступает на устройство отображения (монитор) или записывается на носитель для создания видеоархива.

Стек протоколов TCP/IP включает различные правила, используемые в компьютерных сетях для обмена данных. Наиболее известные это:

1. Протокол интернета (IP), который обеспечивает маршрутизацию и доставку пакетов данных в сети. Он отвечает за присвоение и идентификацию уникальных IP адресов для каждого устройства в сети.

2. TCP обеспечивает надежную и ориентированную на соединение передачу данных между устройствами. Он разделяет данные на пакеты, подтверждает их получение, управляет порядком и контролирует надежность передачи данных.

3. UDP обеспечивает передачу данных без установки и подтверждения соединения. Он работает в режиме "без подтверждения", что делает его быстрее, но менее надежным, чем TCP. UDP часто используется для потоковой передачи данных, таких как аудио и видео.

Отдельно следует отметить применяемый в системах и камерах IP видеонаблюдения стандарт ONVIF.

ONVIF (Open Network Video Interface Forum) – это открытый стандарт, разработанный для обеспечения совместимости и взаимодействия различных устройств видеонаблюдения от разных производителей.

Он определяет общий набор протоколов и стандартов, позволяющих устройствам видеонаблюдения взаимодействовать между собой и сетевыми системами.

ONVIF включает протоколы и спецификации для работы с IP-камерами, видеорегистраторами, сетевыми видеокодерами и другими устройствами видеонаблюдения. Он определяет стандартные команды и методы для управления и передачи данных, настройки параметров камер и других функций, связанных с видеонаблюдением.

Соответствие стандарту ONVIF обеспечивает совместимость и интеграцию различных устройств видеонаблюдения, что позволяет легко создавать единые системы видеонаблюдения из компонентов разных производителей.

ПРИНЦИП IP АДРЕСАЦИИ В КАМЕРАХ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Для того чтобы камерам и другому оборудованию систем видеонаблюдения взаимодействовать друг с другом они должны быть идентифицированы в составе сети.

Для этого служат два параметра:

• IP (айпи) адрес;
• маска сети.

IP адрес - это идентификатор камеры видеонаблюдения, регистратора или другого устройства в сети.

Он состоит из набора чисел, разделенных точками, например, "192.168.0.111". Каждое устройство в сети должно иметь уникальный айпи, чтобы другие могли отправлять и получать данные от него.

Маска подсети – это способ определить, какие части IP адреса относятся к самому устройству, а какие - к сети.

Она представляет собой еще один набор цифр, например, "255.255.255.0". Маска подсети указывает, какие биты в IP адресе используются для идентификации устройства, а какие - для определения сети.

В нашем примере для маски 255.255.255.0 в IP адресе 192.168.0.111 к сети будет относиться часть из первых трех групп 192.168.0, а последняя будут являться идентификаторов устройства (подробнее)

Важно отметить, что правильная настройка IP адреса и маски сети является важным аспектом в сетевом конфигурировании для обеспечения связи между устройствами и правильного функционирования сети.

ПРИНЦИП РАБОТЫ IP КАМЕРЫ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ И ПО WIFI

Как говорилось, для идентификации камеры видеонаблюдения в сети служит IP адрес. Но для работы через интернет подойдет не каждый айпи.

Существует два основных их типа:

• статический;
• динамический.

Статический IP (белый) адрес.

Он назначается один раз и остается постоянным в течение длительного времени. Таким образом, его всегда можно сопоставить с конкретным устройством.

Он обеспечивает постоянный доступ к устройству из интернета. Статический адрес предоставляется провайдером интернет услуг и является платным.

Динамический (серый) IP адрес.

Назначается устройству автоматически при подключении к сети. Он может меняться с течением времени или при переподключении. Назначение динамического IP адреса осуществляется DHCP-сервером (сервером динамической конфигурации хоста), который автоматически предоставляет доступные IP адреса устройствам в сети.

Преимуществом динамических IP адресов является эффективное использование адресного пространства, поскольку адреса выделяются только при необходимости.

Для подключения к интернету провайдер по умолчанию предоставляет динамический адрес, который, как уже говорилось, может постоянно изменяться.

Для доступа в интернет, в том числе и для камеры видеонаблюдения, используется роутер. До него (в локальной сети) к видеокамере можно обращаться по ее адресу и проблем не будет. Чтобы получить доступ из интернета нужно сначала "постучаться" к роутеру.

Если он имеет динамический адрес, то простым введением его в адресной строке браузера мы результата не получим, поскольку неизвестно какой конкретно присвоен провайдером. При статическом проблем не возникает.

В настоящее время для организации удаленного просмотра камеры через интернет оптимальным способом является использование облачного сервиса видеонаблюдения.

Принцип его работы заключается в том, что после регистрации камеры по ее серийному номеру сервис своими средствами обеспечивает к ней удаленный доступ для просмотра и управления.

Кроме того "облако" предоставляет услуги по созданию и хранению видеоархива на своих серверах. Пользователям предлагается линейка тарифов, в том числе и бесплатных.

Принцип работы IP камеры по WiFi.

Принцип формирования видеосигнала в этом случае остается прежним. Разница заключается в способе его передачи. WiFi – это беспроводная (радиоканальная) технология.

Для работы с ее использованием нужна камера, поддерживающая WiFi. Кроме того в ее настройках нужно указать имя беспроводной сети и пароль доступа к ней.

Как правило, указывается сеть, которая используется роутером. При необходимости можно создать новую. Ее имя должно быть одинаково для всех устройств, которые должны обмениваться информацией друг с другом.

Основным недостатком этой технолгии является небольшая дальность передачи сигнала. Правда, ее можно увеличить за счет использования ретрансляторов.

Таковы основные принципы по которым работают IP камеры видеонаблюдения. Существуют дополнительные опции и типы камер, например:

• поворотные (PTZ);
• с питанием по PoE;
• встроенным микрофоном или возможностью подключения внешнего;
• с датчиком движения и записью и пр.

© 2012-2023 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов