Пристрій веб-камери

Цифрова веб-камера являє собою мережевий пристрій, який складається з відео камери (ПЗС-матриці), процесора компресії і вбудованого веб-сервера. Як правило, веб-камера використовується як пристрій для організації відеозйомки, відеоконференцій або відеоспостереження та передачі відеозображення по мережі LAN / WAN / Internet. Для роботи веб-камери в мережі не потрібно спеціальних пристроїв і персонального комп'ютера. Залежно від настройок, доступ до відеозображення, отриманого веб-камерою, може бути відкритий усім користувачам мережі або тільки авторизованим користувачам.

Пристрій і принцип роботи веб-камери

Сучасна веб-камера являє собою цифровий пристрій, що виробляє відеозйомку, перобразованіе аналогового відеосигналу в цифровий, стиснення цифрового відеосигналу і передачу відеозображення з комп'ютерної мережі. Тому до складу веб-камери входять наступні компоненти:

ПЗЗ-матриця,

об'єктив,

оптичний фільтр,

плата відеозахоплення,

блок компресії (стиснення) відеозображення,

центральний процесор і вбудований веб-сервер,

ОЗУ,

флеш-пам'ять,

мережевий інтерфейс,

послідовні порти,

тривожні входи / виходи.

В якості фотоприймача в більшості веб-камер застосовується ПЗС-матриця (ПЗЗ, CCD - прилад із зарядовим зв'язком) - прямокутна світлочутлива напівпровідникова пластинка з відношенням сторін 3: 4, яка перетворює падає на неї світло в електричний сигнал. ПЗЗ-матриця складається з великої кількості світлочутливих осередків. Для того щоб підвищити світлову чутливість ПЗС-матриці, нерідко формують структуру, яка створює мікролінзу перед кожною з осередків. У технічних параметрах веб-камери зазвичай вказують формат ПЗС-матриці (довжина діагоналі матриці в дюймах), число ефективних пікселів, тип розгортки (прогресивна або черезстрокова) і чутливість.

Об'єктив - це лінзова система, призначена для проектування зображення об'єкта спостереження на світлочутливий елемент веб-камери. Об'єктив є невід'ємною частиною веб-камери, тому від правильності його вибору й установки залежить якість відеозображення, одержуваного веб-камерою. Досить часто веб-камера комплектується об'єктивом. Об'єктиви характеризуються рядом найважливіших параметрів, таких як фокусна відстань, відносний отвір (F), глибина різкості, тип кріплення (C, CS), формат.

Оптичні інфрачервоні відтинають фільтри, які встановлюють у веб-камери, представляють собою оптично точні плоськопараллельниє платівки, монтовані зверху ПЗС-матриці. Вони працюють як оптичні низькочастотні фільтри з частотою зрізу близько 700 нм, поблизу червоного кольору. Вони відсікають інфрачервону складову світлових хвиль, забезпечуючи веб-камері правильну передачу кольору. Однак, на багато чорно-білі веб-камери такі фільтри не встановлюють, завдяки чому монохромні веб-камери мають більш високу чутливість.

Плата відеозахоплення веб-камери (блок оцифрування) здійснює перетворення аналогового електричного сигналу, сформованого ПЗС-матрицею, в цифровий формат. Процес перетворення сигналу складається з трьох етапів:

Дискретизація,

Квантування,

Кодування.

Дискретизація - зчитування амплітуди електричного сигналу через рівні проміжки часу (період). Цей етап перетворення сигналу характеризується частотою дискретизації.

Квантування - це процес подання результатів дискретизації в цифровій формі. Зміна рівня електричного сигналу за період дискретизації представляється у вигляді кодового слова з 8, 10 або 12 біт, які дають відповідно 256, 1024 і 4096 рівнів квантування. Від числа рівнів квантування залежить точність представлення сигналу в цифровій формі.

Кодування. Крім інформації про зміну рівня сигналу, отриманої на попередньому етапі, в процесі кодування формуються біти, що повідомляють про кінець синхроімпульса і початку нового кадру, а також додаткові біти захисту від помилок.

Блок компресії веб-камери виконує стиснення оцифрованого відеосигналу в один з форматів стиснення (JPEG, MJPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Завдяки стисненню, скорочується розмір відеокадру. Це необхідно для збереження і передачі відеозображення по мережі. Якщо локальна мережа, до якої приєднана веб-камера, має обмежену смугу пропускання, то щоб уникнути переповнення мережевого трафіку доцільно скорочувати обсяг переданої інформації, знизивши або частоту передачі кадрів по мережі, або дозвіл кадрів. Більшість форматів стиснення, які використовують веб камери, забезпечує розумний компроміс між цими двома способами вирішення проблеми передачі відео по мережі. Відомі на сьогоднішній день формати стиснення дозволяють отримати оцифрований потік з пропускною здатністю 64 Кб - 2 Мб (при такій смузі пропускання потоки відеоданих можуть працювати паралельно з іншими потоками даних у мережах).

Стиснення відеозображення у веб-камері може бути представлено як апаратно, так і програмно. Програмна реалізація компресії дешевше, проте через високу обчислювальну ємності алгоритмів стиснення вона малоефективна, особливо коли потрібно переглядати відеозображення з веб-камери в online режимі. Тому більшість провідних виробників випускають веб-камери з апаратною реалізацією стиснення. Наприклад, кожна мережна камера компанії AXIS Communications оснащена процесором компресії ARTPEC, що здійснюють високошвидкісне стиснення відеозображення у формат JPEG / MJPEG.

Центральний процесор є обчислювальним ядром веб-камери. Він здійснює операції з виведення оцифрованого і стислого відеозображення, а також відповідає за виконання функцій вбудованого веб-сервера і керуючої програми для веб-камер.

Інтерфейс для Ethernet служить для підключення веб-камери до мережі стандарту Ethernet 10/100 Мбіт / с.

Для роботи в мережі веб-камера може мати послідовний порт для підключення модему і роботи в режимі dial-up за відсутності локальної мережі. Через послідовний порт можна також підключати до веб-камері периферійне устаткування.

Карта флеш-пам'яті дозволяє оновлювати керуючі програми веб-камери і зберігати користувальницькі HTML-сторінки.

ОЗУ служить для зберігання тимчасових даних, які генеруються при виконанні керуючих програм і користувальницьких скриптів. Багато інтернет-камери мають так званий відеобуфер. Це частина ОЗУ, зарезервована для запису і тимчасового зберігання знятих веб-камерою відеокадрів. Інформація в відеобуфері оновлюється циклічно, тобто новий кадр записується замість самого старого. Ця функція необхідна, якщо веб-камера виконує охоронне відеоспостереження, оскільки дозволяє відновлювати події, попередні та наступні за сигналом тривоги з підключених до веб-камері охоронних датчиків.

Тривожні входи / виходи служать для підключення до веб-камері датчиків тривоги. При спрацьовуванні одного з датчиків генерується сигнал тривоги, в результаті чого процесор веб-камери компонує набір кадрів, записаних у відеобуфер до, після і в момент надходження сигналу тривоги. Цей набір кадрів може надсилатися на заданий e-mail адресу або по FTP.

Підключення та встановлення веб-камери

Як правило веб-камера підключається до мережі Internet через порт 10BaseT/100BaseTX/1000BaseTX Ethernet або за допомогою модему через послідовний порт. Після фізичного підключення веб-камери до мережі їй присвоюється IP-адресу. Найчастіше у веб-камери немає IP-адреси за умовчанням; він встановлюється або за допомогою відповідної функції стандартного веб-браузера, або командою DOS, яка використовує для ідентифікації серійний номер веб-камери, присвоєний їй виробником. Крім того, фірми-виробники розробляють спеціальні програми для веб-камер, значно спрощують процедуру присвоєння веб-камері IP-адреси (наприклад, IP Installer компанії AXIS Communications). Завдяки вбудованому програмному забезпеченню для веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта, e-mail клієнта та ін, веб-камера підключається безпосередньо до LAN / WAN / Internet мережі і працює в ній як самостійне мережеве пристрій. Це відрізняє веб-камери від інших цифрових камер, які вимагають обов'язкового підключення їх до персонального комп'ютера через USB або LPT порт. Крім того, веб-камери можуть підтримувати роботу з одними скриптами і JAVA-аплетами.

Для установки веб-камери на вулиці або в приміщенні багато виробників передбачають в конструкції корпусу камери спеціальне кріплення, призначений для установки її на стіни, стелі, кронштейни і поворотні пристрої. Деякі веб-камери мають вбудовані поворотні пристрої, призначені для монтажу на горизонтальній або вертикальній поверхні.

Додаткові можливості і функції веб-камери

Детектор руху - це програмний модуль, основним завданням якого є виявлення переміщаються в полі зору веб-камери на об'єкті відеоспостереження. Детектор руху не тільки виявляє просування в поле зображення, а й визначає габарити об'єкта і швидкість його руху. У залежності від завдань відеоспостереження, детектор руху веб-камери налаштовують на виявлення переміщення об'єктів з граничною мінімізацією помилкових спрацьовувань (фільтрацією перешкод), задають гнучку логіку обробки тривог (тривожна запис, інтеграція з іншим охоронним устаткуванням).

Передача аудіосигналу по мережі в більшості випадків здійснюється за рахунок підключення до веб-камері додаткового аудіо модуля. Наприклад, компанія AXIS Communications для розширення функціональних можливостей веб-камер випускає спеціальний аудіо модуль AXIS 2191, сумісний з більшістю веб-камер AXIS.

Захист паролем служить для обмеження доступу до веб-камері особами не мають права доступу.

За замовчуванням відеозображення з веб-камери можна переглядати з будь-якого мережного комп'ютера, на якому встановлений стандартний веб-браузер, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Однак можна обмежити число осіб з правами доступу до веб-камері, ввівши пароль на рівні користувача. Багато веб-камери підтримують багаторівневий захист паролем для розмежування прав доступу та адміністрування.

Програми для веб-камер

Як правило, зображення з веб-камери можна переглядати за допомогою стандартного веб-браузера, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Проте багато фірм-виробники розробляють ексклюзивні програми для веб-камер.

Вони поєднують в собі функції веб-браузера і керуючого програмного забезпечення і служать для управління, настройки і перегляду зображень з веб-камери (наприклад, AXIS Camera Explorer або керуюча програма компанії JVC Professional для адміністрування мережевих пристроїв лінії V.networks). Існує також програмне забезпечення для розподілених мережевих систем відеоспостереження, що підтримує обладнання різних виробників, наприклад, Sphinx-DV компанії Digicore Systems.

Підключення веб-камери до мережі

В даний час веб-камера може підключатися до мережі декількома способами, які базуються на різних стандартах передачі даних.

10/100 MbitEthernet. Це найбільш популярний спосіб передачі даних з веб-камери в мережу. Існує два стандарти мереж 10 Mbit Ethernet: 10Base2 (з використанням коаксіального кабелю) і 10BaseT (з використанням крученої пари). 10Base2 застосовується вкрай рідко через чутливість коаксіального кабелю до зовнішніх перешкод. Стандарт 100BaseTX використовує виту пару і забезпечує швидкість передачі даних 100 Мбіт / с.

1000 Mbit Ethrnet, Gigabit Ethernet. Використовуються тут стандарт 1000BaseTX - це вдосконалена версія 100BaseTX. Цей стандарт застосовується в основному для побудови магістралей локальних мереж.

Стандартні телефонні модеми. Це дешевий і досить поширений спосіб підключення веб-камери до глобальної мережі. Основний недолік такого способу підключення - низька швидкість передачі даних (максимальна швидкість завантаження даних - 56 Кбіт / с, максимальна швидкість підкачки - 33,6 кбіт / с). Підключення веб-камери до модему здійснюється через послідовний порт.

ISDN модеми. Стандарт ISDN (Integrated services Digital Network) використовується для передачі оцифрованої графіки, аудіо та відеоінформації та інших цифрових даних по приватних або загальним цифровим телефонним мережам. Стандарт ISDN забезпечує передачу даних із веб камери на швидкості до 128 кбіт / с по двох каналах.

xDSL модеми. DSL (Digital Subscriber Line) - технологія, що забезпечує широку смугу пропускання за простими мідним телефонним проводам. Швидкість передачі даних з веб-камери може змінюватися в залежності від компанії, що надає дану послугу. У середньому вона становить 1 Мбіт / с для завантаження даних і 250 кбіт / с для підкачки.

Кабельні модеми. Кабельний модем - це модем, який забезпечує доступ до Internet по мережах кабельного телебачення. Кабельні модеми використовують асиметричну технологію, яка найбільш оптимально підходить для користувача доступу до Internet. При цьому максимально можлива швидкість прийому даних від веб-камери таким модемом може сягати приблизно 40 Мбіт / с (хоча зазвичай вона не перевищує 1 Мбіт / с), а швидкість передачі даних становить порядку 10 Мбіт / с.

Стільникові модеми. За допомогою стільникового модему можна підключити веб-камеру до Internet, використовуючи мобільні лінії зв'язку. Швидкість передачі даних звичайно складає від 5 до 20 кбіт / с.

Більш детальна технічна інформація на конкретні моделі веб-камер компаній Axis Communications і JVC Professional представлена ​​на цьому ж сайті в розділі відеокамери. Короткі технічні характеристики та ціни на веб-камери наведені в інтернет-магазині Армо-Системи.

Як отримати доступ до веб-камері через Інтернет

Як отримати доступ до веб-камері через Інтернет.

Приклад: Після того, як Ви вже отримуєте зображення з веб-камери на свій комп'ютер, Ви вирішуєте, що було б непогано мати можливість звернутися до камери скрізь, де є Інтернет. Наприклад, як власник магазину, Ви хочете контролювати дії в магазині з Вашого будинку, замість необхідності бути присутнім кожну хвилину на робочому місці

Крок 1: Системні вимоги

Сценарій A)

Якщо ваш будинок (де повинна бути розташована камера) вже підключено через Ethernet до Провайдеру послуг інтернету (постачальник інтернет-сервісу), просто налаштуйте обліковий запис, дозволите мережеву камеру в світч через мережевий вихід, і Ви повинні отримати для мережевої камери динамічно призначений громадський IP -адресу. Слідуйте за інсталяційними командами для мережевої камери. Спеціальне програмне або утиліта до веб-камері будуть корисні в ідентифікації адреси IP.

Оскільки призначений адресу IP може бути змінений вашим постачальником інтернет-сервісу (через обмежену поставки адрес IP, поділюваних серед її клієнтів), дізнатися, як Ви можете закріпити за камери певний IP-адресу Ви зможете в Шаге4 нижче.

Сценарій B)

Якщо ваш будинок не оснащено доступом Ethernet, то в більшості випадків Вам можуть знадобитися наступні пристрої:

широкосмуговий модем для з'єднання асиметричною цифрової абонентської лінії (звичайно поставляється вашим постачальником інтернет-сервісу) або кабельним телебаченням

широкосмуговий маршрутизатор, який ще може називатися Інтернет-Шлюзом, (Широкосмуговий маршрутизатор дозволяє користувачам локальної мережі спільно використовувати єдине підключення до Інтернету. Він також служить як інтерфейс між Інтернетом, Провайдером і Ллокальной Мережею)

світч, який дозволяє різним пристрою з мережі спілкуватися безпосередньо один з одним і дає можливість пристроям з локальної мережі мати окремі IP-адреси),

ПРИМІТКА: Більшість широкосмугових маршрутизаторів має вбудовану функцію switch, таким чином окреме обладнання не потрібно.

мережева камера

локальний комп'ютер

комп'ютер для віддаленого спостереження

Крок 2: Призначте IP-адресу для вашої камери

Так як широкосмуговий маршрутизатор типово призначає автоматичні, локальний адреси IP для пристроїв з локальної мережі, такі адреси IP мають властивості змінюватися. Статичний (постійний) IP-адреса рекомендується для мережевої камери. Щоб призначати статичний IP-адресу, дізнайтеся діапазон IP-адрес маршрутизатора, який, наприклад, може бути від 192.168.0.2 до 192.168.0.35. Якщо Ви захочете використовувати IP-адресу поза діапазону, типу 192.168.0.100, як статичний адреса IP для камери, ймовірно, що Ви не будете ризикувати, що Ваше пристрій буде конфліктами з іншими пристроями, які отримують автоматичні адреси.

Установка адреси IP для вашої камери може бути зроблена трьома різними способами, як зазначено в керівництві камери. Як тільки адресу IP призначений, встановіть підмережа, і шлюз (ця інформація може бути отримана з маршрутизатора), і настройте параметри налаштування камери: пароль, зареєстровані користувачі для забезпечення обмеження доступу до камери.

Крок 3: Переадресація портів

Широкосмуговий маршрутизатор, як згадано раніше, забезпечує інтерфейс між Інтернетом, Провайдером і Локальної Мережею. Маршрутизатор отримує зовнішню адресу IP від ​​постачальника інтернет-сервісу та постачає внутрішні (локальні) IP-адреси для пристроїв у локальній мережі.

Щоб отримувати доступ до мережевої камері, постійно знаходиться в локальній мережі, Ви повинні ідентифікувати зовнішню адресу IP вашого маршрутизатора (див. керівництво вашого маршрутизатора), і настроїти Ваш маршрутизатор так, щоб зовнішній адресу IP був направлений до статичному, місцевому IP-адреси мережевої камери . Цей процес називають відкриттям порту; тобто, коли Ви друкуєте зовнішню адресу IP маршрутизатора з будь-якого мережного комп'ютера, Інтернет визначає місцезнаходження вашого маршрутизатора, у свою чергу перенаправляє ваш запит до локального адресою IP, який призначений для мережевої камери.

Запустіть Web-браузер і увійдіть на вбудовані Web-сторінки маршрутизатора через Вхід до сторінок конфігурації маршрутизатора.

Знайти пункт меню "переадресацію портів" (або подібний), з таблицею приблизно як показано нижче:

Так як камера посилає своє відео по HTTP, Ви повинні конфігурувати обслуговування HTTP таким чином:

Збережіть конфігурацію в маршрутизаторі і вийти зі сторінок конфігурації. Конфігурація виконана. Будь-які запити, що досягають зовнішнього адреси IP маршрутизатора на порту 80 будуть тепер відправлені адресою IP камери: 192.168.0.100.

Якщо Ви хочете зробити доступною через Інтернет більше ніж одну мережеву камеру, то Ви повинні використовувати додаткові (unofficial) порти маршрутизатора, типу 80xx і пов'язувати їх з мережевою адресою IP камери.

Крок 4: Що Ви можете зробити, якщо ваш постачальник інтернет-сервісу часто змінює Dfi зовнішню адресу IP

Створити обліковий запис у службі DNS яка обслуговує і реєструють доменні імена (наприклад www.nic.ru і т.п.) і прив'язати його до зовнішнього IP-адресою. Ім'я домену, типу www.web-kamera.ru, є зрозумілим користувачеві, його просто запам'ятати, а Ви можете призначити кожному домену своє мережеве пристрій, тобто його IP-адресу. Кожного разу, коли IP-адреса маршрутизатора буде меняеться, це буде автоматично зареєстровано службою DNS, для того щоб оновити Ваш IP-адресу таким чином, щоб Ви з одного й того ж адресою мали можливість звертатися до Вашої мережевої камері.

Більшість широкосмугових маршрутизаторів має рідну підтримку DNS, типу www.dyndns.org.

Інша альтернатива: можна купити чи орендувати статичний зовнішній IP-адресу у вашого постачальника інтернет-сервісу.