Зміст
Web-камери
Підключення та установка web-камери
Пристрій і принцип роботи web-камери
Додаткові можливості і функції web-камери
Підключення web-камери до мережі
Програми для web-камер
Практичне завдання 1.
Програма на мові програмування BASIC
Практичне завдання 2
Практичне завдання 3
Список літератури
Web-камери
Web-камера - це цифровий пристрій, яке складається з відеокамери (ПЗС-матриці), процесора компресії і вбудованого web-сервера. Web-камера призначена для організації відеоспостереження та передачі відеозображення по мережі LAN / WAN / Internet. Для роботи web-камери в мережі не потрібно спеціальних пристроїв і персонального комп'ютера. Залежно від настройок, доступ до відеозображення, отриманого web-камерою, може бути відкритий усім користувачам мережі або тільки авторизованим користувачам [1, c .98].
Підключення та установка web-камери
Web-камери підключаються до мережі Internet через порт 10BaseT/100BaseTX/1000BaseTX Ethernet або за допомогою модему через послідовний порт. Після фізичного підключення до мережі web-камері присвоюється IP-адресу. Найчастіше IP-адреси за умовчанням у web-камери ні, він встановлюється або за допомогою відповідної функції стандартного web-браузера, або командою DOS, яка використовує для ідентифікації серійний номер web-камери. Крім того, фірми-виробники розробляють спеціальні програми для web-камер, значно спрощують процедуру присвоєння web-камері IP-адреси (наприклад, IP Installer компанії AXIS Communications). Завдяки вбудованому програмному забезпеченню для web-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта, e-mail клієнта та ін, web-камера підключається безпосередньо до LAN / WAN / Internet мережі і працює в ній як самостійне мережеве пристрій. Це відрізняє web-камери від звичайних комп'ютерних камер, які вимагають обов'язкового підключення до персонального комп'ютера через USB або LPT порт. Крім того, web-камери можуть підтримувати роботу з одними скриптами і JAVA-аплетами [5, c .65].
Для установки web-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 інтернет-камери мають вбудовані поворотні пристрої, призначені для монтажу на горизонтальній або вертикальній поверхні.
Пристрій і принцип роботи web-камери
Сучасна web-камера являє собою цифровий пристрій, що виробляє відеозйомку, оцифрування, стиск і передачу з комп'ютерної мережі відеозображення. Тому до складу web-камери входять наступні компоненти:
ПЗЗ-матриця,
об'єктив,
оптичний фільтр,
плата відеозахоплення,
блок компресії (стиснення) відеозображення,
центральний процесор і вбудований web-сервер,
ОЗУ,
флеш-пам'ять,
мережевий інтерфейс,
послідовні порти,
тривожні входи / виходи.
В якості фотоприймача в більшості web-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 web-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 web-камери. Об'єктив є невід'ємною частиною web-камери, і від правильності його вибору й установки залежить якість відеозображення, одержуваного web-камерою. Часто об'єктив входить в комплект постачання web-камери. Об'єктиви характеризуються рядом найважливіших параметрів, таких як фокусна відстань, відносний отвір (F), глибина різкості, тип кріплення (C, CS), формат [3, c .34].
Оптичні інфрачервоні відтинають фільтри, які встановлюють у web-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 тим самим правильну передачу кольору web-камери. Однак у багатьох чорно-білих web-камерах такі фільтри не використовуються, завдяки чому досягається більш висока чутливість web-камери.
Плата відеозахвату (блок оцифрування) здійснює перетворення аналогового електричного сигналу, сформованого ПЗС-матрицею, в цифровий формат. Процес перетворення сигналу складається з трьох етапів:
Дискретизація,
Квантування,
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 [2, c .54].
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 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 web-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 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 в web-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 web-камери в online режимі. Тому більшість провідних виробників випускають web-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 web-камери. Він здійснює операції з виведення оцифрованого і стислого відеозображення, а також відповідає за виконання функцій вбудованого web-сервера і керуючої програми для web-камер.
Інтерфейс для Ethernet служить для підключення web-камери до мережі стандарту Ethernet 10/100 Мбіт / с.
Також web-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 web-камері периферійне устаткування.
Карта флеш-пам'яті дозволяє оновлювати керуючі програми для web-камер та 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 web-камерою відеокадрів. Інформація в відеобуфері оновлюється циклічно, тобто новий кадр записується замість самого старого. Ця функція необхідна, якщо web-камера виконує охоронне відеоспостереження, оскільки дозволяє відновлювати події, попередні та наступні за сигналом тривоги з підключених до web-камері охоронних датчиків.
Тривожні входи / виходи служать для підключення датчиків тривоги. При спрацьовуванні одного з датчиків генерується сигнал тривоги, в результаті чого процесор 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 [5, c .87].
Додаткові можливості і функції web-камери
Детектор руху - це програмний модуль, основним завданням якого є виявлення переміщаються в полі зору веб-камери об'єктів. 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 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 web-камері додаткового аудіо модуля. Наприклад, компанія AXIS Communications для розширення функціональних можливостей web-камер випускає спеціальний аудіо модуль AXIS 2191, сумісний з більшістю web-камер AXIS.
Захист паролем служить для обмеження прав доступу до web-камері. За замовчуванням відеозображення з веб-камери можна переглядати з будь-якого мережного комп'ютера, на якому встановлений стандартний web-браузер, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Однак можна обмежити число осіб з правами доступу до web-камері, ввівши пароль на рівні користувача. Багато web-камери підтримують багаторівневий захист паролем для розмежування прав доступу та адміністрування.
Підключення web-камери до мережі
В даний час web-камера може підключатися до мережі декількома способами, які базуються на різних стандартах передачі даних.
10/100 MbitEthernet
Це найбільш популярний спосіб передачі даних. Існує два стандарти мереж 10 Mbit Ethernet: 10Base2 (з використанням коаксіального кабелю) і 10BaseT (з використанням крученої пари) .10 Base2 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
Використовується 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 web-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 web-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 на швидкості до 128 кбіт / с по двох каналах [2, c .76].
xDSL модеми
DSL (Digital Subscriber Line) - технологія, що забезпечує широку смугу пропускання за простими мідним телефонним проводам. Швидкість передачі даних 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 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 web-камеру до Internet, використовуючи мобільні лінії зв'язку. Швидкість передачі даних звичайно складає від 5 до 20 кбіт / с.
Програми для web-камер
Як правило, зображення з web-камери можна переглядати за допомогою стандартного web-браузера, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Проте багато фірм-виробники розробляють ексклюзивні програми для web-камер. Вони поєднують у собі функції web-браузера і керуючого програмного забезпечення і служать для управління, настройки і перегляду зображень з web-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 [3, c .98].
Практичне завдання 1
3 варіант. Блок-схема:
Програма на мові програмування BASIC
10 INPUT "Введіть значення змінної Х"; Х
20 FOR Х = 5 TO 15
30 IF X> = 10 THEN Y = COS (X-(B * X-2) / 3) ELSE Y = SIN (A + (X-1) / 2)
40 PRINT "Y ="; Y
50 NEXT Х
60 END
Практичне завдання 2
Опис процесу складання таблиці:
У комірки A 3: A 12 введені № п / п, починаючи з 1 до 10.
У комірки В3: В12 введені прізвища співробітників.
У комірки С3: С12 введені оклади співробітників в рублях.
У осередок D 3 введена формула для обчислення уральського коефіцієнта (15%): = C3 * 15/100.
Далі ця формула скопійована в осередки D 4: D 12.
У комірку Е3 введена формула для обчислення премії (20%): = C3 * 20/100.
Далі ця формула скопійована в осередки Е4: Е12.
У осередок F 3 введена формула для обчислення "Разом нараховано": = C3 + D3 + E3.
Далі ця формула скопійована в осередки F 4: F 12.
У осередок G 3 введена формула для обчислення прибуткового податку (13%): = C3 * 13/100.
Далі ця формула скопійована в осередки G 4: G 12.
У осередок H 3 введена формула для обчислення пенсійного податку (1%): = C3 * 1 / 100.
Далі ця формула скопійована в осередки H 4: H 12.
У осередок I 3 введена формула для обчислення профспілкового податку (1%): = C3 * 1 / 100.
Далі ця формула скопійована в осередки I 4: I 12.
У осередок J 3 введена формула для обчислення "Разом утримано": = G3 + H3 + I3.
Далі ця формула скопійована в осередки J 4: J 12.
У осередок K 3 введена формула для обчислення "Разом": = F3-J3.
Далі ця формула скопійована в осередки К4: К12.
У комірки С13, D 13, E 13, F 13, G 13, H 13, I 13, J 13, K 13 введені формули для знаходження суми за відповідними стовпцями, використовуючи функцію СУММ: = СУММ (C3: C12), СУМ ( D 3: D 12), СУМ (E 3: E 12), СУМ (F 3: F 12), СУМ (G 3: G 12), СУМ (H 3: H 12), СУМ (I 3: I 12 ), СУМ (J 3: J 12), СУМ (K 3: K 12).
За даними останньої колонки "Разом" побудована діаграма:
Практичне завдання 3
Список літератури
Інформатика: Підручник для вузів / Під ред. проф. Н.В. Макарової. - 3-е вид. перераб. - М.: Ф і С, 2004.
Колесніченко С., Шишигин І. Апаратні засоби PC. BHV 1999.
Острейковскій В.А. Інформатика: Підручник для вузів. - М.: Вищ. шк., 1999. MS Excel 97 (2000). Крок за кроком. Ecom 1999 (2000).
Свєтозарова Г.І., Мельников О.О. Практикум з програмування на мові BASIC. - М. - Наука, 1986.
Фігурне В.Е. IBM PC для користувача. Короткий курс. М.: Фінанси і статистика. 1997.