Nákupní košík: Nákupní košík
prázdný
Kliknutím sem můžete měnit své registrační údaje nebo prohlížet předchozí objednávky Nepřihlášen  Kliknutím zobrazíte formulář pro přihlášení nebo registraci do e-shopu

Úvod: Home > Produkty CCTV > IP kamerové systémy

IP kamerové systémy


S technickým pokrokem zejména v oblasti přenosových sítí a v oblasti digitalizace videosignálu se začínají stále více prosazovat tzv. IP kamery (IP – „Internet Protocol“). V pouzdře IP kamery je kromě kamerového modulu vestavěn rovněž webový video server, který zajišťuje digitalizaci a komprimaci videosignálu a jeho distribuci do počítačové sítě (LAN/Internet). IP kamera je opatřena Ethernet konektorem (RJ-45), takže ji lze přímo připojit ke switchi ve firemní lokální síti (LAN), nebo například k ADSL routeru, který zajišťuje připojení domácnosti nebo firmy k Internetu. IP kamery mají implementované webové stránky, které umožňují sledovat obraz z kamery z kteréhokoliv místa v síti (LAN / Internet) pomocí standardního webovského prohlížeče (např. Internet Explorer).
Designové provedení IP kamer je obdobné jako u analogových. Jsou k dispozici box IP kamery s CS-úchytem pro objektiv, kompaktní IP kamery pro vnitřní nebo venkovní prostředí (případně s funkcí day & night a IR přisvětlením), mini-dome IP kamery (včetně antivandal modelů), otočné auto-dome IP kamery se zoomem atd.
Možnosti využití IP kamer jsou téměř neomezené. Kromě zabezpečovacích a sledovacích aplikací se IP-kamery často používají jako tzv. on-line kamery k přímému přenosu na Internetu (sledování dopravy, průběhu stavby, sněhové zpravodajství ze zimních středisek apod.).


Výhody IP kamer

  • Výhodou IP kamerových systémů je především jejich otevřenost v tom smyslu, že z kteréhokoliv místa na světě s připojením k Internetu může uživatel s příslušnými přístupovými právy vzdáleně sledovat a nahrávat živé video záběry. 
  • Kamerové IP systémy lze snadno rozšiřovat; protože datový signál nedegraduje ani při přenosu na velké vzdálenosti, lze budovat kamerové systémy velkého rozsahu a složitosti. K vybudování IP kamerového systému lze využit kabeláž stávající počítačové sítě (LAN / Internet); není tedy nutné pokládat samostatnou koaxiální kabeláž, jak je tomu u analogových CCTV systémů. Zejména při budování rozsáhlých kamerových systémů tak lze při využití IP technologie dosáhnout významných úspor (ve srovnání s využitím analogového systému). 
  • Další předností je možnost centrálně (nebo i z více míst) vzdáleně spravovat rozsáhlý distribuovaný systém. Z nadstavbového software nebo sí'tového rekordéru je možné provádět video management velkého počtu kamer, často geograficky velmi vzdálených.   
  • Moderní a rychle se rozvíjející disciplínou v oblasti síťového video monitoringu je tzv. inteligentní analýza obrazu, která zahrnuje například tyto funkce: inteligentní detekce pohybu, detekce odložených nebo zmizelých objektů, rozpoznávání registračních značek vozidel (SPZ), rozpoznání lidského obličeje, počítání osob, detekce vandalismu (pospreyování nebo zakrytí kamery, rozostření objektivu, mechanické poškození kamery), atd. 
  • Zatímco maximální rozlišení u analogových kamer je limitováno šířkou pásma, které je u normy PAL k dispozici, u digitálních IP kamer toto omezení odpadá. Díky neustále se zvyšující propustnosti počítačových sítí, zvyšování účinnosti kompresních technik a vývoji dokonalejších obrazových snímačů může rozlišení u IP kamer dosahovat až několika megapixelů. Rozlišení u IP kamer (a digitálního videa vůbec) se vyjadřuje jako počet horizontálních bodů krát počet vertikálních bodů, přičemž 1 megapixel odpovídá 1 milionu bodů. V současnosti jsou na trhu k dispozici IP kamery s rozlišením až cca 5 megapixelů, někteří výrobci již ohlásili uvedení kamer s rozlišením 10mpx.           
  • Jinými výhodami jsou možnost  využití technologie neprokládaného řádkování ("Progressive Scan") pro ostré snímání rychlých dějů, bezdrátový přenos (WiFi), napájení kamer po datovém kabelu (PoE - "Power over Ethernet"), obousměrný přenos audia, možnost integrace s dalšími síťovými systémy (kontrola přístupu, EZS apod.) a mnoho dalších.

 

Záznam IP kamer
Pokud je požadován záznam a správa více IP kamer na PC, jsou k dispozici různé nadstavbové software, které kromě záznamu poskytují řadu dalších doprovodných funkcí (inteligentní video analytika, e-map, sledování obrazu na mobilním telefonu atd.). Někteří výrobci poskytují tento software ke svým IP kamerám zdarma, zpoplatněné programy od specializovaných softwarových firem (Milestone, NUUO) však obvykle podporují IP kamery a video servery od různých výrobců a vykazují větší robustnost a stabilitu.
Jinou alternativou záznamu IP kamer je použití síťového videorekordéru (NVR - "Network Video Recorder"). Jedná se v podstatě o síťový disk (NAS), který umožňuje zaznamenávat data z IP kamer. K síťovému rekordéru se lze připojit z kteréhokoliv počítače v síti a pomocí standardního webového prohlížeče (např. IE) je pak možné prohlížet uložený záznam nebo sledovat živý obraz z IP kamer.

 

IP kamerové standardy
Až donedávna bránila rychlejšímu rozvoji a rozšiřování IP kamerových systémů absence společných standardů, takže vzájemná kompatibilita a interoperabilita mezi síťovými video zařízeními od různých výrobců byla omezená. Výrobci software pro management IP kamer a výrobci síťových rekordérů obvykle podporovali pouze některé modely IP kamer nebo video serverů několika předních výrobců. V roce 2008 založili společnosti Sony, Axis a Bosch společnou platformu ONVIF ("Open Network Video Interface Forum") pro vývoj a zavedení standardů v oblasti IP kamerových systémů. Jedná se o otevřené sdružení, jehož členy se postupně stala většina předních světových výrobců. Byla stanoveny ONVIF protokoly, které definují pravidla pro výměnu informací mezi síťovými video zařízeními (video streaming, přenos video analytických metadat aj.). Síťová zařízení, která splňují ONVIF specifikaci, by tak měla být vzájemně kompatibilní. Tím se významně zvětšila volnost při výběru a návrhu IP kamerových systémů a usnadnila se jejich instalace a případné rozšiřování v budoucnu. Lze předpokládat, že přijetí globálního standardu tak významně urychlí rozvoj a rozšiřování IP kamerových systémů.

 

Co je dobré vědět
IP adresa
Každé zařízení v síti (tzv. host - tj. počítač, IP kamera, apod.) je identifikováno jedinečnou IP adresou. IP adresa je tvořena 4 čísly (bajty) oddělenými tečkou. Každé toto číslo (bajt) je tvořeno 8 bity, takže může nabývat decimálních hodnot 0 (00000000 binárně) až 255 (11111111 binárně). Pro zjednodušení se IP adresy zapisují v desítkové soustavě.
Příklad IP adresy v desítkové soustavě: 192.168.0.10
Každá IP adresa se skládá z čísla podsítě ("subnet") a z čísla síťového zařízení (hosta).
V závislosti na délce čísla podsítě a délce čísla síťového zařízení se IP adresy dělí do tříd A, B a C.
Pro použití ve vnitřních nebo domácích sítích (LAN) se obvykle používají "soukromé" IP adresy třídy C, které mají k dispozici 3 bajty (24 bitů) pro číslo podsítě a 1 bajt (8 bitů) pro číslo zařízení (počítač, IP kamera atd.). V LAN se obvykle používají adresy z těchto podsítí:
192.168.0.x až 192.168.255.x nebo 10.0.0.x až 10.0.255.x, kde x je číslo síťového zařízení.
Síťová zařízení, která mají spolu v rámci sítě komunikovat, musí mít stejnou adresu podsítě (tj. první 3 čísla stejná). Příklad: V podsíti 192.168.0.x jsou pro síťová zařízení (počítače, IP kamery, switche atd.) k dispozici IP adresy v rozsahu 192.168.0.1 až 192.168.0.254 (čísla 0 a 255 jsou rezervována pro speciální účely).

 

Příklad nastavení IP adres v lokální síti
V síti jsou celkem 2 počítače, 1 síťový video rekordér (NVR), 4 IP kamery a 1 router, který odděluje vaši síť od Internetu. Nastavení IP adres takové sítě může být například následující:
Router:    192.168.0.1
PC 1:   192.168.0.2
PC 2:   192.168.0.3
Síťový rekordér (NVR): 192.168.0.5
IP kamera 1:  192.168.0.10
IP kamera 2:  192.168.0.11
IP kamera 3:  192.168.0.12
IP kamera 4:  192.168.0.13


Aby kamera komunikovala s počítači v síti, je potřeba nastavit následující parametry:

  • IP adresa kamery ("IP Address"). Ve výše uvedeném příkladu pro IP kameru 1 je tedy třeba zadat 192.168.0.10
  • Maska sítě ("Subnet Mask"). Maska sítě je číslo, které popisuje rozdělení sítě do podsítí. Maska sítě zapsaná v binárním tvaru má zleva samé jedničky až do místa, kde končí číslo sítě a na místě části pro číslo síťového zařízení jsou samé nuly. Maska podsítě třídy C tedy má v desítkovém zápisu tuto hodnotu: 255.255.255.0
  • IP adresa brány ("Gateway"). Většinou se jedná o adresu routeru, který odděluje vaši vnitřní síť od Internetu (tj. je "bránou do Internetu"). Pro výše uvedený příklad je třeba zadat 191.168.0.1
  • IP adresa DNS serveru ("Primary DNS Server", "Secondary DNS Server"). DNS je server na Internetu, který zajišťuje překlad číselné IP adresy na jmenný název (např. www.escadtrade.cz). Adresu DNS serveru je třeba vyžádat u vašeho poskytovatele připojení k Internetu (ISP). Příklad adresy DNS serveru: 212.158.128.2
    V podsíti se nesmí vyskytovat více zařízení se stejnou IP adresou, jinak by docházelo k jejich kolizi. Každé zařízení musí mít jedinečnou adresu. Všechny potřebné síťové adresy a parametry by proto měl definovat správce počítačové sítě.
    IP kamery mají z výroby již nastavenu nějakou výchozí adresu (obvykle z podsítě 192.168.0.x nebo 192.168.1.x). Uživatel může pro první připojení ke kameře využít tuto adresu a pomocí zobrazené webové stránky kamery pak může změnit IP adresu dle potřeby. Většina výrobců IP kamer však dodává ke svým kamerám program ("IP Setup Tool") pro počáteční nastavení IP adres a případně dalších parametrů. Po spuštění se program pokouší ve vaší síti vyhledat všechny IP kamery od daného výrobce. Vyhledané kamery jsou pak zobrazeny v tabulce, ve které můžete vybrat požadovanou kameru a změnit její IP adresu tak, aby vyhovovala vaší lokální síti.

 

Vzdálený přístup k IP kamerám přes Internet

Připojení k Internetu
Pro jednoduchost předpokládejme, že uživatel má připojeno několik IP kamer do své domácí nebo firemní sítě (LAN) a chce přistupovat k těmto kamerám "zvnějšku" přes Internet. Samozřejmou podmínkou je předpoklad, že jak "soukromá" síť s kamerami, tak vzdálený uživatel je připojen k Internetu. Internetové připojení musí být pro přenos videa dostatečně rychlé; na straně kamer je důležitá zejména rychlost odesílání do Internetu ("upload"), na straně vzdáleného uživatele je důležitá rychlost stahování dat ("download"). Dalším důležitým předpokladem je, aby Internetové připojení na straně kamer bylo opatřeno pevnou "veřejnou" IP adresou, aby soukromá síť s kamerami byla viditelná "zvnějšku". Pevnou IP adresu je třeba vyžádat u poskytovatele připojení k Internetu (ISP).
Pozn.: Protože počet veřejných IP adres je omezen, ISP provideři standardně poskytují připojení s tzv. dynamickou adresou. Pevnou IP adresu je třeba u poskytovatele vyžádat (někdy může být tato služba placená).

 

Router (směrovač)
Propojení vnitřní privátní sítě s Internetem zajišťuje obvykle tzv. router, který v tomto případě funguje jako "brána" do Internetu ("Gateway"). Pro komunikaci ve vnitřní síti má router přidělenu vnitřní (neveřejnou) IP adresu ze stejného segmentu (např. 192.168.0.x) jako ostatní zařízení v této síti (IP kamery, počítače), vnější (veřejnou) IP adresu pro komunikaci v Internetu přiděluje ISP provider. Tato vnější veřejná IP adresa je vidět z kteréhokoliv PC v Internetu. IP kamery ve vnitřní síti jsou tak pro přístup z Internetu skryty pod jedinou vnější IP adresou (přidělenou ISP providerem) a pro individuální přístup k jednotlivým  IP kamerám je potřeba v konfiguraci routeru provést tzv. mapování (přesměrování) portů.        

 

Mapování portů
Smyslem mapování portů obecně je zpřístupnit "vnějšímu" uživateli v Internetu nějakou službu bežící ve vnitřní lokální síti za routerem. V případě IP kamery se jedná o umožnění přístupu k webovým stránkám a k videostreamu z kamery. Mapování portů se provádí v menu routeru (jméno menu se může lišit dle modelu routeru, obyvykle jde o menu "Port Forwarding", "Port Mapping" nebo podobně). Princip mapování spočívá v tom, že nějaké IP adrese z vnitřní sítě přidělíte nějaké číslo vnějšího portu.
Příklad mapování portů v menu routeru je uvedeno na obrázku níže:
IP kameře Sony SNC-RZ25P s vnitřní IP adresou 192.168.0.13 je přimapován port 80
IP kameře AVTECH AVI201 s vnitřní IP adresou 192.168.0.14 je přimapován port 81
 

Připojení ke kameře přes Internet
Když se pak chce uživatel připojit k dané IP kameře přes Internet, zadá v prohlížeči (např. Internet Explorer) za vnější (veřejnou) IP adresu routeru dvojtečku a potom příslušné číslo portu.
Příklad:
Předpokládejme že LAN s výše uvedenými IP kamerami je připojena k Internetu s touto vnější IP adresou: 187.24.128.89
Pro připojení ke kameře SNC-RZ25 z příkladu výše je třeba v prohlížeči zadat tuto adresu:
187.24.128.89: 80
Pro připojení ke kameře AVI201 z příkladu výše je třeba v prohlížeči zadat tuto adresu:
187.24.128.89: 81

Možností připojení k IP kameře přes Internet je samozřejmě více - např. využití tzv. demilitarizované zóny (DMZ) nebo využití více vnějších IP adres pro jednotlivé kamery v LAN.
Pevná (veřejná) IP adresa na straně kamer však nemusí být nutnou podmínkou. IP kamery některých výrobců podporují tzv. DDNS službu (nebo též DynDNS), která umožňuje připojit se k IP kameře i bez pevné veřejné IP adresy.

 

Kompresní standardy
Pro přenos obrazu v počítačových sítích a jeho ukládání v digitální podobě je potřeba významně zmenšit objem dat. IP kamery obvykle využívají tyto kompresní formáty: M-JPEG, MPEG-4 a H.264.

 

Komprese M-JPEG (Motion JPEG)
Standard JPEG ("Joint Photographic Experts Group") byl původně vyvinut pro kompresi barevných fotografií. Formát M-JPEG je modifikací standardu JPEG aplikovaného pro účely komprese videosignálu. Při použití této komprese jsou kódovány a posílány celé jednotlivé samostatné obrázky, mezi který není žádná časová závislost (korelace). Statické části obrazu nejsou navíc nijak filtrovány, takže z hlediska redukce objemu dat je tato komprese nejméně účinná.

 

Komprese MPEG-4 ("Moving Picture Expert Group")
Tato kompresní morma je určena pro přenos videa a připojeného audio signálu. Při použití tohoto standardu se komprimují nejen nadbytečná prostorová data v rámci jednotlivých snímků (podobně jako u JPEG), ale i nadbytečné časové údaje. Vychází se z toho, že následující snímky si jsou velmi podobné (obsahují mnoho identických dat), takže se přenášejí pouze rozdíly mezi nimi. Sekvence MPEG-4 je tedy kromě statických snímků s úplnou obrazovou informací (I-frame) tvořena rovněž předpovídanými snímky (tzv. P-frame) a obousměrnými snímky (B-frame). Kompresní formát MPEG-4 je až o 50% účinnější než standard M-JPEG. 

Komprese H.264
Tento standard je odvozen od formátu MPEG-4 a je někdy také označován jako MPEG-4 Part 10 nebo MPEG4 AVC. Jedná se o nejmodernější kompresní standard používaný kromě kamerových systémů rovněž ve spotřební elektronice (mobilní telefony, Blue-ray přehrávače, PlayStation apod.). Tento standard zahrnuje dosud nejúčinnější kompresní techniky a to při zachování vysoké obrazové kvality. Enkodér H.264 dokáže zredukovat velikost digitálního videosouboru až o 80% ve srovnání s formátem M-JPEG a až o 50% ve srovnání s kompresí MPEG-4. Díky velké kompresní účinnosti se tato norma využívá zejména u megapixelových kamer.

Kromě výše uvedených kompresních formátů se u některých starších IP-kamer můžete setkat rovněž se standardem MPEG-2 nebo Wavelet.

 

Rozlišení, snímková rychlost a poměr stran

Rozlišení
Přestože používaná rozlišení nejsou plně standardizována, nejčastěji se u IP kamer můžeme setkat s těmito rozlišeními:
176x144 (QCIF):  Jedna čtvrtina rozlišení CIF.
320x240 (QVGA): Jedna čtvrtina rozlišení VGA.
352x288 (CIF):  Rozlišení definované standardem H.261 určené původně pro přenos videa po ISDN (videokonference, videotelefony apod.)
640x480 (VGA):  Rozlišení používané zejména ve spojitosti s počítači.
704x288 (2CIF):  Dvojnásobné rozlišení CIF.
704x576 (4CIF):  Čtyřnásobné rozlišení CIF.
720x576 (D1):  Jedná se o digitální rozlišení analogového videa (systém PAL) vzorkovaného frekvencí 13.5MHz a označované obvykle jako "plný PAL". Pozn.: Analogový "palovský" snímek má celkem 625 řádek; některé řádky jsou však zatemněny, takže k dispozici je 576 viditelných řádků.
800x600 (SVGA):  Rozlišení používané zejména ve spojitosti s počítači.
1024x768 (XGA):  Rozlišení používané zejména ve spojitosti s počítači.
1280x720 (720i/p):  Rozlišení odvozené od televize s vysokým rozlišením označované obvykle jako HDTV ("High Definition TV") nebo "HD ready". Režim označovaný 720p je progresivní, neprokládaný, tj. vysílá se celý snímek. 
1280x1024 (SXGA):  Rozlišení 1.3 megapixel.
1600x1200 (UXGA):  Rozlišení 2 megapixely.
1920x1080 (1080i/p):  Rozlišení používané zejména v HD televizi označované též jako "Full HD". Označení 1080p vyjadřuje, že se jedná o progresivní (neprokládaný) režim. 
2048x1536:  Rozlišení 3 megapixely.
2560x1920:  Rozlišení 5 megapixelů.

Maximální rozlišení IP kamer se neustále zvyšuje. Téměř standardem jsou dnes již IP kamery s rozlišením VGA nebo "plný PAL", postupně se však stále více začínají prosazovat megapixelové kamery. Požadované rozlišení je u IP kamer obvykle volitelné z několika dostupných hodnot.

 

Poměr stran
S rozlišením souvisí poměr stran ("aspect ratio"), který popisuje, v jakém poměru je vodorovná a svislá část obrazu. Tento parametr může být u různých rozlišení různý, dosud nejčastěji používaný je poměr 4:3 (původně odvozený z typických hodnot lidského oka), případně 5:4 (počítačová rozlišení - např. 1280x1024). V poslední době se začíná stále více uplatňovat aspect ratio 16:9 (HDTV režimy 720p a 1080p). 

 

Snímková rychlost
Snímková rychlost se udává v počtu snímků za sekundu (fps - "frame per second"). Snímková rychlost analogového videa systému PAL je 25fps. Pokud neuvažujeme propustnost sítě, dosažitelná snímková rychlost u IP kamer závisí kromě jiného na výkonu procesoru kamery a na nastavení dalších parametrů, které mají vliv na zatížení kamery (tj. např. rozlišení, stupeň komprese, zapnuté video analytické funkce atd.). Většina běžných IP kamer dosahuje "real-time rychlosti" 25fps i při VGA (640x480) nebo D1 rozlišení (720x576), špičkové IP kamery splňující standard HDTV zajišťují snímkovou rychlost 25fps dokonce při rozlišení 1280x720. U ostatních megapixelových IP kamer je pro megapixelové rozlišení obvykle k dispozici pouze nížší snímková rychlost.

 

Copyright © 2009, ESCAD® Trade s.r.o.

(kopírování autorských textů bez souhlasu není dovoleno)