Guia de Vídeo sobre rede IP by Axis

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Excelente manual de sobre rede elaborado pela empresa Axis Brasil.

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Guia de Vídeo sobre rede IP by Axis

  1. 1. Guia técnico para vídeo em rede. Tecnologias e fatores que devem ser levados em conta para a implementação bem-sucedida de aplicações de vigilância e monitoramento remoto por IP.
  2. 2. 2 Bem-vindo ao guia técnico para vídeo em rede da Axis A mudança para sistemas abertos de vídeo, junto com as vantagens da conexão em rede, do processamento digital de imagens e das câmeras inteligentes, constitui um meio muito mais eficaz de vigilância de segurança e monitoramento remoto do que jamais existiu. O vídeo em rede oferece tudo o que o vídeo analógico oferece, além de uma am- pla gama de funções inovadoras e recursos possíveis apenas com a tecnologia digital. Antes de montar o seu sistema, você precisa levar em conta os recursos de que precisa. É igualmente importante considerar fatores, como desempenho, interoperabilidade, escal- abilidade, flexibilidade e funcionalidade pronta para o futuro. Este guia orientará você em relação a esses fatores, ajudando a projetar uma solução que aproveite integral- mente o potencial da tecnologia de vídeo em rede. O melhor em vídeo em rede A Axis é a líder mundial no mercado de vídeo em rede. Somos pioneiros na tecnologia de vídeo em rede para aplicativos profissionais de vigilância por vídeo e monitoramento remoto. Introduzimos a primeira câmera de rede do mundo em 1996. Com mais de duas décadas de experiência em tecnologias de rede, a maior base instalada de produtos na categoria e fortes parcerias com líderes em todos os continentes, a Axis é a parceira certa quando se trata de vídeo em rede. Soluções flexíveis e escaláveis Utilizando padrões de tecnologia aberta que permitem a fácil integração e escalabilidade, a Axis oferece uma vasta gama de soluções de vídeo em rede para aplicações de vigilância e monitora- mento remoto, em diversos setores. Nosso avançado portfólio inclui câmeras de rede que agregam valor às respectivas categorias, além de codificadores de vídeo que permitem fazer uma migração econômica para a melhor tecnologia de vídeo em rede. Nossa oferta inclui ainda soluções comple- tas de software de gerenciamento de vídeo e uma gama ampla de acessórios.
  3. 3. ÍnDICE 3 Índice Vídeo em rede: visão geral, vantagens e aplicações 7 1.1 Visão geral de um sistema de vídeo em rede 7 1.2 Vantagens 8 1.3 Aplicações 12 1.3.1 Lojas 12 1.3.2 Transportes 12 1.3.3 Educação 12 1.3.4 Industrial 13 1.3.5 Vigilância pública 13 1.3.6 Governo 13 1.3.7 Assistência médica 13 1.3.8 Bancos e finanças 14 Câmeras de rede 15 2.1 O que é uma câmera de rede? 15 2.2 Tipos de câmeras de rede 16 2.2.1 Câmeras de rede fixas 17 2.2.2 Câmeras de rede dome fixo 17 2.2.3 Câmeras PTZ e câmeras dome PTZ 18 2.3 Câmeras de rede para dia e noite 21 2.4 Câmeras de rede Megapixel 23 2.5 Diretrizes para a escolha de uma câmera de rede 24 Elementos das câmeras 27 3.1 Sensibilidade à luz 27 3.2 Elementos de lente 28 3.2.1 Campo de visão 28 3.2.2 Combinando lente e sensor 30 3.2.3 Padrões de encaixe de lentes 31 3.2.4 Número ‘f’ e exposição 31 3.2.5 Íris manual ou automática 32 3.2.6 Profundidade de campo 33 3.3 Sensores de imagem 34 3.3.1 Tecnologia CCD 34 3.3.2 Tecnologia CMOS 34 3.3.3 Sensores megapixel 35 3.4 Técnicas de varredura de imagens 35 3.4.1 Varredura entrelaçada 35 3.4.2 Varredura progressiva 36 3.5 Processamento de imagem 37 3.5.1 Compensação de iluminação traseira 37 3.5.2 Zonas de exposição 37 3.5.3 Ampla faixa dinâmica (WDR – Wide Dynamic Range) 37 3.6 Instalação de uma câmera de rede 38
  4. 4. 4 ÍnDICE Proteção e caixas de proteção de câmeras 39 4.1 Caixas de proteção de câmeras em geral 39 4.2 Proteção transparente 40 4.3 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteção 40 4.4 Proteção ambiental 41 4.5 Proteção contra vândalos e adulteração 41 4.5.1 Projeto da câmera/da caixa de proteção 41 4.5.2 Fixação 42 4.5.3 Posicionamento das câmeras 43 4.5.4 Vídeo inteligente 43 4.6 Tipos de fixação 43 4.6.1 Fixação no teto 43 4.6.2 Fixação em paredes 44 4.6.3 Instalações em postes 44 4.6.4 Fixação em parapeitos 44 Codificadores de vídeo 45 5.1 O que é um codificador de vídeo? 45 5.1.1 Componentes dos codificadores de vídeo e considerações 46 5.1.2 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 47 5.2 Codificadores de vídeo autônomos 47 5.3 Codificadores de vídeo instalados em rack 48 5.4 Codificadores de vídeo com câmeras PTZ e câmeras PTZ com cúpula 48 5.5 Técnicas de desentrelaçamento 49 5.6 Decodificador de vídeo 50 Resoluções 51 6.1 Resoluções nTSC e PAL 51 6.2 Resoluções VGA 52 6.3 Resoluções megapixel 53 6.4 Resoluções de Televisão de Alta Definição (HDTV) 54 Compressão de vídeo 55 7.1 Fundamentos da compressão 55 7.1.1 Codec de vídeo 55 7.1.2 Compressão de imagem x compressão de vídeo 56 7.2 Formatos de compactação 59 7.2.1 Motion JPEG 59 7.2.2 MPEG-4 60 7.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVC 60 7.3 Velocidades de transmissão variável e constante 61 7.4 Comparação dos padrões 61 Áudio 63 8.1 Aplicações de áudio 63 8.2 Suporte e equipamentos de áudio 64 8.3 Modos de áudio 65
  5. 5. ÍnDICE 5 8.3.1 Simplex 65 8.3.2 Half duplex 66 8.3.3 Full duplex 66 8.4 Alarme de detecção de áudio 66 8.5 Compactação de áudio 66 8.5.1 Freqüência de amostragem 67 8.5.2 Bit rate 67 8.5.3 Codecs de áudio 67 8.6 Sincronização de áudio e vídeo 67 Tecnologias de rede 69 9.1 Rede local e Ethernet 69 9.1.1 Tipos de redes Ethernet 70 9.1.2. Switch 71 9.1.3 Power over Ethernet 73 9.2 A Internet 75 9.2.1 Endereçamento IP 76 9.2.2 Protocolos de transporte de dados para vídeo em rede 80 9.3 VLAns 82 9.4 Qualidade de Serviço 82 9.5 Segurança de Rede 84 9.5.1 Autenticação de nome de usuário e senha 84 9.5.2 Filtragem de endereços IP 84 9.5.3 IEEE 802.1X 84 9.5.4 HTTPS ou SSL/TLS 85 9.5.5 VPN (Virtual Private Network, Rede Privada Virtual) 85 Tecnologias sem fios 87 10.1 802.11 Padrões de WLAn 88 10.2 Segurança de WLAn 88 10.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy) 89 10.2.2 WPA/WPA2 (WiFi Protected Access) 89 10.2.3 Recomendações 89 10.3 Pontes Wireless 89 Sistemas de gerenciamento de vídeo 91 11.1 Plataformas de hardware 91 11.1.1 Plataforma de PC servidor 91 11.1.2 Plataforma NVR 92 11.2 Plataformas de software 93 11.2.1 Funções internas 93 11.2.2 Software cliente na plataforma Windows 93 11.2.3 Software na Web 94 11.2.4 Escalabilidade do software de gerenciamento de vídeo 94 11.2.5 Software aberto x Software próprio do fornecedor 94 11.3 Recursos do sistema 94 11.3.1 Visualização 95 11.3.2 Multi-streaming 95
  6. 6. 6 ÍnDICE 11.3.3 Gravação de vídeo 96 11.3.4 Gravação e armazenamento 97 11.3.5 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 97 11.3.6 Recursos de administração e gerenciamento 102 11.3.7 Segurança 103 11.4 Sistemas integrados 104 11.4.1 Interface de programação de aplicativos 104 11.4.2 Ponto de Venda 104 11.4.3 Controle de acesso 105 11.4.4 Gestão predial 105 11.4.5 Sistemas de controle industrial 106 11.4.6 RFID 106 Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamento 107 12.1 Cálculos de largura de banda e espaço de armazenamento 107 12.1.1 Largura de banda necessária 107 12.1.2 Cálculo do espaço de armazenamento necessário 108 12.2 Armazenamento em servidor 110 12.3 nAS e SAn 110 12.4 Armazenamento redundante 112 12.5 Configurações de sistema 113 Ferramentas e recursos 115 Axis Communications’ Academy 117 Informações para contato 118
  7. 7. VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1 7 Vídeo em rede: visão geral, vantagens e aplicações O vídeo em rede, assim como muitos outros tipos de comunicações (por exemplo, e- mail, serviços da Web e telefonia por computador), é conduzido por redes IP (Internet Protocol) com ou sem fio. Os fluxos digitais de vídeo e áudio, bem como outros dados, são transmitidos pela mesma infra-estrutura de rede. O vídeo em rede oferece aos usu- ários, especialmente do setor de vigilância de segurança, muitas vantagens em relação aos sistemas tradicionais de CCTV (circuito fechado de TV) analógicos. Este capítulo apresenta uma visão geral do vídeo em rede, além de suas vantagens e aplicações em vários segmentos de atividade. Muitas vezes, serão feitas comparações com um sistema analógico de vigilância por vídeo para permitir uma compreensão melhor do alcance e do potencial de um sistema digital de vídeo em rede. 1.1 Visão geral de um sistema de vídeo em rede O vídeo em rede, muitas vezes chamado também de vigilância em vídeo por IP ou Vigilância IP (termo usado no setor de segurança), utiliza uma rede IP com ou sem fio como base para o transporte de vídeo, áudio e outros dados digitais. Quando a tecnologia de Power over Ethernet (PoE) é aplicada, a rede também pode ser usada para levar energia elétrica aos produtos de vídeo em rede. Um sistema de vídeo em rede permite que o vídeo seja monitorado e gravado em qualquer parte da rede, seja, por exemplo, uma rede local (LAN) ou uma rede remota (WAN) como a Internet.
  8. 8. 8 CAPÍTuLO 1 - VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES Câmeras de rede da Axis Início Escritório I/O AUDIO 6 5 4 3 2 1 OUT IN Codificadores de vídeo Axis REDE IP Navegador INTERNET da Web PS1 Power-one 0 - NETWORK PS2 FNP 30 ACTIVITY FANS 0 - Power-one AXIS Q7900 Rack 1 2 3 4 100-240 AC LOOP 50-50 Hz FNP 30 4-2 A 100-240 AC 50-50 Hz 4-2 A AC POWER POWER AXIS Q7406 Video Encoder Blade AXIS Q7406 Video Encoder Blade Câmeras analógicas Computador Computador com com navegador software de da Web gerenciamento de vídeo Figura 1.1a Um sistema de vídeo em rede é formado por muitos componentes diferentes, como câmeras em rede, co- dificadores de vídeo e software de gerenciamento de vídeo. Todos os outros componentes, que incluem a rede, o arma- zenamento e os servidores, são equipamentos comuns de TI. Os componentes centrais de um sistema de vídeo em rede são a câmera de rede, o codificador de vídeo (usado para conexão com câmeras analógicas), a rede, o servidor e o armazenamento, e o software de gerenciamento de vídeo. Como a câmera de rede e o codificador de vídeo são equipamentos instalados no computador, eles têm recursos que não podem ser igualados por uma câmera analógica de CCTV. A câmera de rede, o codificador de vídeo e o software de geren- ciamento de vídeo são considerados as bases de uma solução de Vigilância IP. A rede e os componentes de servidor e armazenamento são equipamentos comuns de TI. A ca- pacidade de usar equipamentos comerciais comuns é uma das principais vantagens do vídeo em rede. Outros componentes de um sistema de vídeo em rede são acessórios, tais como alojamen- tos de câmera, midspans de PoE e divisores ativos. Cada componente de vídeo em rede é con- templado mais detalhadamente em outros capítulos. 1.2 Vantagens O sistema de vigilância por vídeo em rede digital oferece diversas vantagens e funções avança- das que nenhum sistema analógico de vigilância consegue oferecer. Entre as vantagens estão o acesso remoto, a alta qualidade de imagem, o gerenciamento de eventos e os recursos inteligen- tes de vídeo, a facilidade de integração e as maiores escalabilidade, flexibilidade e economia. > Acessibilidade remota: As câmeras de rede e os codificadores de vídeo podem ser configurados e acessados remotamente, permitindo que mais de um usuário autorizado possa ver imagens ao vivo e gravadas, a qualquer momento e em praticamente qualquer lugar do mundo conectado à rede. Isso é vantajoso se os usuários quiserem que uma empresa contratada, como
  9. 9. VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1 9 uma empresa de segurança, também tenha acesso ao vídeo. Em um sistema analógico tradicio- nal de CCTV, os usuários precisavam estar em um ponto de monitoramento específico no local para ver e gerenciar o vídeo, e o acesso externo ao vídeo não era possível sem equipamentos como codificadores de vídeo ou um gravador de vídeo digital (DVR) em rede. Um DVR é o substituto digital do gravador de videocassete. > Alta qualidade de imagem: Em um aplicativo de vigilância por vídeo, uma alta qualidade de imagem é essencial para permitir a captura clara de um incidente em andamento e identificar as pessoas ou os objetos envolvidos. Com tecnologias de varredura progressiva e megapixel, uma câmera de rede pode gerar uma melhor qualidade de imagem e uma resolução mais elevada do que uma câmera analógica de CCTV. Para saber mais sobre varredura progressiva e megapixel, consulte os capítulos 2, 3 e 6. A qualidade de imagem também pode ser mantida mais facilmente em um sistema de vídeo em rede do que em um sistema analógico de vigilância. Com os sistemas analógicos de hoje que usam um DVR como meio de gravação, ocorrem muitas conversões de analógico para digital: primeiro, os sinais analógicos são convertidos para o formato digital na câmera e, depois, voltam para o formato analógico para serem transportados; depois, os sinais analógicos são digitalizados para gravação. As imagens capturadas perdem qualidade a cada conversão entre os formatos analógico e digital e com a distância do cabeamento. Quanto maior a distância os sinais analógicos de vídeo tiverem de percorrer, mais fracos eles ficarão. Em um sistema de sistema de Vigilância IP totalmente digital, as imagens de uma câmera de rede são digitalizadas uma única vez e permanecem digitais, dispensando conversões desnecessárias, e não há perda de qualidade de imagem devido à distância percorrida na rede. Além disso, as imagens digitais podem ser armazenadas e acessadas mais facilmente do que nos casos em que são usadas fitas de vídeo analógicas. > Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente: Freqüentemente, há um grande volume de vídeo gravado e pouco tempo para analisá-lo adequadamente. Câmeras de rede avançadas e codificadores de vídeo com inteligência ou recursos de análise internos cuidam desse problema, reduzindo a quantidade de gravações sem interesse e permitindo reações programadas. Essas funções não existem em um sistema analógico. As câmeras de rede e os codificadores de vídeo da Axis têm recursos internos, como detecção de movimento, alarme de detecção de áudio, alarme ativo contra adulteração, conexões de E/S (entrada/saída) e funções de gerenciamento de alarmes e eventos. Esses recursos permitem que as câmeras de rede e os codificadores de vídeo analisem constantemente as entradas para detectar um evento e reagir automaticamente a um evento com ações, como gravação de vídeo e envio de notificações de alarme.
  10. 10. 10 CAPÍTuLO 1 - VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES Figura 1.2a Criação de um disparo de evento utilizando a interface de usuário de uma câmera de rede.. As funções de gerenciamento de eventos podem ser configuradas por meio da interface de usuário do produto de vídeo em rede ou de um software de gerenciamento de vídeo. Os usuários podem definir os alarmes ou eventos criando o tipo de disparo que será usado e definindo quando ele será usado. As reações também podem ser configuradas (por exemplo, gravação em um ou mais locais, sejam eles internos e/ou externos para fins de segurança; acionamento de dispositivos externos, como alarmes, luzes e portas; e envio de mensagens de notificação aos usuários). Para saber mais sobre gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11. > Integração fácil, preparada para mudanças futuras: Os produtos de vídeo em rede que usam padrões abertos podem ser facilmente integrados a sistemas informatizados em computadores e em Ethernet, sistemas de áudio ou segurança e outros dispositivos digitais, além de software de gerenciamento de vídeo e aplicativos. Por exemplo, o vídeo de uma câmera de rede pode ser integrado a um sistema de Ponto de Venda ou a um sistema de gerenciamento predial. Para saber mais sobre sistemas integrados, consulte o Capítulo 11. > Escalabilidade e flexibilidade: Um sistema de vídeo em rede pode acompanhar o aumento das necessidades do usuário. Os sistemas por IP permitem que muitas câmeras de rede e codificadores de vídeo, além de outros tipos de aplicativos, compartilhem a mesma rede com
  11. 11. VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1 11 ou sem fio para transmitir e receber dados. Portanto, qualquer número de produtos de vídeo em rede pode ser incluído no sistema sem nenhuma alteração significativa ou de alto custo na infra-estrutura de rede. Isso não acontece com um sistema analógico. Em um sistema de vídeo analógico, um cabo coaxial dedicado deve sair diretamente de cada câmera para uma estação de visualização/gravação. Cabos de áudio separados deverão ser usados se o áudio também for necessário. Os produtos de vídeo em rede também podem ser colocados e conectados a partir de praticamente qualquer lugar, e o sistema pode ser tão aberto ou tão fechado quanto se desejar. > Economia: Um sistema de Vigilância IP normalmente apresenta um custo total de propriedade menor que o de um sistema analógico de CCTV tradicional. Muitas vezes, já existe uma infra- estrutura de rede IP usada para outros aplicativos em uma empresa. Assim, um aplicativo de vídeo em rede pode aproveitar a infra-estrutura que já existe. As redes IP e opções sem fio também são alternativas muito mais econômicas do que o tradicional cabeamento coaxial e de fibra de um sistema analógico de CCTV. Além disso, os fluxos de vídeo digital podem ser enviados a todo o mundo, utilizando várias infra-estruturas que operam entre si. Além disso, os custos de gerenciamento e equipamento são menores, pois os aplicativos de retaguarda e armazenamento funcionam em servidores padrão de mercado que utilizam sistemas abertos, e não em equipamentos “fechados”, por exemplo DVRs, como ocorre nos sistemas analógicos de CCTV. Além disso, a tecnologia de Power Over Ethernet (PoE), que não pode ser aplicada a um sistema de vídeo analógico, pode ser usada em um sistema de vídeo em rede. A tecnologia PoE permite que os dispositivos conectados em rede sejam alimentados por um switch ou midspan compatível com PoE, através do mesmo cabo Ethernet usado no transporte dos dados (vídeo). A PoE proporciona uma economia considerável de custos de instalação e pode aumentar a confiabilidade do sistema. Para saber mais sobre PoE, consulte o Capítulo 9. Câmera de rede com PoE incorporada 3115 Câmera de rede sem PoE incorporada No-Break (UPS) Switch compatível com PoE Divisor ativo Energia Ethernet Power over Ethernet Figura 1.2b Um sistema que utiliza Power over Ethernet (PoE).
  12. 12. 12 CAPÍTuLO 1 - VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES 1.3 Aplicações O vídeo em rede pode ser usado em um número praticamente ilimitado de aplicações; entretan- to, a maioria dos usos se enquadra na vigilância de segurança ou no monitoramento remoto de pessoas, lugares, imóveis e operações. Apresentamos a seguir algumas possibilidades típicas de aplicação em importantes segmentos de atividade. 1.3.1 Lojas Os sistemas de vídeo em rede em lojas podem reduzir consideravel- mente o número de furtos e roubos, aumentar a segurança do pessoal e otimizar o gerenciamento da loja. Uma grande vantagem do vídeo em rede é a possibilidade de integração ao sistema de EAS (vigilância ele- trônica de artigos) da loja ou a um sistema de PDV (ponto de venda) para permitir que as atividades de roubo de estoques sejam vistas e gravadas. O sistema pode acelerar a detecção de possíveis incidentes, além de alarmes falsos. O vídeo em rede oferece um alto nível de inte- roperabilidade e o mais rápido retorno sobre investimento. O vídeo em rede também pode ajudar a identificar as áreas mais visitadas de uma loja e registrar a atividade e os hábitos de compra dos consumidores, ajudando a otimizar a disposição de uma loja ou de uma vitrine. Ele também pode ser usado para identificar a necessidade de reposição nas prateleiras e, quando for necessário, abrir mais caixas devido ao tamanho das filas. 1.3.2 Transportes O vídeo em rede pode aumentar a segurança pessoal e a segurança geral em aeroportos, rodovias, estações de trem e outros sistemas de trânsito, além de meios de transporte, como ônibus, trens e navios de cruzeiro. O vídeo em rede também pode ser usado para monitorar as condições de tráfego, reduzir os congestionamentos e aumentar a efi- ciência. Muitas instalações no setor de transportes exigem os melhores sistemas, envolvendo alta qualidade de imagem (que pode ser propor- cionada pela tecnologia de varredura progressiva em câmeras de rede), altas taxas de quadros e tempos de armazenamento prolongados. Em alguns ambientes exigentes, como ônibus e trens, a Axis oferece câmeras de rede capazes de suportar variações de temperatu- ra, umidade, poeira, vibração e vandalismo. 1.3.3 Educação De creches a universidades, os sistemas de vídeo em rede têm ajudado a evitar vandalismo e aumentar a segurança de professores, alunos e funcionários. Em instituições de ensino que já possuem uma infra- estrutura de TI, o vídeo em rede é uma solução mais favorável e eco- nômica do que um sistema analógico porque muitas vezes não é ne- cessário novo cabeamento. Além disso, os recursos de gerenciamento de eventos do vídeo em rede podem gerar alarmes e apresentar aos
  13. 13. VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1 13 operadores de segurança imagens precisas em tempo real para que eles possam tomar suas deci- sões. O vídeo em rede também pode ser usado no ensino à distância; por exemplo, para alunos que não podem assistir pessoalmente às aulas. 1.3.4 Industrial O vídeo em rede pode ser usado para monitorar e aumentar a eficiên- cia nas linhas de produção, nos processos e nos sistemas de logística, e para proteger armazéns e sistemas de controle de estoques. O vídeo em rede também pode ser usado para realizar reuniões virtuais e obter suporte técnico à distância. 1.3.5 Vigilância pública O vídeo em rede é uma das ferramentas mais úteis no combate ao crime e para a proteção dos cidadãos. Ele pode ser usado para detec- tar e dissuadir. O uso de redes sem fio permite a instalação do vídeo em rede em toda a cidade, de maneira eficaz. Os recursos de vigilân- cia remota do vídeo em rede permitem que a polícia reaja rapida- mente aos crimes cometidos que forem detectados pelas câmeras. 1.3.6 Governo Os produtos de vídeo em rede são usados para proteger todos os ti- pos de edifícios públicos, de museus e escritórios a bibliotecas e pre- sídios. Câmeras dispostas nas entradas e saídas dos edifícios podem registrar quem entra e sai, 24 horas por dia. Elas são usadas para evitar vandalismo e aumentar a segurança dos funcionários. Com aplicações inteligentes de vídeo, como contagem de pessoas, o vídeo em rede pode fornecer informações estatísticas, como o número de visitantes em um edifício. 1.3.7 Assistência médica O vídeo em rede permite o monitoramento de pacientes de maneira econômica e com alta qualidade, além de soluções de vigilância por vídeo que aumentam a segurança e a proteção dos funcionários, pa- cientes e visitantes, além das instalações. O pessoal autorizado do hospital pode, por exemplo, ver vídeos ao vivo de vários locais, detec- tar atividade e prestar assistência remota.
  14. 14. 14 CAPÍTuLO 1 - VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES 1.3.8 Bancos e finanças O vídeo em rede é usado em aplicações de segurança em agências bancárias, sedes e locais com caixas automáticos. Os bancos usam sistemas de vigilância há muito tempo e, embora a maioria das ins- talações ainda seja analógica, o vídeo em rede está começando a ganhar espaço, especialmente nos bancos que valorizam a alta qua- lidade de imagem e querem ser capazes de identificar facilmente as pessoas em um vídeo de vigilância. O vídeo em rede é uma tecnologia comprovada, e a mudança dos sistemas analógicos para a Vigilância por IP está rapidamente ganhando espaço no setor de vigilância por vídeo. Consulte estudos de caso no endereço www.axis.com/success_stories/
  15. 15. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 15 Câmeras de rede Existe uma ampla gama de câmeras de rede para uma grande variedade de requisitos. Este capítulo descreve o que é uma câmera de rede e explica os diferentes tipos de câmera. Também são fornecidas informações sobre câmeras para dia/noite e câmeras de rede com resolução de megapixels. O final de cada capítulo apresenta um guia de seleção de câmeras. Para saber mais sobre os elementos das câmeras, consulte o Capítulo 3. 2.1 O que é uma câmera de rede? Uma câmera de rede, muitas vezes conhecida também como “câmera IP”, pode ser descrita como uma câmera e um computador combinados em uma única unidade. Os principais compo- nentes de uma câmera de rede são a lente, o sensor de imagem, um ou mais processadores, e memória. Os processadores são usados para processamento de imagens, compactação, análise de vídeo e funções de conexão de rede. A memória é usada para armazenar o firmware da câ- mera de rede (programa de computador) e para a gravação local de seqüências de vídeo. Assim como um computador, a câmera de rede tem seu próprio endereço IP, é conectada dire- tamente a uma rede e pode ser colocada onde houver uma conexão de rede. Esse tipo de câ- mera é diferente das “Webcams”, que funcionam apenas conectadas a um computador pessoal (PC) através da porta USB ou IEEE 1394, e, para usá-la, deve ser instalado um software no PC. Uma câmera de rede possui funções de servidor de Web, FTP (Protocolo de Transferência de Arquivos), e e-mail, além de operar com muitos outros protocolos de rede e segurança. LAN LAN/Internet Câmera de rede Axis Switch PoE Computador com software de gerenciamento de vídeo Figura 2.1a Uma câmera de rede se conecta diretamente à rede.
  16. 16. 16 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE Uma câmera de rede pode ser configurada para enviar vídeo por uma rede IP para visualização ao vivo e/ou gravação, seja em caráter contínuo, em horários programados, quando ocorrer al- gum evento, ou mediante solicitação de usuários autorizados. As imagens capturadas podem ser enviadas como Motion JPEG, MPEG-4 ou vídeo H.264, utilizando vários protocolos de rede, ou transferidas como imagens JPEG individuais através de FTP, e-mail ou HTTP (Protocolo de Trans- ferência de Hipertexto). Para saber mais sobre formatos de compactação de vídeo e protocolos de rede, consulte os capítulos 7 e 9, respectivamente. Além de capturar vídeo, as câmeras de rede da Axis realizam o gerenciamento de eventos e possuem funções inteligentes de vídeo, como detecção de movimento, detecção de áudio, alar- me ativo contra adulteração e acompanhamento automático. A maioria das câmeras de rede também possui portas de entrada/saída (E/S) que permitem conexões com dispositivos exter- nos, como sensores e relês. Entre os outros recursos podem estar o áudio e entradas incorpo- radas para Power over Ethernet (PoE). As câmeras de rede da Axis também possuem recursos avançados de gerenciamento de segurança e de rede. Figura 2.1b Frente e traseira de uma câmera de rede. 2.2 Tipos de câmeras de rede As câmeras de rede podem ser classificadas de acordo com o seu uso previsto: apenas uso inter- no ou uso interno e externo. Muitas vezes, as câmeras de rede externas têm lentes com íris au- tomáticas para controlar a intensidade de luz à qual o sensor de imagem é exposto. Uma câme- ra externa também exige uma caixa de proteção, a menos que o design da câmera já incorpore uma caixa de proteção. Também há caixas disponíveis para câmeras internas que necessitem de proteção contra ambientes adversos (por exemplo, poeira e umidade), e contra vandalismo ou adulteração. Alguns projetos de câmeras já incorporam recursos contra vandalismo e adultera- ção, dispensando caixas externas. Para saber mais sobre proteção e caixas de proteção de câme- ras, consulte o Capítulo 4. As câmeras de rede, sejam para uso em interiores ou exteriores, podem ser categorizadas ainda como “fixas”, “domes fixas”, “PTZ” e “domes PTZ”.
  17. 17. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 17 2.2.1 Câmeras de rede fixas Uma câmera de rede fixa, que pode ser fornecida com uma lente fixa ou de foco variável (vari- focal), é uma câmera cujo campo de visão é fixo (normal/teleobjetiva/grande-angular) quando for instalada. Uma câmera fixa é o tipo de câmera tradicional, no qual a câmera e a direção para a qual aponta são claramente visíveis. Esse tipo de câmera é a melhor opção para aplicações nas quais é vantajoso que a câmera esteja bem visível. Uma câmera fixa normalmente permite que as lentes sejam trocadas. As câmeras fixas podem ser instaladas em caixas de proteção projetados para instalação em interiores e exteriores. Figura 2.2a Câmeras de rede fixas, inclusive as versões sem fio e megapixel. 2.2.2 Câmeras de rede dome fixo Uma câmera de rede tipo dome fixo, também chamada “minidome”, envolve essencialmente uma câmera fixa previamente instalada em dentro de uma pequena cúpula. A câmera pode ser direcio- nada para apontar em qualquer direção. A principal vantagem deste tipo de câmera está em seu design discreto, passando despercebida, bem como no fato de ser difícil perceber a direção para a qual a câmera aponta. A câmera também é resistente a violações. Uma das limitações de uma câmera dome fixa, é que ela raramente vem com uma lente intercambiável, e mesmo que ela seja intercambiável, há poucas opções de lentes devido ao pouco espaço dentro da cúpula. Para com- pensar essa limitação, muitas vezes é fornecida uma lente de foco variável para permitir o ajuste do campo de visão da câmera. As câmeras domes fixas da Axis são projetadas com diferentes tipos de caixas de proteção, como instalações resistentes a vandalismo e/ou instalações do tipo IP66 para exteriores. Não é necessá- rio nenhuma caixa alojamento externa. Esse tipo de câmera é normalmente fixado em uma parede ou no teto. Figura 2.2b Câmeras de rede dome fixas. Da esquerda para a direita: AXIS 209FD e AXIS 216FD (disponíveis também nas versões reforçada e megapixel), AXIS P3301 e AXIS 225FD.
  18. 18. 18 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE 2.2.3 Câmeras PTZ e câmeras dome PTZ Uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ pode se movimentar horizontalmente / verticalmente(pan/tilt) e aproximar ou afastar (zoom in/out) a imagem de qualquer área ou objeto. Todos os comandos de PTZ são enviados pelo mesmo cabo de rede usado para a trans- missão do vídeo; não é necessário instalar cabos RS-485 como ocorre com uma câmera PTZ analógica. Alguns recursos que podem ser incorporados a uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ: > EIS (Electronic Image Stabilizer, Estabilizador Eletrônico de Imagens). Em instalações externas, as câmeras dome PTZ e fatores de aproximação (zoom) acima de 20x são sensíveis a vibrações e movimentos causados pelo tráfego ou pelo vento. O EIS ajuda a reduzir os efeitos da vibração em um vídeo. Além de proporcionar imagens mais úteis, o EIS reduz o tamanho dos arquivos de imagens compactadas, economizando um valioso espaço de armazenamento. > Máscara de privacidade. A máscara de privacidade, que permite bloquear ou mascarar a visualização e a gravação de determinadas áreas de uma cena, pode ser disponibilizada em vários produtos de vídeo em rede. Em uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ, a função permite manter a privacidade, mascarando até mesmo quando o campo de visão da câmera mudar, pois a máscara se move com o sistema de coordenadas. Figura 2.2c Com a máscara de privacidade incorporada (retângulo cinza na imagem), a câmera pode garantir a privacidade de áreas que não devem ser cobertas por uma aplicação de vigilância.
  19. 19. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 19 > Posições predefinidas. Muitas câmeras PTZ e câmeras dome PTZ aceitam a programação de várias posições predefinidas, normalmente entre 20 e 100. Assim que as posições predefini das forem programadas na câmera, o operador será capaz de ir de uma posição para a outra com grande rapidez. > E-flip (inversão eletrônica). Quando uma câmera dome PTZ é instalada no teto para acompanhar uma pessoa, por exemplo, em uma loja, haverá situações em que a pessoa passará bem embaixo da câmera. Ao seguir a pessoa, se não houvesse a função E-flip, as imagens seriam vistas de cabeça para baixo. Nesses casos, o E-flip gira eletronicamente as imagens 180 graus. Ela é realizada automaticamente e não será percebida pelo operador. > Auto-flip (inversão automática). Normalmente, as câmeras PTZ, ao contrário das câmeras dome PTZ, não têm um movimento horizontal completo de 360 graus devido a um batente mecânico que impede as câmeras de realizarem um movimento circular contínuo. Entretanto, com a função Auto-flip, uma câmera de rede PTZ pode inverter instantaneamente a câmera a 180 graus e continuar seu movimento horizontal além do ponto zero. Dessa forma, a câmera pode continuar acompanhando uma pessoa ou um objeto em qualquer direção. > Acompanhamento automático (auto tracking). O acompanhamento automático é uma função inteligente de vídeo que detecta automaticamente uma pessoa ou um veículo em movimento, e o(a) segue dentro da área de cobertura da câmera. Esse recurso é especialmente útil em situações de vigilância não-assistida, na qual a presença ocasional de pessoas ou veículos necessita de atenção especial. A função reduz consideravelmente o custo de um sistema de vigilância, pois são necessárias menos câmeras para cobrir uma cena. Ela também aumenta a eficácia da solução, pois permite que uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ grave áreas de uma cena onde houver atividade. Embora as câmeras PTZ e as câmeras dome PTZ possam ter funções semelhantes, existem dife- renças entre elas: > as câmeras de rede PTZ não têm um movimento completo contínuo de 360 graus devido a um batente mecânico. Isso significa que a câmera não pode acompanhar uma pessoa que caminha continuamente em um círculo completo ao redor da câmera. As exceções são as câmeras PTZ que possuem a função auto-flip; por exemplo, a Câmera de Rede AXIS 215 PTZ. > As câmeras de rede PTZ não foram projetadas para operação contínua automática nem para a chamada “ronda””, na qual a câmera se movimenta automaticamente de uma posição predefinida para a seguinte.
  20. 20. 20 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE As próximas seções apresentam mais informações sobre as câmeras de rede PTZ, disponíveis nas versões mecânicas ou não-mecânicas, e sobre as câmeras de rede dome PTZ. Câmeras de rede PTZ mecânicas As câmeras PTZ mecânicas são usadas principalmente em interiores e em aplicações que empre- gam um operador. O zoom óptico das câmeras PTZ normalmente varia de 10x a 26x. Uma câme- ra PTZ pode ser instalada no teto ou em uma parede. Figura 2.2d Câmeras de rede PTZ. Da esquerda para a direita: AXIS 212 PTZ-V (não-mecânica), AXIS 213 PTZ, AXIS 214 PTZ e AXIS 215 PTZ. Câmeras de rede PTZ não-mecânicas Uma câmera de rede PTZ não-mecânica, como a AXIS 212 PTZ e sua versão resistente a vanda- lismo (vista acima), oferece recursos instantâneos de pan, tilt e zoom, sem peças móveis, o que evita o desgaste. Utilizando uma lente grande-angular, ela oferece um campo de visão mais amplo do que uma câmera de rede PTZ mecânica. Figura 2.2e Imagens de uma câmera de rede PTZ não-mecânica. À esquerda, uma imagem panorâmica de 140 graus com resolução VGA; à direita, imagem com zoom de 3x. Uma câmera PTZ não-mecânica usa um sensor de imagem megapixel e permite que o operador aproxime instantaneamente qualquer parte de uma cena sem nenhuma perda de resolução de imagem. Isso é realizado com a apresentação de uma imagem panorâmica com resolução VGA (640x480 pixels), mesmo que a câmera capture uma imagem com resolução muito mais alta.
  21. 21. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 21 Quando a câmera é instruída para aproximar-se de qualquer parte da imagem panorâmica, a câ- mera usa a resolução megapixel original para oferecer uma proporção 1:1 completa com resolução VGA. A imagem aproximada resultante oferece boa qualidade de detalhes, sem perder a nitidez. Com zoom digital normal, a imagem aproximada perde detalhes de nitidez na maioria das vezes. Uma câmera PTZ não-mecânica é ideal para instalações discretas em paredes. Câmeras de rede dome PTZ As câmeras de rede dome PTZ podem cobrir uma área extensa, aumentando a flexibilidade das funções de pan, tilt e zoom. Elas permitem movimentos horizontais (pan) contínuos de 360 graus, e movimentos verticais (tilt) normalmente de 180 graus. As câmeras dome PTZ são ideais para uso em instalações discretas, devido ao seu design, à instalação (especialmente em insta- lações no teto), e à dificuldade de perceber o ângulo de visão da câmera (as cúpulas podem ser transparentes ou fumê). Uma câmera de rede dome PTZ também proporciona robustez mecânica para operação contínua no modo “ronda””, quando a câmera passa automaticamente de uma posição predefinida para a posição seguinte em uma ordem predeterminada ou aleatória. Normalmente, podem ser defini- das até 20 rondas de armazenamento, ativadas durante horários diferentes do dia. No modo de ronda, uma única câmera de rede dome PTZ pode cobrir uma área que exigiria 10 câmeras de rede fixas. A principal desvantagem é que apenas um local pode ser monitorado por vez, deixan- do as outras nove posições sem monitoramento. O zoom óptico de uma dome PTZ normalmente varia de 10x a 35x. Uma dome PTZ é usada fre- qüentemente em situações que empregam um operador. Esse tipo de câmera é normalmente instalada no teto se for usada em interiores, ou em um poste na lateral de um edifício (para instalações exteriores). Figura 2.2f Câmeras de rede dome PTZ. Da esquerda para a direita: AXIS 231D+, AXIS 232D+, AXIS 233D. 2.3 Câmeras de rede para dia e noite Todos os tipos de câmeras de rede — fixas, domes fixas, PTZ e domes PTZ— podem funcionar durante o dia ou à noite. Uma câmera para dia e noite é projetada para uso em instalações ex- ternas ou em ambientes internos com pouca iluminação.
  22. 22. 22 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE Uma câmera de rede em cores, para dia e noite, gera imagens coloridas durante o dia. Quando a iluminação cai abaixo de um determinado nível, a câmera pode passar automaticamente ao modo noturno para usar a luz quase-infravermelha (IV) para gerar imagens de alta qualidade em preto-e-branco. A luz infravermelha, que cobre uma faixa de onda de 700 nanômetros (nm) a aproximadamente 1000 nm, está além do que o olho humano pode captar, mas a maioria dos sensores da câmera pode detectá-la e usá-la. Durante o dia, uma câmera para dia e noite usa um filtro de corte de IV. A luz IV é filtrada para que ela não distorça as cores das imagens quando o olho humano as vir. Quando a câmera estiver no modo noturno (preto-e-branco), o filtro de corte de IV é desa- tivado, permitindo que a sensibilidade da câmera à luz capte até 0,001 lux ou menos. Figura 2.3a O gráfico mostra como um sensor de imagem reage à luz visível e Infra Vermelho. A luz IV cobre a faixa de onda de 700 nm a 1000 nm. Figura 2.3b Imagem à esquerda, filtro de corte de IV em uma câmera de rede para dia/noite; no meio, posição do filtro de corte de IV durante o dia; à direita, posição do filtro de corte de IV durante a noite.
  23. 23. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 23 As câmeras para dia e noite são úteis em ambientes que restringem o uso de luz artificial. Entre eles estão situações de vigilância por vídeo com baixa iluminação, vigilância disfarçada e apli- cações discretas, por exemplo, em uma situação de vigilância de tráfego na qual luzes muito intensas perturbariam os motoristas à noite. Um iluminador IV que gera luz infravermelha também pode ser usado junto com uma câmera para dia e noite para aumentar ainda mais a capacidade da câmera de gerar vídeo de alta qua- lidade em condições de baixa iluminação ou à noite. Para saber mais sobre os iluminadores IV, visite o site da Axis: www.axis.com/products/cam_irillum Figura 2.3c At left, image without an IR illuminator; at right, image with an IR illuminator. 2.4 Câmeras de rede Megapixel As câmeras de rede megapixel, disponíveis nas câmeras fixas e câmeras domes fixas da Axis, incorpo¬ram um sensor de imagem megapixel para gerar imagens a partir de um milhão de pi- xels. Essa resolução é pelo menos duas vezes melhor do que a resolução gerada por câmeras analógicas. Uma câmera de rede megapixel fixa pode ser usada de duas maneiras: ela pode permitir que os operadores vejam mais detalhes em uma imagem de resolução mais elevada, o que ajuda a identificar pessoas e objetos, ou pode ser usada para cobrir uma parte maior de uma cena se a resolução da imagem for mantida igual à de uma câmera convencional. Hoje em dia, as câmeras megapixel são normalmente menos sensíveis à luz do que uma câmera de rede que não seja megapixel. Os fluxos de vídeo de resolução mais elevada gerados por uma câmera megapixel também exigem mais largura de banda da rede e espaço de armazenamento para as gravações, embora isso possa ser atenuado com o uso do padrão de compactação de vídeo H.264. Para saber mais sobre o padrão H.264, consulte o Capítulo 7.
  24. 24. 24 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE 2.5 Diretrizes para a escolha de uma câmera de rede Com a variedade de câmeras de rede disponível, é útil conhecer algumas diretrizes ao selecionar uma câmera de rede. > Defina o objetivo de vigilância: panorâmica ou detalhada. As imagens panorâmicas permi- tem ver uma cena geral ou a movimentação geral das pessoas. Imagens altamente detalhadas são importantes para a identificação de pessoas ou objetos (por exemplo, rostos ou placas de carros, monitoramento de pontos de vendas). O objetivo de vigilância determinará o campo de visão, o posicionamento da câmera, e o tipo de câmera/lente necessário. Para saber mais sobre lentes, consulte o Capítulo 3. > Área de cobertura. Em um determinado local, defina o número de áreas de interesse, quantas dessas áreas devem ser cobertas, e se as áreas estão localizadas relativamente próximas umas das outras ou se estão muito separadas. A área determinará o tipo de câmera e o número de câmeras necessárias. - Megapixel ou não-megapixel. Por exemplo, se houver duas áreas de interesse relativa- mente pequenas e próximas uma da outra, pode ser usada uma câmera megapixel com lente grande-angular em vez de duas câmeras não-megapixel. - Fixa ou PTZ. (no contexto a seguir, “câmera fixa” também se refere a câmeras domes fixas , e “câmeras PTZ” também se refere a câmeras domes PTZ ). Uma área pode ser coberta por várias câmeras fixas ou por algumas câmeras PTZ. Considere que uma câmera PTZ com recursos de grande zoom óptico pode gerar imagens mais detalhadas e vigiar uma área extensa. Entretanto, uma câmera PTZ pode proporcionar uma visão breve de uma parte da sua área de cobertura por vez, ao passo que uma câmera fixa é capaz de cobrir integralmente a sua área o tempo todo. Para usar plenamente os recursos de uma câmera PTZ, é necessário contar com um operador, ou é necessário estabelecer uma ronda automática. > Ambiente interno ou externo. - Sensibilidade à luz e iluminação necessária. Em ambientes externos, considere o uso de câmeras para dia e noite. Considere a sensibilidade à luz da câmera que é necessária, além da necessidade de mais iluminação ou de luzes especiais, como lâmpadas IV. Não se esqueça de que as medições em lux nas câmeras de rede não podem ser comparadas entre diferentes fornecedores de produtos de vídeo em rede, pois não há nenhum padrão de mercado para medição da sensibilidade à luz. - Caixa de proteção. Se for necessário instalar a câmera em um local externo ou em ambientes que exigem proteção contra poeira, umidade ou vandalismo, serão necessários Caixas de proteção. Para saber mais sobre Caixas de proteção, consulte o Capítulo 4.
  25. 25. CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2 25 > Vigilância explícita ou disfarçada. Isso ajudará na seleção das câmeras, das Caixas de proteção e das fixações que permitem uma instalação discreta ou não-discreta. Entre as outras considerações importantes a respeito das características necessárias em uma câmera estão as seguintes: > Qualidade de imagem. A qualidade de imagem é um dos aspectos mais importantes de qualquer câmera, mas é difícil quantificá-la e medi-la. A melhor maneira de determinar a qualidade da imagem é instalar diferentes câmeras e examinar o vídeo. Se for prioritário capturar com clareza objetos em movimento, é importante que a câmera de rede use a tecnologia de varredura progressiva. Para saber mais sobre a varredura progressiva, consulte o Capítulo 3. > Resolução. Para aplicações que exigem imagens detalhadas, as câmeras megapixel podem ser a melhor opção. Para saber mais sobre a resolução megapixel, consulte o Capítulo 6. > Compactação. Os três padrões de compactação de vídeo oferecidos nos produtos de vídeo em rede da Axis são o H.264, o MPEG-4 e o Motion JPEG. O H.264 é o padrão mais recente, proporcionando a maior economia de largura de banda e espaço de armazenamento. Para saber mais sobre compactação, consulte o Capítulo 7. > Áudio. Se for necessário áudio, verifique se é necessário o áudio unidirecional ou bidirecional. As câmeras de rede da Axis com áudio são distribuídas com um microfone embutido e/ou uma entrada para microfone externo e um alto-falante ou uma saída de linha para alto-falantes externos. Para saber mais sobre áudio, consulte o Capítulo 8. > Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente. Muitas vezes, as funções de gerenciamento de eventos são configuradas através de um software de gerenciamento de vídeo, sendo apoiadas por portas de entrada/saída e recursos de vídeo inteligente em uma câmera de rede ou um codificador de vídeo. A realização de gravações com base em gatilhos de eventos a partir de portas de entrada e recursos de vídeo inteligente em um produto de vídeo em rede economiza largura de banda e espaço de armazenamento, e permite que os operadores tomem conta de um número maior de câmeras, pois nem todas as câmeras exigem monito- ramento ao vivo, a menos que um alarme/evento ocorra. Para saber mais sobre funções de gerenciamento de eventos, consulte o Capítulo 11 > Funções de rede. Entre as considerações estão as seguintes: PoE; criptografia HTTPS para criptografia de fluxos de vídeo antes que eles sejam enviados pela rede; filtragem de endere- ços IP, que concede ou nega direitos de acesso a endereços IP definidos; IEEE802.1X para controlar o acesso a uma rede; IPv6; e funções wireless. Para saber mais sobre tecnologias de rede e segurança, consulte o Capítulo 9
  26. 26. 26 CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE > Interface aberta e aplicativos. Um produto de vídeo em rede com uma interface aberta aumenta as possibilidades de integração com outros sistemas. Também é importante que o produto seja apoiado por boas opções de aplicativos e um software de gerenciamento que facilite a instalação e os upgrades dos produtos de vídeo em rede. Os produtos da Axis são apoiados por softwares de gerenciamento de vídeo desenvolvidos pelo usuário e por uma ampla gama de soluções de software de gerenciamento de vídeo de mais de 600 Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos da Axis. Para saber mais sobre sistemas gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11. Outro aspecto importante, externo à câmera de rede em si, é a escolha do fornecedor do produ- to de vídeo em rede. Como as necessidades crescem e se modificam, o fornecedor deve ser considerado um parceiro de longo prazo. Isso significa que é importante escolher um fornecedor que ofereça uma linha completa de produtos de vídeo em rede e acessórios que atendam às necessidades tanto de hoje como de anos à frente. Além disso, o fornecedor deve oferecer ino- vação, suporte, upgrades e um roteiro de produtos de longo prazo. Assim que for tomada uma decisão sobre a câmera necessária, é recomendável adquirir uma e testar sua qualidade antes de fazer uma grande compra.
  27. 27. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 27 Elementos das câmeras Vários elementos das câmeras afetam a qualidade da imagem e o campo de visão, de modo que é importante compreendê-los ao escolher uma câmera de rede. Os elemen- tos são a sensibilidade da câmera à luz, o tipo de lente, o tipo de sensor de imagens, e a técnica de varredura, além das funções de processamento de imagens. Todos esses elementos serão abordados neste capítulo. Algumas diretrizes sobre as considerações de instalação também serão apresentadas ao final. 3.1 Sensibilidade à luz A sensibilidade de uma câmera de rede à luz é, muitas vezes, especificada em lux, que corres- ponde a um nível de luminância no qual uma câmera gera uma imagem aceitável. Quanto mais baixa a especificação de lux, maior será a sensibilidade da câmera à luz. Normalmente, são ne- cessários pelo menos 200 lux para iluminar um objeto para que seja obtida uma imagem de boa qualidade. Em geral, quanto mais luz incidir sobre o objeto, melhor será a imagem. Com pou- quíssima luz, é difícil focalizar e a imagem apresentará ruídos e/ou ficará escura. Para capturar imagens de boa qualidade, em condições de pouca luz ou escuras, é necessário usar uma câme- ra para dia e noite que aproveite a luz quase infravermelha. Para saber mais sobre câmeras para dia e noite, consulte o Capítulo 2. Diferentes condições de iluminação geram uma luminância diferente. Muitas cenas naturais apresentam uma iluminação bastante complexa, com sombras e luzes que geram diferentes leituras de lux em diferentes partes de uma cena. Dessa forma, é importante ter em mente que uma leitura de lux não indica a condição de iluminação de toda a cena. Luminância Condições de iluminação 100,000 lux Luz solar forte 10,000 lux Luz solar plena 500 lux Luz de escritório 100 lux Sala mal-iluminada Tabela 3.1a Exemplos de diferentes níveis de luminância.
  28. 28. 28 CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS Muitos fabricantes especificam o nível mínimo de iluminação necessária para que uma câmera de rede gere uma imagem aceitável. Embora essas especificações ajudem a fazer comparações de sensibilidade à luz de câmeras produzidas pelo mesmo fabricante, talvez não seja útil usar esses números para comparar câmeras de diferentes fabricantes. Isso ocorre porque cada fabri- cante utiliza um método diferente e critérios diferentes de uma imagem aceitável. Para compa- rar corretamente o desempenho de duas câmeras diferentes em condições de baixa luminosida- de, as câmeras devem ser colocadas lado a lado e capturar um objeto em movimento com pouca iluminação. 3.2 Elementos de lente Uma lente, ou um conjunto de lente, de uma câmera de rede realiza várias funções. Entre elas estão as seguintes: > Definir o campo de visão, ou seja, definir quanto da cena será capturado, e o nível de detalhes da captura. > Controlar a quantidade de luz que atinge o sensor de imagens para que uma imagem seja corretamente exposta. > Focalizar para ajustar qualquer um dos elementos no conjunto da lente, ou a distância entre os conjuntos de lentes e o sensor de imagens. 3.2.1 Campo de visão Um fator que deve ser levado em consideração ao escolher uma câmera é o campo de visão necessário, ou seja, a área de cobertura e o nível de detalhes que será visualizado. O campo de visão é determinado pela distância focal da lente e pelo tamanho do sensor de imagem; ambos são especificados na folha de dados da câmera de rede. A distância focal de uma lente é definida como a distância entre a lente de entrada (ou um ponto específico de um conjunto de lente complexo) e o ponto para o qual todos os raios de luz convergem (normalmente, o sensor de imagem da câmera). Quanto maior a distância focal, mais estreito será o campo de visão. A maneira mais rápida de descobrir a lente com a distância focal necessária para o campo de visão desejado é usar uma calculadora de lentes rotativas ou uma calculadora de lentes on-line (www.axis.com/tools), ambas disponibilizadas pela Axis. O tamanho do sensor de imagem de uma câmera de rede, normalmente 1/4”, 1/3”, 1/2” e 2/3”, também deve ser usado no cálculo. A desvantagem de usar uma calculadora de lentes é que ela não leva em conta nenhuma possível distorção geométrica de uma lente.
  29. 29. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 29 O campo de visão pode ser classificado em três categorias: > Visão normal: Oferece o mesmo campo de visão que o olho humano. > Telefoto: Um campo de visão mais estreito que oferece, em geral, detalhes mais refinados do que o olho humano pode captar. Uma lente de telefoto é usada quando o objeto vigiado é pequeno ou está muito distante da câmera. Uma lente de telefoto geralmente tem menos capacidade de captura de luz que uma lente normal. > Grande-angular: Um campo de visão maior com menos detalhes que na visão normal. Uma lente grande-angular geralmente oferece uma boa profundidade de campo e um bom desempenho com baixa luminosidade. Às vezes, as lentes grande-angulares geram distorções geométricas, por exemplo, o efeito “olho de peixe”. Figura 3.2a Diferentes campos de visão: Grande-angular (à esquerda); visão normal (no meio); telefoto (à direita). Figura 3.2b Lentes de câmeras de rede com diferentes distâncias focais: grande-angular (à esquerda); normal (no meio); telefoto (à direita). Existem três tipos principais de lentes: > Lente fixa: Essa lente oferece uma distância focal fixa, ou seja, apenas um campo de visão (ou normal, ou telefoto ou grande-angular). Uma distância focal comum de uma lente de câmera de rede fixa é de 4 mm.
  30. 30. 30 CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS > Lente de foco variável: Esse tipo de lente oferece várias distâncias focais e, portanto, diferentes campos de visão. O campo de visão pode ser ajustado manualmente. Quando o campo de visão mudar, o usuário precisará refocalizar a lente manualmente. As lentes de foco variável para câmeras de rede oferecem distâncias focais que variam de 3 mm a 8 mm. > Lente de zoom: As lentes de zoom são como lentes de foco variável, pois permitem que o usuário selecione diferentes campos de visão. Entretanto, não será necessário refocalizar as lentes de zoom se o campo de visão mudar. O foco pode ser mantido dentro de um intervalo de distâncias focais, por exemplo, de 6 mm a 48 mm. A lente pode ser ajustada manualmente ou através de controle remoto, com um motor. Quando uma lente indica, por exemplo, a capacidade de zoom de 3x, ela se refere à proporção entre a distância focal mais longa e mais curta da lente. 3.2.2 Combinando lente e sensor Se uma câmera de rede oferecer lentes intercambiáveis, será importante escolher uma lente adequada à câmera. Uma lente produzida para um sensor de imagem de ½ polegada funcionará com sensores de imagem de ½ pol., 1/3 de pol. e ¼ de pol., mas não com um sensor de imagem de 2/3 de pol. Se uma lente tiver sido projetada para um sensor de imagem menor do que o sensor efetivamen- te instalado dentro da câmera, a imagem apresentará cantos pretos (consulte a ilustração à esquerda na Figura 3.2c abaixo). Se uma lente tiver sido projetada para um sensor de imagem maior do que o sensor efetivamente instalado dentro da câmera, o campo de visão será menor do que a capacidade da lente, pois parte das informações serão “perdidas” fora do sensor de imagem (consulte a ilustração à esquerda da Figura 3.2c). Essa situação cria um efeito de telefo- to, pois faz com que tudo pareça aproximado. Lente de 1/4” Lente de 1/3" Lente de 1/2" Figura 3.2c Exemplos de lentes diferentes instaladas em um sensor de imagem de 1/3 de polegada. Quando a lente de uma câmera megapixel for substituída, será necessária uma lente de alta qua- lidade, pois os pixels dos sensores megapixel são muito menores do que os de um sensor VGA (640x480 pixels). É melhor combinar a resolução da lente com a resolução da câmera para usar plenamente a capacidade da câmera.
  31. 31. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 31 3.2.3 Padrões de encaixe de lentes Ao trocar uma lente, também é importante saber o tipo de encaixe de lente da câmera de rede. As câmeras de rede utilizam dois padrões principais: encaixe CS e encaixe C. Ambos têm uma rosca de 1 polegada, e sua aparência é idêntica. A diferença é a distância das lentes para o sensor quando elas são encaixadas na câmera: > Encaixe CS. A distância entre o sensor e a lente deve ser de 12,5 mm. > Encaixe C. A distância entre o sensor e a lente deve ser de 17,526 mm. É possível encaixar uma lente de encaixe C no corpo de uma câmera com encaixe CS, usando um espaçador de 5 mm (anel adaptador C/CS). Se não for possível focalizar a câmera, é provável que o tipo errado de lente esteja sendo usado. 3.2.4 número ‘f’ e exposição Em situações de baixa luminosidade, especialmente em ambientes internos, um fator importante que deve ser examinado em uma câmera de rede é a capacidade de captura de luz da lente. Isso pode ser determinado pelo número ‘f’ da lente, também conhecido como f-stop. Um número ‘f’ define quanta luz poderá atravessar uma lente. O número ‘f’ é a proporção entre a distância focal da lente e o diâmetro da abertura ou da íris; ou seja, número ‘f’ = distância focal/abertura. Quanto menor for o número ‘f’ (seja uma distância focal curta em relação à abertura, ou uma abertura grande em relação à distância focal), melhor será a capacidade de captura de luz da lente; ou seja, mais luz atravessará a lente e chegará ao sensor de imagem. Em situações de baixa luminosidade, um número f menor geralmente produz uma qualidade de imagem melhor. Entre- tanto, pode haver alguns sensores incapazes de aproveitar um número f mais baixo em situações de pouca luminosidade devido à maneira como foram projetados. Um número f mais elevado, por outro lado, aumenta a profundidade de campo. Isso é explicado na seção 3.2.6. Normalmente, uma lente com número f mais baixo é mais cara que uma lente com número f mais alto. Os números f são, muitas vezes, representados como F/x. A barra indica divisão. F/4 significa que o diâmetro da íris é igual à distância focal dividida por 4; assim, se uma câmera tiver uma lente de 8 mm, a luz deve atravessar uma íris cuja abertura tem 2 mm de diâmetro. Embora as lentes com íris de ajuste automático (íris DC) tenham um intervalo de números f, muitas vezes apenas a extremi- dade máxima de captura de luz do intervalo (o menor número f) é especificada. A capacidade de captura de luz de uma lente, ou número f, e o tempo de exposição (ou seja, o tempo pelo qual um sensor de imagem fica exposto à luz) são os dois elementos principais que definem a quantidade de luz recebida por um sensor de imagem. Um terceiro elemento (ganho) é um amplificador usado para clarear a imagem. Entretanto, o aumento do ganho também aumenta o nível de ruído (granulari- dade) de uma imagem. Portanto, é preferível ajustar o tempo de exposição ou a abertura da íris.
  32. 32. 32 CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS Algumas câmeras da Axis permitem definir os limites de tempo de exposição e o ganho. Quanto maior o tempo de exposição, mais luz o sensor de imagem receberá. Ambientes claros exigem um tempo de exposição menor, ao passo que condições de baixa luminosidade exigem um tempo de exposição maior. É importante saber que o aumento do tempo de exposição também possibilita que a imagem fique desfocada, ao passo que o aumento da abertura da íris tem a desvantagem de reduzir a profundidade de campo. Isso é explicado na seção 3.2.6 a seguir. Para decidir sobre a exposição, recomendamos um tempo menor de exposição para movimentos rápidos ou quando for necessária uma alta taxa de quadros de imagem (frame rate elevado). Um tempo de exposição maior melhora a qualidade de imagem quando as condições de iluminação não forem boas, mas pode deixar desfocadas imagens em movimento e reduzir a velocidade de captura de imagens, pois é necessário mais tempo para expor cada quadro. Em algumas câmeras de rede, um ajuste automático de exposição significa que a velocidade de captura aumenta ou diminui de acordo com a quantidade de luz disponível. Apenas com a redução do nível de lumino- sidade é importante considerar o uso de iluminação artificial ou a priorização de uma velocidade de captura maior ou de uma qualidade de imagem melhor. Figura 3.2d Uma interface de usuário de câmera com opções para configurar, entre outras coisas, a exposição em condições de baixa luminosidade. 3.2.5 Íris manual ou automática Em ambientes internos, onde os níveis de luz possam ser constantes, pode ser usada uma lente com íris manual. Esse tipo de lente possui ou um anel para ajustar a íris, ou a íris é fixada em um determinado número f. A última é usada pela Axis em suas câmeras de rede para interiores. Uma lente com íris automaticamente ajustável é recomendada para aplicações externas e onde a iluminação da cena mude constantemente. A abertura da íris é controlada pela câmera, sendo usada para manter o nível ideal de iluminação no sensor de imagem se não houver configurações de exposição e ganho ou se essas configurações não forem usadas na câmera de rede. A íris também pode ser usada para controlar a profundidade de campo (explicada na seção abaixo) e para obter imagens mais nítidas. A maioria das lentes com íris automática é controlada pelo
  33. 33. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 33 processador da câmera através de corrente contínua (DC) e, portanto, são chamadas lentes de “íris DC”. Todas as câmeras da Axis para exteriores, sejam elas fixas, domes fixas , PTZ ou domes PTZ , usam lentes com íris DC ou íris automática. 3.2.6 Profundidade de campo Um critério que pode ser importante para uma aplicação de vigilância por vídeo é a profundida- de de campo. Profundidade de campo é a distância na frente e atrás do ponto focal onde os objetos parecem nítidos simultaneamente. A profundidade de campo pode ser importante, por exemplo, no monitoramento de um estacionamento, onde pode ser necessário identificar placas de carros a 20, 30 e 50 metros (60, 90 e 150 pés) de distância. A profundidade de campo é afe- tada por três fatores: distância focal, diâmetro da íris e distância da câmera até o objeto. Uma distância focal grande, uma abertura de íris grande ou uma distância curta entre a câmera e o objeto limitam a profundidade de campo. Ponto focal Profundidade de campo Figura 3.2e Profundidade de campo: Imagine uma fila de pessoas em pé uma atrás da outra. Se o foco estiver no meio da fila e for possível identificar os rostos de todos que estiverem a mais de 15 metros (45 pés) de distância na frente e atrás do ponto médio, a profundidade de campo será adequada. Figura 3.2f Abertura da íris e profundidade de campo. A ilustração acima é um exemplo da profundidade de campo com diferentes números f e distância focal de 2 metros (7 pés). Um número f elevado (abertura de íris menor) permi- te focalizar objetos a uma distância maior. Dependendo do tamanho dos pixels, aberturas de íris muito pequenas podem desfocar a imagem devido à difração.
  34. 34. 34 CAPÍTuLO 3 - CELEMEnTOS DAS CâMERAS 3.3 Sensores de imagem Quando a luz atravessa uma lente, ela se concentra no sensor de imagem da câmera. Um sensor de imagem é formado por muitos fotopontos, cada um correspondendo a um elemento de ima- gem, mais conhecido como “pixel”, no sensor de imagem. Cada pixel de um sensor de imagem registra a quantidade de luz à qual ele é exposto, transformando-o em um número correspon- dente de elétrons. Quanto maior a intensidade da luz, mais elétrons são gerados. Duas tecnologias principais podem ser usadas no sensor de imagem de uma câmera: > CCD (dispositivo acoplado por carga) > CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) Figura 3.3a Sensores de imagem: CCD (esquerda); CMOS (direita). Embora os sensores CCD e CMOS sejam muitas vezes considerados rivais, cada um tem seus pontos fortes e fracos que os tornam apropriados para diferentes aplicações. Os sensores de CCD são produzidos com uma tecnologia desenvolvida especificamente para a indústria de câmeras. Os primeiros sensores CMOS utilizavam uma tecnologia padrão que já era amplamente usada nos chips de memória dos PCs, por exemplo. Os sensores CMOS de hoje utilizam uma tecnologia mais especializada, e a qualidade dos sensores está aumentando rapidamente. 3.3.1 Tecnologia CCD Os sensores CCD são usados em câmeras há mais de 30 anos, e oferecem muitas vantagens. Em geral, eles ainda oferecem uma sensibilidade à luz ligeiramente melhor e geram um pouco menos de ruído que os sensores CMOS. Uma sensibilidade maior à luz gera imagens melhores em condi- ções de baixa luminosidade. Entretanto, os sensores CCD são mais caros e mais complexos de in- corporar a uma câmera. Um CCD também pode consumir até 100 vezes mais energia que um sensor CMOS equivalente. 3.3.2 Tecnologia CMOS Avanços recentes nos sensores CMOS os estão aproximando dos sensores CCD em termos de qualidade de imagem. Os sensores CMOS reduzem o custo total das câmeras, pois contêm toda a lógica necessária para montar as câmeras com base neles. Em comparação com os CCDs, os sensores CMOS oferecem mais possibilidades de integração e mais funções.
  35. 35. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 35 Os sensores de CMOS também apresentam uma saída mais rápida (o que é uma vantagem quan- do são necessárias imagens com resolução mais alta), menor dissipação de energia no chip, além de reduzir as dimensões do sistema. Os sensores CMOS com resolução megapixel têm disponibi- lidade mais ampla e são mais econômicos que os sensores CCD megapixel. 3.3.3 Sensores megapixel Por motivos de custo, muitos sensores megapixel (ou seja, sensores a partir de um milhão de pi- xels) em câmeras megapixel têm o mesmo tamanho ou são apenas um pouco maiores que os sensores VGA com resolução de 640x480 (307.200) pixels. Isso significa que o tamanho de cada pixel de um sensor megapixel é menor do que o pixel de um sensor VGA. Por exemplo, os pixels de um sensor megapixel com 1/3 de polegada e 2 megapixels medem 3 μm (micrômetros/mi- crons) cada. Em comparação, o pixel de um sensor VGA de 1/3 de polegada mede 7,5 μm. Assim, embora a câmera megapixel ofereça uma resolução mais alta e mais detalhes, ela é menos sen- sível à luz que uma câmera VGA, pois seus pixels são menores e a luz refletida por um objeto se dispersa por um número maior de pixels. 3.4 Técnicas de varredura de imagens A varredura entrelaçada e a varredura progressiva são as duas técnicas disponíveis hoje em dia para ler e exibir informações geradas por sensores de imagem. A varredura entrelaçada é usada principalmente nos CCDs. A varredura progressiva é usada nos sensores CCD ou CMOS. As câme- ras de rede podem usar qualquer uma dessas técnicas de varredura. Entretanto, as câmeras analógicas podem usar apenas a técnica de varredura entrelaçada para transferir imagens por um cabo coaxial e exibi-las em monitores analógicos. 3.4.1 Varredura entrelaçada Quando uma imagem entrelaçada de um CCD é gerada, são gerados dois campos de linhas: um que exibe as linhas ímpares, e outro que exibe as linhas pares. Entretanto, para criar o campo ímpar, são combinadas informações das linhas pares e ímpares em um sensor CCD. O mesmo vale para o campo par, no qual as informações das linhas pares e ímpares se combinam para formar uma imagem em linhas alternadas. Ao transmitir uma imagem entrelaçada, apenas a metade das linhas (alternadas entre pares e ímpares) de uma imagem é enviada de cada vez, reduzindo pela metade a largura de banda consumida. O monitor, por exemplo, um televisor tradicional, também deve usar a técnica en- trelaçada. Primeiro as linhas ímpares, depois as linhas pares, são exibidas; em seguida, elas são atualizadas alternadamente a 25 (PAL) ou 30 (NTSC) quadros por segundo para que o sistema visual humano as interprete como imagens completas. Todos os formatos analógicos de vídeo e alguns formatos HDTV modernos são entrelaçados. Embora a técnica de entrelaçamento crie artefatos ou distorções em virtude de dados ‘desaparecidos’, eles não são muito perceptíveis em um monitor entrelaçado.
  36. 36. 36 CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS Entretanto, quando um vídeo entrelaçado é exibido em monitores com varredura progressiva (como em monitores de computador, que varrem as linhas de uma imagem de maneira consecu- tiva), os artefatos passam a ser percebidos. Os artefatos, que podem ser vistos como “rasgos”, são causados pelo ligeiro atraso entre as atualizações das linhas pares e ímpares, pois apenas metade das linhas acompanha uma imagem em movimento, enquanto a outra metade espera pela atualização. Isso pode ser percebido especialmente quando o vídeo é parado e um quadro congelado do vídeo é analisado. 3.4.2 Varredura progressiva Com um sensor de imagem de varredura progressiva, são obtidos os valores de cada pixel do sensor e cada linha de dados de imagem é lida seqüencialmente, gerando uma imagem com quadro completo. Em outras palavras, as imagens capturadas não são divididas em campos sepa- rados, como na varredura entrelaçada. Com a varredura progressiva, um quadro de imagem com- pleto é enviado pela rede e, quando é exibido em um monitor de computador com varredura progressiva, cada linha de uma imagem é colocada na tela, uma por vez, em perfeita ordem. Portanto, os objetos em movimento são mais bem apresentados em telas de computador quando a técnica de varredura progressiva é utilizada. Em uma aplicação de vigilância por vídeo, isso pode ser fundamental para ver detalhes de um objeto em movimento (por exemplo, uma pessoa fugin- do). A maioria das câmeras de rede da Axis usa a técnica de varredura progressiva. 1º campo: Linhas ímpares 2º campo: Linhas pares Ponto em movimento no Ponto em movimento no [17/20 ms (NTSC/PAL) depois] quadro congelado, usando quadro congelado, usando a varredura entrelaçada a varredura progressiva Figura 3.4a À esquerda, uma imagem de varredura entrelaçada exibida em um monitor progressivo (computador). À direita, uma imagem de varredura progressiva em um monitor de computador. Figura 3.4b À esquerda, uma imagem JPEG em tamanho completo (704x576 pixels) de uma câmera analógica usando a varredura entrelaçada. À direita, uma imagem JPEG em tamanho completo (640x480 pixels) de uma câme- ra de rede da Axis usando a tecnologia de varredura progressiva. Ambas as câmeras usaram o mesmo tipo de lente e a velocidade do carro era a mesma – 20 km/h (15 mph). O fundo é claro em ambas as imagens. Entretanto, o moto- rista pode ser visto apenas na imagem que utiliza a tecnologia de varredura progressiva.
  37. 37. ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3 37 3.5 Processamento de imagem As câmeras de rede podem contar com três recursos para melhorar a qualidade da imagem: compensação de iluminação traseira, zonas de exposição e faixa dinâmica ampla. 3.5.1 Compensação de iluminação traseira Embora a exposição automática da câmera tente fazer com que o brilho de uma imagem se pareça com o brilho de uma imagem visto pelo olho humano, ela pode ser facilmente enganada. Uma ilu- minação traseira intensa pode fazer com que os objetos em primeiro plano fiquem escuros. As câ- meras de rede com compensação de iluminação traseira se esforçam por ignorar as áreas limitadas com iluminação intensa, como se elas não existissem. Isso permite que os objetos em primeiro plano sejam vistos, embora as áreas claras sofram superexposição. Essas situações de iluminação também podem ser gerenciadas pelo aumento da faixa dinâmica da câmera, que será discutida na seção 3.5.3 abaixo. 3.5.2 Zonas de exposição Além de lidar com as áreas limitadas de alta intensidade de iluminação, a exposição automática de uma câmera de rede também deve decidir que área de uma imagem deve determinar o valor de exposição. Por exemplo, o primeiro plano (normalmente a parte inferior de uma imagem) pode conter informações mais importantes que o segundo plano; por exemplo, o céu (normal- mente a seção superior de uma imagem). As áreas menos importantes de uma cena não devem determinar a exposição total. Em câmeras de rede avançadas da Axis, o usuário é capaz de usar as zonas de exposição para selecionar a área de uma cena — centro, esquerda, direita, superior ou inferior — que deve receber uma exposição mais correta. 3.5.3 Ampla faixa dinâmica (WDR – Wide Dynamic Range) Algumas câmeras de rede da Axis oferecem a ampla faixa dinâmica para lidar com uma ampla gama de condições de iluminação em uma cena. Em uma cena com áreas extremamente claras ou escuras ou em situações com luz de fundo em que uma pessoa está na frente de uma janela clara, uma câmera normal produziria uma imagem que deixaria pouco visíveis os objetos em áreas escu- ras. O ampla faixa dinâmica resolve este problema aplicando técnicas, como exposições diferentes para objetos diferentes em uma cena, de modo a tornar objetos de áreas claras e escuras visíveis. Figura 3.5a À esquerda, imagem sem ampla faixa dinâmica. À direita, imagem com a faixa dinâmica ampla aplicada.
  38. 38. 38 CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS 3.6 Instalação de uma câmera de rede Quando uma câmera de rede é comprada, a maneira como ela é instalada é igualmente impor- tante. Veja a seguir algumas recomendações sobre a melhor maneira de realizar uma vigilância por vídeo de alta qualidade com base no posicionamento da câmera e em fatores ambientais. > Objetivo de vigilância. Se o objetivo for obter um panorama de uma área para acompanhar o movimento de pessoas ou objetos, a câmera adequada à tarefa deverá ser posicionada de forma a atingir esse objetivo. Se a intenção for identificar uma pessoa ou um objeto, a câmera deverá ser posicionada ou focalizada de forma a capturar o nível de detalhes necessário para fins de identificação. Autoridades policiais locais também podem estabelecer diretrizes sobre a melhor maneira de posicionar uma câmera. > use muita luz, ou aumente a iluminação, se for necessário. Normalmente é fácil e econô- mico acrescentar lâmpadas fortes em situações tanto internas como externas para criar as condições de iluminação necessárias à captura de boas imagens. > Evite a luz solar direta, pois ela “cega” a câmera e pode reduzir o desempenho do sensor de imagem. Se possível, posicione a câmera com o sol por trás. > Evite a iluminação traseira. Esse problema ocorre normalmente quando se tenta capturar um objeto na frente de uma janela. Para evitar esse problema, reposicione a câmera ou use cortinas e feche as persianas, se possível. Se não for possível reposicionar a câmera, acrescente iluminação frontal. As câmeras que operam com a faixa dinâmica ampla lidam melhor com situações de iluminação traseira. > Reduza a faixa dinâmica da cena. Em ambientes externos, imagens capturadas com muito céu geram uma faixa dinâmica muito alta. Se a câmera não operar com a faixa dinâmica ampla, a solução é instalá-la bem acima do solo, usando um poste, se necessário. > Ajuste os parâmetros da câmera. Às vezes, pode ser necessário ajustar os parâmetros de equilíbrio de branco, brilho e nitidez para obter uma imagem ideal. Em situações de baixa luminosidade, os usuários também devem dar prioridade à velocidade de captura (frame rate) ou à qualidade da imagem. > Aspectos jurídicos. A vigilância por vídeo pode ser restrita ou proibida pelas leis, que variam de um país para o outro. É recomendável analisar a legislação da região antes de instalar um sistema de vigilância por vídeo. Talvez seja necessário, por exemplo, registrar ou obter uma licença para realizar vigilância por vídeo, especialmente em áreas públicas. Pode ser neces- sária sinalização indicativa. As gravações em vídeo podem precisar do registro de data e hora nas imagens. Pode haver normas quanto ao período de armazenamento das imagens. As gravações de áudio podem ou não ser permitidas.
  39. 39. PROTEçãO E CAIxAS DE PROTEçãO DE CâMERAS - CAPÍTuLO 4 39 Proteção e caixas de proteção de câmeras Geralmente, as câmeras de vigilância são geralmente colocadas em ambientes extremos. As câmeras podem exigir proteção contra a chuva, ambientes quentes e frios, poeira, substâncias corrosivas, vibrações e vandalismo. Os fabricantes de câmeras e acessórios para câmeras utilizam vários métodos para enfrentar esses desafios ambientais. Entre as soluções estão colocar as câmeras em caixas de proteção separados, projetar caixas para câmera especiais, e/ou usar algoritmos inteligentes capazes de detectar e alertar os usuários sobre mudanças nas condições de operação de uma câmera. As seções abaixo abordam tópicos como proteções, posicionamento de câmeras fixas em caixas, proteção ambiental, proteção contra vandalismo e adulteração, e tipos de fixação. 4.1 Caixas de proteção de câmeras em geral Quando o ambiente exigir mais das condições de operação originais de uma câmera, são neces- sários caixas de proteção . As caixas de proteção de câmeras estão disponíveis em diferentes tamanhos e qualidades, e oferecem diferentes recursos. As caixas são feitos de metal ou plásti- co, e podem ser classificados em dois tipos gerais: caixas para câmeras fixas e caixas para câ- meras dome. Alguns fatores devem ser levados em consideração para selecionar uma caixa de proteção, entre eles: > Abertura lateral ou deslizante (para alojamentos de câmeras fixas) > Ferragens de fixação > Bolha transparente ou fumê (para caixas de proteção para cameras dome) > Organização dos cabos > Temperatura e outros fatores (considere a necessidade de um aquecedor, pára-sol, ventilador e limpadores) > Fonte de alimentação (12 V, 24 V, 110 V, etc.) > Nível de resistência a vandalismo Algumas caixas também possuem periféricos, como antenas para aplicações sem fio. Uma an- tena externa é necessária apenas se a caixa for fabricado em metal. Uma câmera sem fio dentro de uma caixas de proteção de plástico funciona sem uma antena externa.
  40. 40. 40 CAPÍTuLO 4 - PROTEçãO E CAIxAS DE PROTEçãO DE CâMERAS 4.2 Proteção transparente A “janela” ou proteção transparente de um caixas de proteção é normalmente feita de vidro de alta qualidade ou policarbonato durável. Uma vez que as janelas funcionam como lentes ópticas, elas devem ser de alta qualidade para reduzir seu efeito sobre a qualidade da imagem. Quando houver imperfeições inerentes no material transparente, a clareza ficará comprometida. As exigências são maiores para as janelas das caixas de proteção de câmeras PTZ e câmeras dome PTZ. As janelas não apenas precisam ter o formato especial de bolha, mas também precisam apre- sentar alta claridade, pois imperfeições como partículas de poeira podem ser ampliadas, especial- mente quando forem instaladas câmeras com altos fatores de aproximação (zoom). Além disso, se a espessura da janela for desigual, uma linha reta poderá aparecer como curva na imagem resul- tante. Uma bolha de alta qualidade deve afetar muito pouco a qualidade da imagem, independen- temente o nível de zoom e a posição da lente da câmera. A espessura de uma bolha pode ser maior para suportar impactos fortes, mas quanto maior a es- pessura da proteção, maiores serão as chances de haver imperfeições. O aumento da espessura também pode criar reflexos e refrações de luz indesejáveis. Portanto, proteções mais espessas de- vem atender a requisitos mais rigorosos caso seja necessário reduzir o efeito sobre a qualidade de imagem. Várias cúpulas ou bolhas estão disponíveis, nas versões transparente ou fumê. Embora as versões fumê permitam uma instalação mais discreta, elas também agem como óculos de sol, reduzindo a quantidade de luz à disposição da câmera. Portanto, ela afetará a sensibilidade da câmera à luz. 4.3 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteção Ao instalar uma câmera fixa em uma caixa de proteção, é importante que a lente da câmera seja posicionada bem rente à janela para evitar ofuscamento. Caso contrário, aparecerão reflexos da câmera e do fundo na imagem. Para reduzir os reflexos, podem ser aplicados revestimentos es- peciais sobre qualquer vidro usado diante da lente. xo xo Vidro fle Vidro fle Re Re BOM RUIM Figura 4.3a Ao instalar uma câmera atrás de um vidro, o posicionamento correto da câmera passa a ser importante para evitar reflexos.
  41. 41. PROTEçãO E CAIxAS DE PROTEçãO DE CâMERAS - CAPÍTuLO 4 41 4.4 Proteção ambiental As principais ameaças do ambiente a uma câmera — especialmente às câmeras instaladas em exteriores — são o frio, o calor, a água e a poeira. Podem ser usados caixas de proteção com aquecedores e ventiladores (ventoinhas) internos em ambientes com temperaturas altas ou bai- xas. Em ambientes quentes, as câmeras podem ser colocadas em proteções com refrigeração ativa e um conversor de calor separado. Para suportar água e poeira, as caixas de proteção (muitas vezes da categoria IP66) são cuida- dosamente vedados. Nas situações em que as câmeras possam ficar expostas a ácidos, como na indústria de alimentos, são necessários caixas de proteção de aço inoxidável. Algumas caixas de proteção especializadas podem ser pressurizados, submergíveis, blindados ou projetados para instalação em localidades potencialmente explosivas. Proteções especiais também podem ser necessárias por motivos estéticos. Outros elementos do ambiente são o vento e o tráfego. Para reduzir as vibrações, especialmente em câmeras instaladas em postes, o alojamento deve ser pequeno e fixado com firmeza. Freqüentemente, os termos “caixas de proteção para interiores” e “caixas de proteção para exte- riores” se referem ao nível de proteção ambiental. Uma caixa de proteção para interiores é usado principalmente para evitar a entrada de poeira e não inclui um aquecedor e/ou uma ventoinha. Os termos são enganosos, pois a localização, seja ela interna ou externa, nem sempre corresponde às condições de um local de instalação. Uma câmera instalada em uma sala frigorífica, por exemplo, exige uma “caixa de proteção para exteriores” com aquecedor incorporado. O nível de proteção proporcionado pelas proteções, sejam elas internas ou separadas da câmera, é freqüentemente indicado por classificações definidas por normas como a IP (Ingress Protec¬tion, “Proteção contra Entrada”, às vezes conhecida também como Proteção Internacional) válidas em todo o mundo; e a NEMA (National Electrical Manufacturers Association, “Associação Nacional de Fabricantes Elétricos”) nos EUA, e as classificações IK para impactos mecânicos externos, válidas na Europa. Quando for necessário instalar uma câmera em um ambiente potencialmente explosivo, outras normas entram em cena — como a IECEx, que é uma certificação global, e a ATEX, uma certificação européia. Para saber mais sobre classificações IP, visite: www.axis.com/ products/cam_housing/ip66.htm 4.5 Proteção contra vândalos e adulteração Em algumas aplicações de vigilância, as câmeras correm o risco de ataques hostis e violentos. Embora uma câmera ou um alojamento nunca possa garantir 100% de proteção contra compor- tamentos destrutivos em qualquer situação, o vandalismo pode ser atenuado se alguns aspectos forem considerados: projeto da câmera/da caixa de proteção, fixação, posicionamento e uso de alarmes inteligentes de vídeo.

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