Рабочая программа науки утверждена постановлением Совета Ферганского филиала Ташкентского университета информационных технологий имени Мухаммада ал-Хоразмий от 30 августа 2022 года №1

3 - Практическаязанятия

Тема: Изучение устройства и работы звукового микшера

Уличные IP-камеры

Если нужна IP-камера для работы на улице, обратите внимание не только на рабочие температуры — они бывают низкими для неотапливаемых помещений, но и на защиту (выбирайте под задачу):
От влаги и пыли (без этого IP-камера не уличная): IP54 — пылезащищенное устройство с защитой от брызг, IP66 — пыленепроницаемое оборудование с защитой от струй под давлением, IP67 — допустимо кратковременное погружение в воду на глубину до 1 м, IP68 — IP-камера будет работать в погруженном (≤ 1 м) состоянии до 30 мин.
От коррозии: как минимум корпус из нержавеющей стали, а как максимум — NEMA 4X (защита от коррозии, пыли и брызг, приносимых ветром, воды из шланга под напором, повреждений при обледенении).
От механических воздействий — IK06 ~ IK10: IK06 — выдерживает падение груза 500 г с высоты 20 см, IK07 — 500 г с 40 см, IK08 — 1.7 кг с 29.5 см, IK09 — 5 кг с 20 см, IK10 — 5 кг с 40 см.
От взрыва — ATEX и IECEx; такие IP -камеры предназначены для газопроводов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий etc.
В характеристиках защиты, за исключением вандалостойкости, подвохов не бывает. Все стандарты давно разработаны, описаны и действуют: защита либо есть, либо нет.
Выбирая IP-камеру для улицы, обратите внимание на функцию «Холодный старт» — нет никакого толка даже от IP68 и NEMA 4X, если после кратковременного отключения электроэнергии камера не запустится, потому что успела остыть, а холодный старт не предусмотрен.
Что касается вандалозащиты, на дешевых моделях есть подвох: купол выдерживает удар, но начинка рассыпается, и камера не работает.
ИК-фильтр
Матрицы IP-камер чувствительны к видимому и инфракрасному свету. Лучи инфракрасного диапазона искажают цветопередачу, портят изображение — на картинке появляются лиловые пятна, закрывающие фрагменты кадра. Чтобы этого не происходило, используют ИК-фильтр — ICR (Infrared Cut filter mechanically Removable; механически сдвигаемый инфракрасный фильтр) или электронный. Для ночного видеонаблюдения IP-камеры работают в режиме день/ночь — при недостатке света переходят в черно-белый режим съемки.
Механический ИК-фильтр представляет собой пластину с преломляющим ИК-лучи напылением, установленную перед матрицей, оборудованную приводом для смещения. В темноте фильтр сдвигается в сторону, чтобы повысилась чувствительность сенсора, могла работать подсветка. Сигнал на смещение фильтр получает от фотодатчика, в автоматическом режиме управляющего не только фильтром, но и подсветкой.
Электронный ИК-фильтр — напыление непосредственно на матрицу, не пропускающее ИК-лучи в любом режиме съемки. В ч/б такие камеры переходят — это дает незначительное улучшение картинки, но ИК-подсветка бесполезна.
Если нужно круглосуточное видеонаблюдение, берите IP-камеры с механическим ИК-фильтром, если только дневное, можно ограничиться электронным. Для улицы, вне зависимости от времени суток, подойдут только IP-камеры с механическим ИК-фильтром — зимой темнеет очень рано, и с электронным фильтром изображение, полученное даже ранним вечером, не будет информативным.
ИК-подсветка
Чем больше дальность действия подсветки, тем лучше — неправильный тезис: от подсветки требуется освещение зоны наблюдения — не более. Дальнобойная подсветка — направленный луч, освещающий узкий сектор, а не всю область. К объективу с фокусным расстоянием 2.8 мм такая подсветка не нужна, потому что объект наблюдения вблизи.
Учтите — в темноте область обзора будет в два раза уже. Равнозначно снизится качество картинки, поскольку лучи инфракрасного диапазона великолепно отражаются от дождя, снега, пылевой взвеси, мошкары и прочего.
Нюанс ИК-подсветки с большой дальностью — засветка близко расположенных объектов. Проблема решена адаптивностью: процессор получает данные датчика о расстоянии до объекта и пропорционально меняет мощность диодов. Выбирая IP-камеру с «длинной» подсветкой, убедитесь в адаптивности последней — в даташите будет написано Smart.
Летом в жарких регионах имеет смысл использовать IP-камеры без ИК-подсветки — с отдельно стоящим прожектором. Диоды встроенной подсветки нагреваются, вкупе с высокой температурой воздуха это создает лишний незапланированный шум.
Аудио в IP-камере
Если важно не только видеть, но и слышать происходящее, нужна IP-камера с микрофоном. Для организации двустороннего голосового сообщения понадобится и динамик. Во многих моделях установлены микрофоны, однако место инсталляции зачастую не позволяет сделать разборчивую запись — в таких случаях к IP-камере подключают внешний микрофон (нужен аудиовход).
Форм-фактор
Наиболее популярны купольные и цилиндрические IP-камеры. Цилиндрические IP-камеры часто комплектуют длиннофокусными объективами, включая моторизованные, — сама форма корпуса способствует этому. В основном «цилиндры» ставят на дорогах, входах и въездах с высоким расположением камеры, больших пространствах (стадионы, вокзалы, аэропорты etc).
Купольные IP-камеры можно монтировать в местах непосредственного доступа — низких потолках, стенах и так далее, местах, не попадающих в зону видимости охранников. Форма корпуса наиболее устойчива к механическим воздействиям. «Купола» универсальны — подходят для любого объекта, но наиболее актуальны на парковках, в низких коридорах, на входах и везде, где до камеры можно дотянуться.
Вандалостойкость как параметр присутствует и у цилиндров, но поворотный кронштейн сводит на нет достоинство — злоумышленнику достаточно повернуть камеру в другую сторону. То же касается форм-фактора «Сфера» (крутится видеомодуль) и Cube. В IP-камере с аналитикой, с функцией антисаботажа, причем конкретно обнаружение смены области обзора и детекции удара, в систему поступит тревожный сигнал, но пока на него отреагируют, пройдет время, зачастую вполне достаточное для совершения преступления. Такие камеры используют в офисных кабинетах, жилых помещениях, школьных классах и на других подобных объектах.
Особняком стоят IP-камеры в форм-факторе Box. Их не комплектуют объективами, оставляя проектировщику выбор оптимальной оптики. Они не бывают уличными — для внешней инсталляции нужны термокожухи. Это профессиональное оборудование — его часто используют для распознавания лиц на входах, автомобильных номеров на въездах.
Выбор функций борьбы с засветкой
Свет не считается с нуждами видеонаблюдения, особенно на улице — тени меняют местоположение, затемняя целые области, солнце двигается, засвечивая разные участки в зависимости от времени суток. Профессиональные фотографы любят контровый свет, но даже им тяжело с ним работать, а для видеонаблюдения это — серьезное осложнение, уничтожающее информативность картинки: на ярком фоне просматривается только силуэт объекта, без деталей. Для борьбы с разноконтрастным освещением или его последствиями есть программные и аппаратные решения:
DWDR — цифровая постобработка, выборочное повышение уровня яркости темных зон сцены и затемнение слишком светлых.
WDR с указанием диапазона до 110 дБ — аппаратная функция; процессор выбирает оптимальную выдержку в рамках указанного интервала децибел (динамического диапазона матрицы). Выдержкой можно достичь многого — водопад выглядит каплями на короткой и ярким световым потоком на длинной.
WDR с указанием диапазона от 120 дБ — аппаратная функция (обычно обозначают как Real или True), не только выбор выдержки, но и создание нескольких кадров (Double Scan, Quadro Scan) с разной экспозицией, их последующей оценкой на яркость различных областей и суммированием в один сбалансированный.
WDR с указанием диапазона от 120 дБ — аппаратная функция, реализованная непосредственно в матрице; расположенная вокруг каждого пикселя система замера экспозиции: для пикселей, где света много, выдержка короткая, где мало — длинная.
Есть еще BLC, корректирующая конкретно яркий фон, и HLC, сражающаяся с локальной засветкой (фары, фонари) путем маскировки или затемнения.
HLC локальна, DWDR и BLC дают низкий эффект, попиксельный замер — средний, многократное сканирование — высокий (теней нет даже там, где они обязаны быть), но не все так однозначно.
WDR с многократным сканированием не подходит для видеонаблюдения за скоростными объектами и для IP-камер с аналитикой. Пример: фреймрейт живого видео — 25 кадров в секунду, городская скорость автомобиля — 60 км/час; за минуту авто проедет километр, за секунду — 16.6 метров, за 1/25 секунды — 66.6 см, но делаем два кадра, а значит между кадрами авто проедет 30 см, и это породит артефакты на изображении. Если скорость высока, вероятно двойное отображение автомобиля.
Анализу потока артефакты тоже не способствуют — непонятно, бегущий пересек линию или нет, вошел в область или вышел из нее, невозможно правильно распознать номер автомобиля, когда цифры накладываются друг на друга и так далее.
Для видеонаблюдения в областях с быстро двигающимися объектами Real WDR не подходит, его нужно отключать. Но тогда зачем эта функция? Лучше отдать предпочтение попиксельному замеру или DWDR.
Компрессия
За сжатие отвечают кодеки H.264, H.265. Стандарт H.265 наиболее эффективен на высоком разрешении — на 2 Мп он не реализует преимущества (не хватает пикселей на много блоков 64 на 64). В большинстве случаев достаточно H.264. Сейчас модно внедрять весь набор, включая так называемые смарт-кодеки, по принципу чем больше, тем лучше, но это лишнее — не забываем, что все стандарты платные: чем их больше в камере, тем она дороже.
Смарт-кодеки — это H.264+, H.265+ (Hikvision), ZipStream (Axis), WiseStream (Hanwha Techwin), повышающие эффективность H.264, H.265 разработки производителей, основанные на предварительном сжатии статических кадров, используемых в качестве опорных.
Выбирайте IP-камеру с кодеками, учитывая параметры видеорегистратора — он должен поддерживать стандарты сжатия. Какая польза от набора H.264, H.265, H.264+, H.265+, если регистратор работает только с H.264?
Скорость трансляции
Чем ниже скорость записи, тем быстрее двигаются объекты на мониторе при воспроизведении. Чарли Чаплин на самом деле не семенил — это кинематограф был медленным.
Для отображения на мониторе в реальном времени нужна скорость 25 кадров в секунду.
Считается, что всегда необходимо 25 к/с. Но тотальная нужда надумана: видео в реальном времени нужно там, где постоянное движение, а для записи происходящего у запасного выхода, дремлющего ресепшена, на крыше, некоторых участках периметра, большинства внутренних помещений того же офиса высокая скорость не нужна — достаточно 15 к/с, и можно сэкономить на битрейте. На трассах, наоборот, мало 25 кадров в секунду — там надо 50–60 к/с, чтобы на плавной прокрутке можно было рассмотреть быстро двигающиеся автомобили.
Встроенная аналитика
Ставший привычным программный детектор движения — это уже аналитика (по факту он не движение обнаруживает как таковое, а анализирует изображение на изменения), и она освобождает оператора от бесконечного просмотра мониторов, экономит архивное пространство, время на просмотр записей, снижает нагрузку на сеть, потому что при соответствующей настройке IP-камера начинает запись только по сигналу детектора.
Сегодня с помощью встроенной в камеру аналитики решают множество задач. Среди аналитических функций — детекция пересечения виртуальной линии, оставленных или пропавших предметов, движения с классификацией объектов по размеру, скорости и направлению, входа в область и выхода из нее, вторжения в зону, тумана, людей, автомобилей, велосипедов, подсчет посетителей, обнаружение звука, нарушения (превышение/занижение) звукового порога, заслона объектива, изменения области обзора, подмены картинки, классификация звука, анализ поведения (падение, праздношатание и др.) и спектр узкоспециализированных функций.
Технологии развиваются с завидной скоростью, и в дальнейшем список аналитических возможностей IP-камер расширится, в том числе в сторону нейросетевых решений.
Дополнительный функционал
Если сеть нестабильна, бывают обрывы связи, выбирайте камеры с поддержкой внутреннего архива с записью на SD-карту или флэшку — не потеряете информацию. Нужно, чтобы регистратор или облако поддерживали работу с архивом IP-камеры, включая докачку. Технология спасает и от отключения электроэнергии, если в системе есть UPS: видеорегистратор более мощное оборудование, источника питания надолго не хватит, а энергопотребление камер низко — может и пару часов проработать.
Если нужна IP-камера в коридор, между стеллажами и тому подобное, выбирайте с соответствующим режимом вертикального отображения — его указывают в характеристиках. Слепая зона будет гораздо меньше, изображение — лучше. Просто перевернуть изображение нельзя — картинка ляжет на бок. Нужна аппаратная поддержка режима коридора и вертикального разрешения.
Если электросеть недоступна в месте инсталляции IP-камеры, выбирайте модель с поддержкой питания по витой паре (технология PoE) — от регистратора или коммутатора. В обратном случае незачем переплачивать за PoE.
Выбирая IP-камеру с моторизованным объективом, автоматической регулировкой диафрагмы и фокуса, обратите внимание на функцию фиксирования — нет ничего хорошего в плавающих фокусе и апертуре.
В места с вероятностью вибрации (дорога, цех и другие) покупайте IP-камеры с цифровой стабилизацией изображения (DIS), нивелирующей последствия тряски (размытость). Некоторые производители усиливают функцию аппаратно, комплектуя IP-камеру гироскопом, — и DIS включается при малейшем сдвиге.
Если IP-камера нужна для наблюдения за областью с интенсивным движением или выбрана модель с аналитикой, покупайте с пространственным шумоподавлением 3D DNR. Для спокойных зон достаточно 2D DNR.
Советы:
Выбирайте камеру не по цене, а по функционалу — чтобы оборудование решало поставленные задачи. Бюджет бюджетом, но предпочтение дешевого — отличный способ этот бюджет банально слить.
Если даже после прочтения статьи трудно разобраться в характеристиках, просите показать пример записи с конкретной камеры. Добросовестный и заинтересованный производитель не откажет.
Не покупайте IP-камеры без учета параметров видеорегистратора: совместимость оборудования — обязательное условие.
Покупая беспроводные IP-камеры, учитывайте физические препятствия — перегородки и тому подобное снижают расстояние передачи данных.
Согласно статистике, монтажные организации выбирают одни IP-камеры, а пользователи — другие. И часто пользователей встречают негативные неожиданности. Обращайтесь к специалистам, если не уверены в правильности выбора каждой характеристики.