Несомненной гарантией безопасности на территории объекта защиты, будь то проживание в жилой или использование в качестве коммерческой недвижимости, является установка системы видеонаблюдения. Настройка её компонентов и монтаж, как правило, требуют профессиональных знаний и опыта. Тем не менее, каждый владелец частного дома может установить видеонаблюдение своими руками. В данной статье рассмотрим основные технические аспекты этого процесса и приведем советы для создания системы видеоконтроля собственными силами.

Как организовать систему видеонаблюдения: необходимое оборудование

Организация видеонаблюдения своими руками – это доступное решение, которое может осуществить любой пользователь ПК, если речь идет о квартире или небольшом офисе, которые не требуют больших затрат на оборудование. Однако, если объектом охраны является загородный дом или коммерческая недвижимость, стоимость и сложность установки и обслуживания оборудования возрастают.

Комплект системы видеонаблюдения, собранный самостоятельно, состоит из следующих элементов: камеры, сетевого видеорегистратора, сервера (компьютера), хранилища данных, роутера (для беспроводных устройств), кабелей (радиочастотных, электрических или витых пар, блоков питания и специализированного ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

Для установки системы видеонаблюдения своими руками в квартире можно обойтись и без видеорегистратора, использовав в качестве сервера обычный компьютер. В этом случае достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube могут записывать информацию на флеш-карты, карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 до 30 000 рублей.

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подойдет самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес.

Нередко продавцы предлагают комплекты проводных и беспроводных систем за цену, которая превышает стоимость оборудования, приобретаемого по отдельности. Однако, чтобы установить видеонаблюдение своими руками, необходим определенный уровень подготовки, и для недостаточно подготовленного пользователя готовые комплекты могут оказаться неоптимальным решением.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей – для IP-оборудования.

Кроме открытых камер, существуют и скрытые – миниатюрные, маскируемые и потайные. Их использование регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисе или торговом зале необходимо получить письменное согласие сотрудников и уведомить посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. В туалетных комнатах, раздевалках и т.п. видеонаблюдение запрещено.

При выборе видеокамеры для наблюдения и записи, важно обратить внимание на ее разрешение, размер матрицы и частоту кадров. Чем больше они, тем детальнее изображение, но и нагрузка на линии связи выше. Поэтому нужно быть внимательным, чтобы не потреблять слишком много ресурсов на высококачественное видео.

Некоторые люди критикуют камеры, которые работают с низкой частотой кадров (всего 8 FPS), однако, это не имеет принципиального значения. Злоумышленнику нужно значительно больше времени, чем 0,125 секунды, чтобы уклониться от съемки. А такая частота позволяет существенно экономить трафик: вместо одной камеры с 24 FPS можно поставить целых три камеры с 8 FPS. Если целью является безопасность охраняемого объекта, то 8 FPS будет вполне достаточно.

Кроме того, при выборе видеокамеры следует учитывать такие параметры, как наличие встроенного или выносного микрофона, а также тип корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.).

На заметку: экономия на видеонаблюдении

Камеры видеонаблюдения могут быть модернизированы при помощи ручных методов, существенно снижая расходы на оборудование. Один из таких методов включает использование обычных глазных линз на 10-15 диоптрий для увеличения угла обзора камеры на 50% от исходного. Другой способ заключается в герметизации хрупких WEB-камер во всепогодные кожухи, прежде использованные в галогеновых проекторах, с дополнительным внутренним слоем силикагеля для контроля влажности. Хотя эти методы могут быть слишком сложными для рядового «мастера на все руки», иногда проблемы можно решить самостоятельно, имея нужный опыт и знания.

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения может осуществляться одним из двух способов - по кабелю или по беспроводным каналам. Подключение камер самостоятельно может быть выполнено при помощи этих методов. Если использовать первый метод, собственник экономит деньги на кабеле и монтажных работах, но нужно предоставить отдельное электропитание. С другой стороны, использование кабеля обеспечивает высокое качество сигнала. Однако присутствуют ограничения на его прокладку и на дальность использования.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (РК, RG, DG, SAT) имеет разъем BNC и состоит из внутреннего осевого проводника, диэлектрика, фиксаторов, экранирующего проводника, и внешней изоляции. Степень экранирования, диаметр изоляции, теплостойкость и волновое сопротивление различных марок коаксиальных кабелей меняются в зависимости от их назначения. Качество кабеля и его укладка играют важную роль в помехоустойчивости и уровне сигнала на выходе.

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и правильной укладкой обеспечит устойчивую связь на расстоянии до 250-300 м. Другие виды кабеля, такие как оптоволокно и витая пара, могут позволить использование множества камер на расстоянии до 3 км и даже больше.

Витая пара

Витая пара (UTP, STP, FTP и др.) используется преимущественно для IP-видеокамер, камер с поворотными механизмами и трансфокаторами, для сложных систем видеонаблюдения. Для домашнего использования удобен комбинированный кабель (КВК+2П или КВК+4П), который позволяет передавать видео- и аудиосигнал и питать камеру видеонаблюдения.

Использование различных кабелей

Использование различных кабелей зависит от условий эксплуатации системы. Беспроводное подключение камер рекомендуется для внутреннего контроля помещений. В некоторых случаях единственный способ организации удаленного наблюдения для дачи - использование эфирного Интернета через 3G/4G. Удобная табличка показывает максимальное рекомендуемое расстояние для некоторых марок кабелей.

Монтаж системы видеонаблюдения своими руками можно разделить на несколько этапов. Сначала необходимо продумать проект будущей системы, определить ее архитектуру, емкость с учетом возможного масштабирования, выбрать соответствующие компоненты (объективы, блоки питания и т.д.). Важно учесть все условия размещения камер (угол обзора, освещенность, температурный режим), выбрать места и правильно разместить камеры, блоки питания и прокладку кабельных трасс.

С учетом местных условий и требований к электроснабжению камер необходимо выбрать соответствующие кабели и блоки питания. Отдельно нужно обратить внимание на надежность источника питания, который должен быть с сетевым фильтром, стабильной подачей номинального напряжения и способностью переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности.

Правильное размещение камер также имеет большое значение для успешной работы системы видеонаблюдения. Стандартная схема размещения оборудования в загородном доме предполагает установку 4 камер на стенах здания и еще одной камеры на крыше в специальном куполе. Угол наклона камер и их высоту подвеса нужно определить заранее, чтобы они охватывали всю территорию участка.

Важно учесть все нюансы прокладки кабельных трасс, не забывая о грозозащите и рациональном расходе кабельной продукции.

Перед переходом к пуско-наладочным работам необходимо убедиться, что все компоненты системы корректно установлены и продуманы, а также проверить качество электрического сигнала и картинки на экране монитора.

Как правильно выбрать камеру для видеонаблюдения? Если вы хотите определиться со своим выбором, стоит обратить внимание на такую величину, как "пиксель на метр". Она определяется как результат деления разрешения камеры по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Измерить ширину зоны обзора камеры можно самостоятельно, используя рулетку или дальномер. Если же вы знаете фокусное расстояние объектива камеры, то определить ширину зоны обзора можно и с помощью специальных онлайн-калькуляторов. Таким образом, правильное определение величины "пиксель на метр" поможет выбрать нужную камеру для видеонаблюдения.

При выборе камеры для видеонаблюдения необходимо обратить внимание на ряд ее характеристик, причем одной из самых важных является разрешение. Оно измеряется в мегапикселях (Мрх) и определяется количеством активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице. Именно эти сенсоры преобразуют световой поток в электрические импульсы, которые затем декодируются в изображение на мониторе. Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх, что можно легко проверить, умножив количество точек на дюйм.

Однако, при выборе камеры необходимо помнить, что количество мегапикселей не является главным критерием качества изображения. Несмотря на то, что в известной степени это так, качество материала сенсоров, размер пикселей, применение микролинз и многие другие технологические факторы также играют важную роль. Например, современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх, соответственно, обеспечивают лучшую светочувствительность и меньший уровень шумов, чем их 5-мегапиксельные предшественники.

Для экономически оправданного решения на больших территориях, можно использовать несколько видеокамер с разрешением 1–2 Мрх в сочетании с одной-двумя камерами разрешением 3–5 Мрх, которые установятся в местах, где может потребоваться высокая детализация и масштабирование изображения. Однако, для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением, скорее всего, не понадобится.

Таблица №1, которая приведена выше, предоставляет ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля.

2. Виды матриц:

В мире видеонаблюдения используются два вида матриц: CCD (Couple Charged Device) или ПЗС (прибор с зарядовой связью), и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) или К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник), который также может называться К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

CCD матрицы, которые также известны как ПЗС матрицы, требуют особого внимания к климатическим условиям. Они могут повредиться от прямых солнечных лучей или сезонных температурных перепадов. Поэтому их не следует использовать в уличных камерах. Однако, CCD-сенсоры с высоким разрешением, которые превосходят в качестве изображения матрицы CMOS, стоят гораздо дороже последних и используются только в профессиональных камерах наблюдения с необходимой защитой и оптикой.

CMOS матрицы приобрели значительную популярность, так как последнее поколение матриц не уступают в качестве CCD, их использование в системе видеонаблюдения своими руками может быть более экономически эффективным выбором. Без специальных знаний в сфере техники, сложно заметить разницу между CMOS и CCD матрицами.

При рассмотрении матрицы камеры, важным параметром является ее размер по диагонали, который измеряется в долях дюйма: ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем больше она может вместить сенсорных элементов. Однако, это правило не работает в бюджетных моделях, где объективы имеют низкое качество светосилы.

Так, в матрице 5 Мрх будет использована только ее центральная область, давая на выходе только 2,1 Мрх, то есть формат Full HD. Этот факт подчеркивает важность рассмотрения размера матрицы в сочетании с другими характеристиками камеры, прежде всего, с типом и функционалом объектива.

4. Для видеонаблюдения частота кадров в секунду играет большую роль и может колебаться от 8 до 30 FPS. В зависимости от того, на что направлено видеонаблюдение, определяется необходимая частота. Если задача заключается в отслеживании "неподвижных сцен", например, на парковке, то достаточно 8 FPS. Однако, для наблюдения за оживленной трассой потребуется не менее 30 FPS, особенно, если нужно будет распознавать номера автомобилей.

Очень важным является не только указание частоты кадров, но и разрешения, при котором она поддерживается. Не редки случаи, когда в рекламных целях указывают 30 FPS, но они доступны только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD. Следует обратить внимание на то, на каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи.

Если вы знакомы с фото- и видеокамерами, то вам, возможно, известно понятие светочувствительность камеры. Обычно она обозначается в луксах (lк) и показывает, начиная с какого уровня освещенности (сумеречных или ночных условий), камера может работать. В случае сумеречных условий она начинается с 1 лк, а для ночных — с 0,01 лк. Чем больше площадь поверхности пикселей на матрице, тем выше светочувствительность камеры. Однако, можно увеличить светочувствительность и с помощью использования микролинз, которые помогают улучшить качество захвата изображения и привлечь дополнительный световой поток.

Стоит отметить, что скорость преобразования света в электричество, а затем в изображение, зависит от скорости накопления света в сенсорных элементах. Другими словами, активность пикселей зависит от освещенности. В условиях ночи заряд накапливается медленнее, чем днем — не за 1/10 000 секунды, а за 1/30 секунды. Это время, в течение которого заряд накапливается в камере, может приводить к «электронным» шумам, которые следует учитывать, когда мы говорим об определении качества изображения и его цветности. Если же частота кадров также составляет 30 FPS (1/30 секунды), приходится либо «вручную» сокращать время экспозиции (выдержки), что ведет к затемнению кадра, поскольку заряд не будет успевать накапливаться на сенсоре, либо сокращать время накопления заряда до 1/120–1/150 секунды (ночью), что возможно лишь с применением более совершенных матриц.

Также, скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть отрегулирована с помощью встроенной функции Sens-UP или DSS. А технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR) позволяют уменьшить «вес» видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество картинки.

Зум-камеры могут быть оснащены различными оптическими объективами и функциями. Вот некоторые из них:

• Фокусное расстояние может быть постоянным, ручно регулируемым или регулируемым дистанционно, обычно в диапазоне от 4 до 9 мм.
• Диафрагма может быть фиксированной или управляемой (Direct Drive или Video Drive).
• Автоматическая регулировка яркости может быть обеспечена при помощи диафрагмы для выделения (затемнения) объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).
• Компенсация задней засветки (BLC) может быть встроена.
• Автоматический баланс белого (AWB) и подстройка баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW) могут быть доступны.
• Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) может быть доступен.
• Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с «адаптивным воспроизведением тона») при наличии ярких и темных участков кадра (ATR) может быть доступна.
• Защита от встречного направленного засвечивания (HLI) может быть встроена.
• Автоматическая регулировка усиления видеосигнала (AGC) может быть доступна.
• Цифровое увеличение (ePTZ) может быть предоставлено для просмотра отдельных участков области охвата камеры в увеличенном масштабе без потери качества.
• Обнаружение движения объектов (MD) может быть предоставлено.
• Также доступны другие функции или их отсутствие.

Важно помнить, что перед тем, как свет достигнет матрицы, он проходит через объектив. Поэтому качество, светосила и оптическое разрешение объектива также должны соответствовать уровню установленного видеосенсора и не искусственно занижать его параметры.

Инфракрасная подсветка – это набор ИК-диодов, которые находятся вдоль объектива камеры и излучают свет инфракрасного спектра, который не виден человеческому глазу, но может быть интерпретирован видеокамерой. Это позволяет камере работать в условиях плохого освещения и дает возможность следить за объектом наблюдения в ночное время. Дальность действия ИК-подсветки может колебаться от 5 до более 100 м, а иногда используются специальные инфракрасные прожекторы для увеличения расстояния, причем это существенно снижает нагрузку на канал связи.

Для автоматизации работы ИК-подсветки была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов. Проблема с заливом одной части кадра белым цветом заключается в том, что инфракрасная подсветка может приводить к такой ситуации из-за неправильного подбора мощности ИК-диодов или конструкции прожектора. Тем не менее, функция Smart-IR может решить эту проблему, контролируя мощность ИК-излучения, чтобы не допустить засвечивания отдельных областей изображения. Дополнительно, процессор выполняет работу при помощи функции D-DWR.

Другая технология для предотвращения этой же проблемы – это IR-cut (или ICR, также известная как «день-ночь»), которая является ИК-фильтром и удаляет избытки ИК-отражения, которые не видны глазом. Данная функция задействуется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, обеспечивая доступность полного излучаемого диапазона для видеосенсора. Затем это выводится в виде черно-белого изображения, чтобы избежать искажения цветных тонов в кадре.

Фото: freepik.com