guia técnico para vídeo em rede

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.

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O mercado para produtos de vídeo em rede cresceu imensamente desde que a Axis introduziu a primeira câmera de rede em 1996. A implementação rápida de vídeo em rede indica uma mudança irreversível das antigas tecnologias de vídeo analógico à medida que o vídeo em rede avança com produtos cada vez mais eficientes, inovadores e fáceis de usar.

Enormes avanços foram feitos na qualidade do vídeo. As câmeras de vigilância HDTV tornaram--se o padrão e câmeras com mais megapixels estão sendo introduzidas. Há câmeras que podem lidar com condições desafiadoras de iluminação, como pouca luz, luz de alto contraste e es-curidão total, permitindo maior capacidade de vigilância. Os processadores nas câmeras e os codificadores de vídeo não são apenas mais rápidos, mas também mais inteligentes. Além disso, foram introduzidas técnicas eficientes de compressão de vídeo, bem como um novo tipo de controle de íris, o P-Iris.

Há mais opções de produtos para atender a uma variedade de necessidades. Há câmeras meno-res, mais discretas e até mesmo ocultas, bem como câmeras de rede térmicas. Diferentes campos de visão, de telefoto a panorama 360º, estão disponíveis. O desenvolvimento de produtos da Axis também concentrou-se na instalação fácil e flexível. Câmeras externas, por exemplo, já são à prova de condições climáticas por padrão. Virtualmente todas as câmeras e codificado-res de vídeo da Axis são compatíveis com Power over Ethernet, o que simplifica a instalação. Muitas câmeras fixas varifocais (caixa e dome) permitem que o foco e o ângulo de visão sejam definidos remotamente em um computador. Muitas câmeras fixas também têm a capacidade de streams de visões orientadas verticalmente que maximizam a cobertura de áreas verticais, como corredores.

O gerenciamento das câmeras e dos streams de vídeo foi facilitado. Há maior suporte para fun-cionalidades de vídeo inteligente. Há também soluções de gerenciamento de vídeo adequadas para cada tipo de cliente, seja uma loja com poucas câmeras ou uma que envolva centenas de câmeras em vários locais. Produtos compatíveis com ONVIF podem ser facilmente integra-dos em sistemas que incorporam outros produtos em conformidade com ONVIF de diferentes fabricantes.

Uma largura de banda de rede maior é cada vez mais comum e as tecnologias foram aprimo-radas para tornar a transmissão de dados em redes com fio e sem fio cada vez mais segura e mais robusta. Também foram feitos progressos em soluções de armazenamento, especialmente para sistemas pequenos. Hoje estão disponíveis soluções de armazenamento conectado à rede (Network-attached Storage - NAS) que fornecem terabytes de armazenamento com custo míni-mo e placas de memória que permitem o armazenamento de semanas de vídeo em uma câmera ou codificador de vídeo.

A variedade de produtos de vídeo em rede é cada vez maior, bem como o escopo de suas ca-pacidades. Isso está refletido no Guia Técnico, que busca oferecer aos usuários de vídeo em rede um melhor entendimento das tecnologias e dos produtos disponíveis para atender às suas necessidades de vigilância.

Guia técnico Axis para vídeo em rede

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Guia técnico Axis para vídeo em rede1. Vídeo em rede: visão geral, benefícios e aplicações 71.1 Visão geral de um sistema de vídeo em rede 71.1.1 Vantagens 81.2 Aplicações 121.2.1 Lojas 121.2.2 Transportes 121.2.3 Atividades bancárias e financeiras 131.2.4 Vigilância pública 131.2.5 Educação 131.2.6 Governo 141.2.7 Assistência saúde 141.2.8 Industrial 141.2.9 Infraestrutura crucial 14

2. Câmeras de rede 152.1 O que é uma câmera de rede? 152.1.1 Plataforma de Aplicativos de Câmera AXIS 172.1.2 Interface de programação de aplicativos 182.1.3 ONVIF 182.2 Recursos de câmera para lidar com cenas difíceis 182.2.1 Capacidade de obtenção de luz da lente (número F) 182.2.2 Íris 182.2.3 Iluminadores infravermelhos (IR) 192.2.4 Tecnologia Lightfinder 202.2.5 Resolução/megapixel 202.2.6 Configurações de controle de exposição 202.2.7 Ampla faixa dinâmica (WDR, Wide Dynamic Range) 212.2.8 Radiação térmica 212.3 Recursos da câmera para facilidade de instalação 222.3.1 Para áreas externas. 222.3.2 Com foco na entrega 222.3.3 Foco e zoom remotos 222.3.4 Retrofoco remoto 222.3.5 Ajuste de ângulo de câmera em 3 eixos 222.3.6 Formato Corredor 232.3.7 Contador de pixel 232.4 Tipos de câmeras de rede 242.4.1 Câmeras de rede fixas 242.4.2 Câmeras de rede dome fixo 242.4.3 Funcionalidades em câmeras multi-megapixel fixas e de dome fixo 252.5 Câmeras de rede ocultas 272.5.1 PTZ network cameras 282.5.2 Thermal network cameras 312.6 Diretrizes para a escolha de uma câmera de rede 33

Índice

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3. Elementos das câmeras 373.1 Sensibilidade à luz 373.2 Elementos de lente 383.2.1 Campo de visão 383.2.2 Combinando lente e sensor 403.2.3 Padrões de montagem de lentes para lentes intercambiáveis 413.2.4 Tipos de controle de íris: fixo, manual, automático, preciso (íris P) 423.2.5 Profundidade de campo 443.3 Filtro de bloqueio de infravermelho removível (funcionalidade dia e noite) 453.3.1 Sensores de imagem 463.4 Técnicas de varredura de imagens 483.4.1 Varredura entrelaçada 483.4.2 Varredura progressiva 483.5 Controle da exposição 493.5.1 Prioridade da exposição 493.5.2 Zonas de exposição 503.5.3 Faixa dinâmica 503.5.4 Compensação da luz de fundo 513.6 Instalação de uma câmera de rede 51

4. Codificadores de vídeo 554.1 O que é um codificador de vídeo? 554.1.1 Componentes dos codificadores de vídeo e considerações 564.1.2 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 574.2 Codificadores de vídeo autônomos 584.2.1 Codificadores de vídeo instalados em rack 584.3 Codificadores de vídeo com câmeras PTZ analógicas 594.4 Técnicas de desentrelaçamento 604.5 Codificador de vídeo 60

5. Proteção ambiental 635.1 Proteção e classificações 635.2 Caixas de proteção externas 645.3 Coberturas transparentes 655.4 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteção 665.5 Proteção contra vândalos e adulteração 665.5.1 Classificações à prova de vandalismo 665.5.2 Projeto da câmera/da caixa de proteção 665.5.3 Montando 675.5.4 Colocação da câmera 675.5.5 Vídeo inteligente 675.6 Tipos de fixação 685.7 Montagens no teto 685.8 Montagens em parede 685.9 Instalações em postes 685.10 Montagens em parapeito 69

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6. Resoluções de vídeo 716.1 Resoluções NTSC e PAL 716.2 Resoluções VGA 726.3 Resoluções megapixel 736.4 Resoluções de Televisão de Alta Definição (HDTV) 74

7. Compressão de vídeo 757.1 Fundamentos da compressão 757.1.1 Compressão de imagem x compressão de vídeo 767.2 Formatos de compressão 797.2.1 Motion JPEG 797.2.2 MPEG-4 797.2.3 264 ou MPEG-4 Part 10/AVC 807.2.4 Velocidades de transmissão variável e constante 817.3 Comparação dos padrões 81

8. Áudio 838.1 Aplicações de áudio 838.2 Suporte e equipamentos de áudio 848.3 Modos de áudio 858.3.1 Simplex 858.3.2 Half duplex 868.3.3 Full duplex 868.4 Alarme de detecção de áudio 868.5 Compressão de áudio 868.5.1 Frequência de amostragem 878.5.2 Bit rate 878.5.3 Codecs de áudio 878.6 Sincronização de áudio e vídeo 87

9. Tecnologias de rede 899.1 Rede local e Ethernet 899.1.1 Tipos de redes Ethernet 909.1.2 Conexão de dispositivos de rede e switch de rede 919.1.3 Power over Ethernet 929.2 Envio de dados pela Internet 959.2.1 Endereçamento IP 969.2.2 Endereços IPv4 969.2.3 Endereços IPv6 1009.2.4 Protocolos de transporte de dados para vídeo em rede 1009.3 VLANs 1029.4 Qualidade de Serviço 1029.5 Segurança de rede 1049.6 Autenticação de nome de usuário e senha 1049.7 Filtragem de endereços IP 1049.8 IEEE 802.1X 1049.9 HTTPS ou SSL/TLS 1059.10 VPN (Virtual Private Network, Rede Privada Virtual) 105

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10. Tecnologias sem fio 10710.1 802.11 Padrões de WLAN 10710.2 Segurança de WLAN 10810.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy) 10810.2.2 Acesso protegido a Wi-Fi 10810.2.3 Recomendações 10910.3 Pontes Wireless 10910.4 Rede sem fio em malha 109

11. Sistemas de gerenciamento de vídeo 11111.1 Tipos de soluções de gerenciamento de vídeo 11111.1.1 Solução descentralizada para sistemas pequenos - AXIS Camera Companion 11211.1.2 Solução de vídeo hospedada para negócios com vários locais 11311.1.3 Solução cliente-servidor geral centralizada para sistemas de

tamanho médio AXIS Camera Station 11411.1.4 Soluções personalizadas para sistemas pequenos a grandes dos parceiros da Axis 11511.2 Recursos do sistema 11511.2.1 Visualização 11611.2.2 Multi-streaming 11611.2.3 Gravação de vídeo 11711.2.4 Gravação e armazenamento 11811.2.5 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 11811.2.6 Recursos de administração e gerenciamento 12111.2.7 Segurança 12311.3 Sistemas integrados 12311.3.1 Ponto de Venda 12311.3.2 Controle de acesso 12411.3.3 Gestão predial 12411.3.4 Sistemas de controle industrial 12511.3.5 RFID 125

12. Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamento 12712.1 Cálculos de largura de banda e espaço de armazenamento 12712.1.1 Largura de banda necessária 12712.1.2 Cálculo do espaço de armazenamento necessário 12812.2 Armazenamento de ponta 13012.2.1 Armazenamento de borda com cartões SD ou NAS 13112.3 Armazenamento em servidor 13212.4 NAS e SAN 13212.5 Armazenamento redundante 13312.6 Configurações de sistema 134

13. Ferramentas e recursos 137

14. Axis Communications’ Academy 139

7Capítulo 1 - Vídeo em rede: visão geral, benefícios e aplicações

1. Vídeo em rede: visão geral, benefícios e aplicaçõesO vídeo em rede, assim como muitos outros tipos de comunicações (por exemplo, e-mail, navegação na Web e telefonia por computador), é con-duzido 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 usuários, 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 redeO 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 Capítulo 1 - Vídeo em rede: visão geral, benefícios e aplicações

Figura 1.1a Um sistema de vídeo em rede é formado por muitos componentes diferentes, como câmeras em rede, codificadores de vídeo e software de gerenciamento de vídeo. Todos os outros componentes, que incluem a rede, o armazenamento 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 de câmeras analógicas a uma rede IP), a rede, o servidor e o ar-mazenamento 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 CFTV. A câmera de rede, o codificador de vídeo e o software de gerenciamento de vídeo são considerados as bases de uma solução de Vigilância IP.

A rede e os componentes de servidor e armazenamento envolvem equipamentos comuns de TI. A capacidade de usar equipamentos comerciais comuns é uma das principais vantagens do vídeo em rede. Outros componentes de um sistema de vídeo em rede incluem acessórios, como supor-tes, midspans PoE e joysticks. Cada componente de vídeo em rede é coberto em mais detalhes em outros capítulos.

1.1.1 VantagensUm sistema de vigilância por vídeo em rede totalmente digital oferece diversas vantagens e funções avançadas que um sistema analógico de vigilância tradicional não consegue oferecer. Entre as vantagens estão a alta qualidade de imagem, o acesso remoto, o gerenciamento de eventos e os recursos inteligentes de vídeo, a facilidade de integração e as maiores escalabili-dade, flexibilidade e economia.

> Qualidade da imagem alta: 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 iden-tificar as pessoas ou os objetos envolvidos. Com as tecnologias de varredura progressiva e HDTV/megapixel, uma câmera de rede pode fornecer uma qualidade de imagem melhor e uma resolução mais alta do que uma câmera analógica. Para saber mais sobre qualidade de imagem, consulte os capítulos 2, 3 e 6.

AXIS Q7406Video Encoder Blade


0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

REDE IPINTERNET

Câmeras de rede Axis

Acesso remoto do computador do escritório/residência com navegador da web

Câmeras analógicas

Codi�cadores de vídeo Axis

Computador comsoftware de gerenciamento de vídeo


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 gravador de vídeo digital (DVR) como mídia de gravação, ocorrem muitas conversões de analógico para digital: primeiro, os sinais analógicos são convertidos para digitais na câmera e, depois, novamente para analógicos para o transporte. Em seguida, 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 con-versões desnecessárias, e não há perda de qualidade de imagem devido à distância percor-rida na rede.

> Acessibilidade remota: As câmeras de rede e os codificadores de vídeo podem ser configu-rados 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 con-tratada, como um centro de monitoramento de alarmes ou de aplicação da lei, também te-nha acesso ao vídeo.

> Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente: Frequentemente, há um grande volume de vídeo gravado e pouco tempo para analisá-lo adequadamente. Produtos de vídeo em rede podem tratar esse problema de algumas formas. Câmeras de rede e codificadores de vídeo, por exemplo, podem ser programados para enviar vídeos para gravação somente quando um evento, programado ou disparado, ocorrer. Isso reduziria o volume de gravações desneces-sárias. As gravações de vídeo também podem ser marcadas com certas informações, chama-das de metadados, para facilitar a busca e a análise de vídeos que sejam de interesse.

Os produtos de vídeo em rede da Axis suportam funcionalidades de vídeo inteligente (por exemplo, detecção de movimento por vídeo, alarme ativo contra violações, detecção de áudio, gatilhos e aplicativos de terceiros, como contagem de pessoas e mapeamento de calor). Elas também podem oferecer conexões de E/S (entrada/saída) para dispositivos exter-nos, como luzes. Esses recursos permitem que os usuários definam as condições ou os gati-lhos de eventos para um alarme. Quando um evento é atingido, os produtos podem respon-der automaticamente com ações programadas. Ações configuráveis podem incluir a gravação de vídeo de um ou mais locais, seja para fins de segurança locais e/ou fora do local; ativação de dispositivos externos, como alarmes, luzes e interruptores de posição de portas, e o envio de mensagens de notificação a usuários. Funcionalidades de gerenciamento de eventos po-dem ser configuradas usando as páginas Web do produto de vídeo em rede ou usando um software de gerenciamento de vídeo. Para saber mais sobre o gerenciamento de vídeo, con-sulte o Capítulo 11.


Figura 1.2a Configuração de um gatilho de evento usando a página Web do produto de vídeo em rede.

> Integração fácil com tecnologias futuras: Produtos de vídeo em rede baseados em padrões abertos podem ser facilmente integrados a uma ampla variedade de sistemas de gerencia-mento de vídeo. O vídeo de uma câmera de rede também pode ser integrado a outros siste-mas, como sistemas de ponto de vendas, de controle de acesso ou de gerenciamento de edifícios. Por outro lado, um sistema analógico raramente tem uma interface aberta para integração fácil com outros sistemas e aplicativos. Para saber mais sobre sistemas integra-dos, consulte o Capítulo 11.

> Escalabilidade e flexibilidade: Um sistema de vídeo em rede pode crescer de acordo com as necessidades do usuário, uma câmera de cada vez, enquanto que sistemas analógicos só podem crescer em etapas de quatro ou 16 de cada vez. Sistemas com base em IP oferecem os meios para que produtos de vídeo em rede e outros tipos de aplicativos compartilhem a mesma rede, com fio ou sem fio, para a comunicação de dados. Vídeo, áudio, PTZ e coman-dos de E/S, energia e outros dados podem ser transportados pelo mesmo cabo e qualquer número de produtos de vídeo em rede pode ser adicionado ao sistema sem a necessidade de mudanças significativas ou caras à infraestrutura de rede. Isso não acontece com um siste-ma analógico. Em um sistema de vídeo analógico, um cabo dedicado (normalmente coaxial) deve sair diretamente de cada câmera para uma estação de visualização/gravação. Cabos separados de pan/tilt/zoom (PTZ) e áudio também podem ser necessários.

Produtos de vídeo em rede também podem ser posicionados e colocados em rede em virtu-almente qualquer lugar, e o sistema pode ser tão aberto ou tão fechado quanto desejado. Como um sistema de vídeo em rede é baseado em equipamentos e protocolos padrão de TI, ele pode beneficiar-se dessas tecnologias à medida que cresce. Por exemplo, o vídeo pode ser armazenado em servidores redundantes colocados em locais separados para aumentar a confiabilidade e ferramentas para compartilhamento de carga automático, gerenciamento de rede e manutenção do sistema podem ser usadas, o que não é possível com vídeo analógico.


> Relação custo-benefício: Um sistema de vigilância IP normalmente apresenta um custo total de propriedade menor que o de um sistema analógico de CFTV tradicional. Uma infraestru-tura de rede IP frequentemente já existe e é usada para outros aplicativos dentro de uma organização, portanto, um aplicativo de vídeo em rede pode aproveitar a infraestrutura existente. Opções de rede com base em IP e redes sem fio também são alternativas muito mais baratas do que o cabeamento coaxial e de fibra tradicional para um sistema de CFTV analógico. Além disso, os fluxos de vídeo digital podem ser enviados a todo o mundo, utili-zando várias infra-estruturas que operam entre si. Além disso, os custos de gerenciamento e equipamentos são menores, pois os aplicativos de retaguarda e o armazenamento funcio-nam em servidores padrão de mercado que utilizam sistemas abertos, e não em equipamen-tos ”fechados”, por exemplo, DVRs, como ocorre nos sistemas analógicos de CFTV.

Um sistema de vídeo em rede também pode oferecer ideias para melhorar um negócio. Por exemplo, em aplicações de varejo, implementar dados analíticos de vídeo em rede pode ajudar a melhorar o fluxo de clientes e aumentar as vendas.

Além disso, produtos de vídeo em rede podem ser compatíveis com a tecnologia Power over Ethernet. O PoE permite que dispositivos em rede recebam alimentação de um switch ou midspan compatível com PoE usando o mesmo cabo Ethernet que transporta dados (vídeo). Portanto, não há necessidade de uma tomada elétrica no local da câmera. O PoE possibilita economia substancial nos custos de instalação e pode aumentar a confiabilidade do sistema. Para saber mais sobre PoE, consulte o Capítulo 9.

Figura 1.2b Um sistema que utiliza Power over Ethernet (PoE).

> Comunicações seguras: Produtos de vídeo em rede, bem como fluxos de vídeo, podem re-ceber segurança de várias formas. Elas incluem autenticação com nome de usuário e senha, filtragem de endereços IP, autenticação usando IEEE 802.1X e criptografia de dados usando HTTPS (SSL/TLS) ou VPN. Não há capacidades de criptografia em uma câmera analógica e nem possibilidades de autenticação. Qualquer pessoa pode interceptar o vídeo ou substituir o sinal de uma câmera analógica com outro sinal de vídeo. Produtos de vídeo em rede tam-bém têm a flexibilidade de fornecer vários níveis de acesso de usuários. Para saber mais so-bre segurança de rede, consulte os capítulos 9 e 10.

Switch PoEFonte de alimentação ininterrupta (UPS)

3115

Câmera de rede com PoE incorporado

Câmera de rede sem PoEincorporado

Divisor ativo

Fonte de alimentação Ethernet Power over Ethernet


Instalações de vídeo analógico existentes, no entanto, podem migrar para um sistema de vídeo em rede e tirar vantagem de alguns dos benefícios digitais com a ajuda de codificadores de ví-deo e dispositivos como adaptador de Ethernet em coaxial, que usa cabos coaxiais legados. Para saber mais sobre codificadores e decodificadores de vídeo, consulte o Capítulo 4.

1.2 AplicaçõesO vídeo em rede pode ser usado em um número quase ilimitado de aplicações. A maioria dos usos recai em vigilância ou monitoramento remoto de pessoas, lugares, propriedades e opera-ções. De forma crescente, o vídeo em rede também está sendo usado para melhorar a eficiência dos negócios à medida que aumentam as aplicações de vídeo inteligente. Apresentamos a seguir algumas possibilidades típicas de aplicação em importantes segmentos de atividade.

1.2.1 LojasSistemas de vídeo em rede em lojas varejistas podem reduzir signifi-cativamente os furtos, melhoram a segurança da equipe e otimizam o gerenciamento da loja. Um grande benefício do vídeo em rede é que ele pode ser integrado com o sistema de EAS (Electronic Article Surveillance - Vigilância Eletrônica de Artigos) ou um sistema de POS (point of sale - ponto de venda) para fornecer uma imagem e um re-gistro de atividades relacionadas à redução de lucros. O sistema pode acelerar a detecção de possíveis incidentes, além de alarmes falsos. O vídeo em rede oferece um alto nível de interoperabilidade e o mais

rápido retorno sobre o investimento.

O vídeo em rede, juntamente com aplicativos de vídeo inteligente, podem ajudar a identificar as áreas mais populares de uma loja e fornecer um registro da atividades e dos comportamentos de compra dos consumidores que ajudarão a otimizar o leiaute de uma loja ou das vitrines. Ele também pode contar o número de pessoas que entram e saem de uma loja para ajudar, por exemplo, no planejamento de equipe e mostrar quando mais caixas registradoras devem ser abertas por causa de longas filas.

1.2.2 TransportesO vídeo em rede ajuda a proteger passageiros, equipes e ativos em todos os modos de transporte. No transporte público, todas as câme-ras de segurança de estações, terminais, ônibus, trens e túneis podem ser conectadas a um centro de segurança. Quando ocorre um inci-dente, os operadores de segurança podem ver os vídeos ao vivo das câmeras relevantes para decidir rapidamente sobre a ação adequada. Em aeroportos, o vídeo em rede também está se tornando uma ferra-menta usada para aumentar a eficiência de uma ampla variedade de serviços em áreas como estacionamentos, lojas, check-in, serviços de catering e controle da segurança.


Portos e terminais logísticos beneficiam-se das capacidades de detecção integradas do vídeo em rede, que podem alertar automaticamente à equipe de segurança quando um perímetro é viola-do. O vídeo em rede também pode ser usado para monitorar condições de tráfego para reduzir congestionamentos e permitir a resposta rápida a acidentes. Uma ampla variedade de câmeras de rede Axis atendem a condições rigorosas internas e externas. Para veículos como ônibus e trens, a Axis oferece câmeras de rede capazes de suportar variações de temperatura, umidade, poeira, vibração e vandalismo.

1.2.3 Atividades bancárias e financeirasBancos têm usado vigilância por vídeo há muito tempo e, apesar de a maioria das instalações ainda serem analógicas, o vídeo em rede é comumente usado para instalações novas e existentes. Isso permite que um banco monitore eficientemente sua sede, as filiais e os caixas automáticos de um local central. O sistema pode ser equipado com capacidades inteligentes que automaticamente enviam alertas so-bre tentativas de fraude em caixas automáticos, como clonagem de cartões, obstrução de cartões ou de dinheiro. Todos os vídeos podem ser gravados em qualidade HDTV, fornecendo imagens detalhadas

pessoas e objetos que facilitam as investigações e a identificação positiva.

1.2.4 Vigilância públicaO vídeo em rede é uma das ferramentas mais úteis no combate ao crime e na proteção dos cidadãos. Ele pode ser usado para detecção e detenção. O uso de redes sem fio possibilitou a implantação efi-ciente de vídeo em rede no escopo de cidade. Os custos de instalação podem ser significativamente reduzidos com câmeras de rede que oferecem recursos de instalação rápida e confiável, incluindo a ca-pacidade de foco e de configuração das câmeras remotamente pela rede. As capacidades de vigilância remota do vídeo em rede permi-tem que a polícia responda rapidamente a crimes sendo cometidos

em vídeos ao vivo.

1.2.5 EducaçãoDe creches a universidades, os sistemas de vídeo em rede ajudam a evitar vandalismo e aumentar a segurança de professores, alunos e funcionários. Eles permitem o monitoramento eficiente de todas as instalações internas e externas e fornecem imagens de alta qualidade que possibilitam a identificação positiva de pessoas e objetos. Além disso, câmeras de rede podem gerar alarmes automáticos. Por exem-plo, se a câmera for adulterada ou se houver ruído ou movimento em um prédio após o horário de expediente, imagens em tempo real podem ser enviadas para a equipe de segurança. O vídeo em rede

também pode ser usado no ensino à distância, por exemplo, para alunos que não podem assistir pessoalmente às aulas. O sistema pode ser facilmente conectado a uma infraestrutura de rede existente, portanto, mantendo os custos de instalação e manutenção baixos.


1.2.6 GovernoO vídeo em rede pode ser usado para aplicação da lei, aplicações militares e controle da fronteira. Ele também é um meio eficiente de segurança de todos os tipos de prédios públicos, de museus e biblio-tecas a tribunais e prisões. Câmeras dispostas nas entradas e saídas dos edifícios podem registrar quem entra e sai, 24 horas por dia. Elas podem ser usadas para evitar o vandalismo e aumentar a segurança para equipes e visitantes.

1.2.7 Assistência saúdeO vídeo em rede possibilita que hospitais e instalações de saúde au-mentem a segurança geral e a segurança das equipes, dos pacientes e dos visitantes. Em caso de alarmes, as equipes autorizadas de segu-rança e do hospital podem ver o vídeo ao vivo de áreas críticas, como salas de emergência, departamentos psiquiátricos e salas de supri-mentos médicos para obter rapidamente uma visão clara da situação. O vídeo em rede também possibilita o monitoramento de pacientes de alta qualidade, cuidados remotos de especialistas e aprendizado remoto.

1.2.8 IndustrialO vídeo em rede não só é uma ferramenta eficiente para a segurança de perímetros e instalações, como também pode ser usado para mo-nitorar e aumentar as eficiências em linhas de fabricação, processos e sistemas logísticos. Em áreas perigosas ou esterilizadas, o monito-ramento remoto reduz o diagnóstico de problemas e os tempos de resposta. Para indústrias com vários locais de produção, o vídeo em rede pode reduzir significativamente o volume de viagens necessá-rias para questões de suporte técnico.

1.2.9 Infraestrutura crucialSeja uma instalação solar, uma subestação elétrica ou uma insta-lação de gerenciamento de resíduos, o vídeo em rede pode ajudar a garantir atividade segura e ininterrupta todos os dias. Dados de produção de locais remotos podem ser aprimorados com informações visuais.

Sistemas de vigilância baseados em IP abrem novas possibilidades de segurança e negócios para todos os setores. Saiba mais sobre os estudos de caso da Axis em www.axis.com/success_stories/

15Capítulo 2 - Câmeras de rede

2. Câmeras de redeUma ampla variedade de câmeras de rede estão disponíveis hoje para atender a uma série de necessidades em termos de forma, uso, sensibilidade à luz, resolução e considerações ambientais.

Este capítulo fornece uma descrição do que é uma câmera de rede, as diferentes opções e recursos que ela pode ter e os diversos tipos de câmeras disponíveis: câmeras fixas, domes fixos, câmeras ocultas, PTZ (pan/tilt/zoom) e câmeras térmicas. Um guia de seleção de câmeras está incluído no fim do capítulo. Para saber mais sobre elementos de câmeras, consulte o Capítulo 3.

2.1 O que é uma câmera de rede?Uma câmera de rede, também conhecida como câmera IP, é usada principalmente para enviar vídeo/áudio em uma rede IP, como uma rede local (LAN) ou a internet. Uma câmera de rede permite a visualização e/ou gravação ao vivo ou continuamente, em horários programados, sob solicitação ou quando disparado por um evento. O vídeo pode ser salvo localmente e/ou em um local remoto, e o acesso autorizado ao vídeo por ser feito onde houver acesso a uma rede IP..

Figura 2.1a Uma câmera de rede se conecta diretamente à rede.

Uma câmera de rede pode ser descrita como uma combinação de câmera e computador em uma unidade. Os principais componentes 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 principalmente para armazenar o firmware da câmera de rede (programa de computador), mas também para armazenar vídeo por períodos mais curtos ou mais longos.

Switch PoECâmeras de rede AxisComputador com softwarede gerenciamento de vídeo

LAN LAN/Internet

16 Capítulo 2 - Câmeras de rede

Assim como um computador, a câmera de rede tem seu próprio endereço IP, é conectada direta-mente a uma rede com fio ou sem fio e pode ser colocada onde houver uma conexão de rede. Ela difere de uma câmera web, que só pode operar quando está conectada a um computador pessoal (PC) via porta USB ou IEEE 1394 e, para usá-la, o software deve ser instalado no PC. Uma câmera de rede fornece servidor web, FTP (protocolo de transferência de arquivos), funcionalidades de e-mail e inclui muitos outros protocolos de segurança e de rede IP.

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. Muitas câmeras de rede também oferecem portas de entrada/saída (E/S) que permitem conexões a dispositivos externos, como sensores e relés de movimento (para controlar, por exemplo, o travamento/destravamento de portas). O gerenciamento de eventos trata de definir um evento que é disparado pelos recursos nos produtos de vídeo em rede ou por outros sistemas, e da configuração de produtos ou do sistema para automaticamente responder ao evento, por exemplo, gravando vídeo, enviando notificações de alerta e ativando dispositivos diferentes, como portas e luzes. Os usuários podem configurar produtos de vídeo em rede para gravar quando um evento é disparado. Dessa forma, o gerenciamento de eventos permite que um sistema de vigilância use mais eficientemente a largura de banda da rede e o espaço de armazenamento.

Outros recursos da câmera de rede pode incluir capacidades de áudio, suporte embutido para Power over Ethernet (PoE) e um slot de cartão de memória para armazenamento local de gra-vações. As câmeras de rede da Axis também possuem recursos avançados de gerenciamento de segurança e de rede.

Figura 2.1b Frente, parte traseira e lado inferior de uma câmera de rede.

Zoom puller (Extrator de zoom)

Compartimento de cartão de memória

Entrada de áudioMicrofone interno

Focus puller (Extrator de foco)

Lente P-Iris

Saída de áudio

Conector de rede PoE

Conector da íris

Conector de alimentação

ConectorRS-485/422

Bloco de terminais de E/S


Câmeras de rede podem ser acessadas pela rede inserindo o endereço IP do produto no campo Endereço/Localização de um navegador da web do computador. Assim que uma conexão for estabelecida com o produto de vídeo em rede, a página inicial do produto, junto com links para as páginas de configuração do produto, será automaticamente exibida no navegador de Web.

As páginas da web embutidas dos produtos de vídeo de rede da Axis permitem que os usuários, entre outras coisas, definam o acesso de usuários, definam as configurações da câmera, ajustem a resolução a taxa de quadros e o formato de compressão (H.264/Motion JPEG), bem como re-gras de ação para quando ocorrer um evento. O gerenciamento de um produto de vídeo em rede através de suas páginas da web internas funcionarão apenas quando houver poucas câmeras em um sistema. Para instalações ou sistemas profissionais com várias câmeras, recomenda-se o uso de uma solução de gerenciamento de vídeo, em combinação com as páginas da web internas das câmeras. Para saber mais sobre soluções de gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

As câmeras de rede da Axis também suportam uma variedade de acessórios que estendem as capacidade das câmeras. Por exemplo, câmeras de rede podem ser conectadas a uma rede de fibra óptica usando um switch conversor de mídia ou cabos coaxiais usando um adaptador de Ethernet sobre coaxial com suporte a Power over Ethernet.

2.1.1 Plataforma de Aplicativos de Câmera AXISA maioria dos produtos de vídeo em rede da Axis suportam a Plataforma de Aplicativos de Câmera AXIS, que possibilita que aplicativos compatíveis, normalmente aplicativos de vídeo in-teligente e que podem ser acessados no website da Axis, sejam baixados para os produtos. Ela permite que os produtos aumentem suas capacidades de vídeo inteligente com aplicativos da Axis ou de fornecedores terceiros de dados analíticos de vídeo. Um exemplo de tal aplicativo é o AXIS Cross Line Detection, que é um aplicativo de gatilho que detecta e dispara um evento quando objetos em movimento cruzam uma linha virtual.

Figura 2.1c O AXIS Cross Line Detection é adequado a várias situações, incluindo monitoramento de vídeo de entradas de edifícios, área de carregamento de caminhões e estacionamentos.


2.1.2 Interface de programação de aplicativosTodos os produtos de vídeo em rede da Axis têm uma interface de programação de aplicativos (API) chamada VAPIX®. A VAPIX permite que desenvolvedores integrem facilmente os produtos de vídeo Axis e suas funcionalidades embutidas em soluções de software. A VAPIX também per-mite que uma câmera Axis com um firmware atualizado seja compatível com versões anteriores, por exemplo, de um sistema de gerenciamento de vídeo existente.

2.1.3 ONVIFA maioria dos produtos de vídeo em rede Axis estão em conformidade com o ONVIF. O ONVIF, que é um fórum global aberto do setor, fundado pela Axis, pela Bosch e pela Sony em 2008, tra-balha para padronizar a interface de rede de produtos de vídeo em rede de diferentes fabricantes para garantir maior interoperabilidade. Ele dá aos usuários a flexibilidade de usar produtos em conformidade com o ONVIF de diferentes fabricantes em um sistema de vídeo em rede de vários fornecedores. O ONVIF ganhou impulso rapidamente e hoje é endossado pela maioria dos maio-res fabricantes do mundo de produtos de vídeo IP. O ONVIF agora tem mais de 400 empresas membros envolvidas. Para obter mais informações, acesse www.onvif.org

2.2 Recursos de câmera para lidar com cenas difíceisCâmeras de segurança enfrentam muitos desafios que afetam sua capacidade de fornecer ví-deo de qualidade para a vigilância eficiente. As cenas podem ter níveis de luz variáveis e em uma faixa ampla, e condições como escuridão completa, nevoeiro e fumaça podem apresentar problemas na obtenção de vídeo utilizável. Para tratar tais cenários, as câmeras podem estar equipadas com uma variedade de recursos (veja a lista abaixo) que são importantes a considerar, pois eles têm impacto na qualidade da imagem.

2.2.1 Capacidade de obtenção de luz da lente (número F)Lentes de câmera com um número f pequeno têm melhor capacidade de obtenção de luz. Em geral, quanto menor o número f, melhor é o seu desempenho em ambientes com pouca luz. Algumas vezes, um número f maior é preferível para tratar certos tipos de iluminação. A sensi-bilidade à luz de uma câmera depende não só de sua lente, mas também do sensor de imagem e do processamento de imagem. Mais detalhes sobre lentes e sensores de imagem são cobertos no Capítulo 3.

2.2.2 ÍrisLentes com uma íris manualmente ajustável são adequadas para cenas com um nível de luz constante. Para cenas com níveis de luz em mudança, uma íris automaticamente ajustável (íris DC/íris P) é recomendada para fornecer o nível correto de exposição. Câmeras com íris P per-mitem melhor controle da íris para obter qualidade de imagem ideal em todas as condições de iluminação. Mais detalhes são abordados no Capítulo 3.

Funcionalidade dia e noiteUma câmera de rede com funcionalidade dia e noite tem um filtro de corte infravermelho auto-maticamente removível. O filtro fica ligado durante o dia, permitindo que a câmera produza cores da forma como o olho humano as vê. À noite, o filtro é removido para permitir que a câ-mera tire vantagem da luz próxima do infravermelho e produzir imagens preto e branco de boa qualidade. Essa é uma forma de estender a utilidade da câmera de rede em condições de pouca luz.


2.1.2 Interface de programação de aplicativosTodos os produtos de vídeo em rede da Axis têm uma interface de programação de aplicativos (API) chamada VAPIX®. A VAPIX permite que desenvolvedores integrem facilmente os produtos de vídeo Axis e suas funcionalidades embutidas em soluções de software. A VAPIX também per-mite que uma câmera Axis com um firmware atualizado seja compatível com versões anteriores, por exemplo, de um sistema de gerenciamento de vídeo existente.

2.1.3 ONVIFA maioria dos produtos de vídeo em rede Axis estão em conformidade com o ONVIF. O ONVIF, que é um fórum global aberto do setor, fundado pela Axis, pela Bosch e pela Sony em 2008, tra-balha para padronizar a interface de rede de produtos de vídeo em rede de diferentes fabricantes para garantir maior interoperabilidade. Ele dá aos usuários a flexibilidade de usar produtos em conformidade com o ONVIF de diferentes fabricantes em um sistema de vídeo em rede de vários fornecedores. O ONVIF ganhou impulso rapidamente e hoje é endossado pela maioria dos maio-res fabricantes do mundo de produtos de vídeo IP. O ONVIF agora tem mais de 400 empresas membros envolvidas. Para obter mais informações, acesse www.onvif.org

2.2 Recursos de câmera para lidar com cenas difíceisCâmeras de segurança enfrentam muitos desafios que afetam sua capacidade de fornecer ví-deo de qualidade para a vigilância eficiente. As cenas podem ter níveis de luz variáveis e em uma faixa ampla, e condições como escuridão completa, nevoeiro e fumaça podem apresentar problemas na obtenção de vídeo utilizável. Para tratar tais cenários, as câmeras podem estar equipadas com uma variedade de recursos (veja a lista abaixo) que são importantes a considerar, pois eles têm impacto na qualidade da imagem.

2.2.1 Capacidade de obtenção de luz da lente (número F)Lentes de câmera com um número f pequeno têm melhor capacidade de obtenção de luz. Em geral, quanto menor o número f, melhor é o seu desempenho em ambientes com pouca luz. Algumas vezes, um número f maior é preferível para tratar certos tipos de iluminação. A sensi-bilidade à luz de uma câmera depende não só de sua lente, mas também do sensor de imagem e do processamento de imagem. Mais detalhes sobre lentes e sensores de imagem são cobertos no Capítulo 3.

2.2.2 ÍrisLentes com uma íris manualmente ajustável são adequadas para cenas com um nível de luz constante. Para cenas com níveis de luz em mudança, uma íris automaticamente ajustável (íris DC/íris P) é recomendada para fornecer o nível correto de exposição. Câmeras com íris P per-mitem melhor controle da íris para obter qualidade de imagem ideal em todas as condições de iluminação. Mais detalhes são abordados no Capítulo 3.

Funcionalidade dia e noiteUma câmera de rede com funcionalidade dia e noite tem um filtro de corte infravermelho auto-maticamente removível. O filtro fica ligado durante o dia, permitindo que a câmera produza cores da forma como o olho humano as vê. À noite, o filtro é removido para permitir que a câ-mera tire vantagem da luz próxima do infravermelho e produzir imagens preto e branco de boa qualidade. Essa é uma forma de estender a utilidade da câmera de rede em condições de pouca luz.

Figura 2.2a À esquerda, uma imagem em modo Dia. À direita, uma imagem em modo Noite.

2.2.3 Iluminadores infravermelhos (IR)Em pouca luz ou na escuridão completa, os LEDs de IR embutidos em uma câmera ou em um iluminador infravermelho instalado separadamente fortalecerão a capacidade de uma câmera de usar luz perto do infravermelho para fornecer imagens preto e branco de qualidade. A luz perto de infravermelho da lua, das luzes da rua ou dos iluminadores de IR não é visível ao olho humano, mas o sensor de imagem de uma câmera pode detectá-la. (A luz perto de infravermelho está logo além da parte visível do espectro de luz e tem comprimentos de onda maiores do que a luz visível.)

Iluminadores de IR fornecem diferentes distâncias de iluminação. A iluminação com LEDs de IR embutidos nas câmeras Axis pode ser ajustada para corresponder ao ângulo de visão e pode ser ativada automaticamente na escuridão, em caso de um evento ou sob solicitação de um usuário. As câmeras Axis com LEDs de IR embutidos simplificam a instalação e fornecem uma opção de baixo custo. Ao mesmo tempo, iluminadores de IR externos dão aos instaladores a flexibilidade de escolher o iluminador de IR, por exemplo, um de longo alcance, e colocar a luz onde ela pre-cisa estar, e não necessariamente no mesmo local da câmera.

Figura 2.2b À esquerda, a imagem de modo Noite sem o uso de iluminadores de IR (em que a câmera usou a pequena quantidade de luz que passa por baixo de uma porta no canto esquerdo do aposento). À direita, a imagem de modo Noite com iluminadores de IR.


2.2.4 Tecnologia LightfinderCâmeras com a tecnologia Lightfinder da Axis têm sensibilidade extrema à luz. Tais câmeras podem fornecer imagens coloridas com pouca luz, de 0,18 lux ou menos. Isso é obtido por meio da seleção ideal do sensor de imagem e da lente, do conhecimento de processamento de ima-gens da Axis e do desenvolvimento interno do chip ASIC. Para ver mais detalhes, consulte o arti-go sobre Lightfinder em www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Figura 2.2c Cena (com iluminação de 0,4 lux na parede do fundo) mostrada à esquerda usando uma câmera que alternou para o modo Noite e, à direita, usando uma câmera com tecnologia Lightfinder, que ainda funciona em modo Dia, fornecendo uma imagem colorida e detalhes como a caixa no chão na parede do fundo.

2.2.5 Resolução/megapixelA resolução de uma câmera é definida pelo número de pixels em uma imagem fornecida pelo sensor de imagens. Dependendo da lente usada, a resolução pode significar mais detalhes em uma imagem ou um campo maior de visão para cobrir uma área maior de uma cena. Câmeras com sensores de megapixel oferecem imagens com um milhão ou mais de pixels. Ao usar um ân-gulo de visão mais amplo, ela pode fornecer uma área maior de cobertura que uma câmera não megapixel. Ao usar um ângulo de visão estreito, as imagens podem ser vistas com mais detalhes, o que é útil para identificar pessoas e objetos. Câmeras que suportam HDTV 720p (1280x720 pixels) e HDTV 1080p (1920x1080 pixels), que são aproximadamente 1 e 2 megapixels, respec-tivamente, estão ganhando popularidade, pois seguem padrões que garantem taxa de quadros completa, alta fidelidade de cores e uma relação de aspecto de 16:9. Para ver mais detalhes sobre sensores de imagem e resolução, consulte os Capítulos 3 e 6, respectivamente.

2.2.6 Configurações de controle de exposiçãoQuando o nível de iluminação muda, as câmeras Axis automaticamente se ajustam para garantir a exposição ideal. As câmeras também dão aos usuários a opção de modificar as diversas con-figurações de controle de exposição em situações desafiadoras. Por exemplo, em situações de pouca luz, os usuários podem aumentar o ganho para permitir que mais detalhes sejam vistos. A desvantagem é que o ruído pode se tornar mais visível. Em pouca luz, os usuários também podem aumentar o tempo de exposição para obter uma imagem mais clara, mas isso pode fazer com que objetos em movimento fiquem borrados. Zonas de exposição também podem estar disponíveis, permitindo que os usuários definam a área de uma imagem que devem ser expostas de forma mais adequada. A compensação de luz de fundo é outra técnica que pode ser usada em uma câmera para permitir que objetos em áreas escuras fiquem visíveis contra um fundo muito claro (por exemplo, em frente a uma janela/entrada).


2.2.7 Ampla faixa dinâmica (WDR, Wide Dynamic Range)Para cenas de vigilância com áreas muito claras e escuras, como portas de entrada em uma loja/ambiente de escritório, a entrada para uma garagem de estacionamento interno ou um túnel, ou em plataformas de trem, uma câmera com ampla faixa dinâmica pode fornecer a melhor solu-ção. Câmeras WDR frequentemente incorporam um sensor de imagem que obtém diferentes exposições de uma cena (por exemplo, exposição curta em áreas muito claras e exposição longa em áreas escuras) e combiná-las em uma imagem, permitindo que objetos em áreas claras e escuras de uma cena sejam visíveis. Para ver mais detalhes, consulte o artigo sobre WDR em www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Figura 2.2d À esquerda, a imagem de uma câmera convencional. À direita, a imagem de uma câmera WDR.

2.2.8 Radiação térmicaAlém do uso da luz de sol, luz artificial e luz perto de infravermelho, há a radiação térmica que podem ser usada para gerar imagens. Uma câmera de rede térmica não requer fonte de luz. Em vez disso, ela detecta a radiação térmica emitida de cada objeto com uma temperatura acima de zero graus Kelvin. Quanto mais quente o objeto, maior a radiação. Diferenças de temperatura maiores produzem imagens térmicas de maior contraste. Câmeras de rede térmicas podem ser usadas para detectar indivíduos em escuridão completa ou em outras condições desafiadoras, como fumaça ou nevoeiro leve, ou quando indivíduos estão escondidos nas sombras ou obscu-recidos por um fundo complexo. Tais câmeras também não estão sujeitas a cegamento por luzes fortes. Câmeras técnicas são ideais para fins de detecção e podem ser usadas para complemen-tar câmeras convencionais e melhorar a eficiência de um sistema de vigilância.

Figura 2.2e À esquerda, a imagem de uma câmera convencional. À direita, a imagem de uma câmera térmica..


2.3 Recursos da câmera para facilidade de instalaçãoAs câmeras de rede Axis incorporam recursos que tornam os produtos fáceis de instalar e usar, bem como mais confiáveis ao minimizar erros de instalação. Elas incluem o seguinte:

2.3.1 Para áreas externas.Produtos prontos para uso externo podem ser usados imediatamente para instalações internas. Nenhuma caixa de proteção separada é necessária. Os produtos foram projetados para atender a uma variedade de temperaturas operacionais e oferecem proteção contra poeira, chuva e neve. Alguns podem até mesmo atender a padrões militares para operação em climas rigorosos.

2.3.2 Com foco na entregaPara tornar a instalação mais rápida e mais simples, as câmeras Axis com lente focal fixa são focalizadas na fábrica, o que elimina a necessidade de focalizá-las no local de instalação. Isso é possível porque câmeras focais fixas com um campo de visão amplo ou médio normalmente tem uma profundidade ampla de campo (a faixa em que objetos próximos e afastados estão em foco). Para uma explicação sobre comprimento focal, número f e profundidade do campo, consulte o Capítulo 3.

2.3.3 Foco e zoom remotosUma câmera varifocal com foco e zoom remotos elimina a necessidade de focalização manual e de ajuste do campo de visão no local da câmera. A câmera, juntamente com o motor da lente, permite que o foco e o ângulo de visão sejam controlados e ajustados remotamente a partir de um computador na rede.

2.3.4 Retrofoco remotoUma câmera varifocal de montagem CS com retrofoco remoto permite realizar o ajuste fino do foco remotamente a partir de um computador ao permitir que o sensor de imagem se mova. Essa funcionalidade funciona também com lentes opcionais.

2.3.5 Ajuste de ângulo de câmera em 3 eixosAs câmeras Axis de dome fixo são projetadas com um ajuste de ângulo da câmera de 3 eixos, o que permite pan, tilt e giro do suporte da lente (que compreende a lente e o sensor de imagem). Isso permite que as câmeras sejam montadas em uma parede ou no teto. Os usuários podem, então, ajustar facilmente a direção das câmeras e nivelar a imagem. A flexibilidade do ajuste da câmera, juntamente com a capacidade de girar a imagem usando a página da web das câmeras, permite que os usuários obtenham fluxos de vídeo verticalmente orientados (Formato Corridor da Axis).

Figura 2.3a Ajuste de ângulo de câmera de 3 eixos.


2.3.6 Formato CorredorO Formato Corredor da Axis permite que uma câmera fixa/de dome fixo forneça um fluxo de vídeo verticalmente orientado. O formato vertical otimiza a cobertura de áreas como corredores, passagens e fileiras, maximizando a qualidade de imagem enquanto elimina o desperdício de largura de banda e de armazenamento. Ele permite, por exemplo, que câmeras de rede HDTV forneça vídeo com uma relação de aspecto 9:16. Com um dome fixo, isso é obtido primeiro girando 90° a lente de 3 eixos (ou com uma câmera fixa, posicionando-a de lado) e, a seguir, girando a imagem de vídeo 90° no sentido contrário na página da web da câmera.

Figura 2.3b Um visor de vistas de câmera usando o Formato Corridor da Axis.

2.3.7 Contador de pixelO contador de pixels da Axis ajuda a garantir que a resolução de vídeo tenha qualidade suficien-te para atender a metas como identificação facial. Ele pode ser usado para verificar se a resolu-ção de pixels de um objeto atende aos requisitos regulatórios ou do cliente.

Figura 2.3c O contador de pixels da Axis é um auxílio visual com formato de armação, com um contador correspondente para mostrar a largura e a altura da caixa. O contador de pixels ajuda a verificar, por exemplo, se a resolução de pixels de uma face é suficiente para a identificação facial.


2.4 Tipos de câmeras de redeAs câmeras de rede podem ser classificadas de acordo com o seu uso previsto: apenas uso inter-no ou uso interno e externo. Uma câmera externa requer uma caixa de proteção externa, a não ser que o projeto da câmera já incorpore uma caixa de proteção. Para saber mais sobre proteção ambiental, consulte o Capítulo 5.

As câmeras de rede, sejam para uso em interiores ou exteriores, podem ser categorizadas ainda como fixas, domes fixas, ocultas, PTZ e térmicas.

2.4.1 Câmeras de rede fixas

Figura 2.4a Câmeras de rede fixas, incluindo modelos com recursos como câmeras sem fio, iluminadores de IR embutidos, HDTV/multi-megapixel, WDR, Lightfinder, prontas para ambiente externo e com design à prova de vandalismo.

Uma câmera de rede fixa é uma câmera que tem uma direção de visualização fixa depois de montada. Ela pode vir com uma lente fixa, varifocal ou com zoom motorizado e a lente pode ser intercambiável em algumas câmeras. Uma câmera fixa é o tipo de câmera tradicional em que a câmera e a direção para a qual ela aponta são claramente visíveis. Esse tipo de câmera é a me-lhor opção para aplicações nas quais é vantajoso que a câmera esteja bem visível. Câmeras fixas podem ser instaladas em caixas de proteção. As câmeras externas da Axis vêm pré-instaladas em caixas de proteção. Câmeras fixas também podem ser montadas em um motor de pan/tilt para obter maior flexibilidade de visualização.

2.4.2 Câmeras de rede dome fixo

Figura 2.4b Câmeras de rede de dome fixo, incluindo modelos com recursos como vista panorâmica, HDTV/multimegapixel, iluminadores de IR embutidos, WDR, Lightfinder, prontas para ambiente externo e com design à prova de vandalismo.

Uma câmera de rede em dome fixo é uma câmara fixa em um design de dome. Ela pode vir com uma lente fixa, varifocal ou com zoom motorizado e a lente pode ser intercambiável em algumas câmeras.


A câmera pode ser direcionada para apontar para qualquer direção. A principal vantagem deste tipo de câmera está em seu design discreto, passando despercebida, bem como no fato de ser di-fícil perceber a direção para a qual a câmera aponta. A câmera também é resistente a violações. As câmeras de dome fixo da Axis fornecem diferentes tipos e níveis de proteção, como à prova de vandalismo e poeira, e classificações IP66 e NEMA 4X para instalações externas. As câmeras podem ser montadas em uma parede, no teto ou em um poste.

Um dome fixo com uma lente grande-angular e um sensor megapixel que fornece um campo de visão de 360º é frequentemente chamado de câmera panorâmica ou 360º.

Figura 2.4c Uma câmera de dome fixo 360º de 5 megapixel oferece vários modos de visualização, como visão geral de 360°, panorama, área de visualização com PTZ digital e vista quádrupla.

2.4.3 Funcionalidades em câmeras multi-megapixel fixas e de dome fixoCâmeras multi-megapixel fixas e de dome fixo estão ficando mais comuns. Apesar de a resolu-ção multi-megapixel oferecer vantagens, como descrito anteriormente, ela também apresenta desafios de requisitos de largura de banda e de armazenamento. No entanto, foram desenvolvi-das funcionalidades para usar tais câmeras de formas inovadoras que ajudam a reduzir as ne-cessidades de largura de banda e de armazenamento. Algumas funcionalidades que as câmeras multi-megapixel da Axis podem suportar estão descritas na página seguinte.


> PTZ Digital: Como uma câmera multi-megapixel pode cobrir uma área grande, a câmera pode permitir capacidades digitais de pan/tilt/zoom com posições predefinidas.

> AXIS Digital Autotracking: Esse aplicativo, quando instalado em uma câmera multi-mega-pixel da Axis, busca reduzir os requisitos de largura de banda e de armazenamento, particu-larmente em situações de vigilância de baixo tráfego, onde é desnecessário enviar continu-amente a visão completa da câmera em resolução máxima. O AXIS Digital Autotracking permite que a câmera detecte automaticamente movimento em seu campo de visão e envie a parte da visão em que há atividade. A área de visualização recortada é centralizada e se-gue os objetos em movimento sem perda na qualidade da imagem. Como o aplicativo não bloqueia em um único objeto, a visão pode ser afastada para cobrir objetos em movimento em áreas diferentes do campo de visão da câmera, garantindo que nenhum incidente seja perdido. Quando não há movimento, uma visão geral de escala reduzida da vista completa da câmera é enviada. Apesar do tamanho dos fluxos de vídeo ser reduzido, a qualidade de vídeo das vistas aproximadas é mantida usando a resolução de pixels original da câmera. Dependendo do cenário, a resolução SVGA (800x600) do AXIS Digital Autotracking a 30 quadros por segundo pode reduzir o uso de largura de banda/armazenamento em aproxima-damente 90% comparado com um fluxo de vídeo contínuo de 2 megapixel a 30 quadros por segundo. De forma correspondente, um fluxo digital de rastreamento automático em VGA (640x480) a 12 quadros por segundo pode reduzir em aproximadamente 95% comparado a um fluxo de vídeo contínuo de 5 megapixel a 12 quadros por segundo.

Figura 2.4d À esquerda, uma imagem de 5 megapixel de escala reduzida. À direita, o AXIS Digital Autotracking fornece uma vista VGA recortada sem perda de qualidade da imagem da área em que há atividade.

> Fluxo de várias visões: Essa funcionalidade permite que várias áreas de visão recortadas de uma câmera multi-megapixel sejam enviadas simultaneamente, simulando até oito câmeras visuais. Cada fluxo pode ser configurado individualmente. Os fluxos, por exemplo, podem ser enviados a diferentes taxas de quadros para visualização ao vivo ou para gravação. O fluxo de várias visões dá aos usuários a capacidade de reduzir o uso de largura de banda e de ar-mazenamento, ao mesmo tempo em que é capaz de cobrir uma grande área com apenas uma câmera.


Figura 2.4e Uma câmera multi-megapixel. Visão total permitindo áreas de visualização recortadas. Diversas visualizações de câmera virtual (até oito visualizações).

2.5 Câmeras de rede ocultasCâmeras ocultas são projetadas para misturarem-se com o ambiente e serem virtualmente im-possíveis de descobrir. Elas podem ser colocadas no nível dos olhos em entradas ou integradas em objetos, como caixas automáticas, para vigilância discreta ou oculta. Elas permitem fotogra-fias em close para fins de identificação ou vigilância geral. Riscos de adulteração também são reduzidos. Usando uma lente de furo diminuto, as câmeras de rede ocultas internas/externas da Axis fornecem resoluções de até 1 MP, incluindo HDTV 720p, e vêm pré-montadas com um cabo Ethernet para energia e dados. As câmeras são ideias para uso em lojas varejistas, bancos e hospitais.

Figura 2.4f Câmeras ocultas, como a Câmera de Rede AXIS P12 mostrada acima, misturam-se facilmente em uma variedade de ambientes. A unidade do sensor pode ser integrada em espaços muito pequenos, como atrás de uma chapa de metal fina em uma porta, atrás de uma parede, em um caixa automático ou em um compartimento especial. A unidade principal pode ser colocada a até 8 m de distância.

Figura 2.4g Câmeras ocultas na Série de Câmeras de Rede AXIS P85, que são pré-montadas para colocação no nível dos olhos, fornecem vigilância discreta e o melhor ângulo de visão para identificação facial comparada a câmeras montadas no teto.

Unidade principal com vários conectores

Unidade do sensor (lente e sensor de imagem)


2.5.1 PTZ network cameras

Figura 2.4h Câmeras de rede PTZ, incluindo modelos HDTV e prontos para ambientes externos, bem como (na extrema direita) uma câmera PTZ dupla que combina uma câmera visual (convencional) e uma câmera térmica em uma unidade para vigilância de missão crítica.

Uma câmera PTZ fornece funções de pan, tilt e zoom (usando controle manual ou automático), permitindo a cobertura de uma área ampla e muitos detalhes ao aproximar o zoom. Uma câmera PTZ Axis normalmente tem capacidade de pan de 360°, tilt de 180° ou 220° e frequentemente está equipada com uma lente de zoom. (Uma lente com zoom fornece zoom óptico que mantém a resolução da imagem, diferentemente do zoom digital, que aumenta a imagem com perda na qualidade.)

Os comandos de PTZ são enviados pelo mesmo cabo de rede que a transmissão de vídeo (não há necessidade de cabos RS-485 como é o caso com uma câmera PTZ analógica). Câmeras PTZ com suporte para Power over Ethernet (PoE/PoE+/High PoE) também não precisam de cabos de energia separados, diferentemente de câmeras PTZ analógicas.

Câmeras PTZ podem ter vários fatores de forma; o mais comum é um dome PTZ, que é ideal para uso em instalações discretas devido ao desenho, à montagem (particularmente em montagens internas no teto) e a dificuldade em ver o ângulo de visão da câmera. Em instalações externas, as câmeras são normalmente montadas em postes ou paredes de um prédio.

Em operações com monitoramento ao vivo, câmeras PTZ podem ser usadas para seguir uma pessoa ou um objeto e aproximar o zoom para inspecionar mais de perto. Em operações auto-matizadas, a ronda automática em câmeras PTZ pode ser usada para monitorar diferentes áreas de uma cena. No modo de ronda, uma única câmera de rede PTZ pode cobrir uma área que exigiria várias câmeras de rede fixas. A principal desvantagem é que somente um local pode ser monitorado de cada vez.

Os domes PTZ de alta qualidade da Axis oferecem pan, tilt e zoom sem fim de alta velocidade e fornece robustez mecânica para operação contínua em modo de ronda. Domes com uma parada mecânica incorporam a funcionalidade de Auto-flip da Axis para possibilitar pan de 360°.

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2.5.1 PTZ network cameras

Figura 2.4h Câmeras de rede PTZ, incluindo modelos HDTV e prontos para ambientes externos, bem como (na extrema direita) uma câmera PTZ dupla que combina uma câmera visual (convencional) e uma câmera térmica em uma unidade para vigilância de missão crítica.

Uma câmera PTZ fornece funções de pan, tilt e zoom (usando controle manual ou automático), permitindo a cobertura de uma área ampla e muitos detalhes ao aproximar o zoom. Uma câmera PTZ Axis normalmente tem capacidade de pan de 360°, tilt de 180° ou 220° e frequentemente está equipada com uma lente de zoom. (Uma lente com zoom fornece zoom óptico que mantém a resolução da imagem, diferentemente do zoom digital, que aumenta a imagem com perda na qualidade.)

Os comandos de PTZ são enviados pelo mesmo cabo de rede que a transmissão de vídeo (não há necessidade de cabos RS-485 como é o caso com uma câmera PTZ analógica). Câmeras PTZ com suporte para Power over Ethernet (PoE/PoE+/High PoE) também não precisam de cabos de energia separados, diferentemente de câmeras PTZ analógicas.

Câmeras PTZ podem ter vários fatores de forma; o mais comum é um dome PTZ, que é ideal para uso em instalações discretas devido ao desenho, à montagem (particularmente em montagens internas no teto) e a dificuldade em ver o ângulo de visão da câmera. Em instalações externas, as câmeras são normalmente montadas em postes ou paredes de um prédio.

Em operações com monitoramento ao vivo, câmeras PTZ podem ser usadas para seguir uma pessoa ou um objeto e aproximar o zoom para inspecionar mais de perto. Em operações auto-matizadas, a ronda automática em câmeras PTZ pode ser usada para monitorar diferentes áreas de uma cena. No modo de ronda, uma única câmera de rede PTZ pode cobrir uma área que exigiria várias câmeras de rede fixas. A principal desvantagem é que somente um local pode ser monitorado de cada vez.

Os domes PTZ de alta qualidade da Axis oferecem pan, tilt e zoom sem fim de alta velocidade e fornece robustez mecânica para operação contínua em modo de ronda. Domes com uma parada mecânica incorporam a funcionalidade de Auto-flip da Axis para possibilitar pan de 360°.

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Figura 2.4i À esquerda, vista ampla e, à direita, vista com aproximação de zoom de 20x com um dome PTZ HDTV 1080p, possibilitando que os textos no navio cargueiro sejam lidos a uma distância de 1,6 km da câmera.

Figura 2.4j À esquerda, vista ampla e, à direita, vista com aproximação de zoom de 20x com um dome PTZ HDTV 1080p, possibilitando que a placa de licença seja lida a uma distância de 275 m da câmera.

Vale notar que uma câmera HDTV com um fator de zoom menor pode ser capaz de fornecer o mesmo nível de detalhe em vistas com zoom aproximado que uma câmera de resolução menor com zoom maior. Isso foi ilustrado ao comparar uma câmera HDTV 720p da Axis com 18x zoom e uma câmera com 4CIF e 36x zoom. Para ver detalhes, consulte o artigo sobre zoom 18x vs. 36x em www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Domes PTZ não são limitados a instalações de alta qualidade. Usando câmeras PTZ da Axis do tamanho da palma, montadas no teto, instalações de baixo custo, como lojas varejistas, têm a flexibilidade de mudar facilmente a direção da câmera e usá-las como ferramentas para melho-rar o gerenciamento da loja e a segurança do local.

Outro produto inovador da Axis combina uma câmera de dome PTZ HDTV com um conversor de lente grande-angular que fornece um campo de visão de 360°. A Câmera de Rede de Dome PTZ AXIS P5544 pode alternar entre um campo de visão de 360° para vigilância geral e pan, tilt e zoom com uma lente separada para visões aproximadas em resolução HDTV e sem perda na qualidade da imagem. Esse tipo de câmera é ideal para aplicações de monitoramento ao vivo.

0.75:1


Figura 2.4k Com a capacidade de cobrir um campo de visão de 360° e com pan, tilt e zoom mecânicos sem perda na qualidade da imagem. A AXIS P5544 pode cobrir uma área superior a 950 m². A imagem à esquerda acima mostra a visão ao vivo no modo Visão geral (com uma lupa digital no canto) e, à direita, a visão com zoom aproximado em modo Normal.

Alguns dos recursos que podem ser incorporados em uma câmera PTZ incluem:

> Mascaramento de privacidade 3D. O mascaramento de privacidade 3D, que é suportado na maioria das câmeras PTZ Axis, permite que áreas selecionadas de uma cena sejam bloquea-das ou mascaradas da visão e da gravação. Também permite que o mascaramento seja mantido mesmo se o campo de visão da câmera for alterado através do controle de controle de inclinação, rotação e zoom, pois ele se move junto com o sistema coordenado da câmera.

Figura 2.4l Com a máscara de privacidade incorporada (retângulos cinzas na imagem), a câmera pode garantir a privacidade de áreas que não devem ser cobertas por uma aplicação de vigilância.

> E-flip. Quando uma câmera 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 uma pessoa, as imagens seriam vistas de cabeça para baixo sem a funcionalidade E-flip. O E-flip gira eletronicamente as imagens 180º em tais casos. Ela é realizada automa-ticamente e não será percebida pelo operador.

> Posições predefinidas/ronda. Câmeras PTZ permitem que uma série de posições predefini-das, normalmente entre 20 e 100, sejam programadas. Assim que as posições predefinidas forem programadas na câmera, o operador será capaz de ir de uma posição para a outra com grande rapidez. Em modo de ronda, a câmera pode ser programada para mover-se automa-ticamente de uma posição predefinida para a próxima, em uma ordem predefinida ou alea-toriamente. Normalmente, podem ser definidas até 20 rondas e ativadas durante horários diferentes do dia.


> Gravação de ronda. A funcionalidade de gravação de ronda em câmeras PTZ permite a configuração fácil de uma ronda automática usando um dispositivo como um joystick para gravar os movimentos de pan/tilt/zoom de um operador e a duração de tempo gasta em cada ponto de interesse. A ronda pode ser ativada pelo botão ou por hora determinada.

> Acompanhamento automático. O acompanhamento automático é uma função inteligente de vídeo que detecta automaticamente uma pessoa ou um veículo em movimento, e o 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 grave áreas de uma cena onde houver atividade.

> Gatekeeper avançado/ativo. O Gatekeeper avançado permite que uma câmera PTZ Axis faça pan, tilt e zoom para uma posição predefinida quando for detectado movimento em uma área predefinida e retorne à posição inicial depois de um tempo definido. Quando essa função é combinada com a capacidade de continuar a acompanhar o objeto detectado, a função é chamada de Gatekeeper Ativo.

> Estabilização eletrônica da imagem (EIS). Em instalações internas, câmeras PTZ com fato-res de zoom acima de 20x são sensíveis às vibrações e aos movimentos causados por tráfego ou vento. A EIS reduz os efeitos de vibração em um vídeo. Além de proporcionar imagens mais úteis, o EIS reduz o tamanho dos arquivos de imagens comprimidas, economizando um valioso espaço de armazenamento.

2.5.2 Thermal network cameras

Figura 2.4m Câmeras de rede térmicas internas e externas, bem como (na extrema direita) uma câmera PTZ dupla que combina uma câmera visual (convencional) e uma câmera térmica em uma unidade para vigilância de missão crítica.

As câmeras de rede térmicas criam imagens com base no calor emitido por todos os objetos. As imagens são geralmente produzidas em preto e branco, mas podem ser artificialmente coloridas para facilitar a distinção de diferentes tons. Imagens térmicas são melhores quando há grandes diferenças de temperatura em uma cena. Quanto mais quente for um objeto, mais claro ele será na imagem térmica.


Câmeras térmicas são ideais para detectar pessoas, objetos e incidentes em sombras, escuridão completa ou outras condições desafiadoras, como fumaça e poeira. As câmeras são usadas principalmente para detectar atividades suspeitas, pois imagens térmicas não permitem a iden-tificação confiável. Portanto, elas complementam e apoiam câmeras de rede convencionais em uma instalação de vigilância.

Câmeras térmicas podem ser usadas para proteção de perímetro ou de área, fornecendo uma alternativa poderosa e de baixo custo à detecção de intrusos por radiofrequência, cercas eletri-ficadas e holofotes. No escuro, elas oferecem vigilância discreta, pois não há necessidade de luz artificial. Em áreas públicas, câmeras térmicas podem ajudar na segurança de áreas perigosas ou fora de limites, como túneis, trilhos de trem e pontes. Instalações internas usam segurança predial e gestão de emergências, permitindo que pessoas sejam detectadas dentro de um pré-dio, seja após o expediente ou durante emergências, como um incêndio. Câmeras térmicas são frequentemente usadas em prédios e áreas com alta segurança, como usinas nucleares, prisões, aeroportos, tubulações e seções sensíveis de estradas férreas.

Uma câmera térmica requer uma ótica especial, pois o vidro comum bloqueia a radiação térmica. A maioria das lentes de câmeras térmicas são feitas usando germânio, que permite a passagem de luz infravermelha e radiação térmica. A quantidade ou a distância que uma câmera térmica pode ”ver” ou detectar depende da lente. Uma lente grande-angular permite que uma câmera térmica tenha um campo de visão mais amplo, mas uma distância de detecção mais curta do que uma lente de telefoto, que fornece uma distância de detecção maior com um campo de visão mais estreito.

Uma câmera térmica também requer um sensor de imagem especial mais caro. Detectores usa-dos para geração de imagens térmicas podem ser amplamente divididos em dois tipos: sensores de imagem térmica não resfriados e sensores de imagem térmica resfriados.

Sensores em câmeras térmicas não resfriadas operam em ou próximos à temperatura ambiente e entre 8 µm e 14 µm na faixa infravermelha de ondas longas. Sensores não resfriados são frequentemente baseados na tecnologia de microbolômetro. Sensores de imagem térmica não resfriados são menores e mais baratos do que sensores de imagem resfriados. Portanto, uma câmera térmica não resfriada é mais barata. Tais câmeras também têm uma vida útil mais longa.

Sensores de imagem térmica resfriados são normalmente contidos em um invólucro vedado a vácuo e resfriados a temperaturas de até -210 °C para reduzir o ruído criado por sua própria radiação térmica em temperaturas mais altas. Isso permite que os sensores operem na faixa in-fravermelha de ondas médias, aproximadamente 3 a 5 µm (faixa cor de roda quente na imagem da página seguinte), o que fornece uma resolução espacial melhor e um contraste térmico maior, pois tais sensores podem distinguir diferenças de temperaturas menores e produzir imagens nítidas em alta resolução. As desvantagens de tais detectores é que eles são grandes, caros, consomem muita energia e os resfriadores devem ser reconstruídos a cada 8.000-10.000 horas.

A sensibilidade de uma câmera térmica à radiação infravermelha é expressa por seu valor de NETD (Noise Equivalent Temperature Difference - Diferença de Temperatura Equivalente de Ruído). Quanto menor o valor NETD, melhor a sensibilidade à radiação infravermelha.


Figura 2.4n Câmeras convencionais trabalham na faixa de luz visível, ou seja, com comprimentos de onda de aproximadamente 0.4-0.7 μm. Câmeras térmicas, por outro lado, são projetadas para detectar radiação no espectro infravermelho, muito mais amplo, até cerca de 14 μm (as distâncias no espectro acima não estão em escala).

Tecnologias de geração de imagens térmicas, que foram originalmente desenvolvidas para uso militar, são regulamentadas. Para que uma câmera térmica seja livremente exportadas, a taxa de quadros máxima não pode exceder 9 quadros por segundo (fps). Câmeras térmicas com uma taxa de quadros de até 60 fps podem ser vendidas na UE, na Noruega, na Suíça, no Canadá, nos EUA, no Japão, na Austrália e na Nova Zelândia, com a condição de que o comprador seja registrado e possa ser rastreado.

2.6 Diretrizes para a escolha de uma câmera de redeCom a variedade de câmeras de rede disponível, é útil conhecer algumas diretrizes ao selecionar uma câmera de rede.

> Defina a meta de vigilância: visão geral ou muitos detalhes, e detecção, reconhecimen-to ou identificação. Imagens de visão geral destinam-se a ver uma cena de forma geral ou ver os movimentos gerais das pessoas. Imagens com muitos detalhes são importantes para a identificação de pessoas ou objetos (por exemplo, reconhecimento de rosto ou placa de licença, monitoramento de ponto de vendas). A meta de vigilância determinará o campo de visão, a colocação da câmera e o tipo de câmera/lente necessário. Para saber mais sobre len-tes, consulte o Capítulo 3.

> Área de cobertura. Em um determinado local, defina o número de áreas de interesse, quan-tas 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/HDTV ou resolução menor. Por exemplo, se houver duas áreas de interesse relativamente pequenas e próximas uma da outra, pode ser usada uma câmera mega-pixel/HDTV com lente grande-angular em vez de duas câmeras de resolução inferior.

- Fixa ou PTZ. Uma área pode ser coberta por várias câmeras fixas/de dome fixo ou pou-cas câmeras PTZ. Considere que uma câmera PTZ com um zoom óptico alto pode for-necer imagens altamente detalhadas e vigiar uma área grande. Uma câmera PTZ con-vencional pode fornecer uma visão breve de uma parte de sua área de cobertura de

Raios-X Ultra-violeta

Visível

Perto de infraverm

elho

Infravermelho

de onda média

Infraver-melho

térmicoOndas derádio/TVMicro-ondas

Infravermelho

de onda curta

10-4 103

104

106

0.40

0.70

1.50

3.00

Micrômetros (µm)

5.50

(1 mm) (1 m)

0.01(10-2)


cada vez, enquanto que uma câmera fixa pode fornecer cobertura completa de sua área o tempo todo. O dome PTZ especial com o campo de visão adicional de 360º for-nece um campo intermediário no qual a cobertura completa de área ampla pode ser fornecida quando o pan/tilt/zoom não é usado. Para usar plenamente uma câmera PTZ, é necessário contar com um operador ou é estabelecer uma ronda automática

> Ambientes internos ou externos.

- Sensibilidade à luz e requisitos de iluminação. As câmeras vêm com diferentes sensibili-dades à luz. Há dois fatores que os compradores podem verificar: um deles é o número f mais baixo na lente da câmera (quanto menor o número, mais sensível à luz ela é); o outro é a especificação de lux (quanto menor, melhor). A especificação de lux leva em conta o desempenho combinado de vários fatores, como a lente, o sensor de imagens e o processamento de imagens. (Tenha em mente que as medições de lux em câmeras de rede não são comparáveis entre produtos de vídeo em rede de diferentes fornece-dores, pois não há padrão do setor para medir a sensibilidade à luz.)

Em ambientes externos, considere o uso de câmeras para dia e noite. Câmeras para dia e noite, com a tecnologia Lightfinder da Axis, estenderam a sensibilidade à luz, forne-cendo informações de cor mesmo em ambientes escuros. Ao mesmo tempo, câmeras com LEDs de IR embutidos ou com iluminadores de IR externos, ajudam a aprimorar o vídeo preto e branco em pouca luz e também fornecem vídeo utilizável em condições de escuridão completa. Se adicionar luz externa com o uso de uma lâmpada normal ou com um iluminador de IR não for uma opção, considere o uso de câmeras térmicas para a detecção em escuridão completa.

Em cenas com iluminação de fundo (por exemplo, uma câmera interna apontando para uma janela ou uma porta) ou cenas com uma combinação de áreas muito claras e muito escuras, reposicionar a câmera pode ser a resposta para obter uma qualidade de vídeo melhor. Se tais cenários forem inevitáveis, considere câmeras com ampla faixa dinâmica (WDR). Uma boa câmera de vigilância WDR pode fornecer imagens que cap-turam detalhes em áreas bem iluminadas e escuras.

- Proteção. Se a câmera for colocada em um ambiente externo ou que exija proteção, se-lecione câmeras com as especificações adequadas, como IP51/52 para câmeras inter-nas, IP66 e NEMA 4X para câmeras externas, IK08/10 à prova de vandalismo/impacto e temperaturas operacionais que sejam adequadas ao ambiente. Caixas de proteção externas especializadas também estão disponíveis. Para saber mais sobre proteção am-biental, consulte o Capítulo 5.

> Vigilância aberta ou oculta. Isso ajudará na seleção das câmeras, bem como o tipo de caixa de proteção e montagem, que ofereçam uma instalação discreta ou não discreta.


Entre as outras considerações importantes a respeito das características necessárias em uma câmera estão as seguintes:

> Resolução. Para aplicações que exijam imagens detalhadas, câmeras HDTV/megapixel po-dem ser a melhor opção. Para saber mais sobre resolução em megapixel, consulte o Capítulo 6.

> Compressão. Os produtos de vídeo em rede mais recentes da Axis suportam os formatos de compressão de vídeo H.264 e Motion JPEG. O H.264 oferece a maior economia em largura de banda e armazenamento. Para saber mais sobre compressão, consulte o Capítulo 7.

> Áudio. Se for necessário áudio, verifique se é necessário o áudio unidirecional ou bidirecio-nal. Uma câmera de rede da Axis com áudio é distribuída 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. O gerenciamento de eventos é frequente-mente configurado usando um software de gerenciamento de vídeo. O gerenciamento de eventos é aprimorado com o uso de portas de entrada/saída e funcionalidades de vídeo in-teligente em um produto de vídeo em rede. A realização de gravações com base em gatilhos de eventos a partir de portas de entrada e/ou 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 monitoramento ao vivo, a menos que um alarme/evento ocorra. Para saber mais sobre as funções de gerenciamento, consulte o Capítulo 11.

> Armazenamento na borda. O armazenamento na borda permite que um produto de vídeo em rede Axis crie, controle e gerencie gravações localmente em um cartão de memória ou em compartilhamento de rede em um armazenamento conectado à rede (NAS) ou servidor de arquivos. Muitos produtos de vídeo em rede da Axis têm um slot de cartão SD integrado ou uma versão micro dele. Quando integrado com software de gerenciamento de vídeo, o armazenamento na borda pode fornecer uma solução de gerenciamento de vídeo fácil para sistemas com poucas câmeras em um local. Para instalações de vigilância indispensável, em locais remotos ou em situações móveis, o armazenamento na borda pode ajudar a criar um sistema de vigilância por vídeo mais robusto e flexível. Para saber mais sobre as funções de gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

> Funcionalidades de rede. Considerações incluem PoE; criptografia HTTPS para criptografar fluxos de vídeo antes que sejam enviados pela rede; filtragem de endereços IP, que concede ou nega direitos de acesso a endereços IP definidos; IEEE 802.1X para controlar o acesso a uma rede; IPv6; Qualidade de Serviço para priorizar tráfego em uma rede; e a funcionalidade sem fio. Para saber mais sobre tecnologias de rede e segurança, consulte o Capítulo 9..


> Interface aberta e software aplicativo. 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. Produtos Axis são suportados por uma variedade de softwares de gerenciamento de vídeo e aplicativos de ví-deo inteligente da Axis e de mais de 850 de seus Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos. Para saber mais sobre sistemas de gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

Outro aspecto importante, externo à câmera de rede em si, é a escolha do fornecedor do pro-duto 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 no futuro. Além disso, o fornecedor deve oferecer inovação, suporte, upgrades e um roteiro de produtos a 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.

37Capítulo 3 - Elementos das câmeras

3. Elementos das câmerasVários 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 elementos 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 luzA sensibilidade à luz de uma câmera de rede é definida principalmente pela lente e pelo sensor de imagem, que são discutidos nas seções a seguir. A sensibilidade à luz é frequentemente espe-cificada em termos de lux, que corresponde ao nível de luminância no qual uma câmera produz uma imagem aceitável. Quanto mais baixa a especificação de lux, maior será a sensibilidade da câmera à luz. Normalmente, são necessários 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 pouquíssima luz, é difícil focalizar e a imagem apresentará ruídos e/ou ficará escura.

Tabela 3.1a Exemplos de diferentes níveis de luminância.

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

38 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 diferentes fabricantes usam métodos diversos e têm critérios diferentes sobre o que é uma imagem acei-tável. Para comparar adequadamente o desempenho com pouca luz de duas câmeras diferentes, elas devem ser colocadas lado a lado e visualizando um objeto em movimento com pouca luz.

Para capturar imagens de boa qualidade em condições de pouca luz ou à noite, a Axis oferece uma variedade de soluções. Elas incluem câmeras com funcionalidade dia e noite, o que tira vantagem de luz próxima do infravermelho para produzir vídeos preto e branco de qualidade; câmeras dia e noite com a tecnologia Lightfinder da Axis, que permite vídeo colorido com muito pouca luz; e câmeras dia e noite com LED de infravermelho (IR) embutido ou um iluminador de IR externo para melhorar a qualidade do vídeo preto e branco com pouca luz ou na escuridão completa. Uma câmera térmica, que usa a radiação infravermelha dos objetos (ou seja, com-primentos de onda maiores do que a luz visível) é outra alternativa para a detecção em escuri-dão completa ou em condições desafiadoras de iluminação. Para saber mais sobre a tecnologia Lightfinder, câmeras com LED de IR embutido e câmeras térmicas, consulte o Capítulo 2. Mais informações sobre iluminadores de IR podem ser encontrados no website da Axis em www.axis.com/products/cam_irillum. Para saber mais sobre a funcionalidade dia e noite, consulte a Seção 3.3.

3.2 Elementos de lenteUma 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 deta-lhes 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 visãoUma consideração a fazer ao selecionar uma câmera é o campo de visão necessário, ou seja, a área de cobertura. O campo de visão é determinado pela distância focal da lente e pelo tamanho do sensor de imagem.

A distância focal de uma lente é definida como a distância entre o centro de uma lente ou um ponto específico em um conjunto complexo de lentes e o ponto para onde todos os raios de luz convergem (normalmente o sensor de imagem da câmera). Quanto maior a distância focal, menor 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” e 1/2”, também deve ser usado no cálculo.

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 menor que fornece, de forma geral, detalhes mais finos que um olho humano pode fornecer. Uma lente de telefoto é usada quando o objeto de vigilância é pequeno ou está distante da câmera. Uma lente de telefoto geralmente tem capacidade de obtenção de luz menor do que uma lente normal.

> Ângulo amplo: um campo maior de visão com menos detalhes do que na visão normal. Uma lente grande-angular geralmente oferece boa profundidade de campo e um desempe-nho razoável com pouca luz. Lentes grandes-angulares produzem distorções geométricas, como efeitos de ”olho de peixe” e barril..

Figura 3.2a Diferentes campos de visão: visão grande-angular (à esquerda); visão normal (no meio); telefoto (à direita).

Figura 3.2b NetwLentes de câmera de rede com diferentes distâncias focais: grande-angular (à esquerda); normal (centro); telefoto (à direita).


Existem três tipos principais de lentes:

> Lente fixa: Essa lente oferece uma distância focal fixa, ou seja, somente um campo de visão (normal, telefoto ou grande-angular). Uma distância focal comum de uma câmera de rede fixa é de 3 mm.

> Lente varifocal: Esse tipo de lente oferece várias distâncias focais e, portanto, diferentes campos de visão. O campo de visão pode ser ajustado manualmente ou com um motor. Quando o campo de visão mudar, o usuário precisará refocalizar a lente. 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 foto pode ser mantido dentro de uma faixa de distâncias focais, por exemplo, de 5,1 mm a 51 mm. Os ajustes da lente podem ser manuais ou motorizados para controle remoto. Quando uma lente indica, por exemplo, a capacidade de zoom de 10x, ela se refere à proporção entre a distância focal mais longa e mais curta da lente.

3.2.2 Combinando lente e sensorSe uma câmera de rede tiver uma lente substituível, é importante selecionar uma lente ade-quada para a câmera. Uma lente feita para um sensor de imagem de 1/2 polegada será grande o suficiente para sensores de imagem de 1/2, 1/3 e 1/4 polegada, mas não para um sensor de imagem de 2/3 polegada.

Se uma lente for feita para um sensor de imagem menor do que o que está instalado dentro da câmera, a imagem terá bordas pretas (veja a ilustração à esquerda na Figura 3.2c abaixo). Se uma lente for feita para um sensor de imagem maior do que o que está instalado dentro da câmera, o campo de visão será menor do que a capacidade da lente, pois parte das informações será ”perdida” fora do sensor de imagem (veja a ilustração à esquerda na Figura 3.2c).

Figura 3.2c Exemplos de lentes diferentes instaladas em um sensor de imagem de 1/3 de polegada.

Ao trocar a lente em uma câmera megapixel, é necessária uma lente de alta qualidade, pois sensores megapixel têm pixels muito menores do que aqueles em um sensor VGA (640x480 pixels). É melhor corresponder a resolução da lente à resolução da câmera para usar totalmente a capacidade da câmera, bem como outros aspectos da lente. Observe que as lentes podem ser feitas sob medida para um tipo de câmera específico para obter o máximo desempenho. As lentes opcionais da Axis são selecionadas com isso em mente.

1/3” 1/3” 1/3”

Lente de 1/4” Lente de 1/3” Lente de 1/2”


3.2.3 Padrões de montagem de lentes para lentes intercambiáveisAo trocar uma lente, também é importante saber que tipo de montagem da lente há na câmera de rede. A montagem da lente é a interface que conecta a lente ao corpo da câmera. Há três padrões principais de montagem para lentes trocáveis nas câmeras de rede da Axis: CS, C e M12. Montagens CS e C são usadas em câmeras fixas, enquanto que a M12 é usada em lentes de câmeras de dome fixo.

As montagens CS e C têm uma rosca de 1 polegada e têm a mesma aparência. O que difere é a distância das lentes ao sensor quando instalada na câmera. Com a montagem CS, a distância entre o sensor e a lente deve ser de 12,5 mm. Com a montagem C, a distância deve ser de 17.526 mm. É possível montar uma lente de montagem C no corpo de uma câmera de montagem CS usando um espaçador de 5 mm (anel adaptador C/CS). Se for impossível focalizar uma câmera, é provável que o tipo errado de lente foi usado. Uma lente M12 tem uma rosca métrica M12 com passo de 0,5 mm.

Número ’f’ e exposiçãoEm 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 pela abertura da lente, também conhecido como número “f”. Um número ’f’ define quanta luz poderá atravessar uma lente.

Um número f é a relação entre a distância focal da lente e o diâmetro de abertura ou da íris, visto pela frente da lente, normalmente chamado de pupila de entrada. Ou seja, o número f = distância focal/abertura. Quanto menor for o número f’ (seja uma distância focal curta em rela-ção 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 pouca luz, um número f menor geralmente produz uma qualidade da imagem melhor. (No entanto, pode haver alguns sensores que não possam tirar vantagem de um número f menor em situações de pouca luz devido à maneira como foram projetados.) Um número f maior, por outro lado, aumenta a profundidade do campo, o que é explicado na Seção 3.2.6.

Os números f são algumas vezes expressos como F/x. A barra indica divisão. Um F/4 significa que a pupila de entrada é igual à distância focal dividida por 4. Portanto, se uma câmera tem uma lente com distância focal de 8 mm, a luz deve passar por uma pupila de entrada com diâmetro de 2 mm.

Embora as lentes com íris de ajuste automático tenham um intervalo de números f, muitas vezes apenas a extremidade máxima de captura de luz do intervalo (o menor número f) é especificada.

A capacidade de obtenção de luz de uma lente ou o número f e o tempo de exposição (ou seja, o tempo durante o qual um sensor de imagem fica exposto à luz) são os dois principais elementos que controlam quanta luz um sensor de imagem recebe. Um terceiro elemento, o ganho, é um amplificador usado para deixar a imagem mais clara. Entretanto, o aumento do ganho também aumenta o nível de ruído (granularidade) de uma imagem. Portanto, é preferível ajustar o tempo de exposição ou a abertura da íris. Para saber mais sobre o controle da exposição, consulte a Seção 3.6.


3.2.4 Tipos de controle de íris: fixo, manual, automático, preciso (íris P)A capacidade de controle da abertura da íris de uma câmera é importante para a qualidade de imagem. Uma íris é usada para manter o nível de luz ideal para o sensor de imagem, para que as imagens sejam expostas adequadamente. A íris também pode ser usada para controlar a pro-fundidade do campo, o que é explicado em mais detalhes na Seção 3.2.6. O controle da íris pode ser fixo ou ajustável, e lentes de íris ajustável podem ser manuais ou automáticas. Lentes de íris automática podem ser classificadas ainda em lentes de auto-iris ou de P-Iris.

Íris fixaCom lentes de íris fixa, a abertura da íris não pode ser ajustada e é fixada em um certo número f. A câmera pode compensar alterações no nível da luz ajustando o tempo de exposição ou usando ganho.

Íris manualCom as lentes de íris manual, a íris pode ser ajustada girando um anel na lente para abrí-la ou fechá-la. Isso não é conveniente em ambientes em que a luz altera muito, como aplicações de vigilância interna.

Íris automática (DC e vídeo)Há dois tipos de lentes de íris automática: íris DC e íris de vídeo. Ambas usam um galvanômetro para ajustar automaticamente a abertura da íris em resposta a mudanças nos níveis de luz. As duas usam um sinal analógico (geralmente sinal de vídeo analógico) para controlar a abertura da íris. A diferença entre as duas é onde se localiza o circuito de conversão do sinal analógico em sinais de controle. Em uma lente íris DC, o circuito está localizado dentro da câmera; em uma íris de vídeo, fica dentro da lente.

Em situações com muita luz, uma câmera com uma lente de íris automática pode ser afetada por difração e desfoque quando a abertura da íris é muito pequena. Esse problema se nota especial-mente em câmeras de megapixels e HDTV, já que os pixels nos sensores de imagem são menores que nas câmeras de resolução inferiores. Portanto, a qualidade da imagem depende mais de ob-ter a abertura certa da íris (abertura). Para otimizar a qualidade da imagem, uma câmera precisa ter controle sobre a posição da abertura da íris. O problema com lentes de íris automática é que seu controle não fica disponível para a câmera ou para o usuário.

P-IrisP-Iris é um controle de íris automático e preciso desenvolvido pela Axis e pela Kowa Company do Japão. Possui lentes P-Iris e um software espe-cializado que otimiza a qualidade da imagem. O sistema é projetado para abranger as deficiências de uma lente auto-íris. A P-iris fornece melho-rias com relação ao contraste, à nitidez, à resolução e à profundidade de campo. Ter uma boa profundidade de campo, situação em que os objetos a diferentes distâncias da câmera estão em foco simultaneamente, é importante na monitoração de vídeo de um corredor longo de um esta-cionamento, por exemplo.


3.2.4 Tipos de controle de íris: fixo, manual, automático, preciso (íris P)A capacidade de controle da abertura da íris de uma câmera é importante para a qualidade de imagem. Uma íris é usada para manter o nível de luz ideal para o sensor de imagem, para que as imagens sejam expostas adequadamente. A íris também pode ser usada para controlar a pro-fundidade do campo, o que é explicado em mais detalhes na Seção 3.2.6. O controle da íris pode ser fixo ou ajustável, e lentes de íris ajustável podem ser manuais ou automáticas. Lentes de íris automática podem ser classificadas ainda em lentes de auto-iris ou de P-Iris.

Íris fixaCom lentes de íris fixa, a abertura da íris não pode ser ajustada e é fixada em um certo número f. A câmera pode compensar alterações no nível da luz ajustando o tempo de exposição ou usando ganho.

Íris manualCom as lentes de íris manual, a íris pode ser ajustada girando um anel na lente para abrí-la ou fechá-la. Isso não é conveniente em ambientes em que a luz altera muito, como aplicações de vigilância interna.

Íris automática (DC e vídeo)Há dois tipos de lentes de íris automática: íris DC e íris de vídeo. Ambas usam um galvanômetro para ajustar automaticamente a abertura da íris em resposta a mudanças nos níveis de luz. As duas usam um sinal analógico (geralmente sinal de vídeo analógico) para controlar a abertura da íris. A diferença entre as duas é onde se localiza o circuito de conversão do sinal analógico em sinais de controle. Em uma lente íris DC, o circuito está localizado dentro da câmera; em uma íris de vídeo, fica dentro da lente.

Em situações com muita luz, uma câmera com uma lente de íris automática pode ser afetada por difração e desfoque quando a abertura da íris é muito pequena. Esse problema se nota especial-mente em câmeras de megapixels e HDTV, já que os pixels nos sensores de imagem são menores que nas câmeras de resolução inferiores. Portanto, a qualidade da imagem depende mais de ob-ter a abertura certa da íris (abertura). Para otimizar a qualidade da imagem, uma câmera precisa ter controle sobre a posição da abertura da íris. O problema com lentes de íris automática é que seu controle não fica disponível para a câmera ou para o usuário.

P-IrisP-Iris é um controle de íris automático e preciso desenvolvido pela Axis e pela Kowa Company do Japão. Possui lentes P-Iris e um software espe-cializado que otimiza a qualidade da imagem. O sistema é projetado para abranger as deficiências de uma lente auto-íris. A P-iris fornece melho-rias com relação ao contraste, à nitidez, à resolução e à profundidade de campo. Ter uma boa profundidade de campo, situação em que os objetos a diferentes distâncias da câmera estão em foco simultaneamente, é importante na monitoração de vídeo de um corredor longo de um esta-cionamento, por exemplo.

Tecnologia antiga P-Iris

Figura 3.2d A imagem de P-Iris (à direita) fornece profundidade de campo maior.

Tecnologia antiga (vista recortada) P-Iris (vista recortada)

Figura 3.2e A imagem de P-Iris (à direita) fornece maior contraste.

Em situações com muita luz, a P-Iris limita o fechamento da íris para evitar o desfoque (difra-ção) causado quando a abertura da íris é muito pequena. Isso geralmente acontece em câmeras que usam lentes íris DC junto a sensores de megapixels que possuem pixels pequenos. É muito importante ser capaza de evitar a difração e, ao mesmo tempo, se beneficiar de íris controlada automaticamente para aplicações de vigilância de vídeo externas.

Uma lente P-Iris usa um motor que possibilita que a abertura da íris seja posicionada de forma a ser precisamente controlada. Junto ao software configurado para otimizar o desempenho das lentes e do sensor de imagem, a P-Iris fornece a melhor posição da íris automaticamente para obter a qualidade de imagem ideal em todas as condições de luz.


Em uma câmera de rede Axis com P-Iris, a página da web da câmera oferece uma escala de centros relativos que vai da maior abertura da lente até a menor. Esse recurso permite que o usuário ajuste a posição preferida da íris, que é a posição da íris usada pelo controle automático sob condições de muita luz.

Figura 3.2f A P-Iris permite que o usuário ajuste a posição preferencial da íris para a maioria das condições de iluminação.

A P-Iris permite que as câmeras de rede fixas atinjam um novo nível de desempenho em quali-dade de imagem. O controle de íris avançado beneficia particularmente as câmeras megapixel/HDTV e aplicações de vigilância de vídeo extremas.

3.2.5 Profundidade de campoUm critério que pode ser importante para uma aplicação de vigilância por vídeo é a profundi-dade 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 afetada por quatro fatores: distância focal, número f, distância da câmera ao alvo e o círculo de confusão, que é uma medida do cuidado com que uma imagem é visualizada. Uma distância focal longa, uma pupila de entrada grande, uma distância curta entre a câmera e o alvo ou uma vista aproximada limitarão a profundidade de campo.

Figura 3.2g Profundidade de campo: Imagine uma linha de pessoas paradas uma atrás da outra. Se o foco estiver no meio da linha, a profundidade de campo possibilita identificar os rostos de todos que estão na frente e atrás do ponto médio, a mais de 15 m de distância.

Ponto focal

Profundidadede campo


Em uma câmera de rede Axis com P-Iris, a página da web da câmera oferece uma escala de centros relativos que vai da maior abertura da lente até a menor. Esse recurso permite que o usuário ajuste a posição preferida da íris, que é a posição da íris usada pelo controle automático sob condições de muita luz.

Figura 3.2f A P-Iris permite que o usuário ajuste a posição preferencial da íris para a maioria das condições de iluminação.

A P-Iris permite que as câmeras de rede fixas atinjam um novo nível de desempenho em quali-dade de imagem. O controle de íris avançado beneficia particularmente as câmeras megapixel/HDTV e aplicações de vigilância de vídeo extremas.

3.2.5 Profundidade de campoUm critério que pode ser importante para uma aplicação de vigilância por vídeo é a profundi-dade 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 afetada por quatro fatores: distância focal, número f, distância da câmera ao alvo e o círculo de confusão, que é uma medida do cuidado com que uma imagem é visualizada. Uma distância focal longa, uma pupila de entrada grande, uma distância curta entre a câmera e o alvo ou uma vista aproximada limitarão a profundidade de campo.

Figura 3.2g Profundidade de campo: Imagine uma linha de pessoas paradas uma atrás da outra. Se o foco estiver no meio da linha, a profundidade de campo possibilita identificar os rostos de todos que estão na frente e atrás do ponto médio, a mais de 15 m de distância.

Ponto focal

Profundidadede campo

Figura 3.2h Iris opening and depth of field. The above illustration is an example of the depth of field for different f-numbers with a focal distance of 2 m (7 ft.). A large f-number (smaller iris opening) enables objects to be in focus over a longer range. (Depending on the pixel size, very small iris openings may blur an image due to diffraction.)

3.3 Filtro de bloqueio de infravermelho removível (funcio-nalidade dia e noite)Em muitas câmeras, há um filtro de bloqueio de infravermelho removível que fica atrás da lente da câmera e em frente do sensor de imagem. A função de um filtro de bloqueio de infravermelho é filtrar a luz infravermelha para permitir que as câmeras produzam cores que o olho humano vê. No entanto, se o filtro for removido sob condições de pouca luz ou noite, o sensor da câmera é capaz de tirar vantagem da luz perto de infravermelho e entregar imagens preto e branco mesmo quando não há luz visível suficiente.

Figura 3.3a Ilustração e foto do filtro de bloqueio de infravermelho removível (dia e noite) no suporte óptico que, nessa câmera, desliza lateralmente na parte traseira da proteção dianteira para usar o filtro de matiz vermelho durante o dia e a parte clara durante a noite.

A luz infravermelha, que cobre uma faixa de onda de 0,7 micrômetros (μm) a aproximadamente 1,0 m, está além do que o olho humano pode captar, mas a maioria dos sensores da câmera podem detectá-la e usá-la.

Solenoide

Proteção dianteiraSuporte óptico

Sensor de imagemFiltro diurno

Filtro noturno


Figura 3.3b O gráfico mostra como um sensor de imagem reage à luz visível e à luz perto de infravermelho. A luz infravermelha proximal cobre a faixa de onda de 0,7 μm a 1,0 μm.

Câmeras com um filtro de bloqueio de infravermelho removível têm funcionalidade dia e noite, fornecendo vídeo colorido durante o dia e, durante a noite, vídeo preto e branco, que reduz o ruído da imagem. Elas têm aplicações em situações de vigilância por vídeo, vigilância oculta e em ambientes que restringem o uso de luz artificial. Um iluminador IV que gera luz infraverme-lha 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 qualidade em condições de baixa iluminação ou na escuridão completa. Câmeras dia e noite com iluminadores de IR embutidos também estão disponíveis.

Figura 3.3c À esquerda, iluminadores de IR externos; à direita, duas câmeras com iluminadores IR embutidos.

3.3.1 Sensores de imagemQuando a luz atravessa uma lente, ela se concentra no sensor de imagem da câmera. Um sen-sor de imagem é formado por muitos fotopontos, cada um correspondendo a um elemento de imagem (comumente 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 correspondente de elétrons. Quanto maior a intensidade da luz, mais elétrons são gerados.

Modo preto-e-branco

Modo em cores

Luz visível Luz perto de IR

Kelvin(temperatura de cor)

Comprimento de onda (μm)

10,000 7,000 5,600 3,200 2,860

Resp

osta

rela

tiva

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.00.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0


Duas tecnologias principais podem ser usadas no sensor de imagem de uma câmera:

> CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar)> CCD (dispositivo acoplado por carga)

Figura 3.4a Sensores de imagem: CMOS (à esquerda); CCD (à direita).

Sensores CMOS são desenvolvidos em um ritmo muito mais rápido do que os CCDs. A quali-dade dos sensores CMS passaram por aprimoramentos drásticos e, hoje, são bem adequados para fornecer vídeo multi-megapixel de alto desempenho. Comparados com sensores CCD, os sensores CMOS têm mais possibilidades de integração e mais funções, e tem uma leitura mais rápida, o que é vantajoso quando são necessárias imagens de alta resolução. Eles também têm menos dissipação de potência no nível do chip e um tamanho menor do sistema. Sensores CMOS reduzem o custo total de câmeras, pois contêm toda a lógica necessária para montar câmeras ao seu redor. Os sensores CMOS com resolução megapixel têm disponibilidade mais ampla e são frequentemente mais econômicos que os sensores CCD megapixel.

Os sensores megapixel geralmente usados em câmeras de vigilância por vídeo têm pixels de tamanho menor do que sensores de resolução menor. Por esse motivo, os sensores megapixel são menos sensíveis à luz do que sensores de resolução menor. No entanto, avanços na tecnologia CMOS possibilitam que sensores megapixel mais novos (e, portanto, novas câmeras multi-me-gapixel) correspondam à sensibilidade de luz de muitos sensores e câmeras de resolução menor. Apesar de sensores megapixel com tamanhos de pixels maiores estarem disponíveis, eles não são usados com frequência em câmeras de vigilância por vídeo devido à disponibilidade limitada de lentes correspondentes.

Sensores de imagem com ampla faixa dinâmica também possibilitam a introdução de câmeras que podem mostrar simultaneamente objetos em áreas muito claras e muito escuras de uma cena.

Sensores CCD, que empregam uma tecnologia desenvolvida especificamente para o setor de câmeras, estão em uso desde os anos 1970 e ainda apresentam alguns benefícios em resoluções e velocidade de vídeo moderadas. No entanto, os sensores CCD são frequentemente mais caros e mais complexos de incorporar em uma câmera. Um CCD também pode consumir muito mais energia do que um sensor CMOS equivalente.

Para saber detalhes, consulte o artigo sobre sensores de imagem em www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm


3.4 Técnicas de varredura de imagensA varredura entrelaçada e a varredura progressiva são as duas técnicas disponíveis hoje em dia para ler e exibir informações geradas por sensores de imagem. As câmeras de rede podem usar qualquer uma dessas técnicas de varredura. 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 entrelaçadaQuando uma imagem de um sensor de imagens entrelaçadas é produzida, dois campos de linhas são gerados: um campo exibindo as linhas ímpares e um segundo campo exibindo as linhas pares. Entretanto, para criar o campo ímpar, são combinadas informações das linhas pares e ímpares em um sensor. 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 25/50 (PAL) ou 30/60 (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.

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 conse-cutiva), 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 progressivaCom um sensor de imagem de varredura progressiva, são obtidos os valores de cada pixel do sen-sor e cada linha de dados de imagem é lida sequencialmente, gerando uma imagem com quadro completo. Em outras palavras, as imagens capturadas não são divididas em campos separados, como na varredura entrelaçada. Com a varredura progressiva, um quadro de imagem completo é enviado pela rede e, quando é exibido em um monitor de computador com varredura progres-siva, 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, ela pode ser essencial para ver detalhes em um alvo em movimento (por exemplo, uma pessoal que foge correndo). Virtualmente todas as câmeras em rede Axis usam a técnica de varredura progressiva.


Figura 3.5a 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 3.5b À esquerda, uma imagem JPEG de tamanho completo (704x576 pixels) de uma câmera analógica usando varredura entrelaçada. À direita, uma imagem JPEG de tamanho completo (640x480 pixels) de uma câmera em rede 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 motorista pode ser visto apenas na imagem que utiliza a tecnologia de varredura progressiva.

3.5 Controle da exposiçãoComo mencionado anteriormente, o tempo de exposição tem um efeito nas imagens e os usuá-rios podem alterar as configurações relacionadas à exposição de várias formas. As mais impor-tantes, prioridade de exposição, zonas de exposição, faixa dinâmica e compensação de luz de fundo, são explicadas nesta seção.

3.5.1 Prioridade da exposiçãoAmbientes claros exigem tempo de exposição menor. Condições de pouca luz exigem tempo de exposição maior, para que o sensor de imagem possa receber mais luz e, portanto, melhorar a qualidade da imagem. No entanto, aumentar o tempo de exposição também aumenta os borrões de movimento e reduz a taxa de quadros total, pois um tempo maior é necessário para expor cada quadro da imagem.

Em condições de pouca luz, as câmeras em rede Axis permitem que os usuários priorizem a qua-lidade de vídeo em termos de movimento ou de baixo ruído (granulação). Quando for necessário movimento rápido ou uma taxa de quadros alta, um tempo de exposição mais curto/velocidade maior do obturador é recomendado, mas a qualidade da imagem pode ser reduzida.

1º campo: linhas ímpares

2º campo: linhas pares[17/20 ms (NTSC/PAL)

posterior]

Ponto em movimento no quadro congelado, usando

varredura entrelaçada

Ponto em movimento no quadro congelado, usando a

varredura progressiva


Quando o ruído baixo é priorizado, o ganho (amplificação) deve ser mantido o mais baixo possí-vel para melhorar a qualidade da imagem, mas a taxa de quadros pode ser reduzida como resul-tado. Tenha em mente que, em condições escuras, definir um ganho baixo poderá resultar em uma imagem muito escura. Um valor de ganho alto possibilita observar uma cena escura, mas com mais ruído.

Figura 3.6a A página da web de uma câmera com opções para configurar, entre outras coisas, a exposição em condições de baixa luminosidade.

3.5.2 Zonas de exposiçãoAlém 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, a frente (normalmente a seção inferior de uma imagem) pode conter informações mais importantes do que a parte de trás; por exemplo, o céu (normalmente a seção superior da imagem). As áreas menos importantes de uma cena não devem determinar a exposi-ção geral. Em muitas câmeras de rede 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 Faixa dinâmicaA faixa dinâmica, no que se relaciona à luz, é a relação entre os valores de iluminação maior e menor. Muitas cenas têm uma faixa dinâmico alta, com áreas muito claras e muito escuras. Isso é um problema para câmeras padrão, que têm uma faixa dinâmica limitada. Em tais cenas 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 escuras. Para aumentar a faixa dinâmica de uma câmera e permitir que objetos em áreas escuras e claras sejam vistos, várias técnicas podem ser aplicadas. A exposição pode ser controlada e o mapea-mento de tons pode ser usado para aumentar o ganho em áreas escuras.


Figura 3.6b Acima estão duas imagens da mesma cena, mas a imagem à direita lida melhor com a faixa dinâmica na cena, pois os detalhes nas áreas claras e escuras são visíveis.

3.5.4 Compensação da luz de fundoEmbora 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 engana-da. Uma iluminação traseira intensa pode fazer com que os objetos em primeiro plano fiquem escuros. As câmeras 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.

3.6 Instalação de uma câmera de redeQuando 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 da vigilância e posicionamento da câmera. 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 poder identificar uma pessoa ou um objeto, a câmera deve ser posicionada ou focalizada de forma que capture o nível de detalhe necessário para fins de identificação. A funcionalidade de contador de pixels da Axis, que está disponível na maioria das câmeras Axis, pode ser usada para verificar se a resolução em pixels de um objeto atende aos requi-sitos regulamentares ou do cliente, por exemplo, para identificação facial.

Se uma cena de vigilância beneficia-se mais de uma visão orientada verticalmente, instalar uma câmera com Formato Corridor Axis será vantajoso.

Câmeras com lentes varifocais também permitem que o campo de visão seja ajustado, então assegure-se de fazer os ajustes necessários e refocalizar para otimizar a visão. Autoridades policiais locais também poderão fornecer diretrizes sobre a melhor forma de posicionar uma câmera. Consulte o Capítulo 2 para obter mais informações sobre recursos como o Formato Corridor e o contador de pixels.

Quando o ruído baixo é priorizado, o ganho (amplificação) deve ser mantido o mais baixo possí-vel para melhorar a qualidade da imagem, mas a taxa de quadros pode ser reduzida como resul-tado. Tenha em mente que, em condições escuras, definir um ganho baixo poderá resultar em uma imagem muito escura. Um valor de ganho alto possibilita observar uma cena escura, mas com mais ruído.

Figura 3.6a A página da web de uma câmera com opções para configurar, entre outras coisas, a exposição em condições de baixa luminosidade.

3.5.2 Zonas de exposiçãoAlém 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, a frente (normalmente a seção inferior de uma imagem) pode conter informações mais importantes do que a parte de trás; por exemplo, o céu (normalmente a seção superior da imagem). As áreas menos importantes de uma cena não devem determinar a exposi-ção geral. Em muitas câmeras de rede 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 Faixa dinâmicaA faixa dinâmica, no que se relaciona à luz, é a relação entre os valores de iluminação maior e menor. Muitas cenas têm uma faixa dinâmico alta, com áreas muito claras e muito escuras. Isso é um problema para câmeras padrão, que têm uma faixa dinâmica limitada. Em tais cenas 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 escuras. Para aumentar a faixa dinâmica de uma câmera e permitir que objetos em áreas escuras e claras sejam vistos, várias técnicas podem ser aplicadas. A exposição pode ser controlada e o mapea-mento de tons pode ser usado para aumentar o ganho em áreas escuras.


> Use muita luz ou adicione luz se necessário. Normalmente é fácil e econômico acrescentar lâmpadas fortes em situações tanto internas como externas para criar as condições de ilu-minação necessárias à captura de boas imagens.

> Evite apontar a câmera para o sol, pois ele ”cegará” a câmera e poderá reduzir o desempenho do sensor de imagens. Se possível, posicione a câmera com o sol por trás.

> Evite luz de fundo. 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 ilumi-nação frontal. As câmeras que operam com a faixa dinâmica ampla lidam melhor com situ-ações de iluminação traseira.

> Reduza a faixa dinâmica da cena. Em ambientes externos, a visão de excesso de céu pode resultar em uma faixa dinâmica alta demais. 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 as configurações 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 ou à qua-lidade da imagem.

Antes de montar a câmera, recomenda-se testá-la primeiro. Onde a distância entre a câmera e o objeto de vigilância e o tamanho do objeto são conhecidos ou podem ser aproximados, definir o campo de visão em uma lente varifocal e focalizar com aproximação podem ser feitos antes da instalação. Quando a câmera estiver instalada, pode ser feito o ajuste fino de aspectos como o campo de visão, o foco e outras configurações..

Figura 3.7a Um dispositivo de exibição portátil alimentado por bateria, como o AXIS T8414 Installation Display, pode ser útil no local de instalação para o ajuste fino das configurações de uma câmera. O AXIS T8414 conecta-se a e alimenta a câmera e dá aos instaladores uma alternativa mais fácil do que o uso de um notebook, que pode não ser adequado ao instalar uma câmera usando uma escada ou elevador aéreo.

PoE

Monitor de instalaçãoAXIS T8412

Câmera de rede Axis


> Considerações legais. 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 necessária 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.

55Capítulo 4 - Codificadores de vídeo

4. Codificadores de vídeoOs codificadores de vídeo permitem que um sistema de vigilância por vídeo analógico de CCTV existente seja integrado a um sistema de vídeo em rede. Os codificadores de vídeo desempenham um papel significativo em instalações nas quais é necessário manter muitas câmeras analógicas. Este capítulo fornece uma visão geral sobre codificadores de vídeo e descreve os diferentes tipos de codificadores de vídeo disponíveis. Uma breve discussão sobre técnicas de desentrelaçamento também está incluída, além de uma seção sobre codificadores de vídeo.

4.1 O que é um codificador de vídeo?Um codificador de vídeo permite que um sistema de CCTV analógico seja integrado a um sistema de vídeo em rede. Ele permite que os usuários contem com as vantagens do vídeo em rede sem precisar descartar o equipamento analógico que já possuem, como câmeras analógicas de CCTV e cabeamento coaxial.

Um codificador de vídeo conecta-se a uma câmera de vídeo analógico via um cabo coaxial e converte sinais de vídeo analógico em fluxos de vídeo digital que são enviados por uma rede em base em IP com fio ou sem fio (por exemplo, LAN, WLAN ou internet). Para visualizar e/ou gravar o vídeo digital, monitores de computador e PCs podem ser usados em vez de DVRs ou VCRs e monitores analógicos.

Figura 4.1a Ilustração de como as câmeras de vídeo analógicas e os monitores analógicos podem ser integrados a um sistema de vídeo em rede através de codificadores e decodificadores de vídeo.



0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

INTERNET

Câmerasanalógicas

Codi�cadores de vídeo Axis


Computador com softwarede gerenciamento de vídeo

Decodi�cador de vídeoem rede e video wall

Acesso remoto do computador do

escritório/residência com navegador da web

56 Capítulo 4 - Codificadores de vídeo

Através de codificadores de vídeo, é possível acessar remotamente e controlar por uma rede IP câmeras de vídeo analógicas de todos os tipos, como fixas, internas/externas, com cúpula, pan/tilt/zoom, e câmeras especiais, como para microscópio.

Um codificador de vídeo também oferece outras vantagens, tais como gerenciamento de eventos e funções de vídeo inteligente, além de medidas avançadas de segurança. Ele também pode in-corporar um slot para cartão de memória para armazenar as gravações localmente. Um codifi-cador de vídeo também fornece escalabilidade e facilidade de integração com outros sistemas de segurança.

Figura 4.1b Um codificador de vídeo autônomo de quatro canais com áudio, portas de E/S (entrada/saída) para controlar dispositivos externos, como sensores e alarmes, portas seriais (RS-422/RS-485) para controlar câmeras analógicas PTZ, conexão Ethernet com suporte para Power over Ethernet e um slot de cartão de memória para armazenamento local de gravações.

4.1.1 Componentes dos codificadores de vídeo e consideraçõesOs codificadores de vídeo da Axis oferecem muitas das mesmas funções disponíveis em câmeras de rede. Alguns dos principais componentes de um codificador de vídeo são os seguintes:

> Entrada de vídeo analógico para conexão de uma câmera analógica através de um cabo coaxial.

> Processador para executar o sistema operacional do codificador de vídeo, para funções de rede e segurança, para codificar vídeo analógico através de vários formatos de compressão e para análise de vídeo. O processador determina a velocidade de um codificador de vídeo, normalmente medida em quadros por segundo na resolução mais alta. Codificadores de ví-deo avançados podem oferecer total taxa de quadros (30 quadros por segundo com câmeras analógicas no padrão NTSC, ou 25 quadros por segundo com câmeras analógicas no padrão PAL) na resolução mais alta em todos os canais de vídeo. Os codificadores de vídeo Axis também têm detecção automática para reconhecer automaticamente se o sinal de vídeo analógico recebido é um padrão NTSC ou PAL. Para saber mais sobre resoluções NTSC e PAL, consulte o Capítulo 6.

> Memória para armazenar o firmware (programa de computador) utilizando Flash, além de armazenamento temporário (buffering) de sequências de vídeo (utilizando RAM).

> Slot para cartão de memória que permite que as gravações sejam armazenadas localmente em um cartão de memória.

Entrada analógica Ethernet (PoE)

Fonte de alimentaçãoRS-485 RS-422Áudio E/S

Cartão de memória


> Porta Ethernet/PoE (Power over Ethernet) para conexão a uma rede IP para enviar e receber dados e para alimentar a unidade e a câmera conectada, caso a Power over Ethernet seja permitida. Para saber mais sobre Power over Ethernet, consulte o Capítulo 9.

> Uma porta serial (RS-232/RS-422/RS-485) é frequentemente usada para controlar as fun-ções de pan/tilt/zoom de uma câmera PTZ analógica.

> Portas de entrada/saída para conectar dispositivos externos; por exemplo, sensores para detectar um evento de alarme e relés para ativar, por exemplo, luzes para reagir a um evento.

> Entrada de áudio para conexão de um microfone ou equipamentos de entrada de linha, ou saída de áudio para conexão a alto-falantes.

Ao selecionar um codificador de vídeo, as principais considerações para sistemas profissionais são confiabilidade e qualidade. Outras considerações incluem o número de canais analógicos suportados, qualidade de imagem, formatos de compressão, resolução, taxa de quadros e recur-sos como pan/tilt/zoom, áudio, gerenciamento de eventos, vídeo inteligente, Power over Ethernet e funções de segurança.

Figura 4.1c Caixa de proteção de classificação IP66 para codificadores de vídeo.

Atender a requisitos ambientais também pode ser uma consideração se o codificador de vídeo deve suportar condições como vibração, choque e temperaturas extremas. Em tais casos, uma caixa de proteção ou um codificador de vídeo robusto deve ser considerado.

4.1.2 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligenteUma das principais vantagens dos codificadores de vídeo da Axis é a capacidade de gerenciar eventos e suas funções de vídeo inteligente, recursos que não existem em um sistema de vídeo analógico. Recursos incorporados de vídeo inteligente, como detecção de movimento no vídeo em várias janelas, detecção de áudio e alarme ativo contra adulteração, além de portas de en-trada para sensores externos, permitem que um sistema de vigilância por vídeo em rede fique constantemente alerta para detectar um evento. Assim que um evento é detectado, o sistema pode responder automaticamente com ações que podem incluir gravação de vídeo, envio de alertas por e-mail e SMS, por exemplo, acender luzes, abrir ou fechar portas e emitir alarmes. Para saber mais sobre o gerenciamento de eventos e vídeo inteligente, consulte o Capítulo 11.


4.2 Codificadores de vídeo autônomos

Figura 4.2a Codificadores de vídeo autônomos variam de 1 a 16 canais, incluindo uma versão robusta.

O tipo mais comum de codificadores de vídeo é a versão autônoma, que oferece conexões de um ou mais canais para câmeras analógicas. Um codificador de vídeo de vários canais é ideal em situações em que há várias câmeras analógicas localizadas em uma instalação remota ou em um local que esteja a uma distância razoável de uma sala de monitoramento central. Através do codificador de vídeo multicanal, os sinais de vídeo das câmeras remotas podem compartilhar o mesmo cabo de rede, reduzindo, assim, os custos de cabeamento.

Nos casos em que foram efetuados investimentos em câmeras analógicas, mas ainda sem a instalação de cabos coaxiais, é melhor usar e posicionar codificadores de vídeo autônomos perto das câmeras analógicas. Isso reduz os custos de instalação porque dispensa a passagem de novos cabos coaxiais até um ponto central, uma vez que o vídeo pode ser enviado por uma rede Ethernet. Isso também elimina a perda de qualidade de imagem que ocorreria se o vídeo fosse transmitido a longas distâncias através de cabos coaxiais. Com cabos coaxiais, a qualidade de vídeo é reduzida pela distância que os sinais devem percorrer. Um codificador de vídeo produz imagens digitais, portanto não há redução na qualidade da imagem devido à distância percorri-da por um fluxo de vídeo digital.

Figura 4.2b Ilustração de como um codificador de vídeo de canal único pode ser posicionado ao lado de uma câmera analógica em uma caixa de proteção da câmera.

4.2.1 Codificadores de vídeo instalados em rackCodificadores de vídeo instalados em racks são vantajosos quando há um grande número de câmeras analógicas com cabos coaxiais conectados a uma sala de controle dedicada. Eles per-mitem que várias câmeras analógicas sejam conectadas e gerenciadas de um rack em um local central. Um rack permite que várias placas de codificadores de vídeo diferentes sejam insta-ladas e, portanto, oferece uma solução flexível, expansível e de alta densidade. Uma placa de


codificador de vídeo pode conter uma, quatro ou seis câmeras analógicas. Uma placa pode ser vista como um codificador de vídeo sem uma caixa de proteção, apesar de não poder funcionar por si só, já que precisa ser instalado em um rack para operar.

Figura 4.3a Placas de codificadores de vídeo e racks com diversos números de câmeras analógica e recursos. Quando o Rack AXIS Q7900 (à direita) está totalmente equipado com placas codificadoras de vídeo de 6 canais, ele pode conectar-se a até 84 câmeras analógicas.

Os racks de codificadores de vídeo da Axis oferecem recursos como hot swapping de placas, ou seja, as placas podem ser retiradas ou instaladas sem a necessidade de desligar o rack. Os racks também oferecem conectores de comunicação serial e portas de entrada/saída para cada placa codificadora de vídeo, além de uma fonte de alimentação única e conexões compartilhadas de rede Ethernet.

4.3 Codificadores de vídeo com câmeras PTZ analógicasEm um sistema de vídeo em rede, comandos de pan/tilt/zoom de uma placa controladora são transmitidos pela mesma rede IP que para transmissão de vídeo e são encaminhados para a câmera PTZ analógica através da porta serial do codificador de vídeo (RS-232/RS-422/RS-485). Portanto, codificadores de vídeo permitem que câmeras PTZ analógicas sejam controladas a grandes distâncias, mesmo pela internet. (Em um sistema de CFTV analógico, cada câmera PTZ exigiria fiação serial separada e dedicada da placa controladora, com joystick e botões, até a câmera.)

Para controlar uma câmera PTZ específica, um driver deve ser instalado no codificador de vídeo. Muitos fabricantes de codificadores de vídeo fornecem drivers PTZ para a maioria das câmeras PTZ analógicas. Um driver PTZ também pode ser instalado no PC que executa o software de gerenciamento de vídeo se a porta serial do codificador de vídeo for configurada como um ser-vidor serial que simplesmente repassa os comandos.

Figura 4.4a Uma câmera PTZ analógica com cúpula pode ser controlada através da porta serial do codificador de vídeo (por exemplo, RS-485), permitindo seu controle remoto através de uma rede IP.

Codi�cador de vídeo Estação de trabalho (PC)

Câmera analógicacom cúpula

Joystick

REDE IP

Par trançadoRS-485

AUDIO

I/O

IN

OUT

1 2 3

4 5

6

Cabo coaxial


A porta serial mais comum para controlar funções de PTZ é a RS-485. Uma das vantagens da RS-485 é que ela permite controlar várias câmeras PTZ com cabos de par trançado em uma conexão em “margarida” de uma câmera com cúpula para a câmera seguinte. A distância máxima em um cabo RS-485, sem o uso de um repetidor, é de 1.200 m.

4.4 Técnicas de desentrelaçamentoO vídeo das câmeras analógicas foi projetado para ser visto em monitores analógicos, como televisores tradicionais, que usam uma técnica conhecida como “varredura entrelaçada”. Com a varredura entrelaçada, dois campos entrelaçados consecutivos de linhas são exibidos para for-mar uma imagem. Quando esse vídeo é exibido na tela de um computador, que usa uma técnica diferente chamada “varredura progressiva”, os efeitos de entrelaçamento (ou seja, separação ou “efeito pente”) dos objetos em movimento podem ser vistos. Para reduzir os efeitos indesejáveis do entrelaçamento, podem ser usadas diferentes técnicas de desentrelaçamento. Nos codifica-dores de vídeo avançados da Axis, os usuários podem escolher entre duas técnicas diferentes de desentrelaçamento: interpolação adaptativa e combinação.

Figura 4.5a À esquerda, ampliação de uma imagem entrelaçada exibida em uma tela de computador; à direita, a mesma imagem entrelaçada com a técnica de desentrelaçamento aplicada.

A interpolação adaptável gera a melhor qualidade de imagem. A técnica envolve o uso de apenas um dos dois campos consecutivos e o uso da interpolação para criar o outro campo de linhas para formar uma imagem completa.

A fusão envolve a combinação de dois campos consecutivos e a sua exibição como uma única imagem para que todos os campos sejam apresentados. Em seguida, eliminam-se os artefatos de movimento ou o “efeito pente” causado pelo fato de que dois campos foram capturados em momentos ligeiramente diferentes. A técnica de fusão não consome tanto processamento quanto a interpolação adaptável.

4.5 Codificador de vídeoOs decodificadores de vídeo Axis possibilitam que monitores analógicos ou digitais sejam co-nectados e exibam vídeos ao vivo das câmeras de rede e codificadores de vídeo Axis. Os deco-dificadores de vídeo decodificam o vídeo e o áudio digitais provenientes de codificadores de vídeo ou de câmeras de rede em sinais analógicos, que, então, podem ser usados por monitores analógicos, como televisores tradicionais e switches de vídeo. Os decodificadores de vídeo tam-bém fornecem saídas digitais de alta qualidade em telas LCD. Eles são ideais para uso com um monitor de visão público e em sistemas de vigilância grandes e pequenos. Os decodificadores


de vídeo têm a capacidade de decodificar e exibir vídeo de muitas câmeras sequencialmente, ou seja, decodificar e mostrar vídeo de uma câmera por alguns segundos antes de mudar para outra, e assim por diante. Eles também têm conexão automática em caso de alarme, que exibirá automaticamente vídeo disparado por alarme.

Em situações em que somente a exibição de vídeo ao vivo é necessária, como um monitor de visão público na entrada de uma loja, um decodificador de vídeo oferece uma solução de custo mais baixo do que conectar a um monitor na rede via PC. Um decodificador de vídeo também pode complementar um sistema de gerenciamento de vídeo ajudando a descarregar o servidor principal com a decodificação de fluxos digitais simplesmente para fins de exibição.

Outra aplicação comum de um decodificador de vídeo é usá-lo em uma configuração analógico--para-digital-para-analógico, para transporte de vídeo a longas distâncias. A qualidade do vídeo digital não é afetada pela distância percorrida, o que não ocorre quando sinais analógicos são enviados a longas distâncias. A única desvantagem pode ser uma certa latência, de 100 ms a alguns segundos, dependendo da distância e da qualidade da rede entre os pontos.

Codi�cadorde vídeo Axis

Decodi�cadorde vídeo Axis

Câmera analógica Monitor analógico

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

Figura 4.6a Um codificador e um decodificador de vídeo podem ser usados para transmitir vídeo a longas distâncias, de uma câmera analógica para um monitor analógico.

63Capítulo 5 - Proteção ambiental

5. Proteção ambientalCâmeras de vigilância são frequentemente colocadas em ambientes muito exigentes. Câmeras, codificadores de vídeo e certos acessórios podem exi-gir proteção contra chuva, ambientes quentes e frios, poeira, substâncias corrosivas, vibrações e vandalismo. Vários métodos podem ser usados para atender a tais desafios ambientais.

As seções abaixo abordam tópicos como proteção ambiental, caixas de proteção externas, coberturas, posicionamento de câmeras fixas em caixas, proteção contra vandalismo e adulteração, e tipos de fixação.

5.1 Proteção e classificaçõesAs principais ameaças ambientais a um produto de vídeo em rede, particularmente um que esteja instalado em ambiente externo, são frio, calor, água, poeira e neve. Hoje, muitos produtos de vídeo em rede Axis internos e externos são projetados para atender a desafios ambientais e não exigem caixas de proteção separadas. Isso resulta em câmeras/codificadores de vídeo mais compactos e um processo de instalação mais fácil. Por exemplo, câmeras Axis projetadas para operar em temperaturas de até 75 °C são muito compactas, mesmo com um sistema de resfria-mento ativo embutido.

Um projeto de câmera também pode garantir confiabilidade e manutenção na vida útil da câme-ra, especialmente durante condições operacionais extremas. Por exemplo, algumas das câmeras de dome PTZ e fixas da Axis incorporam o Controle de Temperatura Ártica, que permite que as câmeras sejam ligadas em temperaturas de até -40 °C sem causar desgaste extra nas câmeras. O controle permite que diferentes elementos na unidade da câmera recebam energia em momen-tos diferentes. Alguns domes fixos da Axis sem Controle de Temperatura Ártica também podem ser ligados a -40 °C e enviar vídeo imediatamente.

O nível de proteção fornecido pelas caixas de proteção, sejam integradas ou separadas do produ-to de vídeo em rede, é frequentemente indicado por classificações definidas por padrões como IP, NEMA e IK. IP significa Ingress Protection (Proteção contra entrada, também chamado alguma vezes de International Protection - Proteção Internacional) e é aplicado mundialmente. NEMA significa National Electrical Manufacturers Association (Associação Nacional de Fabricantes de Equipamentos Elétricos) e aplica-se nos EUA. As classificações IK relacionam-se a impactos mecânicos externos e são aplicadas internacionalmente.

64 Capítulo 5 - Proteção ambiental

Figura 5.1a A partir da esquerda, uma câmera robusta projetada para atender ao ambiente especial de um ônibus, um dome fixo para ambiente externo, uma câmera fixa para ambiente externo com Controle de Temperatura Ártica, um dome PTZ com resfriamento ativo integrado, bem como um codificador de vídeo robusto.

As classificações ambientais mais comuns para produtos internos da Axis são IP42, IP51 e IP52, que fornecem resistência contra poeira e umidade/pingos d’água. Os produtos externos da Axis geralmente têm as classificações IP66 e NEMA 4X. O IP66 garante proteção contra poeira, chuva e jatos de água fortes. O NEMA 4X garante proteção não só contra poeira, chuva e jato de água, mas também contra neve, corrosão e danos por acúmulo de gelo. Algumas câmeras Axis que foram projetadas para ambientes extremos também atendem ao padrão do Exército dos EUA MIL-STD-810G para temperatura alta, choque térmico, radiação, neblina salina e areia. Para produtos à prova de vandalismo, IK08 e IK10 são as classificações mais comuns para resistência contra impacto. Mais informações sobre classificações IP podem ser encontradas em www.axis.com/products/cam_housing/ip66.htm

Nas situações em que as câmeras possam ficar expostas a ácidos, como na indústria de alimen-tos, são necessárias caixas de proteção de aço inoxidável. Proteções especiais também podem ser necessárias por motivos estéticos. Algumas caixas de proteção podem ser pressurizadas, submersíveis e à prova de balas. Quando for necessário instalar uma câmera em um ambiente potencialmente explosivo, outras normas entram em cena — como a IECEx, que é uma certifica-ção global, e a ATEX, uma certificação europeia.

5.2 Caixas de proteção externasEm casos em que as exigências do ambiente vão além das condições de operação de um produto de vídeo em rede, caixas de proteção externas são necessárias. As caixas de proteção de câmeras estão disponíveis em diferentes tamanhos e qualidades, e oferecem diferentes recursos.

Pode haver caixas de proteção de câmeras com aquecedores e ventiladores (sopradores) para acomodar temperaturas em mudança. Algumas caixas também possuem periféricos, como ante-nas para aplicações sem fio. Uma antena externa só é necessária se a caixa de proteção é feita de metal. Uma câmera sem fio dentro de uma caixa de proteção de plástico funcionará sem o uso de uma antena externa.

Em instalações externas, caixas de proteção especiais podem ser necessárias para codificadores de vídeo e acessórios, como módulos de áudio de E/S e codificadores de vídeo. Equipamentos de sistemas críticos, como fonte de alimentação, midspan e switch, também podem exigir proteção contra o clima e vandalismo.


As caixas de proteção são feitas de metal ou plástico. Alguns fatores devem ser levados em consideração para selecionar um compartimento de proteção, entre eles:

> Acesso fácil ao produto de vídeo em rede> Suportes de fixação> Tampa da cúpula transparente ou fumê (para caixas de proteção de câmeras dome)> Organização dos cabos> Temperatura e outros fatores (considere a necessidade de aquecedor, ventilador e proteção

solar)> Fonte de alimentação (12 V, 24 V, 110 V, 230 V, PoE etc.)> Nível de resistência a vandalismo

Figura 5.2a Gabinetes à prova de vandalismo prontos para instalação em ambientes externos para proteção de equipamentos como fonte de alimentação e switches, bem como oferecendo um local para montar as câmeras Axis. Na extrema direita, uma caixa de proteção pronta para instalação em ambiente externo para codificadores de vídeo, módulos de áudio de E/S e codificadores de vídeo.

5.3 Coberturas transparentesA “janela” ou proteção transparente de uma caixa de proteção é normalmente feita de acrílico (PMMA) ou plástico policarbonato. 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 hou-ver imperfeições inerentes no material transparente, a clareza ficará comprometida.

As exigências são maiores para as janelas das caixas de proteção de câmeras PTZ. As janelas não apenas precisam ter o formato especial de bolha, mas também precisam apresentar alta clari-dade, pois imperfeições como partículas de poeira podem ser ampliadas, especialmente quando forem instaladas câmeras com alta resolução e altos fatores de zoom. Além disso, se a espessura da janela for irregular, uma linha reta poderá aparecer curva na imagem resultante. Uma co-bertura de dome de alta qualidade deve ter impacto muito pequeno na qualidade da imagem, independentemente do nível de zoom da câmera e da posição da lente.

A espessura de uma cobertura de dome pode ser maior para suportar impactos fortes, mas, quanto maior a espessura da proteção, maiores serão as chances de haver imperfeições. O au-mento da espessura também pode criar reflexos e refrações de luz indesejáveis. Portanto, pro-teções mais espessas devem atender a requisitos mais rigorosos caso seja necessário reduzir o efeito sobre a qualidade de imagem.


Está disponível uma variedade de coberturas de dome, incluindo versões transparentes e fumê. Embora as versões fumê permitam uma instalação mais discreta, elas também agem como ócu-los de sol, reduzindo a quantidade de luz à disposição da câmera. Portanto, ela afetará a sensi-bilidade da câmera à luz.

5.4 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteçãoAo 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 especiais sobre qualquer vidro usado diante da lente. Hoje, as câmeras fixas externas da Axis são entregues pré-montadas em uma caixa de proteção para ambiente externo, o que economiza tempo de instalação e evita erros.

Figura 5.4a Ao instalar uma câmera atrás de um vidro, o posicionamento correto da câmera passa a ser importante para evitar reflexos.

5.5 Proteção contra vândalos e adulteraçãoEm algumas aplicações de vigilância, as câmeras correm o risco de ataques hostis e violentos. Apesar de uma câmera ou uma caixa de proteção nunca pode garantir proteção de 100% contra comportamento destrutivo em todas as situações, o vandalismo pode ser reduzido considerando vários aspectos: design da câmera/caixa de proteção, montagem, posicionamento e uso de fun-cionalidades de vídeo inteligente.

5.5.1 Classificações à prova de vandalismoA resistência a vandalismo ou a impactos pode ser indicada pela classificação IK em uma câmera ou caixa de proteção. Classificações IK especificam o grau de proteção que as caixas de proteção de equipamentos elétricos podem fornecer contra impactos mecânicos externos. Por exemplo, uma classificação IK10 significa que o produto pode suportar 20 joules de impacto, o que é equivalente a uma queda de um objeto de 5 kg de uma altura de 40 cm.

5.5.2 Projeto da câmera/da caixa de proteçãoO formato da caixa de proteção ou da câmera é um fator importante. Uma caixa de proteção ou uma câmera fixa tradicional que projeta-se de uma parede ou do teto é mais vulnerável a

Vidro

RUIM

Vidro

BOM

Re�e

xo

Re�e

xo


ataques (por exemplo, a chutes ou golpes) do que caixas de proteção com projeto discreto para um dome fixo ou uma câmera PTZ. A proteção lisa e arredondada de um dome fixo ou de um dome PTZ montado no teto dificulta, por exemplo, o bloqueio da visão da câmera com a coloca-ção de um pedaço de tecido sobre a câmera. Quanto mais uma caixa de proteção ou uma câmera se mesclar com o ambiente ou estiver disfarçada com outra coisa que não seja uma câmera — por exemplo, uma lâmpada externa — melhor será a proteção contra o vandalismo.

Figura 5.5a Exemplos de câmeras e caixas de proteção à prova de vandalismo

5.5.3 MontandoA forma de fixação das câmeras e das caixas de proteção também é importante. Como mencio-nado anteriormente, uma câmera de rede fixa tradicional ou uma câmera PTZ cuja instalação projeta-se de uma parede ou teto é mais vulnerável a ataques. A forma como o cabeamento para a câmera é montado também é uma consideração importante. A proteção máxima é fornecida quando o cabo é puxado diretamente através da parede ou do teto atrás da câmera. Dessa for-ma, não haverá cabos visíveis para serem manuseados indevidamente. Se isso não for possível, um conduíte deve ser usado para proteger os cabos contra ataques.

5.5.4 Colocação da câmeraO posicionamento das câmeras também é um fator importante para evitar o vandalismo. Se as câmeras forem posicionadas fora do alcance, em paredes altas, ou no teto, muitos ataques por impulso do momento poderão ser evitados. A desvantagem pode ser o ângulo de visão, que, de certa forma, pode ser compensado pela escolha de uma lente diferente.

5.5.5 Vídeo inteligenteO recurso de alarme ativo contra adulteração da Axis ajuda a proteger as câmeras contra o vandalismo. Ele pode detectar se uma câmera foi redirecionada, ofuscada ou adulterada, e en-viar alarmes aos operadores. Isso é especialmente útil em instalações com centenas de câmeras em ambientes exigentes nos quais é difícil controlar se todas as câmeras estão funcionando corretamente. Isso também é útil em situações nas quais não ocorre visualização ao vivo e os operadores podem ser avisados quando as câmeras foram adulteradas.


5.6 Tipos de fixaçãoAs câmeras precisam ser colocadas em vários tipos de lugares, e requerem fixações de diversos tipos.

Parede/Poste Canto Kit Suspenso Parapeito Teto

Figura 5.6a Exemplos de acessórios de montagem 5.6.1 Montagens no tetoA fixação no teto é usada principalmente em instalações internas. O alojamento em si pode ser:

> Uma montagem em superfície: fixação direta sobre a superfície do teto e, portanto, com-pletamente visível

> Uma montagem suspensa no teto: instalada dentro do teto, com somente partes da câme-ra e da caixa de proteção (normalmente a tampa transparente do dome) visíveis

> Uma montagem suspensa: pendurada do teto como um pingente

5.6.2 Montagens em paredeA fixação em paredes é usada frequentemente para instalar câmeras dentro ou fora de edifica-ções. A caixa de proteção é conectado a um braço que é fixado na parede. Fixações avançadas têm uma manga para cabeamento interno, a fim de proteger o cabeamento. Para instalar uma caixa de proteção no canto de um edifício, pode-se usar uma fixação normal em parede junto com uma cantoneira adicional.

5.6.3 Instalações em postesA instalação em um poste é usada principalmente junto com uma câmera PTZ em locais como um estacionamento. Esse tipo de fixação normalmente leva em conta o impacto do vento. As dimensões do poste e da própria fixação devem ser projetadas para reduzir as vibrações. Os cabos são frequentemente colocados dentro do poste e as tomadas devem ser adequadamente vedadas. Algumas câmeras PTZ têm estabilização de imagem eletrônica integrada para limitar os efeitos do vento e das vibrações.


5.6.4 Montagens em parapeitoAs fixações em parapeitos são usadas em caixas de proteção para instalação no teto ou para erguer a câmera a fim de melhorar o ângulo de visão.

A Axis fornece uma ferramenta on-line que pode ajudar os usuários a identificar a caixa de proteção e os acessórios de montagem corretos necessários.Acesse www.axis.com/products/video/accessories/configurator

71Capítulo 6 - Resoluções de vídeo

6. Resoluções de vídeoA resolução de vídeo é semelhante tanto no mundo analógico como no mundo digital, mas existem algumas diferenças importantes na maneira como ela é definida. No vídeo analógico, uma imagem é formada por linhas, ou linhas de TV, pois a tecnologia de vídeo analógico é derivada do setor de televisão. Em um sistema digital, a imagem é formada por pixels quadrados.

As seções a seguir descrevem as diferentes resoluções que o vídeo em rede pode gerar. São elas: NTSC, PAL, VGA, megapixel e HDTV.

6.1 Resoluções NTSC e PALAs resoluções NTSC (National Television System Comitê, Comitê Nacional de Sistemas de Televisão) e PAL (Phase Alternating Line, Linha de Fase Alternante) são padrões de vídeo ana-lógico. Elas servem para o vídeo em rede porque os codificadores de vídeo geram essas reso-luções ao digitalizar os sinais provenientes das câmeras analógicas. Câmeras de rede PTZ Axis mais antigas também fornecem resoluções NTSC e PAL, pois tais câmeras incluem um bloco de câmera compatível com NTSC/PAL (que incorpora o sensor da câmera com lente integrada que permite funções de zoom, foco automático e auto-iris) feito para câmeras de vídeo analógicas, em conjunto com uma placa integrada de codificador de vídeo.

Os padrões NTSC e PAL originam-se do setor televisivo. O NTSC tem uma resolução de 480 linhas de varredura e usa uma taxa de atualização de 60 campos entrelaçados por segundo (ou 30 quadros completos por segundo). A convenção de nomenclatura para esse padrão é 480i60, que define o número de linhas, o tipo de varredura (”i” significa varredura entrelaçada) e a taxa de atualização. O PAL tem uma resolução de 576 linhas de varredura e usa uma taxa de atualização de 50 campos entrelaçados por segundo (ou 25 quadros completos por segundo). A convenção de nomenclatura para esse padrão é 576i50. A quantidade total de informações por segundo é a mesma nos dois padrões.

Quando o vídeo analógico é digitalizado, a quantidade máxima de pixels que pode ser criada depende do número de linhas de TV disponíveis para digitalização. Normalmente, o tamanho máximo de uma imagem digitalizada é D1 e a resolução mais usada é a 4CIF.

72 Capítulo 6 - Resoluções de vídeo

Exibido na tela de um computador, o vídeo analógico digitalizado pode apresentar efeitos de entrelaçamento (por exemplo, divisão) e as formas podem ficar ligeiramente deslocadas, pois os pixels gerados talvez não se adaptem aos pixels quadrados da tela do computador. Os efeitos de entrelaçamento podem ser reduzidos usando técnicas de desentrelaçamento (consulte o Capítulo 4.5). A correção da relação de aspecto (a relação entre a largura e a altura de uma imagem) pode ser aplicada ao vídeo antes que ele seja exibido para garantir, por exemplo, que um círculo em um vídeo analógico permaneça um círculo quando exibido em uma tela de computador.

Figura 6.1a À esquerda, diferentes resoluções de imagem em NTSC. À direita, diferentes resoluções de imagem em PAL.

6.2 Resoluções VGACom sistemas 100% digitais baseados em câmeras de rede, é possível gerar as resoluções deri-vadas da indústria da informática, padronizadas em todo o mundo, aumentando a flexibilidade. As limitações do NTSC e do PAL tornam-se irrelevantes. VGA (Video Graphics Array) é um sistema de exibição de vídeo para PCs originalmente desenvolvido pela IBM. A resolução é definida como 640x480 pixels. As câmeras Axis oferecem resoluções maiores do que isso. Elas incluem SVGA (Super VGA), que é de 800x600 pixels, e resoluções HDTV e multi-megapixel, que são explicadas nas seções seguintes.

Figura 6.2a Resoluções comuns em produtos Axis.

4CIF 704 x 480

2CIF 704 x 240

CIF 352 x 240

QCIF 176 x 120

D1 7

20 x

480

4CIF 704 x 576

2CIF 704 x 288

CIF 352 x 288

QCIF 176 x 144

D1 7

20 x

576

HDTV 720p 1280 x 7201 MP 1280 x 800

~2 MP 1600 x 1200

2 MP / HDTV 1080 1920 x 1080

3 MP 2048 x 1536

5 MP 2592 x 1944

VGA 640 x 480

SVGA

800

x 6

004C

IF 7

04 x

480

73Capítulo 6 - Resoluções de vídeo

6.3 Resoluções megapixelUma câmera de rede com resolução megapixel utiliza um sensor megapixel para gerar uma imagem com milhão de pixels ou mais. Quanto mais pixels um sensor tiver, maior será a possi-bilidade de captar detalhes mais refinados e gerar imagens de melhor qualidade. As câmeras de rede megapixel podem ser usadas para permitir que os usuários vejam mais detalhes (ideal para identificação de pessoas e objetos) ou para ver uma área maior de uma cena. Essa vantagem é um fator importante em aplicações de vigilância por vídeo.

A resolução megapixel é uma área em que as câmeras de rede se destacam em relação às câ-meras analógicas. A resolução máxima gerada por uma câmera analógica convencional após a digitalização do sinal de vídeo em um gravador de vídeo digital ou codificador de vídeo é D1, ou seja, 720x480 pixels (NTSC) ou 720x576 pixels (PAL). A resolução D1 corresponde a um máximo de 414.720 pixels, ou 0,4 megapixel. Em comparação, um formato megapixel comum de 1280x1024 pixels gera uma resolução de 1,3 megapixel. Isso é mais de 3 vezes a resolução gerada pelas câmeras analógicas de CFTV.

A resolução em megapixel também fornece um grau de flexibilidade maior em termos de poder fornecer imagens com diferentes relações de aspecto. Um monitor de TV convencional exibe uma imagem com relação de aspecto de 4:3. Câmeras em rede megapixel Axis podem oferecer a mesma relação, bem como outras, como 16:9. A vantagem de uma relação de aspecto de 16:9 é que detalhes não importantes, normalmente localizados nas partes superior e inferior de uma imagem de tamanho convencional, não estão presentes e, portanto, os requisitos de largura de banda e armazenamento podem ser reduzidos.

4:3

16:9

Figura 6.3a Ilustração das proporções 4:3 e 16:9.

74 Capítulo 6 - Resoluções de vídeo

6.4 Resoluções de Televisão de Alta Definição (HDTV)O setor de vídeo adotou os formatos HDTV e, hoje, o HDTV prevalece. O HDTV fornece uma reso-lução até cinco vezes maior do que a TV analógica padrão. O HDTV também tem maior fidelidade de cores (ou seja, como as cores verdadeiras são em relação à realidade) e um formato 16:9. Definidos pela SMPTE (Sociedade de Engenheiros de Cinema e Televisão), os dois padrões mais importantes de HDTV são o SMPTE 296M e o SMPTE 274M.

O SMPTE 296M (HDTV 720p) define uma resolução de 1280x720 pixels com alta fidelidade de cor no formato 16:9, usando varredura progressiva a 25/30 hertz (Hz), que corresponde a 25 ou 30 quadros por segundo, dependendo do país, e a 50/60 Hz (50/60 quadros por segundo).

Países que usam frequências de 25/50 Hz incluem os da Europa, muitos na Ásia e na África, a Austrália e alguns da América do Sul, como a Argentina. Países que usam 30/60 Hz incluem os das Américas Central e do Norte, bem como a Coreia do Sul, o Brasil e a Arábia Saudita. Alguns países, como o Japão, usam 25/50 Hz e 30/60 Hz.

SMPTE 274M (HDTV 1080) define uma resolução de 1920x1080 pixels com alta fidelidade de cores em um formato de 16:9 usando varredura entrelaçada (representada por um ”i”, como em HDTV 1080i) ou progressiva (representada por um ”p”, como em HDTV 1080p) a 25/30 Hz e 50/60Hz.

Uma câmera compatível com os padrões SMPTE indica que ela opera com a qualidade da HDTV e deve proporcionar todas as vantagens da HDTV em termos de resolução, fidelidade de cor e taxa de quadros.

O padrão HDTV utiliza pixels quadrados — semelhantes às telas de computador. Assim, o vídeo de HDTV gerado por produtos de vídeo em rede pode ser exibido em monitores HDTV ou monitores normais de computador. As imagens de HDTV com varredura progressiva dispensam o uso de técnicas de conversão ou desentrelaçamento quando for necessário que o vídeo seja processado por um computador ou exibido em uma tela de computador.

75Chapter 7 - Compressão de vídeo

7. Compressão de vídeoAs tecnologias de compressão de vídeo servem para reduzir e eliminar da-dos redundantes de vídeo para que um arquivo de vídeo digital possa ser enviado de maneira eficaz através de uma rede e armazenado em discos de computador. Com técnicas eficientes de compressão, é possível conseguir uma redução considerável no tamanho dos arquivos, com pouco ou ne-nhum efeito negativo sobre a qualidade do vídeo. A qualidade, entretanto, pode ser afetada se o tamanho do arquivo for reduzido ainda mais através do aumento do nível de compactação de uma determinada técnica.

Diferentes tecnologias de compressão, tanto reservadas como padrão de mercado, estão à disposição. Hoje em dia, a maioria dos fornecedores de vídeo em rede utiliza técnicas padronizadas de compressão. Os padrões são importantes para garantir a compatibilidade e a interoperabilidade. Eles são especialmente relevantes para a compressão de vídeo, pois o vídeo pode ser usado para finalidades diferentes e, em algumas aplicações de vigilância por vídeo, precisa poder ser visto muitos anos depois da data de gravação. Implementando padrões, os usuários finais podem selecionar entre diferentes fornecedores, em vez de ficarem presos a um único fornecedor ao projetar um sistema de vigilância por vídeo.

A Axis usa principalmente dois padrões de compressão de vídeo: H.264 e Motion JPEG. O H.264 é o padrão de compressão de vídeo mais recente e mais eficiente. O uso do MPEG-4 Parte 2 (ou simplesmente MPEG-4) está sen-do descontinuado. Este capítulo aborda os fundamentos da compressão e descreve cada um dos padrões de compressão mencionados anteriormente.

7.1 Fundamentos da compressão

Codec de vídeoO processo de compressão envolver a aplicação de um algoritmo ao vídeo de origem para criar um arquivo comprimido pronto para transmissão ou armazenamento. Para reproduzir o arquivo comprimido, um algoritmo inverso, chamado de descompressão, é aplicado para produzir um

76 Chapter 7 - Compressão de vídeo

vídeo que apresenta praticamente o mesmo conteúdo do vídeo original. O tempo necessário para comprimir, enviar, descomprimir e exibir um arquivo é denominado latência. Quanto mais avançado o algoritmo de compressão, maior será a latência.

Um par de algoritmos que funcionam juntos é chamado de codec (codificador/decodificador) de vídeo. Codecs de vídeo para diferentes padrões não são normalmente compatíveis entre si, ou seja, o conteúdo de vídeo que é comprimido usando um padrão não pode ser descomprimido com um padrão diferente. Por exemplo, um decodificador MPEG-4 Parte 2 não funciona com um codificador H.264. Isso ocorre simplesmente porque um algoritmo não pode decodificar corretamente a saída gerada por outro algoritmo, mas é possível implementar muitos algoritmos diferentes no mesmo software ou hardware, permitindo a coexistência de vários formatos.

7.1.1 Compressão de imagem x compressão de vídeoPadrões de compressão diferentes usam métodos diferentes de redução de dados e, portanto, os resultados variam em termos de bit rate, qualidade e latência. Algoritmos de compressão são de dois tipos: compressão de imagem e compressão de vídeo.

A compressão de imagens utiliza a tecnologia de codificação intra-quadro. Os dados são redu-zidos dentro de um quadro de imagem pela simples retirada de informações desnecessárias que não são perceptíveis ao olho humano. O Motion JPEG é um exemplo desse padrão de compres-são. As imagens em uma sequência Motion JPEG são codificadas ou comprimidas como imagens JPEG individuais.

Figura 7.1a Com o formato Motion JPEG, as três imagens na sequência acima são codificadas e enviadas como imagens separadas (quadros I) independentes entre si.

Algoritmos de compressão de vídeo, como o MPEG-4 e o H.264, usam a previsão entre quadros (interframe prediction) para reduzir os dados de vídeo entre uma série de quadros. Isso envolve técnicas tais como codificação diferencial, onde um quadro é comparado com um quadro de referência, e apenas os pixels que se modificaram em relação ao quadro de referência são co-dificados. Dessa forma, reduz-se o número codificado e enviado de valores de pixels. Quando essa sequência codificada é exibida, as imagens aparecem exatamente como na sequência de vídeo original.


Figura 7.1b Com a codificação de diferenças, apenas a primeira imagem (quadro I) é integralmente codificada. Nas duas imagens seguintes (quadros P), são feitas referências aos elementos estáticos da primeira imagem, ou seja, a casa. Apenas as partes móveis, ou seja, o homem correndo, são codificadas através de vetores de movimento, reduzindo, assim, a quantidade de informações enviadas e armazenadas.

Outras técnicas tais como compensação de movimento por blocos podem ser aplicadas para reduzir ainda mais os dados. A compensação de movimento por blocos leva em conta que grande parte do que compõe um novo quadro de uma sequência de vídeo pode ser encontrada em um quadro anterior, mas talvez em um lugar diferente. Essa técnica divide um quadro em uma série de macroblocos (blocos de pixels). Bloco a bloco, um novo quadro pode ser composto ou ”pre-visto” procurando um bloco correspondente em um quadro de referência. Se for encontrada uma coincidência, o codificador codifica a posição onde o bloco idêntico deve ser encontrado no quadro de referência. Codificar o vetor de movimento, como ele é chamado, consome menos bits do que se o conteúdo real de um bloco fosse codificado.

Figura 7.1c Ilustração da compensação de movimento por blocos.

Com a previsão entre quadros, cada quadro de uma seqüência de imagens é classificado como um determinado tipo de quadro, por exemplo, quadro I, quadro P ou quadro B.

Janela de pesquisaBloco coincidente

Quadro PQuadro de referência anterior

Bloco de destinoVetor de movimento

Transmitido Não transmitido


Um quadro I, ou intraquadro, é um quadro autônomo que pode ser codificado de maneira in-dependente, sem nenhuma referência a outras imagens. A primeira imagem em uma sequência de vídeo é sempre um quadro I. Quadros I são necessários como ponto de partida para no-vos visualizadores ou pontos de ressincronização se o fluxo de bits transmitido for danificado. Quadros I podem ser usados para implementar avanço rápido, retrocesso e outras funções de acesso randômico. Um codificador insere automaticamente Quadros I a intervalos regulares ou sob demanda caso seja esperado que novos clientes entrem na visualização de um fluxo. A des-vantagem dos quadros I é que eles consomem muito mais bits, mas, por outro lado, não geram muitos artefatos, que são causados por dados ausentes.

Um quadro P, que significa interquadro preditivo, faz referências a partes dos quadros I e/ou P anteriores para codificar o quadro. Quadros P geralmente exigem menos bits do que quadros I, mas a desvantagem é que eles são muito sensíveis a erros de transmissão por causa da depen-dência complexa a quadros P ou I anteriores.

Um quadro B, ou interquadro bipreditivo, é um quadro que faz referências a um quadro de refe-rência anterior e a um quadro futuro. O uso de quadros B aumenta a latência.

Figura 7.1d Uma sequência típica com quadros I, B e P. Um quadro P só pode referenciar quadros I ou P precedentes, enquanto que um quadro B pode referenciar quadros I ou P precedentes e sucessores.

Quando um decodificador de vídeo restaura um vídeo decodificando o fluxo de bits quadro a quadro, a decodificação deve sempre iniciar com um quadro I. Quadros P e B, se usados, devem ser decodificados juntos com os quadros de referência.

Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem que os usuários definam o comprimento do GOV (grupo de vídeo), que determina quantos quadros P devem ser enviados antes que outro quadro I seja enviado. Reduzindo-se a frequência dos quadros I (com GOV mais longo), a velocidade de transmissão de bits pode ser reduzida. No entanto, se houver congestionamento na rede, a qualidade de vídeo poderá ser reduzida.

Além da diferença em codificação e da compensação de movimento, outros métodos avançados podem ser usados para reduzir ainda mais os dados e melhorar a qualidade de vídeo. O H.264, por exemplo, suporta técnicas avançadas que incluem esquemas de previsão para a codificação de quadros I, melhor compensação de movimento até a precisão de sub-pixel e um filtro de

I B B P B B P B B I B B P


desbloqueio em ciclo para suavizar bordas de blocos (artefatos). Para obter mais informações sobre técnicas de H.264., consulte o artigo da Axis sobre H.264 em www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

7.2 Formatos de compressão

7.2.1 Motion JPEGMotion JPEG ou M-JPEG é uma sequência de vídeo digital feita de uma série de imagens JPEG individuais. (JPEG significa Joint Photographic Experts Group.) Quando 16 quadros de imagens ou mais são mostrados por segundo, é percebido vídeo em movimento. O vídeo em movimento completo é percebido a 25 (50 Hz) ou 30 (60 Hz) quadros por segundo.

Uma das vantagens do Motion JPEG é que cada imagem de uma seqüência de vídeo pode ter a mesma qualidade garantida determinada pelo nível de compactação escolhido para a câmera de rede ou o codificador de vídeo. Quanto maior o nível de compactação, menor será o tamanho do arquivo e a qualidade da imagem. Em algumas situações, como em ambientes com baixa luminosidade ou quando uma cena se torna complexa, o tamanho do arquivo de imagem pode ficar bastante grande e consumir mais largura de banda e espaço de armazenamento. Para evitar o aumento do consumo da largura de banda e do espaço de armazenamento, os produtos de vídeo em rede da Axis permitem que o usuário estabeleça um tamanho máximo de arquivo para um quadro de imagem.

Como não há nenhuma dependência entre os quadros do Motion JPEG, um vídeo em Motion JPEG é robusto, ou seja, se um quadro for perdido durante a transmissão, o restante do vídeo não será afetado.

O Motion JPEG é um padrão não-licenciado. Ele tem ampla compatibilidade e pode ser ne-cessário ao integrar sistemas que suportam somente Motion JPEG. Ele também é popular em aplicações em que quadros individuais em uma sequência de vídeo são necessários, por exemplo, para análise e onde taxas de quadros inferiores, normalmente 5 ou menos quadros por segundo, são usadas.

A principal desvantagem do Motion JPEG é que ele não usa nenhuma técnica de compressão de vídeo para reduzir os dados, pois se trata de uma série de imagens estáticas completas. O resultado é que esse padrão apresenta uma velocidade de transmissão relativamente alta ou uma baixa proporção de compressão para a qualidade gerada, em comparação com os padrões de compressão de vídeo como o J.264 e o MPEG-4.

7.2.2 MPEG-4Quando mencionamos o MPEG-4 em aplicações de vigilância por vídeo, normalmente nos referi-mos ao MPEG-4 Part 2, também conhecido como MPEG-4 Visual. Como todos os padrões MPEG (Moving Picture Experts Group), ele é um padrão licenciado, portanto, os usuários devem pagar uma taxa de licença por estação de monitoramento. O MPEG-4, na maioria das aplicações, tem sido substituído pela compactação mais eficiente do H.264.


7.2.3 264 ou MPEG-4 Part 10/AVCO H.264, também conhecido como MPEG-4 Parte 10/AVC (de Advanced Video Coding - Codificação de Vídeo Avançada), é o padrão MPEG mais recente para codificação de vídeo e é o padrão de vídeo atual preferencial. Isso ocorre porque um codificador H.264 pode, sem comprometer a qualidade de imagem, reduzir o tamanho de um arquivo de vídeo digital em mais de 80%, comparado com o formato Motion JPEG, e até 50% mais do que o padrão MPEG-4 Parte 2. Isso significa que serão necessários muito menos largura de banda de rede e espaço de armazenamento para um arquivo de vídeo. Em outras palavras, é possível obter uma qualidade de vídeo muito mais alta em uma determinada velocidade de transmissão.

O H.264 foi definido em conjunto por organizações de normas dos setores de telecomunica-ções (Grupo de Especialistas em Codificação de Vídeo da ITU-T) e TI (Grupo de Especialistas em Imagens em Movimento do ISO/IEC). Ele é o padrão mais amplamente adotado.

O H.264 ajuda a acelerar a adoção de câmeras megapixel/HDTV, pois a tecnologia de compres-são altamente eficiente pode reduzir o tamanho dos arquivos e as velocidades de transmissão geradas, sem comprometer a qualidade das imagens. Entretanto, existem prós e contras. Embora o padrão H.264 proporcione economia de largura de banda de rede e custos de armazenamento, ele exige câmeras de rede e estações de monitoramento com melhor desempenho.

O Baseline Profile do H.264 usa somente quadros I e P, enquanto que o Main Profile também pode usar quadros B, além de quadros I e P. Os produtos de vídeo em rede da Axis usam o Baseline ou o Main Profile do H.264. O Baseline Profile permite que os produtos de vídeo em rede tenham baixa latência. Em produtos de vídeo com processadores mais poderosos, a Axis usa o Main Profile sem quadros B para permitir maior compressão e, ao mesmo tempo, baixa latência, mantendo a qualidade do vídeo. Usando a compressão Main Profile H.264 da Axis, fluxos de ví-deo de tamanho VGA são reduzidos em 10% a 15% e fluxos de vídeo de tamanho HDTV são reduzidos em 15% a 20%, quando comparados com a compressão Baseline Profile H.264 da Axis.

Figura 7.2a Apesar de manter a mesma qualidade, a compressão Main Profile H.264 da Axis gera menos bits por segundo do que a compressão Baseline Profile H.264.

Comparação de per�s de H.264

Hora

Taxa

de

bits

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0

BaselineMain Pro�le

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000


7.2.4 Velocidades de transmissão variável e constanteCom os padrões MPEG-4 e H.264, os usuários podem permitir que um a velocidade de transmis-são do fluxo de vídeo codificado seja variável ou constante. A seleção ideal depende da aplicação e da infra-estrutura de network.

Com a VBR (variable bit rate, ou velocidade de transmissão variável), um nível predefinido de qualidade de imagem pode ser mantido independentemente do movimento ou da falta de mo-vimento de uma cena. Isso significa que a largura de banda consumida aumentará quando houver muita atividade em uma cena, e cairá quando não houver movimento. Muitas vezes, isso é desejável em aplicações de vigilância por vídeo que exigem alta qualidade, especialmente se houver movimento em uma cena. Como a velocidade de transmissão pode variar, mesmo quando for definida uma velocidade de transmissão média desejada, a infra-estrutura de rede (largura de banda disponível) deve ser capaz de dar conta de altas velocidades.

Quando a largura de banda disponível é limitada, o modo normalmente recomendado é o CBR (velocidade de transmissão constante), pois esse modo gera uma velocidade de transmissão constante que pode ser predefinida por um usuário. A desvantagem da CBR é que, por exemplo, quando a atividade de uma cena aumentar, elevando a velocidade de transmissão além da velo-cidade pretendida, a restrição de manter constante a velocidade de transmissão acaba reduzindo a qualidade de imagem e a velocidade de captura. Os produtos de vídeo em rede da Axis permi-tem que o usuário dê preferência ou à qualidade de imagem ou à velocidade de captura caso a velocidade de transmissão aumente além da velocidade de transmissão pretendida.

7.3 Comparação dos padrõesAo comparar o desempenho dos padrões MPEG, como o MPEG-4 e o H.264, é importante ob-servar que os resultados podem variar entre codificadores que utilizam o mesmo padrão. Isso ocorre porque o criador de um codificador pode optar por implementar conjuntos diferentes de ferramentas definidas por um padrão. Se a saída gerada por um codificador estiver de acordo com o formato e o decodificador de um padrão, é possível realizar diferentes implementações. Um padrão MPEG, portanto, não pode garantir uma determinada taxa de bits ou qualidade, e não podem ser feitas comparações adequadas sem primeiro definir como os padrões são imple-mentados em um codificador. Um decodificador, diferentemente de um codificador, deve imple-mentar todas as partes necessárias de um padrão para decodificar um fluxo de bits compatível. Um padrão especifica exatamente como um algoritmo de descompressão deve restaurar cada bit de um vídeo comprimido.

O gráfico na página seguinte fornece uma comparação de taxa de bits, com o mesmo nível de qualidade da imagem, dentre os seguintes padrões de vídeo: Motion JPEG, MPEG-4 Parte 2 (sem compensação de movimento), MPEG-4 Parte 2 (com compensação de movimento) e H.264 (Baseline Profile).


Figura 7.4a A compressão Baseline Profile H.264 da Axis gerou até 50% menos bits por segundo do que uma compressão MPEG-4 com compensação de movimento. A compressão H.264 foi pelo menos três vezes mais eficiente do que uma compressão MPEG-4 sem compensação de movimento, e pelo menos seis vezes mais eficiente do que com o Motion JPEG.

50 1000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Tempo(s)

Vel

oci

dad

e de

tran

smis

são (

Kbit/s

)

H.264 (perfil básico)

MPEG-4 parte 2, (sem compensação de movimento)

MPEG-4 parte 2, (com compensação de movimento)

Motion JPEG

Cena de umaportaria

83Capítulo 8 - Áudio

8. ÁudioEmbora o uso do áudio em sistemas de vigilância por vídeo ainda não seja generalizado, esse recurso pode aumentar a capacidade de um sistema de detectar e interpretar eventos, além de permitir a comunicação por áudio através de uma rede IP. Entretanto, o uso do áudio pode ser restrito em al-guns países. Portanto, é conveniente consultar as autoridades locais.

Os tópicos abordados neste capítulo são as situações de aplicação, equipa-mentos de áudio, modos de áudio, alarme de detecção de sons, compacta-ção de áudio e sincronização entre áudio e vídeo.

8.1 Aplicações de áudioO áudio como parte integrante deu m sistema de vigilância por vídeo pode ser um complemento valiosíssimo para a capacidade de um sistema de detectar e interpretar eventos e situações de emergência. A capacidade do áudio de cobrir uma área de 360º permite que um sistema de vi-gilância por vídeo amplie sua cobertura para além do campo de visão de uma câmera. Ele pode instruir uma câmera PTZ (ou alertar o operador dessa câmera) para verificar visualmente um alarme disparado por som.

O áudio também pode ser usado para permitir que os usuários não apenas escutem uma área, mas também que transmitam ordens ou solicitações aos visitantes ou invasores. Por exemplo, se uma pessoa no campo de visão da câmera demonstrar um comportamento suspeito, por exem-plo, ficando muito tempo perto de um caixa eletrônico ou entrando em uma área restrita, um segurança remoto pode advertir verbalmente essa pessoa. Em uma situação na qual uma pessoa esteja ferida, a possibilidade de comunicar-se remotamente e avisar a vítima que o socorro está a caminho também pode ser uma vantagem. O controle de acesso, ou seja, um ”porteiro remoto” em uma entrada, é outra área de aplicação. Entre as outras aplicações estão uma situação de helpdesk remoto (por exemplo, um estacionamento sem funcionários presentes), e videoconfe-rência. Um sistema audiovisual de vigilância aumenta a eficácia de uma solução de segurança ou monitoramento remoto, aumentando a capacidade de um usuário remoto de receber e trans-mitir informações.

84 Capítulo 8 - Áudio

8.2 Suporte e equipamentos de áudioO suporte de áudio é mais fácil de implementar em um sistema de vídeo em rede do que em um sistema de CFTV analógico. Em um sistema analógico, devem ser instalados cabos separados de áudio e vídeo entre um ponto e outro, ou seja, do local onde a câmera e o microfone estão ins-talados até a estação de monitoramento/gravação. Se a distância entre o microfone e a estação for muito grande, deverá ser usado um equipamento de áudio balanceado, o que aumenta os custos e a dificuldade de instalação. Em um sistema de vídeo em rede, uma câmera de rede com suporte de áudio processa o áudio e os envia pelo mesmo cabo de rede para monitoramento e/ou gravação. Isso elimina a necessidade de cabeamento extra e facilita muito a sincronização entre áudio e vídeo.

Figura 8.2a Um sistema de vídeo em rede com suporte de áudio integrado. Os fluxos de áudio e vídeo são enviados pelo mesmo cabo de rede.

Figura 8.2b Alguns codificadores de vídeo têm áudio incorporado, permitindo a inclusão de áudio mesmo que sejam usadas câmeras analógicas em uma instalação.

Figura 8.2c Um exemplo de microfone condensador omnidirecional da Axis.

Fluxo de ÁUDIO

Stream de VÍDEO

Gravação/monitoramento

REDE IP

Fluxo de ÁUDIO

Stream de VÍDEOCodi�cadorde vídeo Gravação/monitoramento

Câmeraanalógica

REDE IPAUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6


Uma câmera de rede ou um codificador de vídeo com função integrada de áudio muitas vezes possui um microfone embutido e/ou um conector mic-in/line-in. Com entradas mic-in/line-in, os usuários têm a opção de usar um microfone de tipo ou qualidade diferente do microfone pró-prio da câmera ou do codificador de vídeo. Isso também permite que o produto de vídeo em rede se conecte a mais de um microfone e o microfone pode ser posicionado a uma certa distância da câmera. O microfone deve ser sempre posicionado o mais próximo possível da fonte sonora para evitar ruído. No modo bidirecional total (full-duplex), o microfone deve estar voltado para o outro lado e posicionado a uma certa distância do alto-falante para reduzir a microfonia.

Muitos produtos de vídeo em rede da Axis não vêm com um alto-falante incorporado. Um alto-falante ativo (ou seja, um alto-falante com amplificador incorporado) pode ser conectado diretamente a um produto de vídeo em rede com suporte para áudio. Se o alto-falante não tiver um amplificador incorporado, ele deve antes ser conectado a um amplificador, que, por sua vez, é conectado a uma câmera de rede/codificador de vídeo.

Para reduzir as perturbações e o ruído, sempre use um cabo de áudio blindado e evite passar o cabo perto de cabos de força e cabos que transportam sinais comutados de alta freqüência. Além disso, os cabos de áudio devem ter o menor comprimento possível. Se for necessário usar um cabo de áudio longo, deve-se usar um equipamento de áudio balanceado, ou seja, cabo, amplificador e microfone balanceados, para evitar ruídos.

8.3 Modos de áudioDependendo da aplicação, pode ser necessário enviar áudio em apenas uma direção ou em am-bas as direções, e isso pode ser feito ou simultaneamente ou em uma direção por vez. Há três modos básicos de comunicação de áudio: simplex, half duplex e full duplex.

8.3.1 Simplex

Figura 8.3a No modo simplex, o áudio é enviado em uma única direção. Nesse caso, o áudio é enviado pela câmera ao operador. Entre as aplicações estão o monitoramento remoto e a vigilância por vídeo..

Figura 8.3b Neste exemplo de modo simplex, o áudio é enviado à câmera pelo operador. Ele pode ser usado, por exemplo, para dar instruções faladas a uma pessoa que estiver sendo vista na câmera ou para afastar de um estacionamento um possível ladrão de carros.

LAN/WAN

Áudio enviado pela câmera

Vídeo enviado pela câmera

PCCâmera de redeAlto-falante Microfone

LAN/WAN

Áudio enviado pelo operador


PC Câmera de rede Alto-falanteMicrofone


8.3.2 Half duplex

Figura 8.3c No modo half-duplex, o áudio é enviado em ambas as direções, mas é possivel enviar apenas uma parte por vez. Isso é semelhante a um rádio de comunicação.

8.3.3 Full duplex

Figura 8.3d No modo full-duplex, o áudio é enviado simultaneamente de/para o operador. Esse modo de comunicação é semelhante a uma conversa telefônica. O Full duplex exige que o PC cliente tenha uma placa de som que aceite áudio full-duplex.

8.4 Alarme de detecção de áudioO alarme de detecção de áudio pode ser usado para complementar a detecção de movimento em vídeo, pois pode reagir a eventos em áreas muito escuras para que a função de detecção de movimento em vídeo funcione corretamente. Ele também pode ser usado para detectar ativida-de em áreas fora do campo de visão da câmera.

Quando são detectados sons, como a quebra de uma janela ou vozes em uma sala, eles podem comandar uma câmera de rede para que envie e grave o vídeo e o áudio, envie um e-mail ou outros alertas e ative dispositivos externos, como alarmes. Da mesma forma, entradas de alarme, como detecção de movimento e contatos em portas, podem ser usadas para acionar gravações de vídeo e áudio. Em uma câmera PTZ, a detecção de áudio pode comandar a câmera para que gire automaticamente até um local predefinido, como uma determinada janela.

8.5 Compressão de áudioOs sinais de áudio analógicos devem ser convertidos em áudio digital através de um processo de amostragem e, depois, compactados para reduzir o tamanho e agilizar a transmissão e o armazenamento. A conversão e compactação são realizadas através de um codec de áudio, um algoritmo que codifica e decodifica os dados de áudio.

LAN/WAN

Áudio enviado pela câmera


PCCâmera de rede

Alto-falante

MicrofoneFones de ouvido

Áudio enviado pelo operador

LAN/WAN


PCCâmera de rede

Fones de ouvido

Áudio full duplex enviado e recebido pelo operador

Alto-falante

Microfone


8.5.1 Frequência de amostragemExistem muitos codecs de áudio diferentes que operam com diferentes freqüências de amostra-gem e níveis de compactação. A frequência de amostragem refere-se ao número de vezes por segundo que uma amostra do sinal de áudio analógico é obtida e é definida em hertz (Hz). Em geral, quanto maior a frequência de amostragem, melhor é a qualidade do áudio e maiores são as necessidades de largura de banda e armazenamento.

8.5.2 Bit rate“Bit rate” é um parâmetro importante do áudio, pois determina o nível de compressão e, por-tanto, a qualidade do áudio. Em geral, quanto maior o nível de compressão (ou menor o bit rate), menor será a qualidade do áudio. As diferenças na qualidade de áudio dos codecs pode ser particularmente notável em níveis de compressão altos (baixas taxas de bits), mas não em níveis de compressão baixos (altas taxas de bits). Níveis de compressão mais altos também introduzem mais latência ou atraso, mas permitem maior economia em largura de banda e armazenamento.

Os bit rates escolhidos mais frequentemente com os codecs de áudio ficam entre 32 kbit/s e 64 kbit/s. Os bit rates de áudio, assim como ocorre com os bit rates de vídeo, são um fator impor-tante que deve ser levado em consideração no cálculo das necessidades de largura de banda total e espaço de armazenamento.

8.5.3 Codecs de áudioOs produtos de vídeo em rede da Axis operam com três codecs de áudio. O primeiro é AAC-LC (Advanced Audio Coding - Low Complexity, ou Codificação de Áudio Avançada - Baixa Complexidade), também conhecido como MPEG-4 AAC, quer requer uma licença. O AAC-LC, particularmente em uma taxa de amostragem de 16 kHz ou superior e a uma taxa de bits de 64 kbit/s ou mais, é o codec recomendado quando a melhor qualidade de áudio possível é exigida. Os outros dois codecs são o G.711 e o G.726, que são padrões ITU-T não licenciados. Eles têm atrasos menores e exigem menor poder de computação que o AAC-LC. O G.711 e o G.726 são codecs de voz, usados principalmente em telefonia, e têm baixa qualidade de áudio. Ambos têm uma taxa de amostragem de 8 kHz. O G.711 tem uma taxa de bits de 64 kbit/s. A implementação da Axis do G.726 suporta 24 e 32 kbit/s. Com o G.711, os produtos da Axis suportam somente µ-law, que é um dos dois algoritmos de compactação de som no padrão G.711. Ao usar o G.711, é importante que o cliente use também a compactação µ-law.

8.6 Sincronização de áudio e vídeoA sincronização de dados de áudio e vídeo é realizada por um reprodutor de mídia (um software usado para reproduzir arquivos de multimídia) ou por uma estrutura de multimídia, como o Microsoft DirectX, que é um conjunto de interfaces de programação de aplicativos para geren-ciar arquivos multimídia.

O áudio e o vídeo são enviados por uma rede como dois fluxos separados de pacotes. Para que o cliente ou reprodutor sincronize perfeitamente os fluxos de áudio e vídeo, os pacotes de áudio e vídeo devem levar um registro de data e hora. O registro de data e hora dos pacotes de vídeo


que usam a compactação Motion JPEG nem sempre é reconhecido por uma câmera de rede. Se esse for o caso e se for importante que o vídeo e o áudio sejam sincronizados, o formato de vídeo que deve ser escolhido é o MPEG-4 ou H.264, pois esses fluxos de vídeo, junto com o fluxo de áudio, são enviados através do RTP (Protocolo de Transporte de Tempo Real), que registra a data e a hora nos pacotes de vídeo e áudio. Entretanto, há muitas situações nas quais a sincronização de áudio importa menos ou é até mesmo indesejável; por exemplo, se for necessário monitorar o áudio, mas não gravá-lo.

89Chapter 9 - Tecnologias de rede

9. Tecnologias de redeDiferentes tecnologias de rede são usadas para viabilizar e proporcionar as diversas vantagens de um sistema de vídeo em rede. Este capítulo começa discutindo a rede local, especificamente as redes Ethernet e os componentes que as apóiam. Também discutiremos o uso da Power over Ethernet (PoE).

Depois, discutiremos a comunicação pela internet, abordando o endereça-mento IP (Protocolo de Internet), o que é e como funciona, inclusive como os produtos de vídeo em rede podem ser acessados pela internet. Também apresentamos um panorama dos protocolos de transporte de dados usados no vídeo em rede.

Dentre as outras áreas abordadas no capítulo, estão as redes locais virtuais e Qualidade de Serviço, além das diferentes formas de proteger a comu-nicação em redes IP. Para saber mais sobre tecnologias sem fio, consulte o Capítulo 10.

9.1 Rede local e EthernetUma rede local (LAN) é um grupo de computadores conectados entre si em uma área local para comunicar-se um com o outro e compartilhar recursos tais como impressoras. Os dados são enviados na forma de pacotes e, para controlar a transmissão dos pacotes, podem ser usadas diferentes tecnologias. A tecnologia de LAN mais amplamente usada é a Ethernet e ela é espe-cificada em um padrão chamado IEEE 802.3. (Outros tipos de tecnologias de rede LAN incluem token ring e FDDI.)

Hoje, a Ethernet utiliza uma topologia em estrela, na qual cada nó (dispositivo) está conectado ao outro através de equipamentos ativos de rede, como switches. O número de dispositivos conectados em uma LAN pode variar de dois a alguns milhares.

O meio de transmissão física para uma LAN com fio envolve cabos, principalmente de par tran-çado ou fibra óptica. Um cabo de par trançado consiste em oito fios, formando quatro pares de fios de cobre trançados, e é usado com conectores e soquetes RJ45. O comprimento máximo de um cabo de par trançado é 100 m, ao passo que o comprimento máximo dos cabos de fibra pode

90 Chapter 9 - Tecnologias de rede

variar de 10 a 70 km, dependendo do tipo de fibra. Dependendo do tipo de cabo (par trançado ou fibra óptica) usado, a atual velocidade de transmissão de dados pode variar de 100 Mbit/s a 100.000 Mbit/s..

Figura 9.1a Um cabo de par trançado consiste em quatro pares de fios trançados, normalmente conectados a um conector RJ45 na extremidade.

Uma regra geral é sempre criar uma rede com mais capacidade do que a capacidade necessária no momento da criação. Para garantir o futuro de uma rede, vale a pena projetá-la de forma que apenas 30% da sua capacidade sejam usados. Como cada vez mais aplicativos funcionam atra-vés de redes hoje em dia, a velocidade das redes deve ser cada vez maior. Embora os switches de rede (sobre os quais falaremos abaixo) sejam fáceis de atualizar após alguns anos, normalmente é muito mais difícil substituir o cabeamento.

9.1.1 Tipos de redes EthernetAbaixo, estão os tipos mais comuns de redes Ethernet no setor de vigilância por vídeo.

Fast EthernetFast Ethernet refere-se a uma rede Ethernet que pode transferir dados a uma taxa de 100 Mbit/s. Ela pode basear-se em cabo de par trançado ou de fibra óptica. (A Ethernet mais antiga de 10 Mbit/s ainda é instalada e usada, mas tais redes não fornecem a largura de banda necessária para alguns aplicativos de vídeo em rede.)

A maioria dos dispositivos conectados a uma rede, como um laptop ou uma câmera de rede, está equipada com uma interface Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX, mais conhecida como interface 10/100, que opera tanto com 10 Mbit/s como com Fast Ethernet. O tipo de cabo de par trançado usado pela Fast Ethernet se chama “cabo Cat-5”.

Gigabit EthernetGigabit Ethernet, que também pode se basear em cabo de par trançado ou de fibra óptica, tem uma taxa de dados de 1.000 Mbit/s (1 Gbit/s) e é usada mais comumente do que Fast Ethernet. A Ethernet de 1 ou 10 Gbit/s pode ser necessária para a rede de backbone que conecta muitas câmeras em rede.


O tipo de cabo de par trançado usado pela Gigabit Ethernet é o cabo Cat-5e, no qual todos os quatro pares de fios trançados são usados para atingir velocidades de transmissão de dados mais altas. Para sistemas de vídeo em rede, recomenda-se o uso de cabos Cat-5e ou cabos de cate-goria mais alta. A maioria das interfaces é retrocompatível com a Ethernet de 10 e 100 Mbit/s, sendo mais conhecidas como interfaces 10/100/1000.

Para transmissão a longas distâncias, podem ser usados cabos de fibra, como o 1000BASE-SX (até 550 m e o 1000BASE-LX (até 550 m com fibras ópticas multimodo e 5.000 m com fibras de modo simples)..

Figura 9.1b Distâncias maiores podem ser cobertas através de cabos de fibra óptica. A fibra é usada normalmente no backbone de uma rede.

10 Gigabit EthernetA Ethernet de 10 Gigabit tem uma taxa de dados de 10 Gbit/s (10.000 Mbit/s), podendo usar um cabo de par trançado ou de fibra óptica. 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER e 10GBASE-SR baseiam-se em um cabo de fibra óptica que pode ser usado para conectar distâncias de até 10 km. Com uma solução de par trançado, um cabo de qualidade muito alta (Cat-6a ou Cat-7) é necessário. A Ethernet de 10 Gbit/s é usada principalmente para backbones em aplicações de alta qualidade que exigem altas taxas de dados.

9.1.2 Conexão de dispositivos de rede e switch de redeQuando apenas dois dispositivos precisam se comunicar diretamente entre si através de um cabo de par trançado, pode ser usado um cabo conhecido como crossover. O cabo crossover simplesmente atravessa o par de transmissão em uma extremidade do cabo, com o par receptor na outra extremidade, e vice-versa. Como muitos dispositivos têm interfaces de rede que auto-maticamente detectam tais casos, um cabo de rede comum pode ser usado.

A conexão de vários dispositivos em uma LAN exige equipamentos de rede, como um switch de rede. Ao usar um switch de rede, um cabo de rede comum é usado. A principal função de um switch de rede é encaminhar dados de um dispositivo para outro na mesma rede. Ele faz isso de maneira eficiente, pois os dados podem ser direcionados de um dispositivo para outro sem afetar outros dispositivos na mesma rede.


Um switch de rede funciona registrando os endereços MAC (Media Access Control) de todos os dispositivos conectados a ele. (Cada dispositivo de rede tem um único endereço MAC, com-posto de uma série de números e letras em notação hexadecimal, e é definido pelo fabricante. O endereço é frequentemente encontrado na etiqueta do produto.) Quando um switch de rede recebe dados, ele os encaminha somente para a porta que está conectado ao dispositivo com o endereço MAC de destino apropriado.

Switches de rede normalmente indicam seu desempenho em taxas por portas e em taxas de ba-ckplane ou internas (em taxas de bits e em pacotes por segundo). As taxas de portas indicam as taxas máximas em portas específicas. Isso significa que a velocidade de um switch, por exemplo, 100 Mbit/s, é frequentemente o desempenho de cada porta.

Figura 9.1c Com um switch de rede, a transferência de dados é gerenciada de maneira muito eficiente, pois o tráfego de dados pode ser direcionado de um dispositivo para outro sem afetar nenhuma outra porta do switch.

Normalmente, um switch de rede opera com diferentes velocidades de transmissão de dados si-multaneamente. As taxas mais comuns eram 10/100 Mbit/s, com suporte aos padrões 10 Mbit/s e Fast Ethernet. Hoje em dia, os switches de rede frequentemente têm interfaces 10/100/1000, portanto, com suporte simultâneo a 10 Mbit/s, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet. A taxa e o modo de transferência entre uma porta em um switch e um dispositivo conectado são normalmente determinados por negociação automática, em que a taxa de dados mais alta e o melhor modo de transferência que sejam comuns são usados. Um switch de rede também permite que um dispositivo conectado funcione em modo full duplex, ou seja, envie e receba dados ao mesmo tempo, resultando em maior desempenho.

Os switches de rede podem ter diferentes recursos ou funções. Alguns switches incluem a função de um roteador (consulte a Seção 9.2). Um switch também pode ter suporte para Power over Ethernet ou Qualidade de Serviço (consulte a Seção 9.4), que controla a quantidade de largura de banda usada por diferentes aplicativos.

9.1.3 Power over EthernetA Power over Ethernet (PoE) dá a opção de alimentar os dispositivos conectados a uma rede Ethernet através do mesmo cabo usado para a comunicação de dados. A Power over Ethernet é amplamente usada na alimentação de telefones IP, pontos de acesso sem fio e câmeras de rede em uma LAN.


A principal vantagem da PoE é sua economia inerente de custos. Não é necessário contratar um eletricista nem instalar uma fiação separada. Isso é vantajoso principalmente em áreas de difícil acesso. O fato de que não é necessário instalar cabos de força pode economizar, dependendo da localização da câmera, até algumas centenas de dólares por câmera. A PoE também facilita a transferência de uma câmera para um novo local ou a inclusão de câmeras em um sistema de vigilância por vídeo.

Além disso, o PoE pode tornar um sistema de vídeo mais seguro. Um sistema de vigilância por vídeo com PoE pode ser alimentado a partir da sala do servidor, que normalmente tem uma UPS (Uninterruptible Power Supply - Fonte de Alimentação Ininterrupta) de reserva. Isso significa que o sistema de vigilância por vídeo pode permanecer operacional mesmo durante uma falta de energia.

Devido às vantagens da PoE, ela é recomendada para o maior número possível de dispositivos. A alimentação disponibilizada pelo switch ou midspan compatível com PoE deve ser suficiente para os dispositivos conectados, e os dispositivos devem aceitar a classificação de alimentação fornecida. Isso é explicado mais detalhadamente nas sections a seguir.

Padrão 802.3af, PoE+ e High PoEA maioria dos dispositivos com PoE de hoje segue o padrão IEEE 802.3af, publicado em 2003. O padrão IEEE 802.3af utiliza cabos Cat-5 ou superiores, e garante que a transferência de dados não seja afetada. No padrão, o dispositivo que fornece a energia é chamado de equipamento de fonte de energia (PSE). Ele pode ser um switch ou um midspan compatível com PoE. O dispositivo que recebe a energia é chamado de dispositivo alimentado (PD). A funcionalidade é normal-mente integrada em um dispositivo de rede, como uma câmera de rede, ou fornecida como um divisor autônomo (consulte a seção abaixo).

A retrocompatibilidade com dispositivos de rede não compatíveis com a PoE é garantida. O pa-drão inclui um método para identificar automaticamente se um dispositivo aceita a PoE, e a ali-mentação é fornecida ao dispositivo apenas quando isso for confirmado. Isso também significa que o cabo Ethernet conectado a um switch PoE não fornecerá energia se não estiver conectado a um dispositivo compatível com PoE. Isso elimina o risco de choque elétrico na instalação ou no recabeamento de uma rede.

Em um cabo de par trançado, há quatro pares de fios trançados. A PoE pode usar os dois pares de fios ’a mais’, ou sobrepor-se à corrente nos pares de fios usados para a transmissão de dados. Muitas vezes, os switches com PoE incorporado fornecem eletricidade através dos dois pares de fios usados para transferir dados, ao passo que os midspans normalmente usam os dois pares a mais. Um PD suporta ambas as opções.

De acordo com o padrão IEEE 802.3af, um PSE fornece uma tensão de 48 Vcc com potência máxima de 15,4 W por porta. Considerando que ocorre perda de potência em um cabo de par trançado, são garantidos apenas 12,95 W para um PD. O padrão IEEE 802.3af especifica várias categorias de desempenho para os PDs.


Os PSE, como switches e midspans, normalmente fornecem uma certa quantidade de energia, tipicamente 300 W a 500 W. Em um switch de 48 portas, isso significaria 6 W a 10 W por porta se todas as portas estiverem conectadas a dispositivos que usam PoE. A não ser que os PDs su-portem classificação de energia, deve ser reservado um total de 15,4 W para cada porta que use PoE, o que significa que um switch com 300 W só pode alimentar 20 das 48 portas. Entretanto, se todos os dispositivos informarem o switch que são dispositivos de Classe 1, os 300 W bastarão para alimentar todas as 48 portas.

Tabela 9.1a Classificações de energia de acordo com IEEE 802.3af e IEEE 802.3at.

A maioria das câmeras de rede fixas pode ser alimentada por PoE utilizando o padrão IEEE 802.3af, sendo normalmente identificadas como dispositivos de Classe 1 ou 2.

Outro padrão de PoE é o IEEE 802.3at, também chamado de PoE+. Usando PoE+, o limite de energia aumenta para pelo menos 30 W por meio de dois pares de fios de um PSE. Para requisitos de energia superiores ao padrão PoE+, a Axis usa o termo High PoE. Com High PoE, os limites de energia aumentam para pelo menos 60 W por meio de quatro pares de fios e 51 W é garantido para Power over Ethernet.

Midspans e divisores PoE+ e High PoE podem ser usados para dispositivos, como câmeras PTZ com controle motorizado, além de câmeras com aquecedores e ventoinhas, que exigem mais potência do que o padrão IEEE 802.3af pode fornecer. Para PoE+ e High PoE, recomenda-se o uso pelo menos de um cabo Cat-5e ou superior.

Midspans e divisoresOs midspans e divisores (também conhecidos como divisores ativos) são equipamentos que per-mitem que uma rede existente opere com Power over Ethernet.

O midspan, que inclui alimentação em um cabo Ethernet, é posicionado entre o switch de rede e os dispositivos alimentados. Para garantir que a transferência de dados não seja afetada, é im-portante ter em mente que a distância máxima entre a origem dos dados (por exemplo, o switch) e os produtos de vídeo em rede não seja maior do que 100 m. Isso significa que o midspan e os divisores ativos devem ser colocados em uma distância de até 100 m.

Classe Nível mínimo de potência no PSE

Nível máximo de potência usado pelo PD Uso

0 15,4 W 0,44 W - 12,95 W padrão

1 4,0 W 0,44 W - 3,84 W opcional

2 7,0 W 3,84 W - 6,49 W opcional

3 15,4 W 6,49 W - 12,95 W opcional

4 30 W 12,95 W - 25,5 W


.

Figura 9.1d Um sistema existente pode ser atualizado com a função de PoE utilizando um midspan e um divisor.

Um divisor é usado para dividir a energia e os dados em um cabo Ethernet em dois cabos se-parados, que podem ser conectados a um dispositivo que não tenha suporte integrado a PoE. Como o PoE e o PoE+ só fornecem 48 VCC, outra função do divisor é reduzir a tensão para o nível adequado para o dispositivo, por exemplo, 12 V ou 5 V.

9.2 Envio de dados pela InternetPara enviar dados entre um dispositivo na rede local e outro dispositivo de outra LAN, é neces-sária uma forma padronizada de comunicação, pois as redes locais podem usar diferentes tipos de tecnologias. Essa necessidade levou ao desenvolvimento do endereçamento IP e dos muitos protocolos IP para comunicação pela internet, que é um sistema global de redes de computado-res interconectadas. Antes de falar sobre o endereçamento IP, falaremos a seguir sobre alguns elementos básicos da comunicação pela Internet, como roteadores, firewalls e provedores de serviços de Internet.

RoteadoresPara encaminhar pacotes de dados de uma LAN para outra pela internet, um equipamento de rede chamado de roteador de rede deve ser usado. Um roteador encaminha informações de uma rede para outra com base em endereços IP. Ele somente encaminha pacotes de dados que são enviados para outra rede. Um roteador é mais comumente usado para conectar uma rede local à internet. Tradicionalmente, os roteadores eram chamados de gateways.

FirewallsUm firewall é projetado para evitar o acesso não-autorizado de/para uma rede privada. Os firewalls podem ser implementados como hardware e software ou como uma combinação deles. Os firewalls são freqüentemente usados para evitar que usuários não-autorizados da Internet tenham acesso a redes particulares conectadas à Internet. As mensagens que entram ou saem da Internet atravessam o firewall, que examina cada mensagem e bloqueia as que não cumprem os critérios especificados de segurança.

Comutador de rede

Fonte de alimentação ininterrupta(UPS)

3115

Midspan

Câmera de rede comPoE incorporado

Câmera de redesem PoE incorporado

Divisor ativo

Fonte de alimentação Ethernet Power over Ethernet


Conexões à InternetPara conectar uma LAN à Internet, é necessário estabelecer uma conexão de rede através de um provedor de serviços de Internet (ISP). Na conexão com a internet, são usados termos como upstream e downstream. Upstream significa a velocidade de transferência (largura de banda) com que os dados podem ser transferidos do dispositivo para a internet; por exemplo, quando o vídeo é enviado de uma câmera de rede. Downstream é a velocidade de transferência para o download de arquivos, por exemplo, quando um vídeo é recebido por um PC de monitoramento. Na maioria dos cenários, por exemplo, um notebook conectado à internet, a velocidade de do-wnload da internet é a mais importante a considerar. Em uma aplicação de vídeo em rede com uma câmera de rede em uma localidade remota, a velocidade de upstream é mais relevante, pois os dados (vídeo) da câmera de rede serão enviados à Internet. Tecnologias de internet com lar-gura de banda assimétrica, como ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), podem não ser ade-quadas para aplicativos de vídeo em rede, pois a taxa de dados upstream pode ser muito baixa.

9.2.1 Endereçamento IPQualquer dispositivo que queira se comunicar com outros dispositivos via internet deve ter um endereço IP único e adequado. Endereços IP são usados para identificar os dispositivos de envio e de recepção. Atualmente, há duas versões de IP: IP versão 4 (IPv4) e IP versão 6 (IPv6). A principal diferença entre eles é que o tamanho de um endereço IPv6 é maior (128 bits comparado com 32 bits de um endereço IPv4). Endereços IPv4 são os mais comumente usados hoje.

9.2.2 Endereços IPv4Os endereços IPv4 são agrupados em quatro blocos, cada um separado por um ponto. Cada bloco representa um número entre 0 e 255; por exemplo, 192.168.12.23.

Alguns blocos de endereços IPv4 foram reservados exclusivamente para uso privado. Esses en-dereços IP privados são 10.0.0.0 a 10.255.255.255, 172.16.0.0 a 172.31.255.255 e 192.168.0.0 a 192.168.255.255. Tais endereços só podem ser usados em redes privadas e não têm permissão de encaminhamento através de um roteador para a internet. Todos os dispositivos que desejam se comunicar pela internet devem ter seu próprio endereço IP público individual. Um endereço IP público é um endereço alocado por um provedor de serviços de internet. Um ISP pode desig-nar um endereço IP dinâmico, que pode mudar durante uma sessão, ou um endereço estático, normalmente com uma taxa mensal adicional.

PortasO número de uma porta define um determinado serviço ou aplicação para que o servidor recep-tor (por exemplo, uma câmera de rede) saiba como processar os dados recebidos. Quando um computador envia dados relacionados a uma aplicação específica, é normal que ele acrescente automaticamente o número da porta a um endereço IP sem que o usuário saiba.

Os números de porta podem variar de 0 a 65535. Certos aplicativos usam números de porta que são pré-atribuídos a eles pela Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Por exemplo, um serviço web via HTTP é normalmente mapeado para a porta 80 em uma câmera de rede.


Criando endereços IPv4Para que uma câmera de rede ou um codificador de vídeo funcione em uma rede IP, é necessário atribuir a ele(a) um endereço IP. Definir um endereço IPv4 para um produto de vídeo em rede da Axis pode ser feito de duas formas principais: automaticamente usando DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) e manualmente. A configuração manual pode ser feita de duas formas. Uma é usar a página da web do produto de vídeo em rede para inserir o endereço IP estático, a máscara de sub-rede e os endereços IP do roteador padrão, do servidor de DNS (Domain Name System) e do servidor de NTP (Network Time Protocol) para sincronizar o horário do produto de vídeo em rede. A segunda forma é usar uma ferramenta de software de gerenciamento, como o AXIS Camera Management.

O DHCP gerencia um grupo de endereços IP, que podem ser atribuídos dinamicamente a uma câmera de rede/um codificador de vídeo. A função de DHCP é geralmente realizada por um roteador de banda larga. O roteador de banda larga, por sua vez, é normalmente conectado à internet e recebe seu endereço IP público de um provedor de serviços de internet. Usar um ende-reço dinâmico de IP significa que o endereço IP de um dispositivo de rede pode mudar de um dia para o outro. Com endereços IP dinâmicos, recomenda-se que os usuários registrem um nome de domínio (por exemplo, www.mycamera.com) para o produto de vídeo em rede em um servidor de DNS dinâmico, que pode sempre vincular o nome do domínio do produto a qualquer endereço IP atualmente atribuído a ele. (Um nome de domínio pode ser registrado usando alguns dos sites populares de DNS dinâmico, como www.dyndns.org. A Axis também oferece o seu próprio, chamado de AXIS Internet Dynamic DNS Service, em www.axiscam.net, que pode ser acessado na página da web de um produto de vídeo em rede da Axis.)

Usar o DHCP para criar um endereço IPv4 funciona da seguinte forma. Quando um produto de vídeo em rede fica on-line, ele envia uma consulta solicitando a configuração a um servidor de DHCP. O servidor de DHCP responde com a configuração solicitada pelo produto de vídeo em rede. Isso normalmente inclui o endereço IP, a máscara de sub-rede e os endereços IP do rotea-dor, do servidor de DNS e do servidor de NTP. O produto de vídeo em rede primeiro verifica se o endereço IP oferecido não está já em uso na rede local, atribui o endereço a si mesmo e, a seguir, atualiza um servidor DNS dinâmico com seu endereço IP atual, de forma que os usuários possam acessar o produto usando um nome de domínio.

Com o AXIS Camera Management, o software pode encontrar e criar automaticamente endere-ços IP e exibir o estado da conexão. O software também pode ser usado para atribuir endereços IP estáticos particulares aos produtos de vídeo em rede da Axis. Isso é recomendado quando um software de gerenciamento de vídeo é usado para acessar os produtos de vídeo em rede. Em um sistema de vídeo em rede com possivelmente centenas de câmeras, um programa como o AXIS Camera Management é necessário para gerenciar eficientemente o sistema. Para saber mais sobre o gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

NAT (Network Address Translation, Conversão de Endereço de Rede)Quando um dispositivo de rede com um endereço IP privado deseja enviar informações pela internet, ele precisa fazê-lo usando um roteador que suporte NAT. Usando essa técnica, o rote-ador pode converter um endereço IP privado em um endereço IP público sem o conhecimento do host de origem.


Encaminhamento de portasPara ter acesso pela internet às câmeras localizadas em uma LAN privada, o endereço IP público do roteador deve ser usado junto com o respectivo número de porta do produto de vídeo em rede na rede privada.

Como um serviço web via HTTP é normalmente mapeado para a porta 80, o que acontece quando há vários produtos de vídeo em rede usando a porta 80 para HTTP em uma rede privada? Em vez de alterar o número de porta HTTP padrão para cada produto de vídeo em rede, um roteador pode ser configurado para associar um número de porta HTTP único para o endereço IP e a porta HTTP padrão de um produto de vídeo em rede particular. Esse processo se chama ’encaminha-mento de portas’.

O encaminhamento de portas funciona da seguinte maneira. Os pacotes de dados recebidos chegam ao roteador através do endereço IP público (externo) do roteador e através de um nú-mero de porta específico. O roteador é configurado para encaminhar todos os dados que entra-rem em um número de porta predefinido para um dispositivo específico no lado da rede privada do roteador. O roteador substitui o endereço do roteador com o endereço privado do dispositivo e encaminha os dados para o dispositivo. O inverso acontece com os pacotes de dados enviados. O roteador substitui o endereço UP privado do dispositivo com o endereço IP público do roteador antes que os dados sejam enviados pela internet. Para o cliente externo, parece que ele está se comunicando com o roteador quando, de fato, os pacotes enviados originam-se do dispositivo na rede privada.

Figura 9.2a Graças ao encaminhamento de portas no roteador, as câmeras de rede com endereços IP privados em uma rede local podem ser acessadas pela Internet. Nesta ilustração, o roteador sabe encaminhar os dados (solicitação) que chegam à porta 8032 para uma câmera de rede cujo endereço IP privado é 192.168.10.13, porta 80. Então, a câmera de rede pode começar a enviar imagens de vídeo.

193.24.171.247Roteador

Mapeamento de portas no roteador

Endereço IP externodo roteador

193.24.171.247 8028 192.168.10.11 80193.24.171.247 8030 192.168.10.12 80193.24.171.247 8032 192.168.10.13 80

192.168.10.11Porta 80

192.168.10.12Porta 80

192.168.10.13Porta 80

URL: http://193.24.171.247:8032Solicitação HTTP

INTERNET

Endereço IP internodo dispositivo de rede

Porta externa Porta interna


O encaminhamento de portas é normalmente realizado com a configuração do roteador em primeiro lugar. Roteadores diferentes têm maneiras diferentes de realizar o encaminhamento de portas, e há sites como o www.portforward.com que oferecem instruções passo a passo para diferentes roteadores. Normalmente, o encaminhamento de portas requer o uso da interface do roteador em um navegador de internet, a digitação do endereço IP público (externo) do roteador e um número exclusivo de porta que, então, é correlacionado ao endereço IP interno do produto de vídeo em rede específico e ao seu número de porta do aplicativo.

Para facilitar a tarefa de encaminhamento de portas, a Axis oferece o recurso de NAT de passa-gem em seus produtos de vídeo em rede. O NAT de passagem, quando ativado, tentará configurar o mapeamento de portas em um roteador NAT na rede usando UPnP. Na página da web do produto de vídeo em rede, os usuários podem inserir manualmente o endereço IP do roteador de NAT. Se um roteador não for manualmente especificado, o produto de vídeo em rede procurará automaticamente roteadores de NAT na rede e selecionará o roteador padrão. Além disso, o NAT de passagem selecionará automaticamente uma porta HTTP se nenhuma for inserida manualmente.

Figura 9.2b Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem o encaminhamento de portas através da travessia de NAT.


9.2.3 Endereços IPv6Um endereço IPv6 é escrito em notação hexadecimal, com dois-pontos subdividindo o endereço em oito blocos de 16 bits cada um; por exemplo, 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847

As principais vantagens do IPv6, além da disponibilidade de um enorme número de endereços IP, estão a possibilidade de permitir que um dispositivo configure automaticamente seu ende-reço IP usando seu endereço MAC. Para comunicação pela Internet, o host solicita e recebe do roteador o prefixo necessário do bloco de endereços públicos e outras informações. O prefixo e o sufixo do host são usados para que o DHCP para alocação do endereço IP e a configuração manual de endereços IP não sejam mais necessários com o IPv6. O encaminhamento de portas também não é mais necessário. Outras vantagens do IPv6 são a renumeração para simplificar a comutação de redes corporativas inteiras entre provedores; roteamento mais veloz, criptografia ponto a ponto de acordo com a IPSec e conectividade através do mesmo endereço em redes variáveis (IPv6 Móvel).

Um endereço IPv6 é envolto com colchetes em um URL e uma porta específica pode ser endere-çada da seguinte forma: http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/ Definir um endereço IPv6 para um produto de vídeo em rede da Axis é simples, bastando marcar uma caixa para ativar o IPv6 no produto. Então, o produto receberá um endereço IPv6 de acordo com a configuração no roteador de rede.

9.2.4 Protocolos de transporte de dados para vídeo em redeO Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) e o Protocolo de Datagramas de Usuário (UDP) são os protocolos IP usados para enviar dados. Esses protocolos de transporte atuam como trans-portadores para muitos outros protocolos. Por exemplo, o HTTP (Protocolo de Transferência de Hipertexto), usado para navegar por páginas da Web em servidores de todo o mundo através da Internet, é transportado pelo TCP.

O TCP é um canal de transmissão confiável, baseado em conexões. Ele garante que os dados enviados de um ponto sejam recebidos pelo outro. A confiabilidade do TCP por meio da retrans-missão pode introduzir atrasos significativos. Em geral, o TCP é usado quando a confiabilidade da comunicação é mais importante que a latência do transporte.

UPD é um protocolo sem conexão e não garante a entrega dos dados enviados, deixando todo o mecanismo de controle e de verificação de erros para o próprio aplicativo. O UDP não fornece transmissão de dados perdidos e, portanto, não introduz mais atrasos.


Tabela 9.2a Protocolos e portas TCP/IP comuns usados para vídeo em rede.

ProtocoloProtocolo de Transporte

Detecção automática Uso comum Uso comum

FTP(Protocolo de Transferência de Arquivo)

TCP 21Transferência de arquivos pela In-ternet / intranets

Transferência de imagens ou vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo para um servidor de FTP ou um aplicativo

SMTP(Protocolo de Transferência de Envio de E-mail

TCP 25Protocolo par en-vio de mensagens de email

Uma câmera de rede/um codificador de vídeo pode enviar imagens ou notificações de alarme usando seu cliente de email interno.

HTTP(Protocolo de Transferência de Hiper-texto

TCP 80

Usado para na-vegar na Web, ou seja, para acessar páginas de servi-dores da Web

A maneira mais comum de transferir imagens de vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo onde o dispositivo de vídeo em rede funciona essencialmente como um servidor de Web, dispo-nibilizando o vídeo para o usuário ou servidor de aplicativos solicitante.

HTTPS(Protocolo de Transferência de Hipertex-to por Secure Socket Layer)

TCP 443

Usado para aces-sar páginas da Web utilizando de maneira segu-ra a tecnologia de criptografia

Transmissão segura de ví-deo por câmeras de rede/codificadores de vídeo.

RTP(Protocolo de Tempo Real)

UDP/TCP Não definido

Formato padroni-zado de pacotes RTP para distri-buição de áudio e vídeo pela Internet — muitas vezes usados em sistemas de mídia por fluxo contí-nuo ou videocon-ferência

Uma maneira comum de transmitir vídeos em rede nos formatos H.264/MPEG, e para sincronizar vídeo e áudio, pois o RTP numera seqüencialmente e registra a data e a hora dos pacotes de dados, permitindo que esses pacotes sejam remonta-dos na seqüência correta. A transmissão pode ser realizada ou em unicast ou em multicast.

RTSP(Protocolo de Streaming Tempo Real)

TCP 554 Usado par criar e controlar sessões multimídia através de RTP


9.3 VLANsQuando um sistema de vídeo em rede é criado, muitas vezes se quer manter a rede separada de outras redes, tanto por motivos de segurança como por motivos de desempenho. À primeira vista, a escolha óbvia seria criar uma rede separada. Embora isso simplifique o projeto, o custo de adquirir, instalar e manter a rede é, freqüentemente maior do que quando se usa uma tecnologia chamada ’rede local virtual’ (VLAN).

A VLAN é uma tecnologia para segmentar as redes virtualmente, uma função reconhecida pela maioria dos switches de rede. Isso pode ser feito dividindo-se os usuários da rede em grupos lógicos. Apenas os usuários de um grupo específico podem trocar dados ou acessar determinados recursos da rede network. Se um sistema de vídeo em rede estiver segmentado em uma VLAN, somente os servidores localizados naquela VLAN podem acessar as câmeras de rede. VLANs fornecem uma solução flexível e mais barata do que uma rede separada. O principal protocolo usado na configuração de VLANs é o IEEE 802.1Q, que marca cada quadro ou pacote com bytes a mais para indicar a qual rede virtual o pacote pertence.

Figura 9.3a Nesta ilustração, as VLANs são criadas com vários switches. Primeiro, cada uma das duas LANs é segmentada em VLAN 20 e VLAN 30. Os links entre os switches transportam dados para VLANs diferentes. Somente membros da mesma VLAN podem trocar dados, seja dentro da mesma rede ou em redes diferentes. VLANs podem ser usadas para separar uma rede de vídeo de uma rede administrativa.

9.4 Qualidade de ServiçoComo aplicativos diferentes, por exemplo, telefone, e-mail e vídeo de vigilância, podem usar a mesma rede IP, é necessário controlar como os recursos de rede serão compartilhados para atender às necessidades de cada serviço. Uma solução é permitir que os roteadores e switches de rede funcionem de maneira diferente em diferentes tipos de serviços (voz, dados e vídeo) à medida que o tráfego atravessa a rede. Usando a Qualidade de Serviço (QoS), diferentes aplica-ções de rede podem coexistir na mesma rede sem consumir a largura de banda uma da outra.

VLAN 20 VLAN 30

VLAN 30 VLAN 20


O termo ’Qualidade de Serviço’ refere-se a várias tecnologias tais como a Differentiated Service Codepoint (DSCP), que pode identificar o tipo de dados em um pacote e, assim, dividir os pacotes em categorias de tráfego que possam ser priorizadas para encaminhamento. As principais van-tagens de uma rede que opera com QoS são a possibilidade de priorizar o tráfego e permitir a distribuição de fluxos de alta prioridade antes dos fluxos de menor prioridade, além da maior confiabilidade em uma rede, controlando a quantidade de largura de banda que uma aplicação pode usar e, portanto, controlando a disputa pela largura de banda entre as aplicações. Um exemplo de onde a QoS pode ser usada é com comandos de PTZ para garantir respostas rápidas da câmera a solicitações de movimento. O pré-requisito para o uso da QoS em uma rede de vídeo é que todos os switches, roteadores e produtos de vídeo em rede suportem QoS.

Figura 9.4a Rede comum (que não reconhece QoS). Neste exemplo, o PC1 está assistindo a dois fluxos de vídeo das câmeras 1 e 2, com cada câmera enviando a 2.5 Mbit/s. Subitamente, o PC2 começa uma transferência de arquivo do PC3. Nesse cenário, o File Transfer Protocol (FTP) tentará usar toda a capacidade de 10 Mbit/s entre os roteadores 1 e 2, enquanto que os fluxos de vídeo tentarão manter seu total de 5 Mbit/s. A quantidade de largura de

banda dada ao sistema de vigilância não pode mais ser garantida e a taxa de quadros do vídeo provavelmente será reduzida. Na pior das hipóteses, o tráfego de FTP consumirá toda a largura de banda disponível.

Figura 9.4b Rede que reconhece QoS. Aqui, o Roteador 1 foi configurado para usar até 5 Mbit/s dos 10 Mbit/s disponíveis para o fluxo de vídeo. O tráfego de FTP pode usar até 2 Mbit/s e o HTTP e todos os outros tráfegos podem usar o máximo de 3 Mbit/s. Usando essa divisão, os fluxos de vídeo terão sempre a largura de banda necessária disponível. As transferências de arquivos são consideradas menos importantes e recebem menos largura de banda, mas mesmo assim haverá largura de banda disponível para navegação na Web e outros tipos de tráfego. Perceba que esses valores máximos valem apenas quando houver congestionamento na rede. Se houver largura de banda ociosa, ela poderá ser usada por qualquer tipo de tráfego.

Switch 1Câmera 1

Câmera 2

PC 3

100 Mbit

100 MbitRoteador 1 Roteador 2

Switch 2

PC 1

PC 2

100 Mbit

FTP

Vídeo

10 MbitFTP

Vídeo

Switch 1Câmera 1

Câmera 2

PC 3

Roteador 1 Roteador 2

Switch 2

PC 1

PC 210 Mbit

FTP 2

Vídeo 5HTTP 3

FTP

Vídeo

100 Mbit

100 Mbit100 Mbit


9.5 Segurança de redeHá diferentes níveis de segurança quando se trata de proteger as informações enviadas por redes IP. O primeiro é a autenticação e a autorização. O usuário ou dispositivo identifica-se para a rede e para o ponto remoto através de um nome de usuário e uma senha, que são verificados antes que o dispositivo possa entrar no sistema. A segurança pode ser reforçada com a criptografia dos dados para evitar que outras pessoas usem ou leiam os dados. Métodos comuns são SSL/TLS (também conhecido como HTTPS), VPN e WEP ou WPA em redes sem fio. (Para saber mais sobre segurança de redes sem fio, consulte o Capítulo 10.) O uso de criptografia poderá deixar as comunicações mais lentas, dependendo do tipo de implementação e de criptografia usados.

9.5.1 Autenticação de nome de usuário e senhaA autenticação por nome de usuário e senha é o método mais básico para proteger os dados em uma rede IP e pode ser suficiente quando não for necessário um alto nível de segurança ou quando a rede de vídeo for separada da rede principal, sem que usuários não autorizados tenham acesso físico à rede de vídeo. As senhas podem ser criptografadas ou não quando forem enviadas; as primeiras proporcionam a melhor segurança.

Os produtos de vídeo em rede da Axis oferecem proteção por senha em vários níveis. Estão dis-poníveis três níveis: Administrador (acesso total a todas as funções), Operador (acesso a todas as funções, exceto às páginas de configuração), Visualizador (acesso apenas ao vídeo ao vivo).

9.5.2 Filtragem de endereços IPOs produtos de vídeo em rede da Axis fornecem filtragem de endereços IP, que concede ou nega direitos de acesso a endereços IP definidos. O normal é configurar as câmeras de rede para per-mitir que somente o endereço IP do servidor que hospeda o software de gerenciamento de vídeo acesse os produtos de vídeo em rede.

9.5.3 IEEE 802.1XMuitos produtos de vídeo em rede da Axis suportam IEEE 802.1X, que é um método usado para proteger uma rede da conexão com dispositivos não autorizados. O IEEE 802.1X estabelece uma conexão ponto a ponto ou impede o acesso da porta da LAN se a autenticação falhar. O IEEE 802.1X impede o que é chamado de ”captura de porta”, ou seja, quando um computador não autorizado obtém acesso a uma rede ao acessar uma tomada de rede dentro ou fora de um prédio. O IEEE 802.1X é útil em aplicações de vídeo em rede, pois as câmeras em rede estão fre-quentemente localizadas em espaços públicos, onde uma tomada de rede abertamente acessível pode ser um risco de segurança. Nas redes corporativas de hoje, o IEEE 802.1X está se tornando obrigatório para qualquer coisa conectada a uma rede.

Em um sistema de vídeo em rede, o IEEE 802.1X pode funcionar da seguinte forma: 1) Uma câmera de rede que está configurada para IEEE 802.1X envia uma solicitação de acesso à rede a um switch ou ponto de acesso; 2) o switch ou o ponto de acesso encaminha a solicitação a um servidor de autenticação; por exemplo, um servidor RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service), como um servidor do Microsoft Internet Authentication Service; 3) se a autenti-cação for bem-sucedida, o servidor ordena que o switch ou o ponto de acesso abra a porta para permitir que os dados da câmera de rede passem pelo switch e sejam enviados pela rede.


Figura 9.5a O IEEE 802.1X proporciona segurança por porta e envolve um solicitante (por exemplo, uma câmera de rede), um autenticador (por exemplo, um switch) e um servidor de autenticação. Passo 1: o acesso à rede é solicitado; passo 2: a consulta é encaminhada para um servidor de autenticação; passo 3: a autenticação é bem-sucedida e o switch é instruído a deixar que a câmera de rede envie dados pela rede.

9.5.4 HTTPS ou SSL/TLSO HTTPS (Hyper Text Transfer Protocol Secure) é um método de comunicação seguro que envia HTTP dentro de uma conexão de Secure Socket Layer (SSL) ou Transport Layer Security (TLS). Isso significa que o HTTP e os dados em si são criptografados.

Muitos produtos de vídeo em rede da Axis operam originalmente com HTTPS, o que possibilita a visualização segura das imagens em um navegador de Web. Para permitir que uma câmera de rede ou um codificador de vídeo da Axis comunique-se sobre HTTPS, um certificado digital e um par de chaves assimétricas devem ser instalados no produto Axis. O par de chaves é gerado pelo produto Axis. O certificado pode ser gerado e autoassinado pelo produto Axis ou emitido por uma autoridade certificadora. Com HTTPS, o certificado é usado para autenticação e cripto-grafia. Isso significa que o certificado permite que um navegador da web verifique a identidade da câmera ou do codificador de vídeo e permite que a comunicação seja criptografada usando chaves geradas por criptografia de chave pública.

9.5.5 VPN (Virtual Private Network, Rede Privada Virtual)Com uma VPN, é possível criar um “túnel” seguro entre dois dispositivos em comunicação, per-mitindo uma comunicação segura e protegida pela internet. Nessa configuração, o pacote ori-ginal é criptografado, inclusive os dados e seu cabeçalho, que pode conter informações como os endereços de origem e destino, o tipo de informação enviado, o número do pacote na seqüência de pacotes e o comprimento do pacote. O pacote criptografado é então encapsulado em outro pacote que mostra somente os endereços UP dos dois dispositivos em comunicação (ou seja, os roteadores). Essa configuração protege o tráfego e seu conteúdo do acesso não autorizado e somente dispositivos com a ”chave” correta poderão trabalhar dentro da VPN. Dispositivos de rede entre o cliente e o servidor não poderão acessar nem visualizar os dados.

Servidor de Autenticação

(RADIUS)

ou outrorecurso de

LAN

Autenticador(Switch)

1

Solicitante (câmera de rede)

2

3


Túnel VPN

PACOTE

Criptogra�a SSL/TLS

DADOS

Seguro Sem Segurança

Figura 9.5b A diferença entre SSL/TLS e a VPN é que, no SSL/TLS, apenas os dados reais de um pacote são criptografados. Com a VPN, todo o pacote pode ser criptografado e encapsulado para criar um ”túnel” seguro. As duas tecnologias podem ser usadas em paralelo, mas isso não é recomendado, pois cada tecnologia adicionará custo adicional e reduzirá o desempenho do sistema.

107Capítulo 10 - Tecnologias sem fio

10. Tecnologias sem fioPara aplicações de vigilância por vídeo, a tecnologia sem fio é uma maneira flexível, econômica e rápida de distribuir câmeras, especialmente por áreas extensas, como um estacionamento ou uma aplicação de vigilância para o centro da cidade. Essas tecnologias dispensam a extensão de um cabo até o chão. Em edifícios mais antigos e protegidos, a tecnologia sem fio pode ser a única alternativa caso não possam ser instalados cabos Ethernet comuns.

A Axis oferece câmeras que funcionam originalmente sem fio. As câmeras de rede sem tecnologia sem fio incorporada também podem ser integradas a uma rede sem fio se for usada uma ponte wireless.

10.1 802.11 Padrões de WLANO conjunto mais comum de padrões para redes locais sem fio (WLAN) é o IEEE 802.11. Embora também existam outros padrões e outras tecnologias reservadas, a vantagem dos padrões sem fio 802.11 é que todos operam em um espectro não licenciado, ou seja, não há nenhuma taxa de licenciamento para montar e operar a rede. As emendas mais relevantes para os padrões dos produtos Axis são 802.11b, 802.11g e 802.11n.

O 802.11b, que foi aprovado em 1999, opera na faixa de 2.4 GHz e fornece taxas de dados de até 11 Mbit/s. O 802.11g, que foi aprovado em 2003, opera na faixa de 2.4 GHz e fornece taxas de dados de até 54 Mbit/s. Produtos WLAN são normalmente compatíveis com 802.11b/g. A maioria dos produtos sem fio de hoje tem suporte para o 802.11n, que foi aprovado em 2009 e opera na faixa de 2.4 GHz ou de 5 GHz. Dependendo de quais recursos do padrão são implementados, o 802.11n permite uma taxa de dados máxima entre 65 Mbit/s e 600 Mbit/s. As taxas de dados, na prática, podem ser muito inferiores aos máximos teóricos. O novo padrão IEEE 802.11ac, que operará na faixa de 5 GHz, busca taxas de dados ainda maiores.

Ao instalar uma rede sem fio, a largura de banda do ponto de acesso e a largura de banda con-sumida pelos dispositivos de rede devem ser levadas em conta. Em geral, a velocidade útil de transmissão de dados aceita por um determinado padrão de WLAN é aproximadamente metade da velocidade estipulada por um padrão, devido ao consumo da sinalização e do protocolo. Com câmeras de rede que operam no padrão 802.11g, no máximo 4 ou 5 câmeras devem ser conec-tadas a um ponto de acesso sem fio.

108 Capítulo 10 - Tecnologias sem fio

10.2 Segurança de WLANDevido à natureza das comunicações sem fio, qualquer pessoa com um dispositivo sem fio que esteja presente na área coberta por uma rede sem fio poderá compartilhar a rede e interceptar os dados transferidos por ela, a menos que a rede esteja protegida.

Para evitar o acesso não autorizado aos dados transferidos e à rede, algumas tecnologias de segurança, como WEP e WPA/WPA2, foram desenvolvidas para evitar o acesso não autorizado e para criptografar os dados enviados pela rede.

10.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy)O WEP foi projetado para impedir o acesso à rede por pessoas que não possuam a chave correta. No entanto, ele não é uma tecnologia de segurança recomendada devido aos seus pontos fracos, como chaves relativamente curtas e facilidade de reconstrução de chaves a partir de uma quan-tidade relativamente pequena de tráfego interceptado.

10.2.2 Acesso protegido a Wi-FiO Wi-Fi Protected Access (WPA) e seu sucessor, Wi-Fi Protected Access II (WPA2), são baseados no padrão IEEE 802.11i. Eles aumentam significativamente a segurança de redes sem fio tratan-do os pontos fracos no WEP.

O WPA-Personal, também conhecido como WPA-/WPA2PSK (chave pré-compartilhada), foi pro-jetado para pequenas redes e não exige um servidor de autenticação. Com o WPA-Personal (WPA-/WPA2-PSK), as câmeras sem fio da Axis usam uma PSK para autenticar no ponto de acesso. A chave pode ser inserida como um número de 256 bits, expresso como 64 dígitos he-xadecimais (0 a 9, A a F), ou como uma senha usando de 8 a 63 caracteres ASCII. Deve-se usar senhas longas para superar os pontos fracos desse método de segurança.

Por outro lado, o WPA-/WPA2-Enterprise foi projetado para grandes redes e requer um servidor de autenticação com o uso do IEEE 802.1X. Consulte o Capítulo 9 para saber mais sobre o IEEE 802.1X.

Para simplificar o processo de configuração de WLAN e de conexão a um ponto de acesso, algu-mas câmeras sem fio da Axis suportam um mecanismo de pareamento de WLAN compatível com a configuração do botão de pressão Wi-Fi Protected Setup. Ele envolve um botão de pareamento de WLAN na câmera e um ponto de acesso com um botão de configuração por botão de pressão (PCB). Quando os botões na câmera e no ponto de acesso são pressionados dentro de um espaço de tempo de 120 segundos, os dispositivos descobrirão um ao outro automaticamente e concor-darão sobre uma configuração. A função de pareamento de WLAN deve ser desativada depois da instalação da câmera para evitar que alguém com acesso físico à câmera conecte-se a ela a partir de um ponto de acesso não autorizado.

109Capítulo 10 - Tecnologias sem fio

Figura 10.2a Algumas câmeras sem fio da Axis suportam um mecanismo de pareamento de WLAN compatível com o protocolo Wi-Fi Protected Setup, que simplifica o processo de configuração de segurança em redes sem fio.

10.2.3 RecomendaçõesAlgumas diretrizes de segurança para uso de câmeras sem fio para vigilância:

> Ative o login com nome de usuário/senha nas câmeras.

> Use WPA/WPA2 e uma senha com pelo menos 20 caracteres aleatórios em uma combinação mista de letras maiúsculas e minúsculas, caracteres especiais e números.

> Ative a criptografia (HTTPS) no roteador sem fio/nas câmeras. Isso deve ser feito antes que as chaves ou as credenciais sejam definidas para a WLAN para impedir que alguém veja as chaves ao serem enviadas ou configuradas na câmera.

10.3 Pontes WirelessAlgumas soluções podem usar padrões que não sejam o predominante IEEE 802.11, aumentando a velocidade e permitindo a transmissão de dados a distâncias mais longas, em combinação com uma segurança muito reforçada. Duas tecnologias normalmente usadas são microondas e laser, que podem ser usadas para conectar edifícios ou localidades com um link de dados ponto-a--ponto de alta velocidade.

10.4 Rede sem fio em malhaUma rede sem fio em malha é uma solução comum para aplicações de vigilância por vídeo cen-trais urbanas, em que centenas de câmeras, com roteadores e gateways da malha, possam estar envolvidas. Tal rede é caracterizada por vários nós de conexão que servem para receber, enviar e encaminhar dados, fornecendo caminhos de conexão individuais e redundantes entre si. Manter a latência baixa é importante em aplicações como vídeo ao vivo e, particularmente, em casos em que câmeras PTZ são usadas.

110 Capítulo 10 - Tecnologias sem fio

111Capítulo 11 - Sistemas de gerenciamento de vídeo

11. Sistemas de gerenciamento de vídeoUm aspecto importante de um sistema de vigilância por vídeo é o geren-ciamento de vídeo para visualização ao vivo, gravação, reprodução e armazenamento, além do gerenciamento de produtos de vídeo em rede. Se o sistema for composto de apenas uma ou algumas câmeras, a visualização e a gravação básica de vídeo podem ser gerenciadas através das páginas da web internas das câmeras de rede e dos codificadores de vídeo. Quando o sistema consiste em mais de algumas poucas câmeras, usar um sistema de gerenciamento de vídeo em rede, bem como as páginas da web internas dos produtos em alguns casos, é recomendado.

Hoje em dia, várias centenas de sistemas de gerenciamento de vídeo estão disponíveis, baseados em plataformas diferentes de hardware e software que cobrem diferentes sistemas operacionais (Windows, UNIX, Linux e Mac OS), segmentos de mercado e idiomas.

A Axis oferece soluções descentralizadas e centralizadas para Windows, com suporte para diversos idiomas e acesso remoto para visualização ao vivo e gravação usando um notebook, um iPhone/iPad ou um smartphone com base em Android com acesso à internet. Além disso, a rede da empre-sa de Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos oferece soluções para qualquer tipo, tamanho ou complexidade de sistema. As seções abaixo fornecem uma descrição das soluções de gerenciamento de vídeo da Axis, recursos dos sistemas, bem como possibilidades de integração com outros sistemas, como ponto de vendas ou gestão predial.

11.1 Tipos de soluções de gerenciamento de vídeoSoluções de gerenciamento de vídeo envolvem uma combinação de plataformas de hardware e software que podem ser configuradas de várias formas. A gravação, por exemplo, pode ser feita descentralizadamente nos vários locais das câmeras, hospedada ou feita centralizadamente em um local. Soluções com base em PC oferecem flexibilidade e desempenho máximo para o projeto específico do sistema, com a capacidade de adicionar funcionalidade, como armazenamento estendido ou externo, firewalls, proteção contra vírus e aplicações de vídeo inteligente.

112 Capítulo 11 - Sistemas de gerenciamento de vídeo

As soluções são frequentemente adaptadas ao número de câmeras suportado. Para sistemas me-nores com requisitos de gerenciamento de vídeo menos exigentes, soluções com funcionalidade limitada são ideais. Na maior parte dos casos, a escalabilidade da maioria dos programas de gerenciamento de vídeo, em termos de número de câmeras e de quadros por segundo, é limitada pela capacidade do hardware, e não do software. O armazenamento de arquivos de vídeo exige ainda mais do hardware de armazenamento, porque ele pode precisar operar ininterruptamente, e não apenas durante o horário comercial normal. Além disso, por natureza, o vídeo gera grandes quantidades de dados, o que exige muito da solução de armazenamento. Para saber mais sobre servidores e armazenamento, consulte o Capítulo 12.

11.1.1 Solução descentralizada para sistemas pequenos - AXIS Camera CompanionPara usuários que desejam uma solução simples para visualizar e gravar vídeo, mesmo em HDTV, a Axis oferece o AXIS Camera Companion. Ele suporta até 16 câmeras por local, ideal para lojas varejistas, escritórios e hotéis. Ele é uma solução de gerenciamento de vídeo descentralizada que permite que as gravações sejam armazenadas em um cartão de memória SD/SDHC/SDXC em uma câmera ou codificador de vídeo Axis. Ele permite que a visualização ao vivo, a reprodução de gravações, a exportação de vídeo e as configurações de vídeo sejam feitas remotamente de qualquer lugar com acesso à internet. A AXIS Camera Companion permite que os usuários finais com poucas instalações acessem cada local individualmente.

Figura 11.1a A visualização ao vivo do AXIS Camera Companion envolve quatro câmeras (à esquerda); visualização da reprodução com linha do tempo de gravação (à direita).

O cliente gratuito do software AXIS Camera Companion só precisa ser usado na instalação para configurar e carregar as configurações nos produtos de vídeo em rede. Quando os produtos de vídeo em rede estão configurados, os produtos operam independentemente, sem a necessidade de um DVR ou um servidor PC central. Como as gravações ocorrem localmente nos produtos de vídeo sem o uso da rede, a falha na rede não interromperia a gravação. A largura de banda da rede só seria usada quando for necessária visualização ao vivo ou reprodução.

Usando as configurações padrão de gravação com base em movimento, a resolução HDTV de 720p e 15 quadros por segundo, uma placa SDCX de 64 GB pode gravar mais de um mês de vídeo.


Figura 11.1b À esquerda, uma configuração do AXIS Camera Companion envolvendo câmeras com cartões de memória, switch PoE, roteador (para rede sem fio e acesso à internet), notebook e smartphone. À direita, a visualização em um smartphone.

11.1.2 Solução de vídeo hospedada para negócios com vários locaisO vídeo hospedado oferece uma solução de monitoramento sem problemas pela internet para usuários finais. Ele normalmente envolve a assinatura junto a um provedor de serviços de mo-nitoramento, como um integrador de segurança ou centro de monitoramento de alarme, que também fornece serviços como guardas e dá apoio a outras áreas do negócio, como proteção do dinheiro.

Com a solução de vídeo hospedado da Axis, os investimentos dos usuários finais ficam limitados à câmera ou ao codificador de vídeo Axis e uma conexão com a internet. Não há necessidade de manter a estação de gravação e monitoramento localmente. Usando um navegador da web em um computador ou smartphone, um usuário autorizado pode conectar-se a um portal de serviço na internet para acessar vídeo ao vivo ou gravado. O serviço é ativado por uma rede de provedores de hospedarem que usam o software AXIS Video Hosting System (AVHS), que facilita a oferta de serviços de monitoramento de vídeo pela internet para integradores de segurança e centros de monitoramento de alarmes. A solução é adequada para sistemas com um número limitado de câmeras por local, em um ou em vários locais, e é ideal para varejistas, como lojas de conveniência, postos de combustível, bancos e pequenos escritórios.

Customer site

Roteador/Switch

Câmerasde redeAxis

Servidor AVHS e armazenamento

Cliente�nal

VIDEO SERVICE PROVIDER

Armazenamento conectado à rede

INTERNET

Figura 11.1c Uma configuração do AXIS Video Hosting System com gravação de vídeo salva fora do local. Os clientes finais acessam a visualização ao vivo e as gravações fazendo login no portal do provedor de serviços.

INTERNET


11.1.3 Solução cliente-servidor geral centralizada para sistemas de tamanho médio AXIS Camera StationO AXIS Camera Station oferece funcionalidades avançadas de gerenciamento de vídeo, forne-cendo um sistema completo de monitoramento e gravação para até 100 câmeras por servidor. O software é ideal para lojas varejistas, hotéis e escolas com mais de 10 câmeras e um PC padrão conectado localmente para executar o software. Ele oferece instalação e configuração fáceis, com descoberta automática das câmeras, um Assistente de Configuração poderoso e o geren-ciamento eficiente dos produtos de vídeo em rede da Axis. Detalhes sobre os recursos suportados pelo sistema estão descritos na Seção 11.2.

Usando um software cliente-servidor Windows, o AXIS Camera Station é uma solução centrali-zada que requer que o software de gerenciamento de vídeo seja continuamente executado em um computador no local para as funções de gerenciamento e de gravação. As gravações são fei-tas na rede local, no mesmo computador em que o software AXIS Camera Station está instalado ou em dispositivos de armazenamento separados.

Um software cliente é fornecido e pode ser instalado em qualquer computador para as funções de visualização, reprodução e administração, que podem ser feitas no local ou remotamente via internet. Como a funcionalidade de vários locais é suportada, o cliente permite que os usuários acessem câmeras suportadas por diferentes servidores do AXIS Camera Station. Isso possibilita gerenciar vídeo em vários locais remotos ou em um sistema grande.

O AXIS Camera Station oferece uma API (Interface de Programação de Aplicativo) aberta para integração com outros sistemas, como ponto de vendas, controle de acesso, rastreamento (por exemplo, identificação por radiofrequência), gestão predial e controle industrial. Quando o ví-deo é integrado, as informações de outros sistemas podem ser usadas para disparar funções como gravações com base em eventos no sistema de vídeo em rede e vice-versa. Além disso, os usuários podem se beneficiar de uma interface comum para gerenciar sistemas diferentes.


Figura 11.1d Um sistema de vigilância de vídeo em rede que utiliza uma plataforma aberta de servidor PC com um software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

11.1.4 Soluções personalizadas para sistemas pequenos a grandes dos parceiros da AxisA Axis trabalha mundialmente com mais de 850 Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos para assegurar soluções de software fortemente integradas que suportam produtos de vídeo em rede Axis. Os parceiros fornecem uma variedade de soluções de software personalizadas. Tais soluções podem oferecer recursos otimizados e funcionalidades avançadas, recursos feitos sob medida para um segmento específico ou soluções com foco no país. Há também soluções que suportam mais de 1.000 câmeras e várias marcas de produtos de vídeo em rede. Para encontrar aplicativos compatíveis, consulte www.axis.com/partner/adp

11.2 Recursos do sistemaUm sistema de gerenciamento de vídeo pode ter muitos recursos diferentes. Alguns dos mais comuns estão relacionados abaixo:

> Visualização simultânea do vídeo de várias câmeras> Gravação de vídeo e áudio> Funções de gerenciamento de eventos, inclusive vídeo inteligente, como detecção de

movimento por vídeo

SoftwareAXIS Camera Station


Câmeras analógicas

Comutadorde rede

Codi�cador de vídeo Axis

Visualização, reproduçãoe administração

BANCO DE DADOS DE GRAVAÇÃO

Visualização, reproduçãoe administraçãoAcesso remoto altravésdo software Cliente AXIS Camera Station

Software clienteAXIS Camera Station

Roteador debanda larga

INTERNETREDE IP

Visualização, reprodução,administração eretaguarda

Caboscoaxiais


> Administração e gerenciamento de câmeras> Opções de pesquisa e reprodução> Controle de acesso de usuários e registro (auditoria) de atividades

11.2.1 VisualizaçãoUma função essencial de um sistema de gerenciamento de vídeo é permitir que imagens ao vivo e gravadas sejam visualizadas de maneira eficiente e intuitiva. A maioria dos aplicativos de gerenciamento de vídeo permite que mais de um usuário veja em diferentes modos, por exemplo, visão dividida (para ver câmeras diferentes ao mesmo tempo), tela cheia ou sequência de câmeras (onde as exibições de diferentes câmeras são apresentadas automaticamente, uma após a outra).

Menu

Links para espaçosde trabalho

Visualizar grupos

Controles deáudio e PTZ

Registro de alarmes

Indicador de gravaçãoBarra de ferramentas

Figura 11.2a Tela de visualização ao vivo da AXIS Camera Station.

11.2.2 Multi-streamingSoftwares como o AXIS Camera Station suportam a capacidade de fluxo múltiplo de produtos de vídeo em rede da Axis. Vários fluxos de vídeo de uma câmera em rede ou de um codificador de vídeo podem ser configurados individualmente com diferentes taxas de quadros, formatos de compactação e resolução e enviados simultaneamente a diferentes destinatários. Esse recurso otimiza o uso da largura de banda da rede.

Gravação/visualização local em taxa de quadros e altaresolução

Gravação/visualizaçãoremota em taxa de quadros e resolução média

Visualização com umtelefone celular emtaxa de quadros média e baixa resolução

Câmeraanalógica

Codi�cadorde vídeo

INTERNET

INTERNET

Figura 11.2b Vários fluxos de vídeo configuráveis individualmente permitem o envio de vídeos com diferentes taxas de quadro a destinatários diferentes.


11.2.3 Gravação de vídeoCom um software de gerenciamento de vídeo como o AXIS Camera Station, é possível gravar vídeos manualmente, continuamente e mediante acionamento automático (por movimento ou alarme). Gravações contínuas e acionadas podem ser programadas para horários selecionados durante cada dia da semana.

A gravação contínua normalmente requer mais espaço em disco do que uma gravação acionada por evento. Uma gravação por evento pode ser acionada, por exemplo, através da detecção de movimento no vídeo ou de entradas externas, através da porta de entrada de uma câmera ou de um codificador de vídeo. Com gravações programadas, é possível definir cronogramas de gravações contínuas acionadas por evento.

Figura 11.2c Configurações de gravação programada, com uma combinação de gravações contínuas e acionadas por evento aplicadas pelo software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

A qualidade das gravações poderá ser definida com a seleção do formato de vídeo (por exemplo, H.264, MPEG-4, Motion JPEG), da resolução, do nível de compactação e da taxa de quadros. Esses parâmetros afetarão a quantidade de largura de banda consumida, além do espaço de armazenamento necessário.

Os produtos de vídeo em rede podem ter recursos variados de taxa de quadros, dependendo da resolução. A gravação e/ou visualização em taxa de quadros (considerada como 25 quadros por segundo em 50 Hz e 30 quadros por segundo em 60 Hz) em todas as câmeras em todos os mo-mentos é mais do que exige a maioria das aplicações. As taxas de quadro em condições normais podem ser estabelecidas um nível mais baixo, por exemplo, de um a quatro quadros por segundo, para reduzir drasticamente o espaço de armazenamento necessário. Em caso de alarme, por exemplo, se for acionada uma detecção por movimento no vídeo ou por um sensor externo, um fluxo separado com taxa de quadros mais elevada poderá ser enviado.


11.2.4 Gravação e armazenamentoA maioria dos softwares de gerenciamento de vídeo usa o sistema de arquivos padrão do Windows para armazenamento, portanto qualquer unidade do sistema ou compartilhamento de rede pode ser usado para armazenar vídeo. Um software de gerenciamento de vídeo pode permitir mais de um nível de armazenamento; por exemplo, as gravações são feitas em uma unidade de disco rígido principal (o disco rígido local) e o arquivamento ocorre em um dos discos locais, unidade de disco de rede ou disco rígido remoto. Os usuários podem especificar o tempo de retenção das imagens no disco rígido principal antes que elas sejam automaticamente exclu-ídas ou transferidas para o drive de arquivamento. Os usuários também podem evitar a exclusão automática de vídeos acionados por eventos, marcando-os ou bloqueando-os especialmente no sistema.

11.2.5 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligenteO gerenciamento de eventos lida com a identificação ou criação de um evento acionado por entradas, seja de recursos integrados nos produtos de vídeo em rede ou de outros sistemas, como terminais de pontos de venda ou software de vídeo inteligente. O sistema de vigilância por vídeo em rede pode ser configurado para responder automaticamente ao evento, por exemplo, gravan-do vídeo, enviando notificações de alerta e ativando diferentes dispositivos, como portas e luzes.

As funções de gerenciamento de eventos e vídeo inteligente podem atuar juntas para permitir que um sistema de vigilância por vídeo use a largura de banda de rede e o espaço de armaze-namento de maneira mais eficiente. O monitoramento contínuo ao vivo das câmeras não é ne-cessário, pois os alertas aos operadores podem ser enviados quando ocorrer um evento. Todas as reações configuradas podem ser acionadas automaticamente, reduzindo os tempos de reação. O gerenciamento de eventos ajuda os operadores a darem conta de um número maior de câmeras.

As funções de gerenciamento de eventos e de vídeo inteligente podem ser incorporadas e con-duzidas em um produto de vídeo em rede ou em um software de gerenciamento de vídeo. Elas também podem ser realizadas por ambos, pois um software de gerenciamento de vídeo pode aproveitar a função de vídeo inteligente incorporada a um produto de vídeo em rede. Por exem-plo, as funções de vídeo inteligente, como detecção de movimento no vídeo e de adulteração de câmera, podem ser realizadas pelo produto de vídeo em rede e marcadas para o software de gerenciamento para que sejam tomadas outras providências. Esse processo oferece diversas vantagens:

> Permite uma utilização mais eficaz da largura de banda e do espaço de armazenamento, pois não exige que uma câmera envie imagens de forma contínua a um servidor de geren-ciamento de vídeo para análise de qualquer potencial evento. A análise é realizada no pro-duto de vídeo em rede e os fluxos de vídeo são enviados para gravação e/ou visualização apenas quando ocorre algum evento.

> Ele não exige que o servidor de gerenciamento de vídeo tenha recursos de processamento rápido, o que economiza custos. A condução de algoritmos de vídeo inteligente usa muito a CPU (unidade central de processamento)..


> É possível obter escalabilidade. Se um servidor fosse obrigado a executar algoritmos de vídeo inteligente, apenas um pequeno número de câmeras poderia ser gerenciado em um determi-nado momento. Se as funções inteligentes estiverem “na borda”, ou seja, na câmera de rede ou no codificador de vídeo, o tempo de reação será menor e será possível gerenciar um nú-mero muito grande de câmeras de maneira proativa.

Figura 11.2d O gerenciamento de eventos e o vídeo inteligente permitem que um sistema de vigilância esteja constantemente alerta, analisando as entradas para detectar um evento. Assim que um evento é detectado, o sistema pode responder automaticamente com ações, como gravação de vídeo e envio de alertas.

Acionadores de eventosUm evento pode ser programado ou acionado. Os eventos podem ser acionados por:

> Portas de entrada: As portas de entrada em uma câmera ou um codificador de vídeo em rede podem ser conectadas a dispositivos externos, como sensor de movimento, PIR (detecção passiva de infravermelho que detecta movimento com base em emissão de calor), um con-tato de porta o um detector de vidro quebrado (detecta mudanças na pressão do ar). A va-riedade de dispositivos que podem ser conectados à porta de entrada de um produto de ví-deo em rede é quase infinita. A regra básica é que qualquer dispositivo capaz de alternar entre um circuito aberto e fechado pode ser conectado a uma câmera de rede ou um codi-ficador de vídeo.

> Acionador manual: O operador pode usar botões para acionar um evento manualmente.

> Detecção de movimento por vídeo: Quando uma câmera detecta um determinado movimen-to na janela de detecção de movimento da câmera, é possível acionar um evento. A detecção de movimento por vídeo (VMD) define uma atividade em uma cena analisando os dados da imagem e as diferenças em uma série de imagens. Com a VMD, é possível detectar movi-mento em qualquer parte do campo de visão de uma câmera. Os usuários podem configurar uma janela “incluída” (uma área específica do campo de visão da câmera onde deve ser detectado movimento) e uma janela “excluída” (uma área de uma janela “incluída” que deve ser ignorada).

Detector PIR(infravermelhopassivo)

Computador comsoftware degerenciamentode vídeo

Inicial

EscritórioINTERNET

Telefonecelularo

Servidor de gravação de vídeo

REDE IP

RelêSirene de alarme

Câmera de redeAxis


Figura 11.2e Configuração da detecção de movimento por vídeo no software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

> Adulteração: Este recurso, que permite que uma câmera detecte quando é obstruída ou movimentada intencionalmente, ou quando perde o foco, pode ser usado para acionar um evento.

> Detecção de áudio: Permite que uma câmera com suporte integrado a áudio dispare um evento se detectar áudio acima ou abaixo de um certo limite. Para saber mais sobre detec-ção de áudio, consulte o Capítulo 8.

> Gravação de falha: Significa que as imagens podem ser temporariamente armazenadas em um cartão de memória, em uma câmera/decodificador de vídeo em rede em caso de falha da rede. Se a conexão da rede for restaurada e o sistema retornar à operação normal, o sistema de gerenciamento de vídeo pode restaurar e mesclar as gravações de vídeo locais de forma transparente. Isto garante que o usuário obtenha gravações de vídeo ininterruptas. A fun-cionalidade oferece maior confiabilidade do sistema e protege a operação do sistema.

> Temperatura: Se a temperatura subir ou cair além do intervalo operacional de uma câmera, um evento pode ser acionado


Aplicativos que sejam compatíveis com a AXIS Camera Application Platform também podem ser usados como acionadores. Consulte o Capítulo 2 para obter mais informações sobre a AXIS Camera Application Platform.

ReaçõesOs produtos de vídeo em rede ou um software de gerenciamento de vídeo podem ser configura-dos para reagir a eventos de forma contínua ou em determinados horários. Quando um evento é acionado, estas são algumas das reações mais comuns que podem ser configuradas:

> Transferência de imagens ou gravação de fluxos de vídeo para locais específicos com um formato de compressão especificado e uma determinada taxa de quadros.

> Ativação da porta de saída: As portas de saída em uma câmera de rede ou codificador de vídeo podem ser conectadas a dispositivos externos, como alarmes e relés de porta para controlar o travamento/destravamento de portas.

> Envio de notificação por e-mail: Notifica os usuários de que um evento ocorreu. Uma ima-gem também pode ser anexada ao e-mail.

> Envio de notificação por HTTP/TCP: Essa função envia um alerta a um sistema de gerencia-mento de vídeo, que pode, por sua vez, iniciar gravações, por exemplo.

> Acessar uma predefinição de PTZ: Esse recurso pode estar disponível em câmeras PTZ. A câmera pode ser direcionada a apontar para uma posição especificada, como uma janela, quando um evento ocorre, ou iniciar a ronda ou o rastreamento automático.

> Enviar um a mensagem de texto (SMS) com informações sobre o alarme ou uma mensagem multimídia (MMS) com uma imagem mostrando o evento.

> Ativar um alerta sonoro no sistema de gerenciamento de vídeo.

> Exibir uma janela pop-up com imagens de uma câmera na qual um evento foi acionado.

> Exibir procedimentos que o operador deve seguir.

Além disso, podem ser criados buffers de imagem antes e depois do alarme, permitindo que o produto de vídeo em rede envie vídeo com duração e taxa de quadros definidas antes e depois do acionamento de um evento. Isso pode ajudar a mostrar um quadro mais completo de um evento.


11.2.6 Recursos de administração e gerenciamentoTodos os aplicativos de gerenciamento de vídeo permitem incluir e configurar parâmetros bá-sicos de câmera, taxa de quadros, resolução e formato de compactação, mas alguns deles pos-suem funções mais avançadas, como descoberta de câmeras e gerenciamento total de dispositi-vos. Quanto maior ficar um sistema de vigilância por vídeo, mais importante será a capacidade de gerenciar com eficiência os dispositivos conectados à rede.

Os programas que ajudam a simplificar o gerenciamento de câmeras de rede e codificadores de vídeo em uma instalação muitas vezes oferecem as seguintes funções:

> Localização e exibição do estado de conexão de dispositivos de vídeo na rede> Definição de endereços IP> Configuração de uma ou várias unidades> Gerenciamento de atualizações de firmware de várias unidades> Gerenciamento de direitos de acesso do usuário> Uma folha de configuração que permite aos usuários ter, em um único lugar, um panorama

de todas as configurações de câmera e gravação

Figura 11.2f O software de Gerenciamento de Câmeras da AXIS facilita encontrar, instalar e configurar produtos de vídeo em rede.


11.2.7 SegurançaUma parte importante do gerenciamento de vídeo é a segurança. Um produto de vídeo em rede ou um software de gerenciamento de vídeo deve permitir as seguintes possibilidades:

> Definir/configurar usuários autorizados> Definir senhas e ter a capacidade de criptografá-las> Definir/configurar níveis diferentes de acesso de usuários, por exemplo:- Administrador: acesso a todas as funções (no software AXIS Camera Station software,

por exemplo, o administrador pode selecionar a quais câmeras e funções o usuário terá acesso).

- Operador: acesso a todas as funções, exceto algumas páginas de configuração- Visualizador: acesso apenas às imagens ao vivo de algumas câmeras> Suporte a IEEE 802.1X para impedir acesso não autorizado à rede. Consulte o Capítulo 9 para

saber mais sobre IEEE 802.1X e segurança de rede.

11.3 Sistemas integradosQuando o vídeo é integrado a outros sistemas, como ponto de venda e gestão predial, informa-ções de outros sistemas podem ser usadas para acionar funções tais como gravações por eventos no sistema de vídeo em rede, e vice-versa. Além disso, os usuários podem se beneficiar de ter uma interface comum para gerenciar sistemas diferentes.

11.3.1 Ponto de VendaA introdução do vídeo em rede em ambientes de lojas facilitou a integração do vídeo aos siste-mas de ponto de venda (PdV).

A integração permite que todas as transações na caixa registradoras sejam conectadas ao ví-deo real das transações. Ela ajuda a detectar e evita fraude e roubo de funcionários e clientes. Exceções de PdV, como devoluções, valores inseridos manualmente, correções de linha, cancela-mentos de transações, compras de funcionários, descontos, ítens com rótulos especiais, trocas e reembolsos podem ser visualmente verificados com o vídeo capturado. Um sistema de PdV com vigilância por vídeo integrada facilita encontrar e verificar atividades suspeitas.

Podem ser usadas gravações por eventos. Por exemplo, uma transação ou exceção de PdV, ou a abertura da gaveta de uma caixa registradora, pode ser usada para acionar uma câmera e gravar e marcar a gravação. A cena anterior e posterior a um evento pode ser capturada utilizando buffers de gravação pré-evento e pós-evento. A gravação por eventos aumenta a qualidade do material gravado, além de reduzir o espaço necessário para armazenamento e o tempo neces-sário para pesquisar incidentes.


Figura 11.3a Exemplo de uma sistema de PdV integrado à vigilância por vídeo. Esta tela mostra os recibos junto com vídeos do evento. Imagem cedida por cortesia da Milestone Systems.

11.3.2 Controle de acessoIntegrar um sistema de gerenciamento de vídeo ao sistema de controle de acesso de uma insta-lação permite que o acesso à instalação e às salas seja registrado em vídeo. Por exemplo, é pos-sível capturar imagens de todas as portas quando alguém entra ou sai de uma instalação. Isso permite a verificação visual quando ocorrer algum evento fora do normal. Além disso, também é possível realizar a identificação de eventos de “carona”. A “carona” ocorre quando, por exemplo, a pessoa que passa seu cartão de acesso permite, conscientemente ou não, que outras pessoas tenham acesso sem precisar passar o cartão.

11.3.3 Gestão predialO vídeo pode ser integrado a um sistema de gestão predial (BMS) que controla vários sistemas, desde aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) até sistemas de segurança, proteção, energia e alarme de incêndio. Veja a seguir alguns exemplos de aplicação:

> Um alarme de falha de equipamento pode acionar uma câmera para exibir imagens de vídeo a um operador, além de disparar alarmes no BMS.

> Um alarme de incêndio pode acionar uma câmera para monitorar as portas de saída e co-meçar a gravação para fins de segurança. Isso possibilita que os primeiros respondentes e gerentes do prédio avaliem a situação nas saídas de emergência em tempo real e concen-trem seus esforços onde são mais necessários.


> O vídeo inteligente pode ser usado para detectar fluxos inversos de entrada de pessoas em um edifício devido a portas deixadas abertas ou desprotegidas após eventos, como uma evacuação.

> Alertas automáticos de vídeo podem ser enviados quando alguém entra em uma área ou sala restrita.

> Informações da função de detecção de movimento por vídeo de uma câmera localizada em uma sala de reuniões podem ser usadas com sistemas de iluminação e aquecimento para acender as luzes e desligar o aquecimento assim que a sala ficar vazia, economizando energia..

11.3.4 Sistemas de controle industrialMuitas vezes, a verificação visual remota é vantajosa e obrigatória em sistemas complexos de automação industrial. Com acesso ao vídeo em rede através da mesma interface usada para mo-nitorar um processo, o operador não precisa sair do painel de controle para verificar visualmente uma parte de um processo. Além disso, quando uma operação não funciona corretamente, a câmera de rede pode ser acionada para enviar imagens. Em alguns processos que exigem uma sala estéril, ou em instalações com produtos químicos perigosos, a vigilância por vídeo é a única maneira de ter acesso visual a um processo. O mesmo vale para sistemas de rede elétrica com subestações em localidades muito afastadas.

11.3.5 RFIDSistemas de rastreamento que utilizam RFID (identificação por radiofreqüência) ou métodos semelhantes são usados em muitas aplicações para rastrear objetos. Por exemplo, ítens rotu-lados em uma loja podem ser rastreados com imagens de vídeo para evitar roubo ou fornecer provas. Outro exemplo é o manuseio de bagagens em aeroportos em que RFID pode ser usada para rastrear as bagagens e direcioná-las para o destino correto. Se ele for integrado à vigilância por vídeo, haverá provas visuais de perda de bagagens ou de danos causados às bagagens e as rotinas de procura podem ser aceleradas.

127Capítulo 12 - Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamento

12. Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamentoA largura de banda de rede e o espaço de armazenamento necessários são fatores importantes no projeto de um sistema de vigilância por vídeo. Entre os fatores estão o número de câmeras, a resolução de imagem usada, o tipo e a proporção de compactação, as taxas de quadro e a complexidade da cena. Este capítulo apresenta algumas diretrizes de projeto de um sistema, além de informações sobre soluções de armazenamento e várias configura-ções de sistema.

12.1 Cálculos de largura de banda e espaço de armazenamentoOs produtos de vídeo em rede utilizam a largura de banda da rede e o espaço de armazenamento de acordo com sua configuração. Como já foi mencionado, isso depende dos seguintes fatores:

> Número de câmeras> Gravação contínua ou acionada por eventos> Gravação na borda na câmera/codificador de vídeo, gravação com base em servidor ou uma

combinação> Número de horas por dia em que a câmera realizará gravações> Quadros por segundo> Resolução de imagem> Tipo de compressão de vídeo: H.264, MPEG-4, Motion JPEG> Cenário> complexidade da imagem (por exemplo, parede branca ou uma floresta), condições

de iluminação e quantidade de movimento (por exemplo, ambiente de escritório ou estações de trem lotadas)

> Tempo previsto de armazenamento dos dados

12.1.1 Largura de banda necessáriaEm um sistema de vigilância de pequeno porte, com menos de 10 câmeras, pode ser usado um switch de rede básico de 100 megabits (Mbit) sem a necessidade de pensar em limitações de largura de banda. A maioria das empresas pode implementar um sistema de vigilância desse porte utilizando a rede que já possuem. Ao implementar 10 ou mais câmeras, a carga da rede pode ser calculada por algumas regras gerais:

128 Capítulo 12 - Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamento

> Uma câmera configurada para gerar imagens de alta qualidade com alta taxa de quadros utilizará aproximadamente 2 a 3 Mbit/s da largura de banda de rede disponível.

> Entre 12 e 15 câmeras, considere o uso de um switch com backbone de alta velocidade (gigabit). Se for usado um switch para alta velocidade, o servidor em que o software de gerenciamento de vídeo está instalado deverá ter um adaptador de rede gigabit instalado.

Tecnologias que permitem o gerenciamento do consumo de largura de banda incluem o uso de VLANs em uma rede com switch, Qualidade de Serviço e gravações acionadas por eventos. Para saber mais sobre esses tópicos, consulte os Capítulos 9 e 11.

12.1.2 Cálculo do espaço de armazenamento necessárioUm dos fatores que afetam os requisitos de armazenamento é o tipo de compactação de vídeo usado. O formato de compactação H.264 é de longe a técnica mais eficiente de compactação de vídeo disponível hoje em dia. Sem comprometer a qualidade da imagem, um codificador H.264 pode reduzir o tamanho de um arquivo de vídeo digital em mais de 80% quando comparado com o formato Motion JPEG. Isso significa que serão necessários muito menos largura de banda de rede e espaço de armazenamento para um arquivo de vídeo H.264.

Exemplos de cálculos de armazenamento para os dois formatos de compressão, H.264 e Motion JPEG, são fornecidos nas tabelas abaixo. Como diversas variáveis afetam os níveis médios de taxa de bits, os cálculos não são tão diretos para H.264. Com o Motion JPEG, a fórmula é clara porque esse formato consiste em um único arquivo para cada imagem. O espaço de armazena-mento necessário para arquivos Motion JPEG varia de acordo com a taxa de quadros, a resolução e o nível de compressão.

Cálculo para o formato H.264:Velocidade aproximada / 8 (bits em um byte) x 3600s = KB por hora / 1000 = MB por horaMB por hora x horas de operação diária / 1000 = GB por diaGB por dia x período de armazenamento previsto = espaço de armazenamento necessário

Cálculo para o formato Motion JPEG:Tamanho da imagem x quadros por segundo x 3600s = Kilobyte (KB) por hora /1000 = Megabyte (MB) por horaMB por hora x horas de operação diária / 1000 = Gigabyte (GB) por diaGB por dia x período de armazenamento previsto = espaço de armazenamento necessário


Tabela 12.1a As figuras acima são baseadas na gravação contínua com muito movimento nas cenas, por exemplo, em uma estação. Se houver menos mudanças em uma cena, os números podem ser 20% menores. A quantidade de movimento em uma cena pode afetar muito o espaço de armazenamento necessário.

Tabela 12.1b As figuras acima são baseadas na gravação contínua com muito movimento nas cenas, por exemplo, em uma estação. Se houver menos mudanças em uma cena, os números podem ser 20% menores. A quantidade de movimento em uma cena pode afetar muito o espaço de armazenamento necessário.

Resolução Quadros por segundo

Taxa de transferência de bits (Mbit/s)

GB/hora Horas de operação GB/dia

4CIF 5 1,84 0,83 8 6,64

12 4,39 1,98 8 15,1

24 8,75 3,94 8 31,5

30 10,9 4,91 8 39,3

HDTV 720p 5 5,30 2,38 8 19,0

12 12,6 5,67 8 45,4

24 25,2 11,3 8 90,4

30 31,5 14,2 8 114

HDTV 1080p 5 11,9 5,36 8 42,9

12 28,5 12,8 8 102

24 56,7 25,5 8 204

30 70,8 31,9 8 255

Resolução Quadros por segundo

Taxa de transferência de bits (Mbit/s)

GB/hora Horas de operação GB/dia

4CIFv 5 0,569 0,26 8 2,1

12 1,07 0,48 8 3,9

24 1,65 0,74 8 5,9

30 1,88 0,84 8 6,7

HDTV 720p 5 1,70 0,76 8 6,1

12 3,23 1,46 8 11,7

24 4,93 2,22 8 17,8

30 5,61 2,52 8 20,2

HDTV 1080p 5 3,82 1,72 8 13,8

12 7,28 3,28 8 26,2

24 11,1 5,00 8 40

30 12,6 5,68 8 45,4


Uma ferramenta útil para calcular a largura de banda e o espaço de armazenamento necessários é a AXIS Design Tool, disponível no seguinte endereço: www.axis.com/products/video/design_tool/

Figura 12.1a A AXIS Design Tool possui funções avançadas de gestão de projetos que permitem o cálculo da largura de banda e do espaço de armazenamento para um sistema grande e complexo.

12.2 Armazenamento de pontaO armazenamento na borda, algumas vezes chamado de armazenamento local ou gravação in-tegrada, é um conceito nas câmeras de rede e nos codificadores de vídeo da Axis que permitem que os produtos de vídeo em rede criem, controle e gerenciem as gravações localmente em um cartão de memória SD (Secure Digital), armazenamento conectado à rede (NAS) ou servidor de arquivos.

O armazenamento de borda permite a possibilidade de projetar soluções de gravação flexíveis e confiáveis. Elas incluem maior confiabilidade do sistema, vídeo de alta qualidade em instalações com pouca largura de banda, gravação para vigilância remota e móvel e integração com softwa-re de gerenciamento de vídeo.

O AXIS Camera Companion é um exemplo de sistema de gerenciamento de vídeo com base em armazenamento de borda, em que todos os vídeos são gravados no cartão de memória da câme-ra de rede ou do codificador de vídeo e a necessidade de armazenamento central é eliminada. Um cartão SDXC de 64 GB pode gravar mais de um mês de vídeo usando a gravação com base em movimento com resolução HDTV 720p e 15 quadros por segundo. Para obter mais informa-ções sobre o AXIS Camera Companion, consulte o Capítulo 11.

O armazenamento de borda pode funcionar como um complemento ao armazenamento central. Ele pode gravar vídeos localmente quando o sistema central não estiver disponível ou gravar continuamente em paralelo. Quando usado com um software de gerenciamento de vídeo, como o AXIS Camera Station, gravações com falhas podem ser manuseadas. Isso significa que clipes de vídeo ausentes, devido a interrupções na rede ou a manutenções do sistema central, podem ser recuperados posteriormente da câmera e mesclados com o armazenamento central, garantindo que o usuário receba gravações de vídeo ininterruptas.


Figura 12.2a Armazenamento de borda para redundância (gravação com falha).

Além disso, o armazenamento de borda pode melhorar procedimentos forenses de vídeo para sistemas com largura de banda de rede baixa, nos quais o vídeo não pode ser enviado com a qualidade mais alta. Ao suportar o monitoramento de largura de banda baixa com gravações locais de alta qualidade, os usuários podem otimizar as limitações de largura de banda e ainda recuperar vídeo de alta qualidade de incidentes para fazer investigações detalhadas.

O armazenamento de borda também pode ser usado para gerenciar gravações em locais remo-tos e outras instalações onde a rede é intermitente ou indisponível. Em trens e outros veículos sobre trilhos, o armazenamento de borda pode ser usado para gravar o vídeo a bordo e, a seguir, transferi-lo para o sistema central quando o veículo parar em uma estação.

12.2.1 Armazenamento de borda com cartões SD ou NASHá prós e contras no uso de cartões SD ou NAS para armazenamento de borda. (Mais detalhes sobre NAS são fornecidos na Seção 12.4 abaixo.) A seguir, estão algumas considerações:

> Cartões SD são mais fáceis de implementar e configurar do que NAS.> Cartões SD são limitados em termos de armazenamento quando comparados com o NAS.

O NAS pode armazenar terabytes de dados.> Cartões SD podem ser adulterados se estiverem ao alcance de pessoas autorizadas. O NAS

pode ser localizado em um local seguro.> Cartões SD não têm um único ponto de falha. Se o NAS ou sua conexão for interrompido,

várias câmeras serão afetadas.> A vida útil esperada do disco em um NAS é mais longa do que a de um cartão SD. O NAS

também pode ter configuração de RAID. Consulte a Seção 12.5 para saber mais sobre RAID.> Pode ser caro substituir cartões SD se a câmera estiver instalada em locais de difícil acesso,

como um poste ou parede a uma altura superior a 4,5 m do chão.> O NAS é a única opção de armazenamento de borda para câmeras sem um slot de cartão SD.

GAP

Vídeo

Vídeo em armazenamento de borda mesclado após a falha

Exemplo de redundância do sistema


12.3 Armazenamento em servidorO armazenamento baseado em servidor envolve um servidor PC conectado localmente aos pro-dutos de vídeo em rede para gerenciamento e gravação de vídeo. O servidor executa um softwa-re de gerenciamento de vídeo que grava vídeo no disco rígido local (chamado de armazenamen-to com conexão direta) ou em um NAS.

Dependendo da unidade central de processamento (CPU), da placa de rede e da RAM interna (Memória de Acesso Randômico) de um PC servidor, ele pode lidar com um determinado número de câmeras, quadros por segundo e tamanho de imagens. A maioria dos PCs pode ter vários discos rígidos e cada um dos discos pode ter até vários terabytes. Com o software de gerencia-mento de vídeo AXIS Camera Station, por exemplo, um disco rígido é adequado para armazenar gravações de até 15 câmeras ao usar H.264, ou entre 8 e 10 câmeras ao usar Motion JPEG.

12.4 NAS e SANQuando a quantidade de dados armazenados e a necessidade de gerenciamento ultrapassarem os limites de um armazenamento por conexão direta, um armazenamento conectado em rede ou uma rede de área de armazenamento (SAN) aumentará o espaço de armazenamento, a flexi-bilidade e a capacidade de recuperação.

Figura 12.4a Network-attached storage

O NAS fornece um único dispositivo de armazenamento que fica conectado diretamente à LAN e oferece armazenamento compartilhado para todos os clientes na rede. Um dispositivo NAS é simples de instalar e fácil de administrar, o que o torna uma solução de armazenamento de baixo custo. Entretanto, ele oferece velocidade limitada para o recebimento de dados, pois tem apenas uma conexão de rede, e isso pode se tornar um problema em sistemas de alta velocidade.

As SANs são redes dedicadas de alta velocidade para armazenamento, normalmente conecta-das a um ou mais servidores através de fibra. Os usuários podem ter acesso a qualquer um dos dispositivos de armazenamento na SAN através dos servidores, e o espaço de armazenamento pode chegar a centenas de terabytes. O armazenamento centralizado reduz a administração e proporciona um sistema de armazenamento flexível e de velocidade para uso em ambientes

Servidor com software de gerenciamento de vídeo

Switch de rede, roteador de banda largaou �rewall corporativoCâmeras de rede Axis



com vários servidores. A tecnologia Fiber Channel é normalmente usada para transferir dados a até 16 Gbit/s e permitir o armazenamento de grandes quantidades de dados com alto nível de redundância.

Servidor Servidor Servidor Servidor

TCP/IP LAN

Switch Fiber channel

Matriz dediscosRAID

Fiber channel Fiber channel

Fita Matriz dediscosRAID

Figura 12.4b AUma arquitetura de SAN na qual os dispositivos de armazenamento estão conectados e os servidores dividem a capacidade de armazenamento.

12.5 Armazenamento redundanteOs sistemas de SAN incorporam redundância ao dispositivo de armazenamento. A redundância em um sistema de armazenamento permite que vídeos, ou qualquer outro tipo de dados, sejam gravados simultaneamente em mais de um local. Isso cria um backup para recuperar vídeos caso uma parte do sistema de armazenamento fique ilegível. Há várias opções para oferecer essa camada de armazenamento a mais em um sistema de vigilância por IP, inclusive uma Matriz Redundante de Discos Independentes (RAID), replicação de dados, agrupamento (clustering) de servidores e diversos destinatários de vídeo.

RAID. O RAID é um método de disposição de discos rígidos padrão de tal forma que o sistema operacional os vê como um disco rígido grande. Uma configuração de RAID distribui dados em várias unidades de disco rígido com redundância suficiente para que os dados possam ser re-cuperados se um disco falhar. Existem níveis diferentes de RAID, desde praticamente nenhuma redundância até uma solução integralmente espelhada na qual não exista interrupção nem perda de dados em caso de falha de um disco rígido.

Replicação de dados. Esse é um recurso comum de muitos sistemas operacionais de rede. Os servidores de arquivos em uma rede são configurados para duplicar dados entre si, criando um backup se um servidor falhar.


Figura 12.5a Duplicação de dados.

Agrupamento de servidores. Um método comum de agrupamento de servidores é fazer com que dois servidores funcionem com o mesmo dispositivo de armazenamento, como um sistema RAID. Quando um servidor falhar, o outro servidor configurado de maneira idêntica assumirá sua função. Esses servidores podem até mesmo ter o mesmo endereço IP, cada um realizando o “fail-over” de maneira completamente transparente para os usuários.

Vários destinatários de vídeo. Um método comum para garantir a recuperação de desastres e o armazenamento remoto de vídeo em rede é enviar simultaneamente o vídeo para dois servidores diferentes em localidades separadas. Esses servidores podem ser equipados com RAID, operar em agrupamentos, ou duplicar seus dados com servidores ainda mais afastados. Essa é uma abor-dagem especialmente útil quando os sistemas de vigilância estiverem em áreas perigosas ou de difícil acesso, como em instalações de trânsito de massa ou instalações industriais.

12.6 Configurações de sistemaSistema pequenoUsando uma solução de armazenamento de borda, como o AXIS Camera Companion, os usuários podem gerenciar gravações de vídeo em cartões de memória para até 16 câmeras/codificadores de vídeo. Como todos os vídeos são armazenados na borda, não há necessidade de ter equipa-mentos de gravação dedicados, como um servidor em execução durante a operação, tornando o sistema muito simples.

Figura 12.6a Um sistema pequeno usando uma solução de armazenamento de borda, como o AXIS Camera Companion.

Roteador

Comutador

INTERNET


Sistema de vídeo hospedadoEm uma configuração de vídeo hospedado (chamado frequentemente de computação em nu-vem), os requisitos de sistema são tratados por um provedor de hospedagem e um provedor de serviços de vídeo, como um integrador de segurança ou um centro de monitoramento de alarmes, que, por sua vez, fornece aos usuários finais o acesso a vídeos ao vivo e gravados pela internet. Em uma configuração AXIS Video Hosting System (AVHS), o software AVHS é instalado no servidor de um provedor de hospedagem que serve como servidor web e servidor de gravação. Com o recurso One-Click Camera Connection que é suportado pelos produtos de vídeo em rede Axis, é fácil instalar câmeras/codificadores no sistema, independentemente das configurações do provedor de serviços de internet, dos roteadores e de firewall. A solução suporta até 10 câ-meras por local em um ou vários locais.

Customer site

Roteador/Switch

Câmerasde redeAxis

Servidor AVHS e armazenamento

Cliente�nal

VIDEO SERVICE PROVIDER


INTERNET

Figura 12.6b Um sistema de vídeo hospedado envolvendo um provedor de hospedarem com sua fazenda de servidores, um provedor de serviços de vídeo que fornece serviços de segurança e câmeras/codificadores de vídeo no local a ser monitorado. Os usuários finais acessam os vídeos fazendo login em um site da internet.

Sistema médioUma instalação típica de médio porte possui um servidor com armazenamento adicional co-nectado a ele. Normalmente, o armazenamento é configurado com uma RAID para aumentar a velocidade e a confiabilidade. Normalmente, os vídeos são exibidos e gerenciados através de um cliente, e não do próprio servidor de gravação.

Figura 12.6c Sistema de médio porte.

Estação de trabalho cliente (opcional)

Servidor deaplicações e

armazenamento

REDE IP

Armazenamento RAID (opcional)


Sistema centralizado de grande porteUma instalação de grande porte exige alta velocidade e confiabilidade para gerenciar a grande quantidade de dados e a grande largura de banda. Isso requer vários servidores com tarefas dedicadas. Um servidor principal controla o sistema e decide que tipo de vídeo é armazenado em qual servidor de armazenamento. Como há servidores dedicados de armazenamento, é possível realizar o equilíbrio de carga. Nessa configuração, também é possível ampliar o sistema com a inclusão de mais servidores de armazenamento quando for necessário, e realizar trabalhos de manutenção sem desativar todo o sistema.

Figura 12.6d Sistema centralizado de grande porte.

Sistema distribuído de grande porteQuando várias localidades precisarem de vigilância com gerenciamento centralizado, podem ser usados sistemas distribuídos de gravação. Cada localidade grava e armazena o vídeo das câme-ras locais. O controlador mestre pode visualizar e gerenciar as gravações de cada localidade.

Estações de trabalho

REDE IP

Estações de trabalho

Estações de trabalho de vigilância

LAN, WAN,INTERNET

Servidor de armazenamento RAID

Servidor de armazenamento RAID

Figura 12.6e Sistema distribuído de grande porte.

Estações de trabalho de vigilância

Servidor mestre 1 Servidor de armazenamento 2

Servidor mestre 2 Servidor de armazenamento 1

REDE IP

137Capítulo 13 - Ferramentas e recursos

13. Ferramentas e recursosA Axis oferece várias ferramentas e diversos recursos de informação para ajudar a projetar sistemas de vigilância IP. Muitos podem ser acessados no website da Axis: www.axis.com/tools

Seletor de produtos AxisEssa ferramenta ajuda a selecionar as câmeras ou codificadores de vídeo certos para seu projeto. Uma versão dessa ferramenta, o aplicativo AXIS Guide iPhone, está disponível para uso em iPhone, iPod Touch e iPad.

138 Capítulo 13 - Ferramentas e recursos

Ferramenta Seletora de Acessórios AxisEssa ferramenta ajuda a escolher a caixa de proteção, o suporte e o acessório de energia certos para as câmeras em seu projeto.

AXIS Camera Companion Buyers ToolEscolha as câmeras, o armazenamento e os dispositivos de rede necessários para um siste-ma de vigilância de pequeno porte com essa ferramenta fácil de usar.

Calculadora de lentes AxisUse a Calculadora de lentes Axis para estabelecer facilmente, para uma câmera específica, a colocação ideal da câmera e a distância focal necessária para um tamanho de cena particular e uma resolução.

AXIS Design ToolEstime as necessidades de armazenamento e de largura de banda de rede para o seu sistema. Essa ferramenta permite experimentar opções de visualização, gravação e com-pactação para cada câmera.

Axis Coverage Shapes para Microsoft VisioEssa ferramenta visualiza a cobertura de câmeras em um desenho de layout para ajudar a garantir que todas as áreas críticas estejam cobertas.

Axis Camera Families para Autodesk® Revit®Projete sistemas de vigilância com base em câmeras Axis diretamente em seu layout de construção CAD 3D do Autodesk Revit. As famílias de câmeras de se-gurança Revit inovadoras da Axis fornecem modelos de câmeras 3D para ilustrar como a câmera parecerá na vida real e quais áreas o sistema de vigilância co-brirá depois de instalado.

Vídeo em rede inteligente: Entendimento dos sistemas de vigilância modernosEste livro de 390 páginas, de capa dura, foi escrito por Fredrik Nilsson e pela Axis Communications. Ele é o primeiro recurso a abordar deta-lhadamente os recursos avançados de redes digitais e vídeo inteligente. Publicado em setembro de 2008, o livro está disponível para aquisição na Amazon, na Barnes & Noble e na CRC Press, ou entrando em contato com o escritório local da Axis.

139Capítulo 14 - Axis Communications’ Academy

14. Axis Communications’ AcademyCriando suas habilidades de vídeo em rede.

Na Axis Communications, entendemos que o sucesso de seu negócio depende de desenvolver continuamente seus pontos fortes e ficar à frente com a tecnologia mais recente, de forma a oferecer a seus clientes o melhor.

Projetamos a Axis Communications’ Academy para trabalhar com todos os aspec-tos de seus negócios, oferecendo treinamento, ferramentas e guia de referência rápida para tudo o que seus clientes esperam de você como especialista - além de oferecer aquilo que seus clientes ainda nem sabem que precisam.

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Para obter mais informações,acesse o Axis’ Learning Centerem www.axis.com/academy

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A Axis fornece soluções de segurança para um mundo mais inteligente e seguro. Como líder de mercado em vídeo em rede, a Axis impulsiona o setor através do lançamento contínuo de produtos de vídeo em rede inovadores, baseados numa plataforma aberta - oferecendo alto valor agregado aos seus clientes através de uma rede mundial de parceiros.

A Axis mantém relacionamentos de longo prazo com seus parceiros, fornecendo conhecimentos e produtos de rede inovadores em mercados novos e já existentes.A Axis conta com mais de 1800 funcionários em mais de 40 países ao redor do mundo e com o apoio de uma rede de mais de 70.000 parceiros em 179 países. Fundada em 1984, a Axis é uma empresa com sede na Suécia e listada na NASDAQ de Estocolmo como AXIS.

Para obter mais informações, visite nosso site www.axis.com.

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Alguns produtos da Axis incluem softwares desenvolvidos pela OpenSSL Project para uso no kit de ferramentas OpenSSL (www.openssl.org) e por softwares criptográficos escritos por Eric Young ([email protected]).

Sobre a Axis Communications

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