Что такое IP-камера

Что такое IP-камера

IP-камера - это стационарно установленная камера, имеющая встроенный IP-сервер, сетевой интерфейс и подключающаяся непосредственно к  LAN/ WAN/ Internet. Многие сетевые камеры имеют такие дополнительные средства как: детекторы движения, отправка сообщений по e-mail, работа с модемом, подключение внешних датчиков и пр. Пользователи могут обращаться к камере посредством стандартного IP браузера. В зависимости от настроек, доступ к видеоизображению, полученному IP-камерой, может быть открыт всем пользователям сети или только авторизованным пользователям.

История создания IP-камеры

Все началось в одной из компьютерных лабораторий Кембриджа еще в начале 90-х годов прошлого века, когда Глобальная паутина только-только начинала свое победоносное шествие по планете. Группа ученых, человек 15-20, работала над проектом в области сетевых технологий. Условия работы были спартанскими - на всю команду приходилась всего одна кофеварка, которая не могла удовлетворить потребности всего коллектива. Основная работа велась в лаборатории, персонал жил в этом же здании, но в другой его части. Чтобы подхлестнуть мыслительный процесс чашечкой бодрящего напитка, участники научного проекта были вынуждены часто посещать коридор, находившийся этажом выше, где и располагалась кофеварка. Зачастую такие походы терпели крах, так как некоторые коллеги уже успевали опорожнить вожделенную емкость. Ситуация требовала нестандартного решения, и оно было найдено. 
Один из компьютеров в лаборатории имел устройство видеозахвата (frame grabber). К нему подключили камеру, которая была направлена на объект наблюдения. Этот же компьютер играл рольIP-сервера за счет специально написанного программного обеспечения. Желающие знать, есть ли кофе, должны были запустить на своем компьютере клиентское ПО, соединяющееся с сервером. В результате на удаленном компьютере в маленьком окошке выводилось черно-белое изображение, обновляющееся три раза в минуту. Заметка об этом интересном комплексе была опубликована в журнале Comm-Week 27 января 1992 года. С момента появления первых прототипов IP-камер прошло не так уж много времени, но они уже превратились во вполне сформировавшийся, отдельный класс устройств, делающих повседневную жизнь проще, удобнее и веселее.

 Как устроена IP-камера

Она состоит, прежде всего, из сенсора. 
Очень часто вместо стандартных CCD-матриц для видеонаблюдения используются более дешевые CMOS-сенсоры. Хотя они имеют более низкую чувствительность и не слишком хорошую цветопередачу, их использование позволяет сильно удешевить устройство, поскольку эти сенсоры представляют собой «все в одной микросхеме» с цифровым выходом данных. 
Далее: в состав сетевой камеры входит микропроцессор для компрессии видео и детектирования движения (или просто микросхема компрессора). Наиболее популярен JPEG, как самый простой и дешевый; достаточно часто используется также MPEG4, наиболее редким и дорогим является MPEG2. С завершением действия патента на арифметическое кодирование приобретает популярность WaveLet. И наконец, в состав сетевой камеры входит сетевой контроллер 10/100 Мбит/с.

Устройство и принцип работы IP-камеры: 

Современная IP-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, оцифровку, сжатие и передачу по компьютерной сети видеоизображения. Поэтому в состав IP-камеры входят следующие компоненты: 
- ПЗС-матрица
- объектив
- оптический фильтр 
- плата видеозахвата 
- блок компрессии (сжатия) видеоизображения 
- центральный процессор и встроенный IP-сервер 
- ОЗУ 
- флэш-память 
- сетевой интерфейс 
- последовательные порты 
- тревожные входы/выходы
В качестве фотоприемника в большинстве IP-камер применяется ПЗС-матрица (ПЗС, CCD – прибор с зарядовой связью) – прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3:4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал. ПЗС-матрица состоит из большого числа светочувствительных ячеек. Для того, чтобы повысить световую чувствительность ПЗС-матрицы, нередко формируют структуру, которая создает микролинзу перед каждой из ячеек. В технических параметрах IP-камеры обычно указывают формат ПЗС-матрицы (длина диагонали матрицы в дюймах), число эффективных пикселей, тип развертки (построчная или чересстрочная) и чувствительность. Типичная IP-камера содержит объектив, оптический фильтр, ПЗС-матрицу, схему цифровой обработки изображения, схему компрессии изображения, и IP сервер для подключения к сети. Каждая сетевая видеокамера имеет свой собственный IP-адрес, вычислительные функции, и встроенное программное обеспечение, что позволяет ей функционировать как IP сервер, FTP сервер, FTP клиент и клиент e-mail. Наиболее современные сетевые видеокамеры включают и много других привлекательных функций, таких как детектор движения, вход/выход тревоги и поддержка e-mail.

 Преимущества сетевой (IP) камеры перед камерой на основе PC

Со встроенным IP-сервером,  для передачи полученного изображения по сети, сетевая камера не нуждается в прямом подключении к компьютеру или любым другим аппаратным или программному средствам.

 

 Как подключить IP-камеру по локальной сети.

Вам потребуются следующие компоненты: компьютер, свитчер, сетевая камера и локальная сеть Ethernet. Также существуют варианты беспроводного подключения

.

Пример организация видеонаблюдения в Офисе за входной дверью

Шаг 1: Идентифицируйте ваши потребности

- Вы хотите использовать камеру только в закрытом помещении? Или для наружного использования?

- Вы хотите камеру с фиксированным углом обзора или с переменным, который позволит Вам удаленно осуществлять панорамирование, наклонять или изменять масштаб изображения?

- Вам потребуются дополнительные опции, типа детектора движения, сигнального уведомления, питания камеры по Ethernet, аудио?

- Вы хотите просто наблюдать или также осуществлять запись за происходящим?

- Вам требуется защита камеры от внешнего воздействия?

- Определите, сколько камер вам понадобиться для ваших потребностей.

Шаг 2: Системные требования

Если в Вашем здании еще не проложена локальная сеть, которая позволяет Вам просто включать сетевую камеру в сетевой выход, то Вы будете потребуется следующее оборудование:

- свитчер, который будет служить центральной точкой подключения между вашей сетевой камерой и вашим местным компьютером

- по крайней мере два кабеля Ethernet: один, чтобы подключить вашу сетевую камеру со свитчером и другой, чтобы подключить местный со свитчером Ваш компьютер. 

Шаг 3: Инсталляция.

- Соедините все устройства друг с другом через свитчер

Шаг 4: Назначьте адрес IP для сетевой камеры.

- Вы должны назначить адрес IP для вашей сетевой камеры так, чтобы Вы смогли обратиться к ней через IP-браузер на вашем местном компьютере. Вы можете выбрать между автоматическим и статическим адресом IP. Статический адрес IP рекомендуется, поскольку Вам не придется каждый раз искать IP-адрес камеры.

Для установки IP-адреса сетевой камеры. Вы можете использовать программное обеспечение, которое находится на компакт-диске, который идет с продуктом, или может быть загружен с сайта производителя или при помощи метода протокола определения адресовили утилиты ping. В любом случае всю информацию Вы найдете в инсталляционным руководстве к сетевой камере

Шаг 5: Закончите инсталляцию сетевой камеры.

Как только адрес IP был назначен, Вы можете открыть IP-браузер на вашем местном компьютере и ввести в поле адреса IP-адрес сетевой камеры. Для новых посетителей с IP-браузером Internet Explorer,  браузер спросит , хотите ли Вы загрузить программу для работы с камерой. Эта программа является обязательной для того, чтобы смотреть оперативное видео с видеосервера или видеокамеры. Она также обеспечивает управление форматами MPEG-2, MPEG-4, аудиопотоками, детектором движения и панорамированием/ наклоном/ изменением масштаба изображения в окне браузера. (Другие IP-браузеры могут иметь родную поддержку потоков видео и не требуют установки дополнительных компонентов.)

Щелкнуть кнопкой "Yes", чтобы установить программу

 Как получить доступ к IP-камере через Интернет

Пример: После того, как Вы уже получаете изображение с IP-камеры на свой компьютер, Вы решаете, что было бы неплохо иметь возможность обратиться к камере везде, где есть Интернет. Например, как владелец магазина, Вы хотите контролировать действия в магазине из Вашего дома, вместо необходимости присутствовать каждую минуту на рабочем месте

Шаг 1: Системные требования

Сценарий A)

Если ваше здание (где должна быть расположена камера) уже подключено через Ethernet к Провайдеру услуг интернета (поставщик интернет-сервиса), просто настройте учетную запись, включите сетевую камеру в свитчер через сетевой выход, и Вы должны получить для сетевой камеры динамически назначенный общественный IP-адрес. Следуйте за инсталляционными командами для сетевой камеры. Специальное программное или утилита к IP-камере будут полезны в идентификации адреса IP.

Поскольку назначенный адрес IP может быть изменен вашим поставщиком интернет-сервиса (из-за ограниченной поставки адресов IP, разделяемых среди ее клиентов), узнать, как Вы можете закрепить за камеры определенный IP-адрес Вы сможете в Шаге4 ниже.

Сценарий  B)

Если ваше здание не оснащено доступом Ethernet, то в большинстве случаев Вам могут потребоваться следующие устройства:

- широкополосный модем для соединения ассиметричной цифровой абонентской линии (обычно поставляемый вашим поставщиком интернет-сервиса) или кабельным телевидением

- широкополосный маршрутизатор, который еще может называться Интернет-Шлюзом, (Широкополосный маршрутизатор позволяет пользователям локальной сети совместно использовать единственное подключение к Интернету. Он также служит как интерфейс между Интернетом, Провайдером и Ллокальной Сетью .)

- свитчер, который позволяет различным устройства из сети общаться непосредственно друг с другом и дает возможность устройствам из локальной сети иметь отдельные IP-адреса ),

ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство широкополосных маршрутизаторов имеет встроенную функцию СВИТЧЕРА, таким образом отдельное оборудование не требуется

- сетевая камера

- локальный компютер

- компьютер для удаленного наблюдения

Шаг 2: Назначьте IP-адрес для вашей камеры

- Так как широкополосный маршрутизатор типично назначает автоматические, локальный адреса IP для устройств из локальной сети, такие адреса IP имеют свойства изменяться. Статичный (постоянный) IP-адрес рекомендуется для сетевой камеры. Чтобы назначать статичный IP-адрес, узнайте диапазон IP-адресов маршрутизатора, который, например, может быть от 192.168.0.2 до 192.168.0.35. Если Вы захотите использовать IP-адрес вне диапазона, типа 192.168.0.100, как статичный адрес IP для камеры, вероятно, что Вы не будете рисковать, что Ваше устройство будет конфликтами с другими устройствами, которые получают автоматические адреса.

- Установка адреса IP для вашей камеры может быть сделана тремя различными способами, как указано в руководстве камеры. Как только адрес IP назначен, установите подсеть, и шлюз (эта информация может быть получена из маршрутизатора), и сконфигурируйте параметры настройки камеры: пароль, зарегистрированные пользователи для обеспечения ограничения доступа к камере.

Шаг 3: Переадресация портов

- Широкополосный маршрутизатор, как упомянуто ранее, обеспечивает интерфейс между Интернетом, Провайдером и Локальной Сетью. Маршрутизатор получает внешний адрес IP от поставщика интернет-сервиса и поставляет внутренние (локальные) IP-адреса для устройств в локальной сети.

Чтобы получать доступ к сетевой камере, постоянно находящейся в локальной сети, Вы должны идентифицировать внешний адрес IP вашего маршрутизатора (см. руководство вашего маршрутизатора), и сконфигурировать Ваш маршрутизатор так, чтобы внешний адрес IP был направлен к статичному, местному IP-адресу сетевой камеры. Этот процесс называют открытием порта; то есть, когда Вы печатаете внешний адрес IP маршрутизатора из любого сетевого компьютера, Интернет определяет местонахождение вашего маршрутизатора, в свою очередь перенаправляет ваш запрос к локальному адресу IP, который назначен для сетевой камеры.

  - Запустите IP-браузер и войдите на встроенные IP-страницы маршрутизатора через Вход к страницам конфигурации маршрутизатора.

- Найти пункт меню "переадресация портов" (или подобный), с таблицей примерно как показано ниже:

 

 Так как камера посылает свое видео по HTTP, Вы должны конфигурировать обслуживание HTTP таким образом:

 

 - Сохраните конфигурацию в маршрутизаторе и выйти из страниц конфигурации. Конфигурация выполнена. Любые запросы, достигающие внешнего адреса IP маршрутизатора на порту 80 будут теперь отправлены адресу IP камеры: 192.168.0.100.

- Если Вы хотите сделать доступной через Интернет больше чем одну сетевую камеру , то Вы должны использовать дополнительные(unofficial) порты маршрутизатора, типа 80xx и связывать их с сетевым адресом IP камеры.

Шаг 4: Что Вы можете сделать, если ваш поставщик интернет-сервиса часто меняет Dfi внешний адрес IP

- Создать учетную запись в службе DNS которая обслуживает и регистрируют доменные имена (например http://www.nic.ru/ и т.п.) и привязать его к   внешнему IP-адресу. Имя домена, типа www.IP-kamera.ru, является понятным пользователю, его просто запомнить, а Вы можете назначить каждому домену свое сетевое устройство, т.е. его IP-адрес . Всякий раз, когда IP-адрес маршрутизатора будет меняеться, это будет автоматически зарегистрировано службой DNS,  для того чтобы обновить Ваш IP-адрес таким образом, чтобы Вы по одному и тому же адресу имели возможность обращаться к Вашей сетевой камере.

- Большинство широкополосных маршрутизаторов имеет родную поддержку DNS, типа http://www.dyndns.org./

- Другая альтернатива: можно купить или арендовать статичный внешний IP-адрес у вашего поставщика интернет-сервиса.

Как с помощью IP-камер построить систему IP-видеонаблюдения.

Эффективный способ расширения систем безопасности в строительстве, на фабрике, в больнице или университетском городке состоит в том, чтобы использовать уже существующую инфраструктуру:

- В течение дня, охранники смотрят монитор в диспетчерской

- Ночью и в выходные, наблюдение может выполнятся отдаленно на пункте центрального наблюдения, обслуживающем несколько компаний

- Встроенный детектор движения может вызвать тревогу и начать запись тревожного события

- В случае тревоги, руководитель службы безопасности может рассмотреть изображения на самом близком к нему компютере или удаленночерез подключение к Интернету.

Изображения могут раниться в компьютере на предприятии или на сервере поставщика интернет-сервиса (провайдера). Хранение изображений в отдаленных местоположениях устраняет риск, что злоумышленник унисчтожит свидетельства преступлений.

Камеры могут также посылать изображения автоматически главному компьютеру, или главный компьютер сам может отыскивать изображения с камер. Если на главном компьютере установлена система Windows, можно использовать специальное программное обеспечения, разработанного для сетевых камер. Программа может отображать картинку в реальном времени или работать с архивами. Когда срок хранения видеоизображений становится, например, две недели, программа их автоматически стирает.