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

Как установить систему видеонаблюдения с минимальными затратами

Установка системы видеонаблюдения своими руками в квартире – не такая уж и сложная задача. Большинство пользователей ПК справятся с ней легко, а затраты при этом не превысят 12-17 тысяч рублей. Однако, если объектом охраны является большой дом, коммерческая недвижимость или временно покинутое жилье, стоимость оборудования и обслуживания может увеличиться.

Комплект видеонаблюдения, который можно самостоятельно собрать, включает несколько элементов – камеры, сетевой видеорегистратор, сервер (компьютер), хранилище данных, роутер (для беспроводных устройств), кабели (радиочастотные и электрические или витая пара), блоки питания и специализированное ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

При установке системы видеонаблюдения своими руками в квартире, можно обойтись и без видеорегистратора, используя в качестве сервера обычный компьютер. Достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube умеют записывать информацию на флеш-карты или карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 руб. (TBTec TBC-i4312IR, Optimus IP-H061.0W (2.8), ATIS AI-361 и AI-361, Space Technology ST-711, Hikvision DS-2CD2412, RVI IPC11S и IPC12S, Hiwatch DS-N241W, Beward CamDrive CD120 и CD110) до 30 000 руб. (AXIS M1054, ACTi E11, E12 и E13, Hikvision DS-2CD2432F, Beward N520).

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подходит самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес. В системе «Линия» можно арендовать выделенный облачный сервер с предустановленным ПО, хранилищем из 2-х HDD общим объемом 1 Тбайт, допускающим организацию зеркального Raid1-массива, каналом связи 100 Мбит/с и безлимитным трафиком за 8000 руб. в месяц.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей – для IP-оборудования. Многие поставщики предлагают готовые комплекты проводных и беспроводных систем. Цена таких предложений обычно начинается от 15 000 рублей, что в конечном итоге значительно превышает стоимость оборудования, приобретаемого отдельно.

Напоминаем, что использование скрытых видеокамер регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисах или торговых залах следует получать согласие сотрудников и уведомлять посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. Любое видеонаблюдение в туалетных комнатах, раздевалках и т.п. строго воспрещено.

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

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

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

Многие эксперты обладают умением модернизировать камеры видеонаблюдения простыми средствами.

Это позволяет снизить затраты на обустройство охранной системы.

Например, применение глазной оптики в виде минусовых линз с силой 10-15 диоптрий, позволяет увеличить угол обзора камеры примерно на половину от номинального.

Альтернативным решением является защита хрупких WEB-камер путем их упаковки во всепогодные корпуса из-под галогеновых проекторов.

Добавление внутрь силикагеля помогает регулировать влажность внутри корпуса.

Конечно, мастерить своими руками не под силу каждому, но у кого знает, какие решения будут выбраны при наборе опыта.

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения

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

Коаксиальный кабель

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

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель

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

Витая пара

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

Использование различных кабелей

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

Создание системы видеонаблюдения своими руками состоит из нескольких этапов.

Первый этап - проектирование. На этом этапе составляется архитектура будущей системы с учетом емкости, возможности масштабирования и выбора необходимых компонентов (объем хранилища данных, скорость чтения/записи и т.д.). Кроме того, производится расчет углов обзора и выбор соответствующих объективов, а также решается вопрос выбора компьютерной системы или без нее.

Второй этап - электропитание. Это очень важный момент, поскольку до двух третей всех поломок систем видеонаблюдения связаны именно с блоками питания. Важно правильно подобрать отдельные кабели, мощность и суммарную силу тока для блоков питания, а также использовать импульсные источники питания для большей надежности.

Третий этап - прокладка кабелей. При прокладке кабелей необходимо учитывать расстояние до камер и правильно выбрать кабели для передачи электричества и сигнала. При использовании коаксиального кабеля иногда требуются НЧ-усилители, пассивные или активные приемо-передатчики по витой паре.

Четвертый этап - установка камер видеонаблюдения. Следует правильно разместить камеры, определить высоту их подвеса и угол наклона. При этом в поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Пятый этап - пуско-наладочные работы. После установки камер необходимо подключить к ним соединительные кабели и приступить к настройке видеорегистратора.

Таким образом, создание системы видеонаблюдения своими руками - это достаточно сложный процесс, который требует понимания основных принципов электропитания, прокладки кабельных трасс и установки камер для обеспечения наилучшего качества изображения и охраны территории.

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

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

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

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

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

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

2. Виды матриц:

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

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

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

В статье рассматривается вопрос о размере матрицы по диагонали и его связи с количеством сенсорных элементов и разрешением. Размер матрицы измеряется в долях дюйма и может быть ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может вместить. Однако это правило не работает для бюджетных моделей камер, которые не имеют качественных светосильных объективов.

Так, например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, что дает на выходе только 2,1 Мрх, формат Full HD. Это еще раз демонстрирует важность рассмотрения размера и разрешения матрицы только в комплексе с другими характеристиками камеры, прежде всего с типом и функционалом объектива.

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

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

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

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

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

Оптический объектив и зум камеры видеонаблюдения могут быть выполнены с различными характеристиками, 
которые определяют их функциональность и качество получаемого изображения.




В частности, объективы могут иметь постоянное, изменяемое вручную или дистанционно управляемое фокусное 
расстояние, которое обычно лежит в диапазоне от 4 до 9 мм. Кроме того, они могут быть оснащены фиксированной 
или управляемой диафрагмой (Direct Drive или Video Drive) и автоматической регулировкой освещенности при помощи 
диафрагмы для выделения или затемнения объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).




Для повышения качества изображения камера может быть оснащена компенсацией задней засветки (BLC), 
автоматическим балансом белого (AWB) и подстройкой баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW). 
Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и 
темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) также может использоваться в камерах видеонаблюдения.




Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с "адаптивным воспроизведением 
тона") при наличии ярких и темных участков кадра (ATR), а также защита от встречного направленного 
засвечивания (HLI) являются также важными характеристиками объективов.




Кроме того, камера может быть оснащена автоматической регулировкой усиления видеосигнала при пониженной 
освещенности объекта (AGC), цифровым увеличением для просмотра отдельных участков области охвата камеры в 
увеличенном масштабе и без потери качества, для детального рассмотрения нужных точек обзора (ePTZ) и 
детекцией движения объектов, настраиваемой по уровню чувствительности и расположению на картинке (MD).




Наконец, стоит помнить, что объективы камеры должны соответствовать уровню установленного 
видеосенсора, не занижать его искусственно, а также обеспечивать достаточное качество, светосильность 
и оптическое разрешение для получения качественного изображения.

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

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

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

Фото: freepik.com