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Diferenças Entre Câmeras de Vigilância

Vídeo Vigilância – CFTV

A segurança de pessoas e bens é um tema que preocupa de modo crescente a sociedade. Com o objetivo de salvar/guardar aquilo que lhes é mais precioso, restaurantes, escolas, fábricas e lojas, entre outras atividades e entidades, recorrem cada vez mais ás várias soluções disponíveis, pretendendo controlar melhor os procedimentos, infra-estruturas e instalações.

Com a flexibilidade que lhe é proporcionada pela sua relação com as chamadas novas tecnologias, a Vídeo-Vigilância é uma das soluções de segurança cuja procura mais tem aumentado nos últimos anos.

No entanto, se por um lado a existência de câmaras que recolhem imagens de um determinado espaço, 24 horas por dia, pode agradar à partida, porque nos sentimos mais seguros, convém lembrar que essa recolha de imagens, e de dados pessoais, pode interferir com os direitos, liberdades e garantias individuais do cidadão.

Alguns tipos de estabelecimentos podem ser obrigados, em termos e condições determinados, a dispor de um sistema de segurança privado de CCTV. As câmeras de vídeo podem ser uma vantagem no que diz respeito ao controlo de situações como sejam os assaltos ou as agressões e devem ser utilizadas para esses fins, mas acima de tudo é muito importante que as pessoas conheçam estes sistemas e todas as funcionalidades que lhes são atribuídas.

CFTV – em que consiste?

Um sistema de CFTV consiste, fundamentalmente, num conjunto de câmeras colocadas em lugares estratégicos, que captam e transmitem imagens para um sistema de gestão de vídeo que permite, entre outras coisas, a visualização/gravação dessas mesmas imagens.

A utilização de um sistema de Vídeo-Vigilância controlado a partir de um centro de controle permite a visualização de todos os movimentos de uma grande superfície onde exista uma grande afluência de pessoas.

O CFTV permite a visualização dessas imagens posteriormente à sua gravação e, na detecção de qualquer evento, conhecer as suas causas, o que ajuda a melhorar a segurança com carácter preventivo. Além disso, a colocação de câmeras visíveis em pontos estratégicos dissuade qualquer intenção de delito e proporciona aos visitantes um sentimento de segurança.

Soluções de CFTV

Existem basicamente quatro tipos de sistemas de CFTV:

• Analógicos, com Gravação Digital
• HD-TVI
• IP
• Híbridos

Sistemas analógicos, com Gravação Digital

Houve um tempo em que a tecnologia dos sistemas de CFTV era totalmente analógica e a gravação de imagens era efetuada em cassetes VHS.

No início da década de 90 do séc. XX surgiram os primeiros sistemas de gravação digital (DVR) que oferecem inúmeras vantagens e superam em muito as prestações dos clássicos sistemas de gravação analógicos, no entanto, esta geração de sistemas não pode ser considerada puramente IP, uma vez que converte os sinais de vídeo analógicos para formatos digitais, os quais são posteriormente armazenados num disco rígido, podendo ser acedidos remotamente por IP.

Esta tecnologia apresenta algumas vantagens e desvantagens quando comparada com os mais recentes sistemas baseados na tecnologia IP.

Vantagens dos sistemas baseados em câmeras Analógicas

Baixo custo – As câmeras analógicas geralmente têm um custo mais reduzido que as câmeras IP.
Maior variedade – Existe uma grande variedade de modelos/tipos de câmeras analógicas.
Compatibilidade – Capacidade de total integração de câmeras de vários fabricantes

Desvantagens dos sistemas baseados em câmeras Analógicas

Custos de instalação – As redes de cabeamento destes sistemas apresentam custos mais elevados e estão limitadas á distância máxima de transmissão permitida pelo cabo coaxial, porque existe degradação da imagem em função da distância percorrida.
Dificuldade de expansão – As instalações de sistemas baseados em câmeras analógicas estão limitadas ao número de câmeras permitidas pelo DVR, sendo por vezes necessário proceder à substituição do gravador existente.
Resolução inferior – A imagem analógica digitalizada raramente gera uma definição superior a 0.4 Megapixel. As câmaras IP apresentam uma resolução de 3 Megapixel ou mais.

Tipos de câmeras analógicas

As câmeras podem ser divididas em três grandes grupos:

• Câmeras normais – De que fazem parte as câmeras de corpo, as câmeras “bullet” (câmaras cilíndricas), as mini-câmeras e as câmeras “dome”;

     

 

Câmeras com movimento – Usualmente designadas por câmeras PTZ (Pan – deslocamento horizontal / Tilt – deslocamento vertical / Zoom – variação do ponto focal) e câmeras PT (Pan e Tilt), podem ser câmeras Speed Dome (câmeras cujos movimentos podem ser efetuados a grande velocidade – até cerca de 360º/s) e Low Speed Dome (câmeras cujos movimentos são mais lentos – até cerca de 120º/s);

 

 

Câmeras ocultas – De que fazem parte as câmeras camufladas em detectores PIR e em detectores de fumo, existindo muitos outros modelos de câmeras ocultas.

 

       

 

As primeiras são as mais utilizadas e encontram-se disponíveis no mercado nos mais diversos formatos, para as mais diversas aplicações.

As segundas são câmeras motorizadas que permitem orientar a câmera em diversas direções e efetuar zoom remotamente, sendo normalmente utilizadas quando se pretende cobrir uma vasta área com uma câmera só e/ou existe um operador para a sua operação.

As câmeras ocultas são utilizadas em aplicações muito particulares em que se pretende dissimular a sua presença.

Câmeras, compreender as especificações:

Qualquer folha de especificações (“datasheet”) de uma câmera apresenta normalmente o seguinte conjunto de especificações:

Resolução (em TV lines)
Sensibilidade (em lux)
Formato da imagem (em polegadas)
Alimentação (em V – volts)
Consumo (em A – amperes)
Relação Sinal/Ruído (S/R) (em dB)

Destas especificações podemos realçar as primeiras duas: Resolução e Sensibilidade.

Resolução
A resolução das câmaras é usualmente medida em TVL (“TV Lines” – Linhas TV) – é a mais pequena área do objecto que a câmara consegue distinguir.

Os valores mais usuais para a resolução são: 420, 480, 550, 600, 700, 800 e 960 TVL.

Este número de linhas diz respeito à resolução horizontal. Nas especificações, normalmente não aparece o número de linhas horizontais porque o seu número depende do chip instalado na câmera.

Sensibilidade

A sensibilidade é usualmente medida em lux e indica o nível de luz mínimo necessário para se obter uma imagem de vídeo de boa qualidade.

Quanto mais baixo for o valor de lux especificado para a câmera, melhor será a imagem obtida em condições de fraca luminosidade. Por exemplo, se tivermos uma câmara com 0,4 lux e outra com 1,0 lux, a primeira permite a captação de uma boa imagem em condições mais fraca luminosidade.

A captação uma imagem de boa qualidade depende do local onde vão ser colocadas as câmaras e do que se pretende visualizar, consoante as condições de luminosidade:

tabela_1

Formato da imagem

Atualmente existem vários formatos de imagem, que dependem do CCD da câmera, destacando-se os formatos de 1/2”, 1/3” e 1/4”.

Uma lente projetada para um formato de imagem específico pode ser sempre usado num dispositivo com um formato de imagem mais pequeno, mas nunca num dispositivo com um formato de imagem maior.

Alimentação eléctrica das câmeras

A alimentação eléctrica das câmeras é especificada em volts (V), existindo normalmente 3 tipos de alimentação:

• Alimentação por 12 Vdc
• Alimentação por 24 Vac
• Alimentação por 230 Vac
No primeiro caso (12 Vdc), é utilizada uma fonte de alimentação regulada (estabilizada) e deve ser tida em consideração a polaridade, isto é, qual o pólo positivo e qual o pólo negativo – no caso de não ser indicada na fonte a polaridade, deverá identificar-se cada um dos pólos recorrendo a um voltímetro.

No segundo e terceiro caso não é necessário ter em atenção a polaridade (não existe polaridade em AC).

No caso de câmaras alimentadas a 230 Vac, estas podem ser ligadas diretamente a uma tomada. É muito importante que a tomada disponha de ligação à terra para proteção da câmera contra descargas eléctricas (por exemplo trovoadas).

No caso de câmaras alimentadas a 24 Vac, basta que exista um simples transformador que transforme 230Vac em 24Vac.

Consumo eléctrico

O consumo eléctrico é medido em amperes (A).
O consumo eléctrico usual das câmaras ronda os 120mA (consumo da câmara sem iluminação por infravermelhos activa).
O consumo de uma câmara com iluminação por IR anda ronda os 600mA

É possível alimentar mais do que uma câmera só com um transformador desde que a soma das correntes das câmeras ligadas a esse transformador não ultrapasse o valor da corrente que pode ser fornecida pelo mesmo:

Verificar sempre o valor da tensão aplicado às câmeras

Quando a alimentação é a 12Vdc a distância entre fonte de alimentação e a câmara é muito importante, pois a tensão diminui com comprimento de cabo a percorrer, devido à sua resistividade específica.

Com alimentação AC a questão da distância não é um ponto crítico.

Relação Sinal/Ruído (S/N)

A relação sinal/ruído é uma expressão que nos permite quantificar a qualidade do sinal da câmera, especialmente com níveis de luminosidade baixos.

O ruído não pode ser evitado, apenas pode ser minimizado.

A quantidade de ruído depende da qualidade do “chip” de CCD, da restante electrónica da câmara, das influências electromagnéticas externas e também da temperatura a que a electródica é sujeita.

Na prática, uma câmera de CFTV com uma razão S/N maior ou igual a 48dB pode ser considerada uma boa câmera.

Quanto maior for a relação S/N melhor é a câmera

HD-TVI

Mais recente, é a solução HD-TVI que pode permitir ao cliente configurar um sistema totalmente novo 720p/1080p resolução vigilância analógico com vantagens de transmissão de longa distância (500 metros) através de cabo coaxial.

Esta nova tecnologia permite que o utilizador atualize o seu sistema analógico existente de resolução padrão com HD-TVI compatível com câmeras e DVRs.

Em comparação com outras tecnologias de vigilância por vídeo, a nova solução de HD-TVI (Transporte de Vídeo Interface de alta definição) podem todos os utilizadores de CFTV analógicos apreciar a resolução HD sem investir uma quantia enorme de dinheiro na religação da infra-estrutura existente de cabo coaxial.

A câmera HD-TVI pode entregar livre de latência 720p/1080p vídeo de alta definição ao longo de até 500 metros. Apenas substituindo as suas câmeras e DVRs com produtos compatíveis com HD-TVI, pode perfeitamente atualizar o seu sistema para um sistema analógico HD.

Sistemas IP

Tal como os sistemas de CFTV tradicionais (analógicos), este tipo de sistema de vídeo vigilância permite atingir os objetivos de segurança e gestão pretendidos.

Distingue-se pelo fato da transmissão de imagem e som ser feita via intranet nas instalações da organização, o que em alguns casos, poderá ser uma mais-valia e comodidade para o utilizador final.

As câmeras IP, ao estarem ligadas diretamente em uma rede IP, permitem aos utilizadores visualizar imagens e áudio ao vivo de um local ou múltiplos locais, através da rede local, Internet ou intranet.

Uma câmera analógica tem uma resolução de aproximadamente 300.000 Pixéis ou aproximadamente 0,3 Megapixel, já uma câmera IP poderá ter resoluções de 3 Megapixel ou mais. Com resoluções desta dimensão existe uma grande capacidade de reconhecimento e verificação de detalhes numa imagem e são possíveis novos recursos como a detecção de movimento no campo da área de visualização e zoom simultâneo em varias partes da imagem, etc.

Com as câmeras analógicas as imagens são transportadas via cabo coaxial sem nenhuma criptografia ou autenticação, o que permite que qualquer pessoa possa ver as imagens da câmera. Já as câmeras IP podem encriptar as imagens que serão enviadas pela rede, garantindo assim que só as pessoas habilitadas visualizem as imagens.

A qualidade da imagem de uma câmera IP, que grava a imagem digitalmente nativa é muito superior ao da imagem analógica digitalizada. Nem sempre isto é notado na visualização “ao vivo” porém, tal fator de qualidade será patente a quando da recuperação da imagem gravada.

As imagens capturadas por este tipo de câmeras são transportadas na rede IP, através de hubs, switchs e routers, e armazenadas num PC com software de Gestão e Controle de Vídeo (NVR).

É também um sistema de vídeo plenamente baseado em rede, onde nenhum componente analógico intermediário é utilizado; um sistema de vídeo IP utiliza o processamento das câmaras IP como forma de reduzir a utilização da banda.

Uma das grandes vantagens desta solução é permitir a utilização da infra-estrutura de rede estruturada existente, bem como a possibilidade de alimentação via POE (Power over Ethernet), ou seja, alimentação através do cabo de rede, o qual suporta a transmissão de dados e a alimentação; a utilização de dispositivos de rede Wireless (Wi-Fi), a possibilidade de Pan/Tilt/Zoom integrados, áudio, entradas e saídas digitais, accionamento de dispositivos e maior flexibilidade e capacidade de integração com outros sistemas.

A capacidade de expansão destes sistemas é ilimitada.

Fundamentos de Redes IP

Endereço IP

O endereço IP é um número único, que identifica o computador numa rede.
Cada mensagem contém a informação de qual o endereço de envio e qual o endereço destino.

Routers

Em certos contextos, como no caso da Internet, são genericamente designados por gateways.
Permitem dividir a rede em segmentos estanques, em que os pacotes de informação, para passarem de um segmento de rede para o outro, têm obrigatoriamente que passar pelo router.
Existem routers para redes LAN (Local Area Network) e WAN (Wide Area Network)

Protocolo

Define a regra para a transmissão de dados

Gateway

É o ponto de entrada de uma rede para a outra – o gateway é o responsável pela distribuição correta dos dados que entram e saem de uma rede local. Normalmente é um router ou um computador.

Firewall

• É um módulo de filtragem localizado numa máquina de gateway que examina todo o tráfego de entrada e saída para determinar se ele pode ser encaminhado para o seu destino.
• O router fornece um firewall abrangente através da sua funcionalidade de NAT – a atribuição de regras para endereços IP específicos e a possibilidade de registar informações dos pacotes enviados para uma determinada direcção, para que possam ser autorizados no caminho de volta.

NAT (Network Address Translator)

• Com o NAT é possível ligar os diversos computadores de uma rede a outra rede por meio de um único endereço IP, evitando possíveis conflitos de identificação dos endereços IP dos computadores de cada rede.
• É possível a ligação de toda uma rede usando um único endereço IP, uma vez que o módulo NAT reescreve o endereço de origem nos pacotes enviados dos computadores da rede local, com o endereço do router.

DNS (Domain Name Service/System)

• Normalmente usamos o nome de um domínio porque é mais fácil recordarmo-nos de um nome do que de uma sequência de números; o DNS resolve o problema dos nomes do ponto de vista do IP – por exemplo, www.nexussecurity.com.br é um nome de domínio que tem um endereço IP associado, o DNS faz a correspondência do nome de domínio ao endereço IP que lhe está associado.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

• É um protocolo de organização e simplificação da administração de endereços IP de máquinas locais. Em muitos casos, para maior simplificação, o servidor DHCP possui um servidor DNS embebido. Ao especificar o endereço IP de um dispositivo de rede em particular, o DHCP usará os valores do DNS associado àquele dispositivo.

Rede Local (LAN – Local Area Network)

• Uma rede local é um grupo de computadores ligados entre si com a possibilidade de partilha de recursos.

Mascara de rede

• A máscara de rede é usada para agrupar endereços IP, existindo um grupo de endereços atribuídos a cada segmento de rede. Por exemplo, a máscara 255.255.255.0 agrupa um conjunto de 254 endereços IP.
• Se tivermos, por exemplo, uma sub-rede 194.196.16.0 com máscara 255.255.255.0, os endereços que poderemos atribuir aos computadores na sub-rede serão de 194.196.16.1 até 194.196.16.254.

Porta

• Porta são números de 16 bits (1 a 65535) usados pelos protocolos TCP e UDP e são usadas para endereçar aplicações (serviços) que são executados num computador.
• Se houvesse apenas uma única aplicação de rede em execução no computador não haveria necessidade de portas pois o endereço IP era suficiente para endereçar os serviços.
• O número de porta pode ser visto como o endereço de uma aplicação dentro do computador.
• Algumas portas usuais são:
• File Transfer Protocol (FTP) Porta 21
• Telnet Porta 23
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Porta 25
• WWW server (HTTP) Porta 80
• Domain Name Server (DNS) Porta 53

Switch

• Permite a ligação dos computadores numa rede em estrela o que facilita a montagem e manutenção do sistema.
• A maioria dos Switches tem uma série de LED que permitem controlar o fluxo de informação global e/ou porta a porta.

 

Técnicas de Compressão

É importante considerar o método de compressão utilizado por uma câmera IP, a compressão reduz o tamanho do vídeo de arquivos gerado durante a captação da imagem. Os vídeos de arquivos contêm uma quantidade enorme de dados pelo que é necessária compressão de dados para reduzir os requisitos de armazenamento e largura de banda.

As técnicas de compressão mais utilizadas são o MPEG-4 e MJPEG.

M-JPEG (Motion JPEG)

O Motion JPEG ou M-JPEG é uma sequência de vídeo digital que consiste numa série de imagens JPEG individuais (JPEG – Joint Photographic Experts Group) que, quando exibidos a 16 ou mais imagens por segundo, permitem que sejam percepcionados como vídeo em movimento. O vídeo em movimento completo é percepcionado a 30 imagens por segundo no sistema NTSC e a 25 imagens por segundo no sistema PAL.

As câmeras IP, usando este tipo de compressão, podem capturar imagens com taxas até um máximo de 30 imagens por segundo.

Neste tipo de compressão a largura de banda necessária para a transmissão e o espaço em disco exigido para o armazenamento são muito elevados.

MPEG-4

Com o MPEG4, apenas uma pequena fracção do total da imagem é enviada como sendo uma imagem completa.

Na captação de imagem de uma câmera a maioria das imagens são semelhantes, diferindo somente quando ocorre movimento; neste formato são enviados apenas os dados correspondentes às diferenças relativamente às imagens anteriores.

O resultado é a reduzida utilização de banda e espaço de armazenamento, no entanto, o MPEG4 tem uma menor qualidade de imagem quando comparado com o M-JPEG.

H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVC

O H.264, também conhecido como MPEG-4 Part 10/AVC (Advanced Video Coding), é o padrão MPEG mais recente para a codificação de vídeo, esperando-se que este se torne o padrão de vídeo preferencial nos próximos anos.

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.

Isto significa que será necessária muito menos largura de banda de rede e espaço de armazenamento para um arquivo de vídeo; por outras palavras, é possível obter uma qualidade de vídeo muito mais alta para a mesma velocidade de transmissão.

Câmeras IP

Uma câmera IP contém um servidor Web integrado o que possibilita o envio de imagens ao vivo através de uma rede IP, como por exemplo através de uma LAN, Intranet ou Internet.

Câmeras standard IP e câmeras IP Megapixel

Existe uma grande diferença entre as câmeras IP standard e as câmeras IP megapixel:

As câmeras IP standard têm geralmente a mesma resolução que uma câmara analógica com o acréscimo de possuírem um codificador de vídeo para converter o sinal analógico para um endereço IP.

As câmeras IP megapixel são câmeras de alta definição que proporcionam imagens de elevada resolução (1.3, 2, 3, 5, 8 ou mais megapixéis), este tipo de câmera fornece imagens em que a resolução contém de 3 a 50 vezes mais detalhe que uma câmera analógica, permitindo cobrir maiores áreas sem perca de resolução, ver melhor esses detalhes e identificar pessoas e objetos com maior definição de imagem – um elemento chave em vídeo vigilância.

Vantagens das câmeras IP:

• Não necessitam de um computador para que as imagens sejam enviadas para a Internet, ou rede IP.
• Não necessitam de softwares ou placas adicionais para o seu normal funcionamento.
• São de fácil instalação e possuem o seu próprio endereço de IP, que se liga de forma automática à rede por meio de um hub/router.
• Permitem a visualização em MPEG-4 e a gravação em simultâneo em Motion JPEG.
• Proporcionam, em muitas delas, uma comunicação bidirecional de áudio.
• As imagens e o áudio podem ser encriptados, garantindo a sua integridade e privacidade.
• Permitem o acesso ao vídeo e ao áudio através de um “web browser” e uma ligação Internet.
• A qualidade da imagem de uma câmera IP é muito superior ao da imagem analógica digitalizada.
• Podem utilizar a rede estruturada existente, facilitando a sua instalação e reduzindo o custo da instalação

Lentes

As lentes podem ser divididas em 4 grandes grupos:

Lentes fixas:

• Lentes de grande abertura (grande angular) – permitem cobrir uma ampla área, no entanto é difícil a identificação de uma pessoa;
• Lentes standard – permitem a mesma visibilidade que o olho humano;
• Lentes teleobjectiva – têm um ângulo de vista fechado, mas permitem distinguir melhor os objetos.

Lentes Varifocais:

Podem ser usadas quando não é possível obter uma lente com o comprimento focal necessário para uma aplicação particular ou quando se pretende maior flexibilidade de forma a selecionar o melhor ângulo de visão.

Lentes Zoom:

Têm um comprimento focal variável e encontram-se disponíveis em versões manuais ou motorizadas.

Lentes Pinhole:

São lentes muito pequenas, muito usadas em câmaras ocultas.

Lentes, compreender as especificações
Qualquer “datasheet” de uma lente apresenta as seguintes especificações:

• F-number ou F-stop (mais vulgar)
• Profundidade de campo
• Comprimento focal versus ângulo ou campo de visão
• Controlo da íris
• Tipo de encaixe mecânico C ou CS-MOUNT

F-number ou F-stop

A capacidade de uma lente para “capturar” luz, depende da relação entre a abertura da lente e o comprimento focal.

Esta relação é representada pela letra “F”, a qual é usualmente referida como “F-stop”.

Um número baixo para o F-stop implica uma grande abertura da lente o que permite obter uma imagem de boa qualidade com baixa luminosidade.

Exemplo: Uma lente com um F-stop de 1.2 captura muito mais luz do que uma lente com um F-stop de 4.0, o que permite obter uma melhor imagem com baixa luminosidade.

Profundidade de campo

Profundidade de campo é a distância, antes e depois do objecto, em que a imagem ainda se considera aceitavelmente focada, isto é, quando se pretende focar com precisão um objecto que se encontra a uma determinada distância, a lente também foca o campo um pouco à frente e atrás do objecto.

Imagem ilustrativa de como o F-stop afecta a profundidade de campo

A profundidade de campo aumenta ou diminui de acordo com a abertura:

Comprimento focal da lente

Lentes angulares (ex: 2,8mm) – maior profundidade de campo
Lentes teleobjetivas (ex: 16mm) – menor profundidade de campo

Abertura

Grande abertura (ex: f 1.2) → menor profundidade de campo
Pequena abertura (ex: f 4.0) → maior profundidade de campo

Distância ao objeto

Pouca distância (ex: objecto a 5 m) → menor profundidade de campo
Grande distância (ex: objecto a 25 m) → maior profundidade de campo

Comprimento Focal versus Campo de Visão

O comprimento focal é a distância, em milímetros, entre o ponto de convergência da luz até o ponto onde a imagem focada será projectada.

Campo de visão é a amplitude da imagem que pode ser visualizada por determinada lente em função de sua distância focal. Quanto maior for essa distância, menor será o campo de visão e maior será o seu poder de aproximação do objecto focado.

O ângulo ou campo de visão de uma lente depende de dois factores: o comprimento focal e as dimensões do CCD.

Quanto “maior” for o CCD, mais amplo é o ângulo de visão para um comprimento focal constante.
Quanto “maior” for o Comprimento focal, menor é o ângulo de visão para um determinado CCD.
Relativamente ao comprimento focal as lentes podem ser classificadas nos seguintes tipos:

Lentes monofocais – São lentes com um comprimento focal fixo e a cada comprimento corresponde um ângulo de visão (amplo, médio, estreito/fechado). Por exemplo: lentes de 2.8, 4, 6, 8, 12, 16 mm…
Lentes com comprimento focal variável (lentes varifocais) – São lentes com comprimentos focais variáveis que são ajustadas manualmente. Por exemplo: lentes de 2.8-10, 3.5-8, 5-50 mm…

Uma lente grande angular tem um pequeno comprimento focal enquanto uma lente teleobjectiva tem um grande comprimento focal.ancia (ex: objecto a 25 m) → maior profundidade de campo

Lentes monofocais de 4, 8 e 12mm

Íris ou diafragma das lentes o seu controlo

Existem 3 tipos de íris:

• Íris fixa – Não é possível efectuar qualquer ajuste.
• Íris manual – Neste tipo de íris o seu ajuste é efectuado manualmente.
• Auto-íris – Possui um motor eléctrico acoplado à lente que permite abrir e fechar a íris de forma a adaptar a quantidade de luz incidente no CCD de forma a aumentar a latitude de luminosidade de operação da câmara. Tem dois modos: DC drive (mais comum) e Vídeo Drive.

As câmaras comuns não utilizam lentes incorporadas, sendo estas intermutáveis, podendo-se utilizar a mesma câmara com várias lentes diferentes.

As lentes podem ou não possuir um diafragma á semelhança das máquinas fotográficas.

As lentes sem íris são denominadas de “Lentes Fixas”.

As lentes com íris podem ter o seu controlo de forma manual ou motorizada:

A íris manual é afinada manualmente e pode criar desfocagem com a alteração da luminosidade.

A auto-íris é controlada por um motor eléctrico que, associado a um sensor que mede permanentemente os níveis de luminosidade, auto-regula a lente de forma a obter sempre a melhor nitidez.

Tipo de encaixe mecânico C ou CS-MOUNT

CS-MOUNT

É o standard da indústria para a montagem (encaixe) de lentes nos corpos das câmaras.

A montagem CS tem uma rosca com 1” de diâmetro e 32 passos por polegada.

A distância da superfície da lente à superfície do sensor é de 0.492” (12.5mm).

 

Como selecionar uma lente para uma determinada aplicação?

Existem normalmente duas questões que se devem colocar quando pretendemos selecionar uma determinada lente. Essas questões são:

Será que devo de usar uma lente com íris fixa, manual ou auto-íris?

Se quisermos economizar, utiliza-se uma lente com íris fixa ou com íris manual. Estas duas são aconselhadas em situações em que as condições de iluminação possuem uma latitude de variação limitada. Por exemplo: escritórios, zonas interiores com iluminação constante, etc.
Para situações em que a iluminação sofre variações de grande latitude, a única solução são lentes com auto-íris (excepto em situações em que a mecânica da lente não tenha capacidade de reação às variações de luz).

Qual o comprimento focal da lente que é necessário?

• Pequeno comprimento à amplo ângulo de visão
• Se for para aplicar num escritório ou num armazém em que se pretenda cobrir a máxima área possível então a escolha mais acertada será uma lente por exemplo de 2.8mm ou 4mm.
• Se pretender observar uma área limitada, como por exemplo uma entrada, a escolha acertada serão lentes de 8mm ou 12 mm.
• Deverá usar lentes varifocais se pretender uma maior flexibilidade de forma a selecionar o melhor ângulo de visão.

NOTA: O comprimento focal a usar dependerá sempre da distância da câmara ao objecto.

Considerando que se pretende escolher uma lente para cobrir a área que se mostra na figura, em que:

tabela_2

Para determinar o comprimento focal que necessitamos utiliza-se a expressão:

F = v x D/h ou F = c x D/l em que:

c – Largura do chip de CCD
v – Altura do chip de CCD

Uma outra questão é a seguinte:

Em qualquer área coberta por uma câmara existem sub-áreas ou objetos em movimento que podem ser críticos e isto é fundamental quando nos é pedido uma detecção ou identificação de algo, assim:

Para se fazer uma detecção, basta que a área crítica a ser observada seja 5% da área total da imagem.
Para ver a ação, é necessário que a área crítica a ser observada seja 10% da área total da imagem.
Para fazer a identificação, é necessário que a área crítica a ser observada seja 25% da área total da imagem.

Exemplo:

Considere que tem uma câmera com um CCD de 1/3” e que com esta pretende cobrir o portão de entrada de uma fábrica. Considere que a área crítica se situa no portão de entrada por onde entram veículos que se pretendem identificar.

Sabendo que:

A distância da câmera ao portão é D = 30,48 m = 30480 mm
A largura do portão é l = 3,65 m = 3650 mm

Sabendo de antemão que o CCD de 1/3” corresponde a: c = 4,8mm e v = 3,6mm

E definindo que a área crítica para a identificação de um veículo é de 1,7 m x 1,5 m

Temos que:

Comprimento focal f = 4,8 x 30480/3650 = 40mm
Altura da zona a cobrir h = v x D/f = 3,6 x 30480/40 = 2743,2 mm = 2,7432 m
Área da zona cobrir = l x h = 3,65 x 2,7432 = 10 m2
Área crítica = 1,7 x 1,5 = 2,55 m2
% do veículo no monitor = 2,55/10 x 100 = 25,5 %

Concluímos portanto que, se utilizar uma lente com um comprimento focal de 40 mm, conseguirá obter uma identificação (matricula) clara dos veículos que cruzam o portão de entrada da fábrica e uma imagem da zona do portão correspondente a uma área de 10 m2 (3,65 m de largura por 2,74 m da altura).

Lentes Megapixel

As câmeras de alta resolução MEGAPIXEL requerem lentes adequadas e de qualidade superior.

As imagens de alta resolução requerem lentes de qualidade superior.

As câmeras Megapixel e o movimento de alta definição (HD) mudaram completamente as regras de seleção de lentes e estão a desafiar os fabricantes a produzirem lentes com maiores desempenhos.

Uma lente Megapixel não é apenas um acessório para a câmera, mas sim um elemento essencial que optimiza a qualidade das imagens capturadas e, como tal, quando selecionada corretamente, pode ajudar a tirar o máximo partido das imagens megapixel, uma escolha errada pode fazer com que a câmera tenha uma qualidade igual ou mesmo inferior a uma câmera analógica.

Seleção de uma lente Megapixel

A seleção da lente é particularmente importante para o reconhecimento facial ou para a identificação de uma matrícula, que são aplicações comuns para câmeras megapixel, onde é necessária uma imagem de alta resolução tanto no centro como na borda da imagem, o que só é possível com uma escolha de lente adequada.

Á semelhança das lentes standard, há também que ter sempre em conta o comprimento focal que, da mesma forma, também dependerá sempre da distância da câmera ao objecto a focar.

No entanto, a especificação mais importante e onde existe maior variação entre cada tipo de lente megapixel é a função de transferência de modulação (MTF), esta função é a capacidade e o rigor de precisão que uma lente tem ao transferir a informação que está a ser visualizada para uma imagem inteira, para cada pixel do sensor CCD, e determina a nitidez das imagens.

O MTF

Para compreender como as lentes podem afectar o desempenho dos sistemas de imagens, é necessário compreender a física por trás da difração, abertura da lente, comprimento focal e o comprimento de onda da luz.

Um dos pontos de referência mais útil para descrever a qualidade da imagem (desempenho da lente) é a função de modulação (MTF).

Na sua definição mais básica, o MTF é a forma de descrever a sensibilidade ao contraste de um sistema de lentes. Comparativamente ao olho humano, isto poderia ser considerado como o desempenho visual.

Uma lente perfeita reproduziria uma imagem completa de um objeto sem qualquer degradação, mas uma lente perfeita infelizmente não existe, a nitidez da imagem, o contraste, a iluminação, o espectro de transmissão e a distorção afectam a capacidade de uma lente na reprodução de uma imagem.

Uma lente adequada reproduz a imagem de um objecto até ao ponto em que um detalhe desse mesmo objecto já não possa ser reproduzido.

Em conclusão o MTF é portanto a relação de contraste de um objecto para uma imagem.

Na indústria óptica, o MTF é medido como uma unidade de frequência espacial chamado Pares de Linhas por milímetro: Lp/mm.

Lp/mm – Pares de Linhas por milímetro

O número de pares de linha por milímetro (Lp/mm) é a medida quantitativa amplamente aceite para medir a resolução de uma lente e é a especificação mais importante para a escolha de uma lente adequada.

Pares de linhas (Lp) são grupos de linhas alternadas e quanto maior for este valor maior será a capacidade da lente para capturar pequenos detalhes numa imagem.

Para uma câmera analógica o valor aceitável de uma lente é cerca de 30 Lp/mm, já para uma câmera megapixel o valor mínimo é de 60 Lp/mm. Devido à maior resolução do sensor megapixel, as lentes megapixel necessitam de capturar mais detalhes.

A melhor forma de determinar o Lp exigido pela câmera é dividir o número de pixeis do chip na largura pelo seu número de pixeis na altura e depois dividir por dois (pares de linhas).

As câmeras megapixel providas de lentes que disponibilizam imagens de alta resolução tanto no centro como na borda da imagem têm um maior rigor e precisão de alinhamento com o CCD.

Geralmente as especificações fornecidas pelos fabricantes quando á resolução das lentes são baseadas no centro da imagem e referem-se ao numero de pixéis ou pontos que podem ser discernidos no centro da lente e não necessariamente nas bordas.

No entanto, como muitos fabricantes ainda não disponibilizam o Lp/mm das lentes, são recomendados outros métodos de correspondência.

Por exemplo, muitos fabricantes avaliam as lentes para um determinado tamanho de CCD megapixel, (geralmente 1.3, 3, 5 etc.) ou formato de imagem padrão 1/2”, 1/3“ ou 1/4” etc.).

A importância prática é que o Lp/mm é apenas relativo ao tamanho dos pixeis na câmera, por exemplo, uma lente de 120 Lp/mm pode ser muito boa para uma câmera de 1.3MP usando um sensor de 1/2” e insuficiente para uma câmera de 2MP usando um sensor de 2/3”.

Sistemas híbridos

Cada vez mais o CFTV está a adotar a tecnologia IP, mas a maioria dos sistemas existentes são ainda analógicos.

Os DVR híbridos facilitam a fácil integração dos sistemas existentes com a mais recente tecnologia IP, permitindo uma implementação de CFTV/IP a custos mais reduzidos.

Estes sistemas fazem uso das duas tecnologias, analógica e IP, reutilizando e integrando, num mesmo sistema, as câmeras e cablagem analógicas existentes e as novas câmeras IP, podendo ainda fazer uso de uma cablagem de rede estruturada existente e assim baixar significativamente os custos de transição de um sistema analógico para um sistema IP, permitindo a sua evolução gradual.

Cablagem

Alimentação eléctrica

Os circuitos de alimentação dos sistemas de CFTV deverão ser estabilizados e centralizados num local restrito, por exemplo numa zona técnica, para que inviabilize a interrupção de funcionamento por parte de terceiros.

Transmissão de imagem por cabo coaxial

Os sistemas de CFTV convencionais emitem a imagem em sinal de vídeo composto através de um cabo coaxial de cada câmera até ao equipamento receptor/DVR.

Transmissão de imagem por cabo UTP

Para câmeras analógicas

Para instalações onde existam problemas de passagem de cabos ou distâncias muito longas, é possível transmitir as imagens através de cabo UTP, o que facilita a instalação e mantêm a qualidade do sinal emitido pelas câmeras, sendo possível até a passagem em simultâneo de vários sinais de vídeo, áudio e dados num único cabo UTP.

Para a utilização de cabo UTP para a transmissão destes sinais são utilizados conversores passivos, que não necessitam de alimentação externa, e ativos, que necessitam de alimentação externa e permitem, no caso da transmissão de vídeo, cobrir distâncias maiores.

Para câmeras IP

Os sistemas de cablagem para CCTV/IP utilizam cabo UTP e a sua elaboração segue as regras das redes estruturadas de voz e dados (ver Redes Estruturadas de Cobre e Fibra Óptica)

Exemplos de ligação de sistemas de CFTV analógicos com inclusão de conversores de vídeo, áudio e dados por cabo UTP

Aplicações básicas a curta distância

Passagem de sinal de vídeo por cabo UTP a uma distância de 600 m (P&B) ou 300 m (Cor)

Passagem de sinal de vídeo e alimentação do conversor e câmera por cabo UTP sem utilização de cabo de corrente a uma distância até 50 m

Passagem em simultâneo de 4 câmeras num único cabo UTP
A alimentação e o sinal de vídeo são enviados num único cabo UTP

Aplicação básica a longa distância

Transmissão de imagem de uma câmara a cores, a uma distância de 1500 m,
utilizando um emissor passivo (sem alimentação) e um receptor ativo (com alimentação)

Ligação série de longa distancia Transmissão de imagem a cores a uma distância de 3000 m
utilizando ligação série de emissores passivos (sem alimentação) e receptores ativos (com alimentação)

Principais vantagens da utilização de transmissão de imagem em cabo UTP

• Fácil instalação
• Economia de tempo e cablagem
• Alternativa à utilização de fibra óptica por uma fração dos custos
• É adequado para aplicação em instalações de CFTV de grande dimensão onde é necessário instalar muitas câmaras ou onde seja difícil passar cabo coaxial devido às dimensões de tubagens existentes

Alguns exemplos onde será bastante útil utilizar esta solução são:

• Hotéis
• Escolas
• Hospitais
• Aeroportos
• Parques de Estacionamento
• Centros Comerciais
• Etc.

This Post Has 6 Comments

  1. Boa tarde.
    Agradeço os esclarecimentos, ótimos, pude começar a entender as especificações informadas nas câmeras que estão à venda para eu poder decidir o que eu necessito. Só gostaria só de mais uma informação, o que é câmera IR e qual a diferênça para a câmera IP.
    Mais uma vêz, obrigado.

    1. Boa noite amigo, IR significa Infra Red (infra vermelho). Aqueles LEDs que faz vc ter visualização de noite. IP são modelos de câmeras. Hoje temos câmeras analógicas e digitais, HD e câmeras IP.

  2. Boa tarde. Bela explicação! Muito boa mesmo… estou com uma dúvida a respeito de qual lente utilizar para um monitoramento perimetral. 2.8mm atende? O perimetro do empreendimento é 400m dois lados e 200m dois lados… é um projeto grande e queremos colocar um circuito de cftv para monitorar. Não sei qual lente especifico.

    Valew, abraços

    1. Boa tarde. Uma câmera só para um perímetro grande assim é pouco. O ideal seriam 4 câmeras em cada canto. Pode ser 2.8mm sim mas aconselho que sejam de no mínimo 2 megapixel – 1080p

    1. Boa tarde. As câmeras Ip`s tem mais configurações e tem modelos com maior resolução. As câmeras HD chegam até 2 megapixel enquanto as IP`s tem até 48 megapixel (ex. Avigilon).

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