I - Conceptos Básicos de CCTV UT español

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CONCEPTOS BÁSICOS DE CCTV

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0. Propósitos de un CCTV • • • •

Verificar Registrar Disuadir Proveer evidencia

1. Que es el video?

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Es una sucesión de fotografías presentadas en un orden coherente y a una frecuencia fija. Esta frecuencia es conocida como Imágenes Por Segundo (IPS) o Frames Per Second (FPS). FPS es la medida de que tan rápidamente un dispositivo puede producir, almacenar ó capturar las imágenes únicas consecutivas que componen el video (Frames).

El ojo humano percibe una sucesión de fotografías como un movimiento continuo y fluido a 25 FPS (persistencia de la visión)

2. Conceptos y Componentes Básicos

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2.1 Sistemas de Señal NTSC: NTSC (Nacional Televisión Systems

Committee): Estándar para TV a color usado en Norte América, Japón y algunas partes de Sur América. Sistema de escaneo entrelazado de 525 líneas por Frame / 30 Frames por segundo.

PAL (Phase Alternate by Line):

Estándar para TV a color usado en Europa, China, Malasia, Australia, Nueva Zelanda, Medio Oriente y algunas partes de África. Sistema de escaneo entrelazado de 625 líneas por Frame / 25 Frames por segundo.

2.2 Resolución de una imagen

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Define el nivel de calidad o nivel de detalle de una imagen

2.2.1 Resolución análoga Se mide en líneas de TV horizontales o TVL. En cuanto mayor sea el numero de TVL mejor será la definición de la imagen. El procesamiento de cada línea es secuencial y la máxima resolución posible que se puede alcanzar al digitalizarla es de 4CIF o D1 (720x480).

2.2.2 Resolución digital

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Se describe por convención, como el producto de dos números enteros donde el primero describe la cantidad de columnas y el segundo la cantidad de filas, ambos compuestos por pixeles

A mayor resolución = mejor detalle de la imagen

Pixel: es la menor unidad homogénea en color que conforma una imagen digital

2.3 Compresión de Video (IP)

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Es el proceso mediante el cual un programa de software o dispositivo de hardware, usan algoritmos especializados que reducen el tamaño de la información a transmitir y almacenar. En CCTV se destaca el algoritmo MPEG-4 y el H.264.

Una información de video sin comprimir usa un ancho de banda muy alto.

Por ejemplo: Una imagen de 640x480@6IPS sin aplicar ningún tipo de compresión = 44,3 Mbps. La misma imagen en H.264 estaría alrededor de 0,6 Mbps.

2.4 Video sobre Redes TCP/IP

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Para la transmisión de video sobre la red IP, hay (3) factores que determinaran la cantidad de ancho de banda que se consumirá, estos son: • Tamaño de Imagen (resolución) • Numero de Imágenes o Frames por Segundo (FPS) • El formato de compresión MPEG4 o H.264 Es sumamente importante conocer la calidad de video deseada para diseñar la red de transporte adecuada.

MAYOR CALIDAD DE VIDEO

=

MAS INFORMACION A TRANSMITIR Y ALMACENAR

=

MAYOR ANCHO DE BANDA

2.4.2 COMPARATIVO DE IMÁGENES DE VIDEO Ejemplo con codificador •4CIF a 30 FPS

•CIF a 30 FPS

•4CIF a 10 FPS

•CIF a 10 FPS

•4CIF a 3 FPS

•CIF a 3 FPS

A mayor calidad mayor ancho de banda, es importante conocer la verdadera necesidad del sistema de CCTV para optimizarlo.

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2.5 Transmisión de información en una Red de Datos

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Existen tres métodos para la transmisión de información en una red de datos.

La transmisión multicast hace un manejo mas eficiente del ancho de banda, que la transmisión unicast, sobre todo cuando existen múltiples requerimientos simultáneos de una misma información.

2.6 Componentes Básicos de un Sistema de CCTV

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Todo sistema de CCTV sin importar si este es análogo o digital siempre estará compuesto de los siguientes subsistemas:

Punto de Captura de Video • Cámaras (Fijas o Móviles) • Codificadores de Video • Accesorios de Montaje • Accesorios de Iluminación

Transmisión de Potencia, Video y Control • Fuentes de Poder • Coaxial • UTP • Fibra Óptica • Wireless • LAN

Administración y Grabación de Video • Matriciales Análogos • Matriciales Virtuales IP • Grabadores de Video (DVR, NVR, HVR) • Controladores PTZ tipo Joystick

Visualización de Video • Monitores LCD • PC con soft. de Visualización de Video (IP)

2.6.1 Componentes de un Sistema de CCTV Análogo Fijas Cámaras

Recepción y Multiplexación

Móviles

Domos Equipos de Recepción Quad Matriz

Grabación

DVR

Control

Controlador PTZ (teclado)

Visualización

Monitores

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2.6.2 Componentes de un Sistema de CCTV IP Cámaras

Fijas Móviles Equipos de Captura de Imagen

Grabación

Control Visualización

Domos Equipos de Recepción Codificares de Video (Opcional)

NVR

Controlador PTZ (teclado)

Software de Video

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3. Cámaras

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Elementos Distintivos 1. Formato 2. Resolución 3. Sensibilidad 4. Color, B/N, Día/Noche 5. Suministro de Voltaje 7. BLC 8. AGC 9. WDR 10. AES 11. Ajuste de Blancos AWB 12. Relación Señal a Ruido.

BÁSICOS

3.1 Formato El formato de una cámara (1/3”, 1/4”, etc.) indica el tamaño del sensor de imagen de ésta.

El sensor de imagen es un semiconductor de silicio diseñado para capturar los fotones (luz) y convertirlos en señales eléctricas. Existen 3 tipos de sensores de imágenes: CCD, CMOS y Pixim EL área de captura de imagen del chip CCD esta formada por una cantidad de foto-sensores independientes. Cada uno de estos foto-sensores es conocido como Pixel

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3.2 Resolución

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Define cuánto detalle puede reproducir una cámara

En Análogo: Hace relación a las Líneas de TV (TVL) SIF

En IP:

320 x 240

Cantidad de pixeles de una imagen, producto de la cantidad de columnas y la cantidad de filas SIF y CIF: Son acrónimos que describen resoluciones de video.

2SIF 640 x 240

CIF (Common Interchange Format): se usa para la resolución en el sistema de señal PAL SIF (Standard Interchange Format): se usa para la resolución en el sistema de señal NTSC

4SIF 704 x 480

2012 CIF

Los formatos derivados del CIF/SIF más conocidos son: NTSC SIF

PAL CIF

Common Intermediate Format

320 x 240

352 x 288

QCIF

Quarter CIF

176 x 120

176 x 144

SQCIF

Sub Quarter CIF

128 x 96

128 x 96

Cropped D1

704 x 480

704 x 576

D1

Full D1

720 x 480

720 x 576

Half D1

Half D1

352 x 480

352 x 576

CIF

4CIF

2012 3.3 Sensibilidad Expresa el mínimo nivel de iluminación con el que la cámara puede adquirir imágenes y se expresa en LUX. Entre menos LUX tenga especificada la cámara menos es la cantidad mínima de iluminación requerida para la toma de imágenes y mejor trabaja una cámara en la oscuridad. Nota: 1 Lux corresponde a la intensidad de iluminación de una vela a una distancia de 1 metro. (1 lumen/m2 ).

3.4 Color , Blanco Y Negro, Día/Noche

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 Color: Ofrece mayor Información Funciona para buenas o medianas condiciones de Iluminación 98% de los casos  Blanco y Negro Siempre que hay baja iluminación y esta no se puede mejorar Cuando se requiere mucha resolución. Dan muy buena resolución. Cuando OBLIGA el precio.  Día/Noche Cuando se requiere imagen a color en presencia de luz y en ausencia se debe obtener la mejor imagen posible. Combinación de las 2 anteriores.

3.4.1 Color , Blanco Y Negro, Día/Noche

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Video de Cámaras Día/Noche

Día

Noche

Día / Noche REGRESAR

3.4.2 Color , Blanco Y Negro, Día/Noche

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En cámaras Infrarrojas y Cámaras Térmicas

Infrarrojas

Térmicas

3.5 Suministro de voltaje Alimentación energía 24 VAC • • • • • •

Alimentada por transformador Mayor Longitud de Cableado Vs DC No requiere polaridad Pueden conectarse varias cámaras al mismo transformador Tiende a sufrir daños eléctricos, INDUCCIÓN A mayor voltaje AC mayor es el riesgo humano

Alimentación energía 12 VDC • • • • •

Puede usarse en aplicaciones móviles Requiere de alimentación con polaridad correcta Longitudes menores a 30m, ATENUACIÓN Usualmente una fuente por cámara. Pueden ser alimentadas con fuentes y baterías

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3.6 Compensación de contraluz (BLC) •

Se aplica en casos en los que se tiene una gran cantidad de luz en el fondo y muy poca iluminación en el frente.

•

Esta función permite a la cámara reducir el nivel de video en las áreas brillantes y agregar mayor detalle a las áreas más oscuras de la imagen

Sin Backlight

Con Backlight

2012 3.7 Control Automático de Ganancia (AGC) • Esta función toma el nivel de video existente y lo amplifica para producir una imagen cuando los niveles de luz son muy bajos. Es decir garantiza el nivel de la señal 1Vpp • Esta función no sólo amplifica la señal de video, sino también cualquier ruido asociado con dicha señal

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3.8 Rango dinámico amplio (WDR)

• Está destinado a proporcionar imágenes nítidas incluso en condiciones

de luz de fondo donde la intensidad de la iluminación puede variar en exceso. • Permite la captura y visualización de las áreas brillantes y oscuras en el mismo marco

Con WDR

Sin WDR

3.9 AES (Shutter electrónico Automático)

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• El shutter es las veces que el procesador del video trae fotos del Sensor de Imagen • Permite que la imagen no se vea corrida en imágenes de alta velocidad • Se debe dejar Encendido.

2012 3.10 Ajuste de Blancos (AWB) • Ayuda a garantizar que el color blanco la cámara lo vea como lo ve mis ojos • Porque? Porque los colores cambian según el tipo de Iluminación

3.11 Relación Señal a Ruido (S/N) •Capacidad de rechazar el ruido y entregar la mejor señal • Se mide en dB • A mayor valor se tenga de este mejor es la cámara.

3.12 Voltaje de señal análoga de video (cámara análoga) • 1 Vpp

4. Lentes y sus Parámetros

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El propósito de toda lente es enfocar correctamente una imagen en la placa frontal del sensor de la cámara.

4.1 Formato de Imagen Como el sensor de cámara, las lentes tienen también formatos diferentes. ¼”, 1/3”, ½”, 1” El secreto esta en: Los lentes deben tener como mínimo el formato especificado de la cámara en la que se van a instalar.

En ese caso el ángulo de visión se verá reducido debido a que parte de la información caerá por fuera del sensor de imágenes, pero no tendremos problemas de foco.

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4.2 Longitud Focal Es la distancia entre el centro del lente y el punto focal medida en mm.

En este sentido hay tres tipos básicos de lentes: - De Longitud Focal Fija (Fijos)

- De Longitud Focal Variable (Varifocal) - Zoom

2012 4.2 Longitud Focal (Cont) Entre menos valor en mm tenga la longitud focal de un lente mas cubrimiento e ángulo horizontal permitirá tener a la cámara

Lente de:

5 mm

50 mm

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4.3 Iris Es el mecanismo que permite a los lentes controlar la cantidad de luz que llega hasta el sensor de imagen. La apertura del iris se mide en F-Stops (F1.0, F1.2, etc) los lentes con menor F-Stop son los más finos

4.4 Tipos de usos en CCTV (recomendaciones) Para hacer:

Enfocar con la cámara así:

Detección Ocupación Reconocimiento Identificación

Cuerpo 10% Cuerpo 25% Cara 15% - Cuerpo 60% Cara mayor al 40%

5. Tipos de Cámaras Fijas Profesionales - Box Bullet’s Mini Domos Micro cámaras

Móviles PT

Domos PTZ

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2012 5.1 Cuando usar las diferentes tipos de Cámaras Cámaras Fijas: Son eficaces cuando el riesgo de vandalismo es relativamente bajo y donde la visibilidad y la clara dirección de la cámara es probable que actúen como elementos de disuasión de la actividad indeseable. Pueden usar variedad de lentes intercambiables.

Cámaras Domo Fijo: Son eficaces cuando la incertidumbre del ángulo de visión puede disuadir a los posibles infractores. Por lo general usan un solo tipo de lentes.

Cámaras Móviles: Son eficaces cuando se necesita monitoreo en vivo y/o es necesario hacer un seguimiento de una actividad individual o movimiento de un objeto. Se pueden ajustar de forma remota para capturar diferentes puntos de vista desde una sola ubicación.

5.2 Cámaras con Movimiento PTZ

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hace referencia a las funciones de:



Paneo- Proviene de Pan en inglés  Movimiento o giro horizontal



Inclinación - Tilt en inglés  Movimiento o giro vertical



Zoom (opcional)

Se pueden encontrar cámaras que solo tengan algunas de estas funciones (Ej: una cámara PT tendrá la función de Paneo e Inclinación, pero no la de zoom).

2012 5.3 Domos y Unidades Móviles Son conjuntos que integran una solución de cámara, movimiento horizontal (PAN), movimiento vertical (TILT) y zoom en una misma unidad. Pueden incluir cubiertas para interiores o exteriores y son la nueva generación de cámaras móviles

5.3 Cámaras Móviles y sus Parámetros

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Zoom Óptico: Se refiere a un lente con la capacidad de cambiar su longitud focal. Un motor controla el movimiento del lente y permite variar la distancia focal de este.

Zoom Digital: El Zoom Digital recorta la imagen y amplia digitalmente la porción sobre la que se quiere hacer zoom. Al emplear el Zoom Digital se disminuye la calidad de la imagen aumentada en cuanto a nitidez y resolución (se pixela).

El Zoom Digital es similar al zoom que se hace sobre video o fotografías en un software de edición gráfica. Es importante tener en cuenta que se puede apagar el Zoom Digital para que solo funcione el Zoom Óptico.

5.3 Cámaras Móviles y sus Parámetros (Cont.)

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Presets: Son posiciones o puntos predeterminados de uso frecuente que pueden ser almacenados en una cámara PTZ. Se usan para enfocar puntos críticos en el recorrido de la cámara (Ej: puntos de acceso, bóvedas de seguridad, puertas, ventanas, etc.).

Tour: Es

una

secuencia

de

movimiento

entre

Presets.

Cuando una cámara PTZ tiene la función de Tour significa que en esta se pueden configurar secuencias de Presets con el respectivo tiempo de parada en cada preset, llamado Dwell Time

5.3 Cámaras Móviles y sus Parámetros (Cont.)

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Patterns: Un Pattern permite almacenar el recorrido de una cámara PTZ durante un periodo de tiempo definido. La principal diferencia entre Tour y Pattern es que en un Tour la cámara se mueve directamente de un Preset al siguiente a una velocidad específica, en un Pattern, se almacena el movimiento continuo de la cámara a lo largo de todo el recorrido, lo que permite que se almacenen movimientos con curvas flexibles a diferentes velocidades. El PTZ debe especificar el No. De Patterns que se pueden almacenar y el tiempo máximo para cada uno de ellos.

5.3 Cámaras Móviles y sus Parámetros (Cont.) Entradas - Salidas de alarma: Son señales de sensores externos que se conectan al domo, (Ej Sensores de movimiento, contactos magnéticos) con el animo de alertar de cualquier condición a la unidad y esta a su vez puede responder con otro equipo externo a través de sus salidas (EJ: Luces, sirenas, barreras.)

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5.3 Cámaras Móviles y sus Parámetros (Cont.)

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Estándares de Comunicación Se usan para control del domo desde teclado o dispositivo externo.

RS-422 Es un sistema de conexión en serie de 4 hilos que permite una longitud máxima de 1200m y hasta 10 dispositivos en el mismo bus.

RS-485 Es un sistema de conexión en serie de 2 hilos que permite una longitud máxima de 1200m y hasta 32 dispositivos en el mismo bus.

Protocolos Estándares que definen la estructura de los comandos de movimiento enviados por el controlador a las cámaras PTZ. Ejemplo: Pelco P, Pelco D, Manchester, etc.

2012 Definiciones: Explosion Proof: Protección de adentro hacia afuera. Protege al ambiente de cualquier chispa o explosión que se pueda presentar en la cámara Proof Explosion: Protección de afuera hacia adentro. Protege la cámara de explosiones externas Bullet Proof: A prueba de Balas, hechos de acero inoxidable de 12 awg y vidrio en lexan de 14”. Vandal Proof: Protege a la cámara de ataques vandálicos como golpes, pedradas, etc

6. Medios de transmisión de Video 6.1 Para Video análogo:

- Cable Coaxial Este cable debe cumplir con los siguientes parámetros: - Centro de Cobre - 95% de Blindaje de Cobre - Impedancia de 75

Categorías y Distancias - RG-59 225 mts - RG-6 - RG-11

304 mts 457 mts

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6.1 Para Video análogo (cont.):

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- Cable UTP Según la combinación de sus TX y RX se pueden alcanzar distancias hasta de 1.8 Km.

- Fibra Óptica Las distancias dependen del fabricantes de los módulos y el tipo de fibra óptica utilizada (monomodo- multimodo)

- Transmisión Inalámbrica Requiere de estudios especializados de RF para determinar ubicación de los equipos de TX y RX

6.2 Para Video IP:

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Cable UTP Cumpliendo estándares de cableado estructurado. Máximo 100mtr entre cámara y Switch

Fibra Óptica Las distancias dependen del fabricantes de los módulos y el tipo de fibra óptica utilizada (monomodo- multimodo)

Transmisión Inalámbrica Requiere de estudios especializados de RF para determinar ubicación de los equipos de TX y RX

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7. Equipos de Recepción (Video Análogo) ANÁLOGOS

Quads - Matrices - Monitores CRT - VCR

DIGITALES

-

- DVR - Monitores VGA

7. Equipos de Recepción (Video Análogo)

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Quads: Comprime imágenes de 4 cámaras independientes y simultáneamente las muestra en un monitor.

Matrices: Es un sistema de Administración que le permite al usuario switchear cualquier señal de video del sistema al monitor que se desee.

7. Equipos de Recepción (Video análogo)

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Monitores LCD

Monitores CRT

(Cristal Líquido)

(Tubo de Rayos Catódicos)

Ventajas: - Son livianos y Delgados - Menor Consumo de Energía.

- No parpadeo en la imagen

Desventajas: - Costo - Menor Vida útil

Ventajas: -

Económicos Permite mejor relación Color- Alta Resolución.

Desventajas -

Son pesados y Voluminosos Consumen mucha Energía Eléctrica Frecuente parpadeo en la imagen y cansancio visual