Web-камера - датчик відеоінформації

1. Пристрій і принцип роботи веб-камери
2. Підключення та установка веб-камери
3. Додаткові можливості і функції веб-камери
4. Програми для веб-камер
5. Підключення веб-камери до мережі
6. Як отримати доступ до веб-камері через Інтернет

Наша взаимовыгодная связь https://banwar.org/

Цифрова веб-камера являє собою мережеве пристрій, який складається з відео камери (ПЗЗ-матриці), процесора компресії і вбудованого веб-сервера. Як правило, веб-камера використовується як пристрій для організації відеозйомки, відеоконференцій або відеоспостереження та передачі відеозображення по мережі LAN / WAN / Internet. Для роботи веб-камери в мережі не потрібно спеціальних пристроїв і персонального комп'ютера. Залежно від налаштувань, доступ до відеозображення, отриманого веб-камерою, може бути відкритий усім користувачам мережі або тільки авторизованим користувачам.

Пристрій і принцип роботи веб-камери

Сучасна веб-камера являє собою цифровий пристрій, що виробляє відеозйомку, перобразованіе аналогового відеосигналу в цифровий, стиск цифрового відеосигналу і передачу відеозображення з комп'ютерної мережі. Тому до складу веб-камери входять наступні компоненти:

- ПЗС-матриця,
- об'єктив,
- оптичний фільтр,
- плата відеозахвату,
- блок компресії (стиснення) відеозображення,
- центральний процесор і вбудований веб-сервер,
- ОЗУ,
- флеш-пам'ять,
- мережевий інтерфейс,
- послідовні порти,
- тривожні входи / виходи.

Як фотоприймача в більшості веб-камер застосовується ПЗС-матриця (ПЗС, CCD - прилад із зарядним зв'язком) - прямокутна світлочутлива напівпровідникова пластинка з відношенням сторін 3: 4, яка перетворить падаюче на неї світло в електричний сигнал. ПЗС-матриця складається з великої кількості світлочутливих осередків. Для того щоб підвищити світлову чутливість ПЗС-матриці, нерідко формують структуру, яка створює мікролінз передкаждой з осередків. У технічних параметрах веб-камери зазвичай вказують формат ПЗС-матриці (довжина діагоналі матриці в дюймах), число ефективних пікселів, тип розгортки (порядкова або чересстрочная) і чутливість.

об'єктив

- це лінзова система, призначена для проектування зображення об'єкта спостереження на світлочутливий елемент веб-камери. Об'єктив є невід'ємною частиною веб-камери, тому від правильності його вибору і установки залежить якість відеозображення, одержуваного веб-камерою. Досить часто веб-камера комплектується об'єктивом. Об'єктиви характеризуються рядом найважливіших параметрів, таких як фокусна відстань, відносний отвір (F), глибина різкості, тип кріплення (C, CS), формат.

Оптичні інфрачервоні відтинають фільтри, які встановлюють в веб-камери, є оптично точні плоскопараллельние пластинки, монтовані зверху ПЗС-матриці. Вони працюють як оптичні низькочастотні фільтри з частотою зрізу близько 700 нм, поблизу червоного кольору. Вони відсікають інфрачервону складову світлових хвиль, забезпечуючи веб-камері правильну передачу кольору. Однак, на багато чорно-білі веб-камери такі фільтри не встановлюють, завдяки чому монохромні веб-камери мають більш високу чутливість.

Плата відеозахвату веб-камери (блок оцифровки) здійснює перетворення аналогового електричного сигналу, сформованого ПЗС-матрицею, в цифровий формат. Процес перетворення сигналу складається з трьох етапів:

дискретизація,

квантування,

Кодування.

Дискретизація - зчитування амплітуди електричного сигналу через рівні проміжки часу (період). Цей етап перетворення сигналу характеризується частотою дискретизації.

Квантування - це процес представлення результатів дискретизації в цифровій формі. Зміна рівня електричного сигналу за період дискретизації представляється у вигляді кодового слова з 8, 10 або 12 біт, які дають відповідно 256, 1024 і 4096 рівнів квантування. Від числа рівнів квантування залежить точність представлення сигналу в цифровій формі.

Кодування. Крім інформації про зміну рівня сигналу, отриманого на попередньому етапі, в процесі кодування формуються біти, повідомляють про кінець синхроимпульса і початку нового кадру, а також додаткові біти захисту від помилок.

Блок компресії веб-камери виконує стиснення оцифрованого відеосигналу в один з форматів стиснення (JPEG, MJPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Завдяки стиску, скорочується розмір видеокадра. Це необхідно для зберігання і передачі відеозображення по мережі. Якщо локальна мережа, до якої приєднана веб-камера, має обмежену смугу пропускання, то щоб уникнути переповнення мережевого трафіку доцільно скорочувати обсяг переданої інформації, знизивши або частоту передачі кадрів по мережі, або дозвіл кадрів. Більшість форматів стиснення, які використовують веб камери, забезпечує розумний компроміс між цими двома способами вирішення проблеми передачі відео по мережі. Відомі на сьогоднішній день формати стиснення дозволяють отримати оцифрований потік з пропускною здатністю 64 Кб - 2 Мб (при такій смузі пропускання потоки відеоданих можуть працювати паралельно з іншими потоками даних в мережах).

Стиснення відеозображення в веб-камері може бути представлено як апаратно, так і програмно. Програмна реалізація компресії дешевше, проте через високу обчислювальної ємності алгоритмів стиснення вона малоефективна, особливо коли потрібно переглядати відеозображення з веб-камери в online режимі. Тому більшість провідних виробників випускають веб-камери з апаратною реалізацією стиснення. Наприклад, кожна мережева камера компанії AXIS Communications оснащена процесором компресії ARTPEC, що здійснює високошвидкісне стиснення відеозображення в формат JPEG / MJPEG.

Центральний процесор є обчислювальним ядром веб-камери. Він здійснює операції з виведення оцифрованого і стислого відеозображення, а також відповідає за виконання функцій вбудованого веб-сервера і керуючої програми для веб-камер.

Інтерфейс для Ethernet служить для підключення веб-камери до мережі стандарту Ethernet 10/100 Мбіт / с.

Для роботи в мережі веб-камера може мати послідовний порт для підключення модему і роботи в режимі dial-up при відсутності локальної мережі. Через послідовний порт можна також підключати до веб-камері периферійне устаткування.

Карта флеш-пам'яті дозволяє оновлювати керуючі програми веб-камери і зберігати призначені для користувача HTML-сторінки.

ОЗУ служить для зберігання тимчасових даних, які генеруються при виконанні керуючих програм і скриптів. Багато інтернет-камери мають так званий відеобуфер. Це частина ОЗУ, зарезервована для запису і тимчасового зберігання знятих веб-камерою відеокадрів. Інформація в відеобуфері оновлюється циклічно, тобто новий кадр записується замість самого старого. Ця функція необхідна, якщо веб-камера виконує охоронне відеоспостереження, оскільки дозволяє відновлювати події, що передували і наступні за сигналом тривоги з підключених до веб-камері охоронних датчиків.

Тривожні входи / виходи служать для підключення до веб-камері датчиків тривоги. При спрацьовуванні одного з датчиків генерується сигнал тривоги, в результаті чого процесор веб-камери компонує набір кадрів, записаних в відеобуфер до, після і в момент надходження сигналу тривоги. Цей набір кадрів може надсилатися на заданий e-mail адресу або по FTP.

Підключення та установка веб-камери

Як правило веб-камера підключається до мережі Internet через порт 10BaseT / 100BaseTX / 1000BaseTX Ethernet або за допомогою модему через послідовний порт. Після фізичного підключення веб-камери до мережі їй присвоюється IP-адреса. Найчастіше у веб-камери немає IP-адреси за умовчанням; він встановлюється або за допомогою відповідної функції стандартного веб-браузера, або командою DOS, яка використовує для ідентифікації серійний номер веб-камери, присвоєний їй виробником. Крім того, фірми-виробники розробляють спеціальні програми для веб-камер, значно спрощують процедуру присвоєння веб-камері IP-адреси (наприклад, IP Installer компанії AXIS Communications). Завдяки вбудованому програмному забезпеченню для веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта, e-mail клієнта та ін., Веб-камера підключається безпосередньо до LAN / WAN / Internet мережі і працює в ній як самостійне мережевий пристрій. Це відрізняє веб-камери від інших цифрових камер, які вимагають обов'язкового підключення їх до персонального комп'ютера через USB або LPT порт. Крім того, веб-камери можуть підтримувати роботу з одними скриптами і JAVA-апплетами.

Для установки веб-камери на вулиці або в приміщенні багато виробників передбачають в конструкції корпусу камери спеціальне кріплення, призначений для установки її на стіни, стелі, кронштейни і поворотні пристрої. Деякі веб-камери мають вбудовані поворотні пристрої, призначені для монтажу на горизонтальній або вертикальній поверхні.

Додаткові можливості і функції веб-камери

Детектор руху - це програмний модуль, основним завданням якого є виявлення переміщаються в поле зору веб-камери на об'єкті відеоспостереження. Детектор руху не тільки виявляє переміщення в поле зображення, а й визначає габарити об'єкта і швидкість його руху. Залежно від завдань відеоспостереження, детектор руху веб-камери налаштовують на виявлення переміщення об'єктів з граничною мінімізацією помилкових спрацьовувань (фільтрацією перешкод), задають гнучку логіку обробки тривог (тривожна запис, інтеграція з іншим охоронним устаткуванням).

передача аудіосигналу

по мережі в більшості випадків здійснюється за рахунок підключення до веб-камері додаткового аудіо модуля. Наприклад, компанія AXIS Communications для розширення функціональних можливостей веб-камер випускає спеціальний аудіо модуль AXIS 2191, сумісний з більшістю веб-камер AXIS.

Захист паролем служить для обмеження доступу до веб-камері особами не мають права доступу.

За замовчуванням відеозображення з веб-камери можна переглядати з будь-якого мережевого комп'ютера, на якому встановлений стандартний веб-браузер, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Однак можна обмежити число осіб з правами доступу до веб-камері, ввівши пароль на рівні користувача. Багато веб-камери підтримують багаторівневий захист паролем для розмежування прав доступу і адміністрування.

Програми для веб-камер

Як правило, зображення з веб-камери можна переглядати за допомогою стандартного веб-браузера, наприклад, Internet Explorer або Netscape Navigator. Однак багато фірм-виробники розробляють ексклюзивні програми для веб-камер.

Вони поєднують в собі функції веб-браузера та керуючого програмного забезпечення і служать для управління, настройки і перегляду зображень з веб-камери (наприклад, AXIS Camera Explorer або керуюча програма компанії JVC Professional для адміністрування мережевих пристроїв лінії V.networks). Існує також програмне забезпечення для розподілених мережевих систем відеоспостереження, що підтримує обладнання різних виробників, наприклад, Sphinx-DV компанії Digicore Systems.

Підключення веб-камери до мережі

В даний час веб-камера може підключатися до мережі декількома способами, які базуються на різних стандартах передачі даних.

10/100 MbitEthernet.

Це найбільш популярний спосіб передачі даних з веб-камери в мережу. Існує два стандарти мереж 10 Mbit Ethernet: 10Base2 (з використанням коаксіального кабелю) і 10BaseT (з використанням кручений пари). 10Base2 застосовується вкрай рідко через чутливість коаксіального кабелю до зовнішніх перешкод. Стандарт 100BaseTX використовує виту пару і забезпечує швидкість передачі даних 100 Мбіт / с.

1000 Mbit Ethrnet, Gigabit Ethernet.

Використовується тут стандарт 1000BaseTX - це вдосконалена версія 100BaseTX. Цей стандарт застосовується в основному для побудови магістралей локальних мереж.

Стандартні телефонні модеми.

Це дешевий і досить поширений спосіб підключення веб-камери до глобальної мережі. Основний недолік такого способу підключення - низька швидкість передачі даних (максимальна швидкість завантаження даних - 56 кбіт / с, максимальна швидкість підкачки - 33,6 кбіт / с). Підключення веб-камери до модему здійснюється через послідовний порт.

ISDN модеми.

Стандарт ISDN (Integrated services Digital Network) використовується для передачі оцифрованої графіки, аудіо та відеоінформації та інших цифрових даних по приватним або загальним цифровим телефонних мереж. Стандарт ISDN забезпечує передачу даних з веб камери на швидкості до 128 кбіт / с по двох каналах.

xDSL модеми.

DSL (Digital Subscriber Line) - технологія, що забезпечує широку смугу пропускання по простим мідним телефонним проводам. Швидкість передачі даних з веб-камери може змінюватися в залежності від компанії, що надає дану послугу. В середньому вона становить 1 Мбіт / с для завантаження даних і 250 кбіт / с для підкачки.

Кабельні модеми.

Кабельний модем - це модем, який забезпечує доступ до Internet по мережах кабельного телебачення. Кабельні модеми використовують асиметричну технологію, яка найбільш оптимально підходить для призначеного для користувача доступу до Internet. При цьому максимально можлива швидкість прийому даних з веб-камери таким модемом може сягати приблизно 40 Мбіт / с (хоча зазвичай вона не перевищує 1 Мбіт / с), а швидкість передачі даних складає близько 10 Мбіт / с.

Стільникові модеми.

За допомогою стільникового модему можна підключити веб-камеру до Internet, використовуючи мобільні лінії зв'язку. Швидкість передачі даних зазвичай становить від 5 до 20 кбіт / с.

Як отримати доступ до веб-камері через Інтернет

Як отримати доступ до веб-камері через Інтернет.

Приклад: Після того, як Ви вже отримуєте зображення з веб-камери на свій комп'ютер, Ви вирішуєте, що було б непогано мати можливість звернутися до камери скрізь, де є Інтернет. Наприклад, як власник магазину, Ви хочете контролювати дії в магазині з Вашого будинку, замість необхідності бути присутнім кожну хвилину на робочому місці

Крок 1: Системні вимоги

Сценарій A)

Якщо ваш будинок (де повинна бути розташована камера) вже підключено через Ethernet до Провайдеру послуг інтернету (постачальник інтернет-сервісу), просто налаштуйте обліковий запис, включите мережеву камеру в світч через мережевий вихід, і Ви повинні отримати для мережевої камери динамічно призначений громадський IP -адреса. Слідуйте за інсталяційними командами для мережевої камери. Спеціальне програмне або утиліта до веб-камері будуть корисні в ідентифікації адреси IP.

Оскільки призначений адресу IP може бути змінений вашим постачальником інтернет-сервісу (через обмежену поставки адрес IP, поділюваних серед її клієнтів), дізнатися, як Ви можете закріпити за камери певний IP-адреса Ви зможете в Шаге4 нижче.

Сценарій B)

Якщо ваше будівля не оснащено доступом Ethernet, то в більшості випадків Вам можуть знадобитися наступні пристрої:

широкосмуговий модем для з'єднання асиметричною цифровою абонентською лінією (зазвичай поставляється вашим постачальником інтернет-сервісу) або кабельним телебаченням

широкосмуговий маршрутизатор, який ще може називатися Інтернет-Шлюзом, (Широкосмуговий маршрутизатор дозволяє користувачам локальної мережі спільно використовувати єдине підключення до Інтернету. Він також служить як інтерфейс між Інтернетом, Провайдером і Ллокальной Мережею)

свитч, який дозволяє різним пристрої з мережі спілкуватися безпосередньо один з одним і дає можливість пристроїв з локальної мережі мати окремі IP-адреси),

ПРИМІТКА: Більшість широкосмугових маршрутизаторів має вбудовану функцію switch, таким чином окреме обладнання не потрібно.

мережева камера

локальний комп'ютер

комп'ютер для віддаленого спостереження

Крок 2: Призначте IP-адреса для вашої камери

Так як широкосмуговий маршрутизатор типово призначає автоматичні, локальний адреси IP для пристроїв з локальної мережі, такі адреси IP мають властивості змінюватися. Статичний (постійний) IP-адреса рекомендується для мережевої камери. Щоб призначати статичний IP-адресу, дізнайтеся діапазон IP-адрес маршрутизатора, який, наприклад, може бути від 192.168.0.2 до 192.168.0.35. Якщо Ви захочете використовувати IP-адресу в межах дії, типу 192.168.0.100, як статичний адреса IP для камери, ймовірно, що Ви не будете ризикувати, що новий пристрій буде конфліктами з іншими пристроями, які отримують автоматичні адреси.

Установка адреси IP для вашої камери може бути зроблена трьома різними способами, як зазначено в керівництві камери. Як тільки адреса IP призначений, встановіть подсеть, і шлюз (ця інформація може бути отримана з маршрутизатора), і налаштуйте параметри налаштування камери: пароль, зареєстровані користувачі для забезпечення обмеження доступу до камери.

Крок 3: Переадресація портів

Широкосмуговий маршрутизатор, як згадано раніше, забезпечує інтерфейс між Інтернетом, Провайдером і Локальної Мережею. Маршрутизатор отримує зовнішній адресу IP від ​​постачальника інтернет-сервісу та постачає внутрішні (локальні) IP-адреси для пристроїв у локальній мережі.

Щоб отримувати доступ до мережевої камері, постійно знаходиться в локальній мережі, Ви повинні ідентифікувати зовнішній адресу IP вашого маршрутизатора (див. Керівництво вашого маршрутизатора), і конфігурувати Ваш маршрутизатор так, щоб зовнішній адресу IP був направлений до статичному, місцевому IP-адреси мережевої камери . Цей процес називають відкриттям порту; тобто, коли Ви друкуєте зовнішній адресу IP маршрутизатора з будь-якого мережевого комп'ютера, Інтернет визначає місцезнаходження вашого маршрутизатора, в свою чергу перенаправляє ваш запит до локального адресою IP, який призначений для мережевої камери.

Запустіть Web-браузер і увійдіть на вбудовані Web-сторінки маршрутизатора через Вхід до сторінок конфігурації маршрутизатора.

Знайти пункт меню "переадресація портів" (або подібний), з таблицею приблизно як показано нижче:

сервісне назву

порт початку

порт кінця

Адреса IP сервера

FTP

21

21

Чи не налаштоване

HTTP (Мережа)

80

80

Чи не налаштоване

Чи не налаштоване

Так як камера посилає своє відео по HTTP, Ви повинні конфігурувати обслуговування HTTP таким чином:

сервісне назву

порт початку

порт кінця

Адреса IP сервера

FTP

21

21

Чи не налаштоване

HTTP (Мережа)

80

80

192.168.0.100

Unofficial порт

80xx

80xx

192.168.0.10x

Збережіть конфігурацію в маршрутизаторі і вийти зі сторінок конфігурації. Конфігурація виконана. Будь-які запити, що досягають зовнішнього адреси IP маршрутизатора на порту 80 будуть тепер відправлені адресою IP камери: 192.168.0.100.

Якщо Ви хочете зробити доступною через Інтернет більше ніж одну мережеву камеру, то Ви повинні використовувати додаткові (unofficial) порти маршрутизатора, типу 80xx і зв'язувати їх з мережевою адресою IP камери.

Крок 4: Що Ви можете зробити, якщо ваш постачальник інтернет-сервісу часто змінює Dfi зовнішній адресу IP

Створити обліковий запис в службі DNS яка обслуговує і реєструють доменні імена (наприклад тощо) і прив'язати його до зовнішнього IP-адресою. Ім'я домену, типу www.web-kamera.ru, є зрозумілим користувачеві, його просто запам'ятати, а Ви можете призначити кожному домену своє мережеве пристрій, тобто його IP-адресу. Всякий раз, коли IP-адреса маршрутизатора буде меняеться, це буде автоматично зареєстровано службою DNS, для того щоб оновити Ваш IP-адресу таким чином, щоб Ви по одному і тому ж адресою мали можливість звертатися до Вашої мережевої камері.

Більшість широкосмугових маршрутизаторів має рідну підтримку DNS, типу www.dyndns.org.

Інша альтернатива: можна купити або орендувати статичний зовнішній IP-адреса у вашого постачальника інтернет-сервісу.

чому "чорні діри" - фікція?
Згідно релятивістської міфології, "чорна діра - це область в просторі-часі, гравітаційне тяжіння якої настільки велике, що покинути її не можуть навіть об'єкти, які рухаються зі швидкістю світла (в тому числі і кванти самого світла). Кордон цієї області називається горизонтом подій, а її характерний розмір - гравітаційним радіусом. В найпростішому випадку сферично симетричною чорної діри він дорівнює радіусу Шварцшильда ".
Насправді міф про чорні діри є породженням міфу про фотоні - гарматному ядрі. Цей міф народився ще в античні часи. Математичне розвиток він отримав в працях Ісаака Ньютона у вигляді нової теорії світла. Корпускули світла приписувалася маса. З цього випливало, що при високих прискореннях вільного падіння можливий поворот траєкторії променя світла назад, по параболі, як це відбувається з гарматним ядром в гравітаційному полі Землі.
Звідси народилися казки про "радіусі Шварцшильда", "чорні діри Хокінга" та інших нестримних фантазіях пропагандистів релятивізму.
Втім, ці казки кілька древнє. У 1795 році математик П'єр Симон Лаплас писав:
"Якби діаметр світиться зірки з тією ж щільністю, що і Земля, в 250 разів перевищував би діаметр Сонця, то внаслідок притягання зірки жоден з випущених нею променів не зміг би дійти до нас, отже, не виключено, що найбільші з світяться тел з цієї причини є невидимими. " [Цитата по Брагінський В. Б., Полнарёв А. Г. Дивовижна гравітація. - М., Наука, 1985]
Однак, як з'ясувалося в 20-м столітті, фотон не володіє масою і не може взаємодіяти з гравітаційним полем як вагоме речовина. Фотон - це квантованими електромагнітна хвиля, тобто навіть не об'єкт, а процес. А процеси не можуть мати ваги, так як вони не є речовими об'єктами. Це всього-лише рух деякої середовища. (Порівняйте з аналогами: рух води, рух повітря, коливання грунту). Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці .