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Guia técnico para vídeo em rede.Tecnologias e fatores que devem ser levados em conta para a implementação bem-sucedida de aplicações de vigilância e monitoramento remoto por IP.

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A mudança para sistemas abertos de vídeo, junto com as vantagens da conexão em rede, do processamento digital de imagens e das câmeras inteligentes, constitui um meio muito mais eficaz de vigilância de segurança e monitoramento remoto do que jamais existiu. O vídeo em rede oferece tudo o que o vídeo analógico oferece, além de uma am-pla gama de funções inovadoras e recursos possíveis apenas com a tecnologia digital.

Antes de montar o seu sistema, você precisa levar em conta os recursos de que precisa. É igualmente importante considerar fatores, como desempenho, interoperabilidade, escal-abilidade, flexibilidade e funcionalidade pronta para o futuro. Este guia orientará você em relação a esses fatores, ajudando a projetar uma solução que aproveite integral-mente o potencial da tecnologia de vídeo em rede.

O melhor em vídeo em redeA Axis é a líder mundial no mercado de vídeo em rede. Somos pioneiros na tecnologia de vídeo em rede para aplicativos profissionais de vigilância por vídeo e monitoramento remoto. Introduzimos a primeira câmera de rede do mundo em 1996. Com mais de duas décadas de experiência em tecnologias de rede, a maior base instalada de produtos na categoria e fortes parcerias com líderes em todos os continentes, a Axis é a parceira certa quando se trata de vídeo em rede.

Soluções flexíveis e escaláveisUtilizando padrões de tecnologia aberta que permitem a fácil integração e escalabilidade, a Axis oferece uma vasta gama de soluções de vídeo em rede para aplicações de vigilância e monitora-mento remoto, em diversos setores. Nosso avançado portfólio inclui câmeras de rede que agregam valor às respectivas categorias, além de codificadores de vídeo que permitem fazer uma migração econômica para a melhor tecnologia de vídeo em rede. Nossa oferta inclui ainda soluções comple-tas de software de gerenciamento de vídeo e uma gama ampla de acessórios.

Bem-vindo ao guia técnicopara vídeo em rede da Axis

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ÍndiceVídeo em rede: visão geral, vantagens e aplicações 71.1 Visão geral de um sistema de vídeo em rede 71.2 Vantagens 81.3 Aplicações 121.3.1 Lojas 121.3.2 Transportes 121.3.3 Educação 121.3.4 Industrial 131.3.5 Vigilância pública 131.3.6 Governo 131.3.7 Assistência médica 131.3.8 Bancos e finanças 14

Câmeras de rede 152.1 O que é uma câmera de rede? 152.2 Tipos de câmeras de rede 162.2.1 Câmeras de rede fixas 172.2.2 Câmeras de rede dome fixo 172.2.3 Câmeras PTZ e câmeras dome PTZ 182.3 Câmeras de rede para dia e noite 212.4 Câmeras de rede Megapixel 232.5 Diretrizes para a escolha de uma câmera de rede 24

Elementos das câmeras 273.1 Sensibilidade à luz 273.2 Elementos de lente 283.2.1 Campo de visão 283.2.2 Combinando lente e sensor 303.2.3 Padrões de encaixe de lentes 313.2.4 Número ‘f’ e exposição 313.2.5 Íris manual ou automática 323.2.6 Profundidade de campo 333.3 Sensores de imagem 343.3.1 Tecnologia CCD 343.3.2 Tecnologia CMOS 343.3.3 Sensores megapixel 353.4 Técnicas de varredura de imagens 353.4.1 Varredura entrelaçada 353.4.2 Varredura progressiva 363.5 Processamento de imagem 373.5.1 Compensação de iluminação traseira 373.5.2 Zonas de exposição 373.5.3 Ampla faixa dinâmica (WDR – Wide Dynamic Range) 373.6 Instalação de uma câmera de rede 38

ÍnDICE

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Proteção e caixas de proteção de câmeras 394.1 Caixas de proteção de câmeras em geral 394.2 Proteção transparente 404.3 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteção 404.4 Proteção ambiental 414.5 Proteção contra vândalos e adulteração 414.5.1 Projeto da câmera/da caixa de proteção 414.5.2 Fixação 424.5.3 Posicionamento das câmeras 434.5.4 Vídeo inteligente 434.6 Tipos de fixação 434.6.1 Fixação no teto 434.6.2 Fixação em paredes 444.6.3 Instalações em postes 444.6.4 Fixação em parapeitos 44

Codificadores de vídeo 455.1 O que é um codificador de vídeo? 455.1.1 Componentes dos codificadores de vídeo e considerações 465.1.2 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 475.2 Codificadores de vídeo autônomos 475.3 Codificadores de vídeo instalados em rack 485.4 Codificadores de vídeo com câmeras PTZ e câmeras PTZ com cúpula 485.5 Técnicas de desentrelaçamento 495.6 Decodificador de vídeo 50

Resoluções 516.1 Resoluções nTSC e PAL 516.2 Resoluções VGA 526.3 Resoluções megapixel 536.4 Resoluções de Televisão de Alta Definição (HDTV) 54

Compressão de vídeo 557.1 Fundamentos da compressão 557.1.1 Codec de vídeo 557.1.2 Compressão de imagem x compressão de vídeo 567.2 Formatos de compactação 597.2.1 Motion JPEG 597.2.2 MPEG-4 607.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVC 607.3 Velocidades de transmissão variável e constante 617.4 Comparação dos padrões 61

Áudio 638.1 Aplicações de áudio 638.2 Suporte e equipamentos de áudio 648.3 Modos de áudio 65

ÍnDICE

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8.3.1 Simplex 658.3.2 Half duplex 668.3.3 Full duplex 668.4 Alarme de detecção de áudio 668.5 Compactação de áudio 668.5.1 Freqüência de amostragem 678.5.2 Bit rate 678.5.3 Codecs de áudio 678.6 Sincronização de áudio e vídeo 67

Tecnologias de rede 699.1 Rede local e Ethernet 699.1.1 Tipos de redes Ethernet 709.1.2. Switch 719.1.3 Power over Ethernet 739.2 A Internet 759.2.1 Endereçamento IP 769.2.2 Protocolos de transporte de dados para vídeo em rede 809.3 VLAns 829.4 Qualidade de Serviço 829.5 Segurança de Rede 849.5.1 Autenticação de nome de usuário e senha 849.5.2 Filtragem de endereços IP 849.5.3 IEEE 802.1X 849.5.4 HTTPS ou SSL/TLS 859.5.5 VPN (Virtual Private Network, Rede Privada Virtual) 85

Tecnologias sem fios 8710.1 802.11 Padrões de WLAn 8810.2 Segurança de WLAn 8810.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy) 8910.2.2 WPA/WPA2 (WiFi Protected Access) 8910.2.3 Recomendações 8910.3 Pontes Wireless 89

Sistemas de gerenciamento de vídeo 9111.1 Plataformas de hardware 9111.1.1 Plataforma de PC servidor 9111.1.2 Plataforma NVR 9211.2 Plataformas de software 9311.2.1 Funções internas 9311.2.2 Software cliente na plataforma Windows 9311.2.3 Software na Web 9411.2.4 Escalabilidade do software de gerenciamento de vídeo 9411.2.5 Software aberto x Software próprio do fornecedor 9411.3 Recursos do sistema 9411.3.1 Visualização 9511.3.2 Multi-streaming 95

ÍnDICE

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11.3.3 Gravação de vídeo 9611.3.4 Gravação e armazenamento 9711.3.5 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente 9711.3.6 Recursos de administração e gerenciamento 10211.3.7 Segurança 10311.4 Sistemas integrados 10411.4.1 Interface de programação de aplicativos 10411.4.2 Ponto de Venda 10411.4.3 Controle de acesso 10511.4.4 Gestão predial 10511.4.5 Sistemas de controle industrial 10611.4.6 RFID 106

Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamento 10712.1 Cálculos de largura de banda e espaço de armazenamento 10712.1.1 Largura de banda necessária 10712.1.2 Cálculo do espaço de armazenamento necessário 10812.2 Armazenamento em servidor 11012.3 nAS e SAn 11012.4 Armazenamento redundante 11212.5 Configurações de sistema 113

Ferramentas e recursos 115

Axis Communications’ Academy 117

Informações para contato 118

ÍnDICE

7VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1

Vídeo em rede: visão geral, vantagense aplicações O vídeo em rede, assim como muitos outros tipos de comunicações (por exemplo, e-mail, serviços da Web e telefonia por computador), é conduzido por redes IP (Internet Protocol) com ou sem fio. Os fluxos digitais de vídeo e áudio, bem como outros dados, são transmitidos pela mesma infra-estrutura de rede. O vídeo em rede oferece aos usu-ários, especialmente do setor de vigilância de segurança, muitas vantagens em relação aos sistemas tradicionais de CCTV (circuito fechado de TV) analógicos.

Este capítulo apresenta uma visão geral do vídeo em rede, além de suas vantagens e aplicações em vários segmentos de atividade. Muitas vezes, serão feitas comparações com um sistema analógico de vigilância por vídeo para permitir uma compreensão melhor do alcance e do potencial de um sistema digital de vídeo em rede.

1.1 Visão geral de um sistema de vídeo em redeO vídeo em rede, muitas vezes chamado também de vigilância em vídeo por IP ou Vigilância IP (termo usado no setor de segurança), utiliza uma rede IP com ou sem fio como base para o transporte de vídeo, áudio e outros dados digitais. Quando a tecnologia de Power over Ethernet (PoE) é aplicada, a rede também pode ser usada para levar energia elétrica aos produtos de vídeo em rede.

Um sistema de vídeo em rede permite que o vídeo seja monitorado e gravado em qualquer parte da rede, seja, por exemplo, uma rede local (LAN) ou uma rede remota (WAN) como a Internet.

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Figura 1.1a Um sistema de vídeo em rede é formado por muitos componentes diferentes, como câmeras em rede, co-dificadores de vídeo e software de gerenciamento de vídeo. Todos os outros componentes, que incluem a rede, o arma-zenamento e os servidores, são equipamentos comuns de TI.

Os componentes centrais de um sistema de vídeo em rede são a câmera de rede, o codificador de vídeo (usado para conexão com câmeras analógicas), a rede, o servidor e o armazenamento, e o software de gerenciamento de vídeo. Como a câmera de rede e o codificador de vídeo são equipamentos instalados no computador, eles têm recursos que não podem ser igualados por uma câmera analógica de CCTV. A câmera de rede, o codificador de vídeo e o software de geren-ciamento de vídeo são considerados as bases de uma solução de Vigilância IP.

A rede e os componentes de servidor e armazenamento são equipamentos comuns de TI. A ca-pacidade de usar equipamentos comerciais comuns é uma das principais vantagens do vídeo em rede. Outros componentes de um sistema de vídeo em rede são acessórios, tais como alojamen-tos de câmera, midspans de PoE e divisores ativos. Cada componente de vídeo em rede é con-templado mais detalhadamente em outros capítulos.

1.2 VantagensO sistema de vigilância por vídeo em rede digital oferece diversas vantagens e funções avança-das que nenhum sistema analógico de vigilância consegue oferecer. Entre as vantagens estão o acesso remoto, a alta qualidade de imagem, o gerenciamento de eventos e os recursos inteligen-tes de vídeo, a facilidade de integração e as maiores escalabilidade, flexibilidade e economia.

> Acessibilidade remota: As câmeras de rede e os codificadores de vídeo podem ser configurados e acessados remotamente, permitindo que mais de um usuário autorizado possa ver imagens ao vivo e gravadas, a qualquer momento e em praticamente qualquer lugar do mundo conectado à rede. Isso é vantajoso se os usuários quiserem que uma empresa contratada, como

CAPÍTuLO 1 - VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES

AXIS Q7406Video Encoder Blade


0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

Computador com software de gerenciamento de vídeo

Câmeras de rede da Axis

Codificadores de vídeo Axis

Computadorcom navegadorda Web

Navegadorda Web

Escritório

Início

Câmerasanalógicas

REDE IPINTERNET

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

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uma empresa de segurança, também tenha acesso ao vídeo. Em um sistema analógico tradicional de CCTV, os usuários precisavam estar em um ponto de monitoramento específico no local para ver e gerenciar o vídeo, e o acesso externo ao vídeo não era possível sem equipamentos como codificadores de vídeo ou um gravador de vídeo digital (DVR) em rede. Um DVR é o substituto digital do gravador de videocassete.

> Alta qualidade de imagem: Em um aplicativo de vigilância por vídeo, uma alta qualidade de imagem é essencial para permitir a captura clara de um incidente em andamento e identificar as pessoas ou os objetos envolvidos. Com tecnologias de varredura progressiva e megapixel, uma câmera de rede pode gerar uma melhor qualidade de imagem e uma resolução mais elevada do que uma câmera analógica de CCTV. Para saber mais sobre varredura progressiva e megapixel, consulte os capítulos 2, 3 e 6.

A qualidade de imagem também pode ser mantida mais facilmente em um sistema de vídeo em rede do que em um sistema analógico de vigilância. Com os sistemas analógicos de hoje que usam um DVR como meio de gravação, ocorrem muitas conversões de analógico para digital: primeiro, os sinais analógicos são convertidos para o formato digital na câmera e, depois, voltam para o formato analógico para serem transportados; depois, os sinais analógicos são digitalizados para gravação. As imagens capturadas perdem qualidade a cada conversão entre os formatos analógico e digital e com a distância do cabeamento. Quanto maior a distância os sinais analógicos de vídeo tiverem de percorrer, mais fracos eles ficarão.

Em um sistema de sistema de Vigilância IP totalmente digital, as imagens de uma câmera de rede são digitalizadas uma única vez e permanecem digitais, dispensando conversões desnecessárias, e não há perda de qualidade de imagem devido à distância percorrida na rede. Além disso, as imagens digitais podem ser armazenadas e acessadas mais facilmente do que nos casos em que são usadas fitas de vídeo analógicas.

> Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente: Freqüentemente, há um grande volume de vídeo gravado e pouco tempo para analisá-lo adequadamente. Câmeras de rede avançadas e codificadores de vídeo com inteligência ou recursos de análise internos cuidam desse problema, reduzindo a quantidade de gravações sem interesse e permitindo reações programadas. Essas funções não existem em um sistema analógico.

As câmeras de rede e os codificadores de vídeo da Axis têm recursos internos, como detecção de movimento, alarme de detecção de áudio, alarme ativo contra adulteração, conexões de E/S (entrada/saída) e funções de gerenciamento de alarmes e eventos. Esses recursos permitem que as câmeras de rede e os codificadores de vídeo analisem constantemente as entradas para detectar um evento e reagir automaticamente a um evento com ações, como gravação de vídeo e envio de notificações de alarme.

VÍDEO EM REDE: VISãO GERAL, VAnTAGEnS E APLICAçõES - CAPÍTuLO 1

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Figura 1.2a Criação de um disparo de evento utilizando a interface de usuário de uma câmera de rede..

As funções de gerenciamento de eventos podem ser configuradas por meio da interface de usuário do produto de vídeo em rede ou de um software de gerenciamento de vídeo. Os usuários podem definir os alarmes ou eventos criando o tipo de disparo que será usado e definindo quando ele será usado. As reações também podem ser configuradas (por exemplo, gravação em um ou mais locais, sejam eles internos e/ou externos para fins de segurança; acionamento de dispositivos externos, como alarmes, luzes e portas; e envio de mensagens de notificação aos usuários). Para saber mais sobre gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

> Integração fácil, preparada para mudanças futuras: Os produtos de vídeo em rede que usam padrões abertos podem ser facilmente integrados a sistemas informatizados em computadores e em Ethernet, sistemas de áudio ou segurança e outros dispositivos digitais, além de software de gerenciamento de vídeo e aplicativos. Por exemplo, o vídeo de uma câmera de rede pode ser integrado a um sistema de Ponto de Venda ou a um sistema de gerenciamento predial. Para saber mais sobre sistemas integrados, consulte o Capítulo 11.

> Escalabilidade e flexibilidade: Um sistema de vídeo em rede pode acompanhar o aumento das necessidades do usuário. Os sistemas por IP permitem que muitas câmeras de rede e codificadores de vídeo, além de outros tipos de aplicativos, compartilhem a mesma rede com


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ou sem fio para transmitir e receber dados. Portanto, qualquer número de produtos de vídeo em rede pode ser incluído no sistema sem nenhuma alteração significativa ou de alto custo na infra-estrutura de rede. Isso não acontece com um sistema analógico. Em um sistema de vídeo analógico, um cabo coaxial dedicado deve sair diretamente de cada câmera para uma estação de visualização/gravação. Cabos de áudio separados deverão ser usados se o áudio também for necessário. Os produtos de vídeo em rede também podem ser colocados e conectados a partir de praticamente qualquer lugar, e o sistema pode ser tão aberto ou tão fechado quanto se desejar.

> Economia: Um sistema de Vigilância IP normalmente apresenta um custo total de propriedade menor que o de um sistema analógico de CCTV tradicional. Muitas vezes, já existe uma infra- estrutura de rede IP usada para outros aplicativos em uma empresa. Assim, um aplicativo de vídeo em rede pode aproveitar a infra-estrutura que já existe. As redes IP e opções sem fio também são alternativas muito mais econômicas do que o tradicional cabeamento coaxial e de fibra de um sistema analógico de CCTV. Além disso, os fluxos de vídeo digital podem ser enviados a todo o mundo, utilizando várias infra-estruturas que operam entre si. Além disso, os custos de gerenciamento e equipamento são menores, pois os aplicativos de retaguarda e armazenamento funcionam em servidores padrão de mercado que utilizam sistemas abertos, e não em equipamentos “fechados”, por exemplo DVRs, como ocorre nos sistemas analógicos de CCTV.

Além disso, a tecnologia de Power Over Ethernet (PoE), que não pode ser aplicada a um sistema de vídeo analógico, pode ser usada em um sistema de vídeo em rede. A tecnologia PoE permite que os dispositivos conectados em rede sejam alimentados por um switch ou midspan compatível com PoE, através do mesmo cabo Ethernet usado no transporte dos dados (vídeo). A PoE proporciona uma economia considerável de custos de instalação e pode aumentar a confiabilidade do sistema. Para saber mais sobre PoE, consulte o Capítulo 9.

Figura 1.2b Um sistema que utiliza Power over Ethernet (PoE).


Switch compatível com PoENo-Break (UPS)

3115

Câmera de rede com PoE incorporada

Câmera de rede sem PoEincorporada

Divisor ativo

Energia Ethernet Power over Ethernet

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1.3 AplicaçõesO vídeo em rede pode ser usado em um número praticamente ilimitado de aplicações; entretan-to, a maioria dos usos se enquadra na vigilância de segurança ou no monitoramento remoto de pessoas, lugares, imóveis e operações. Apresentamos a seguir algumas possibilidades típicas de aplicação em importantes segmentos de atividade.

1.3.1 LojasOs sistemas de vídeo em rede em lojas podem reduzir consideravel-mente o número de furtos e roubos, aumentar a segurança do pessoal e otimizar o gerenciamento da loja. Uma grande vantagem do vídeo em rede é a possibilidade de integração ao sistema de EAS (vigilância ele-trônica de artigos) da loja ou a um sistema de PDV (ponto de venda) para permitir que as atividades de roubo de estoques sejam vistas e gravadas. O sistema pode acelerar a detecção de possíveis incidentes, além de alarmes falsos. O vídeo em rede oferece um alto nível de inte-

roperabilidade e o mais rápido retorno sobre investimento.

O vídeo em rede também pode ajudar a identificar as áreas mais visitadas de uma loja e registrar a atividade e os hábitos de compra dos consumidores, ajudando a otimizar a disposição de uma loja ou de uma vitrine. Ele também pode ser usado para identificar a necessidade de reposição nas prateleiras e, quando for necessário, abrir mais caixas devido ao tamanho das filas.

1.3.2 TransportesO vídeo em rede pode aumentar a segurança pessoal e a segurança geral em aeroportos, rodovias, estações de trem e outros sistemas de trânsito, além de meios de transporte, como ônibus, trens e navios de cruzeiro. O vídeo em rede também pode ser usado para monitorar as condições de tráfego, reduzir os congestionamentos e aumentar a efi-ciência. Muitas instalações no setor de transportes exigem os melhores sistemas, envolvendo alta qualidade de imagem (que pode ser propor-cionada pela tecnologia de varredura progressiva em câmeras de rede),

altas taxas de quadros e tempos de armazenamento prolongados. Em alguns ambientes exigentes, como ônibus e trens, a Axis oferece câmeras de rede capazes de suportar variações de temperatu-ra, umidade, poeira, vibração e vandalismo.

1.3.3 EducaçãoDe creches a universidades, os sistemas de vídeo em rede têm ajudado a evitar vandalismo e aumentar a segurança de professores, alunos e funcionários. Em instituições de ensino que já possuem uma infra-estrutura de TI, o vídeo em rede é uma solução mais favorável e eco-nômica do que um sistema analógico porque muitas vezes não é ne-cessário novo cabeamento. Além disso, os recursos de gerenciamento de eventos do vídeo em rede podem gerar alarmes e apresentar aos


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operadores de segurança imagens precisas em tempo real para que eles possam tomar suas deci-sões. O vídeo em rede também pode ser usado no ensino à distância; por exemplo, para alunos que não podem assistir pessoalmente às aulas.

1.3.4 IndustrialO vídeo em rede pode ser usado para monitorar e aumentar a eficiên-cia nas linhas de produção, nos processos e nos sistemas de logística, e para proteger armazéns e sistemas de controle de estoques. O vídeo em rede também pode ser usado para realizar reuniões virtuais e obter suporte técnico à distância.

1.3.5 Vigilância públicaO vídeo em rede é uma das ferramentas mais úteis no combate ao crime e para a proteção dos cidadãos. Ele pode ser usado para detec-tar e dissuadir. O uso de redes sem fio permite a instalação do vídeo em rede em toda a cidade, de maneira eficaz. Os recursos de vigilân-cia remota do vídeo em rede permitem que a polícia reaja rapida-mente aos crimes cometidos que forem detectados pelas câmeras.

1.3.6 GovernoOs produtos de vídeo em rede são usados para proteger todos os ti-pos de edifícios públicos, de museus e escritórios a bibliotecas e pre-sídios. Câmeras dispostas nas entradas e saídas dos edifícios podem registrar quem entra e sai, 24 horas por dia. Elas são usadas para evitar vandalismo e aumentar a segurança dos funcionários. Com aplicações inteligentes de vídeo, como contagem de pessoas, o vídeo em rede pode fornecer informações estatísticas, como o número de visitantes em um edifício.

1.3.7 Assistência médicaO vídeo em rede permite o monitoramento de pacientes de maneira econômica e com alta qualidade, além de soluções de vigilância por vídeo que aumentam a segurança e a proteção dos funcionários, pa-cientes e visitantes, além das instalações. O pessoal autorizado do hospital pode, por exemplo, ver vídeos ao vivo de vários locais, detec-tar atividade e prestar assistência remota.


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1.3.8 Bancos e finançasO vídeo em rede é usado em aplicações de segurança em agências bancárias, sedes e locais com caixas automáticos. Os bancos usam sistemas de vigilância há muito tempo e, embora a maioria das ins-talações ainda seja analógica, o vídeo em rede está começando a ganhar espaço, especialmente nos bancos que valorizam a alta qua-lidade de imagem e querem ser capazes de identificar facilmente as pessoas em um vídeo de vigilância.

O vídeo em rede é uma tecnologia comprovada, e a mudança dos sistemas analógicos para a Vigilância por IP está rapidamente ganhando espaço no setor de vigilância por vídeo. Consulte estudos de caso no endereço www.axis.com/success_stories/


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Câmeras de rede Existe uma ampla gama de câmeras de rede para uma grande variedade de requisitos. Este capítulo descreve o que é uma câmera de rede e explica os diferentes tipos de câmera. Também são fornecidas informações sobre câmeras para dia/noite e câmeras de rede com resolução de megapixels. O final de cada capítulo apresenta um guia de seleção de câmeras. Para saber mais sobre os elementos das câmeras, consulte o Capítulo 3.

2.1 O que é uma câmera de rede?Uma câmera de rede, muitas vezes conhecida também como “câmera IP”, pode ser descrita como uma câmera e um computador combinados em uma única unidade. Os principais compo-nentes de uma câmera de rede são a lente, o sensor de imagem, um ou mais processadores, e memória. Os processadores são usados para processamento de imagens, compactação, análise de vídeo e funções de conexão de rede. A memória é usada para armazenar o firmware da câ-mera de rede (programa de computador) e para a gravação local de seqüências de vídeo.

Assim como um computador, a câmera de rede tem seu próprio endereço IP, é conectada dire-tamente a uma rede e pode ser colocada onde houver uma conexão de rede. Esse tipo de câ-mera é diferente das “Webcams”, que funcionam apenas conectadas a um computador pessoal (PC) através da porta USB ou IEEE 1394, e, para usá-la, deve ser instalado um software no PC. Uma câmera de rede possui funções de servidor de Web, FTP (Protocolo de Transferência de Arquivos), e e-mail, além de operar com muitos outros protocolos de rede e segurança.

Figura 2.1a Uma câmera de rede se conecta diretamente à rede.

CâMERAS DE REDE - CAPÍTuLO 2

Switch PoECâmera de rede Axis

Computador com software de gerenciamento de vídeo

LAN LAN/Internet

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Uma câmera de rede pode ser configurada para enviar vídeo por uma rede IP para visualização ao vivo e/ou gravação, seja em caráter contínuo, em horários programados, quando ocorrer al-gum evento, ou mediante solicitação de usuários autorizados. As imagens capturadas podem ser enviadas como Motion JPEG, MPEG-4 ou vídeo H.264, utilizando vários protocolos de rede, ou transferidas como imagens JPEG individuais através de FTP, e-mail ou HTTP (Protocolo de Trans-ferência de Hipertexto). Para saber mais sobre formatos de compactação de vídeo e protocolos de rede, consulte os capítulos 7 e 9, respectivamente.

Além de capturar vídeo, as câmeras de rede da Axis realizam o gerenciamento de eventos e possuem funções inteligentes de vídeo, como detecção de movimento, detecção de áudio, alar-me ativo contra adulteração e acompanhamento automático. A maioria das câmeras de rede também possui portas de entrada/saída (E/S) que permitem conexões com dispositivos exter-nos, como sensores e relês. Entre os outros recursos podem estar o áudio e entradas incorpo-radas para Power over Ethernet (PoE). As câmeras de rede da Axis também possuem recursos avançados de gerenciamento de segurança e de rede.

Figura 2.1b Frente e traseira de uma câmera de rede.

2.2 Tipos de câmeras de redeAs câmeras de rede podem ser classificadas de acordo com o seu uso previsto: apenas uso inter-no ou uso interno e externo. Muitas vezes, as câmeras de rede externas têm lentes com íris au-tomáticas para controlar a intensidade de luz à qual o sensor de imagem é exposto. Uma câme-ra externa também exige uma caixa de proteção, a menos que o design da câmera já incorpore uma caixa de proteção. Também há caixas disponíveis para câmeras internas que necessitem de proteção contra ambientes adversos (por exemplo, poeira e umidade), e contra vandalismo ou adulteração. Alguns projetos de câmeras já incorporam recursos contra vandalismo e adultera-ção, dispensando caixas externas. Para saber mais sobre proteção e caixas de proteção de câme-ras, consulte o Capítulo 4.

As câmeras de rede, sejam para uso em interiores ou exteriores, podem ser categorizadas ainda como “fixas”, “domes fixas”, “PTZ” e “domes PTZ”.

CAPÍTuLO 2 - CâMERAS DE REDE

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2.2.1 Câmeras de rede fixasUma câmera de rede fixa, que pode ser fornecida com uma lente fixa ou de foco variável (vari-focal), é uma câmera cujo campo de visão é fixo (normal/teleobjetiva/grande-angular) quando for instalada. Uma câmera fixa é o tipo de câmera tradicional, no qual a câmera e a direção para a qual aponta são claramente visíveis. Esse tipo de câmera é a melhor opção para aplicações nas quais é vantajoso que a câmera esteja bem visível. Uma câmera fixa normalmente permite que as lentes sejam trocadas. As câmeras fixas podem ser instaladas em caixas de proteção projetados para instalação em interiores e exteriores.

Figura 2.2a Câmeras de rede fixas, inclusive as versões sem fio e megapixel.

2.2.2 Câmeras de rede dome fixoUma câmera de rede tipo dome fixo, também chamada “minidome”, envolve essencialmente uma câmera fixa previamente instalada em dentro de uma pequena cúpula. A câmera pode ser direcio-nada para apontar em qualquer direção. A principal vantagem deste tipo de câmera está em seu design discreto, passando despercebida, bem como no fato de ser difícil perceber a direção para a qual a câmera aponta. A câmera também é resistente a violações. Uma das limitações de uma câmera dome fixa, é que ela raramente vem com uma lente intercambiável, e mesmo que ela seja intercambiável, há poucas opções de lentes devido ao pouco espaço dentro da cúpula. Para com-pensar essa limitação, muitas vezes é fornecida uma lente de foco variável para permitir o ajuste do campo de visão da câmera.

As câmeras domes fixas da Axis são projetadas com diferentes tipos de caixas de proteção, como instalações resistentes a vandalismo e/ou instalações do tipo IP66 para exteriores. Não é necessá-rio nenhuma caixa alojamento externa. Esse tipo de câmera é normalmente fixado em uma parede ou no teto.

Figura 2.2b Câmeras de rede dome fixas. Da esquerda para a direita: AXIS 209FD e AXIS 216FD (disponíveis também nas versões reforçada e megapixel), AXIS P3301 e AXIS 225FD.


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2.2.3 Câmeras PTZ e câmeras dome PTZUma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ pode se movimentar horizontalmente / verticalmente(pan/tilt) e aproximar ou afastar (zoom in/out) a imagem de qualquer área ou objeto. Todos os comandos de PTZ são enviados pelo mesmo cabo de rede usado para a trans-missão do vídeo; não é necessário instalar cabos RS-485 como ocorre com uma câmera PTZ analógica.

Alguns recursos que podem ser incorporados a uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ:

> EIS (Electronic Image Stabilizer, Estabilizador Eletrônico de Imagens). Em instalações externas, as câmeras dome PTZ e fatores de aproximação (zoom) acima de 20x são sensíveis a vibrações e movimentos causados pelo tráfego ou pelo vento. O EIS ajuda a reduzir os efeitos da vibração em um vídeo. Além de proporcionar imagens mais úteis, o EIS reduz o tamanho dos arquivos de imagens compactadas, economizando um valioso espaço de armazenamento.

> Máscara de privacidade. A máscara de privacidade, que permite bloquear ou mascarar a visualização e a gravação de determinadas áreas de uma cena, pode ser disponibilizada em vários produtos de vídeo em rede. Em uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ, a função permite manter a privacidade, mascarando até mesmo quando o campo de visão da câmera mudar, pois a máscara se move com o sistema de coordenadas.

Figura 2.2c Com a máscara de privacidade incorporada (retângulo cinza na imagem), a câmera pode garantir a privacidade de áreas que não devem ser cobertas por uma aplicação de vigilância.


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> Posições predefinidas. Muitas câmeras PTZ e câmeras dome PTZ aceitam a programação de várias posições predefinidas, normalmente entre 20 e 100. Assim que as posições predefini das forem programadas na câmera, o operador será capaz de ir de uma posição para a outra com grande rapidez.

> E-flip (inversão eletrônica). Quando uma câmera dome PTZ é instalada no teto para acompanhar uma pessoa, por exemplo, em uma loja, haverá situações em que a pessoa passará bem embaixo da câmera. Ao seguir a pessoa, se não houvesse a função E-flip, as imagens seriam vistas de cabeça para baixo. Nesses casos, o E-flip gira eletronicamente as imagens 180 graus. Ela é realizada automaticamente e não será percebida pelo operador.

> Auto-flip (inversão automática). Normalmente, as câmeras PTZ, ao contrário das câmeras dome PTZ, não têm um movimento horizontal completo de 360 graus devido a um batente mecânico que impede as câmeras de realizarem um movimento circular contínuo. Entretanto, com a função Auto-flip, uma câmera de rede PTZ pode inverter instantaneamente a câmera a 180 graus e continuar seu movimento horizontal além do ponto zero. Dessa forma, a câmera pode continuar acompanhando uma pessoa ou um objeto em qualquer direção.

> Acompanhamento automático (auto tracking). O acompanhamento automático é uma função inteligente de vídeo que detecta automaticamente uma pessoa ou um veículo em movimento, e o(a) segue dentro da área de cobertura da câmera. Esse recurso é especialmente útil em situações de vigilância não-assistida, na qual a presença ocasional de pessoas ou veículos necessita de atenção especial. A função reduz consideravelmente o custo de um sistema de vigilância, pois são necessárias menos câmeras para cobrir uma cena. Ela também aumenta a eficácia da solução, pois permite que uma câmera PTZ ou uma câmera dome PTZ grave áreas de uma cena onde houver atividade.

Embora as câmeras PTZ e as câmeras dome PTZ possam ter funções semelhantes, existem dife-renças entre elas:

> as câmeras de rede PTZ não têm um movimento completo contínuo de 360 graus devido a um batente mecânico. Isso significa que a câmera não pode acompanhar uma pessoa que caminha continuamente em um círculo completo ao redor da câmera. As exceções são as câmeras PTZ que possuem a função auto-flip; por exemplo, a Câmera de Rede AXIS 215 PTZ.

> As câmeras de rede PTZ não foram projetadas para operação contínua automática nem para a chamada “ronda””, na qual a câmera se movimenta automaticamente de uma posição predefinida para a seguinte.


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As próximas seções apresentam mais informações sobre as câmeras de rede PTZ, disponíveis nas versões mecânicas ou não-mecânicas, e sobre as câmeras de rede dome PTZ.

Câmeras de rede PTZ mecânicas As câmeras PTZ mecânicas são usadas principalmente em interiores e em aplicações que empre-gam um operador. O zoom óptico das câmeras PTZ normalmente varia de 10x a 26x. Uma câme-ra PTZ pode ser instalada no teto ou em uma parede.

Figura 2.2d Câmeras de rede PTZ. Da esquerda para a direita: AXIS 212 PTZ-V (não-mecânica), AXIS 213 PTZ, AXIS 214 PTZ e AXIS 215 PTZ.

Câmeras de rede PTZ não-mecânicasUma câmera de rede PTZ não-mecânica, como a AXIS 212 PTZ e sua versão resistente a vanda-lismo (vista acima), oferece recursos instantâneos de pan, tilt e zoom, sem peças móveis, o que evita o desgaste. Utilizando uma lente grande-angular, ela oferece um campo de visão mais amplo do que uma câmera de rede PTZ mecânica.

Figura 2.2e Imagens de uma câmera de rede PTZ não-mecânica. À esquerda, uma imagem panorâmica de 140 graus com resolução VGA; à direita, imagem com zoom de 3x.

Uma câmera PTZ não-mecânica usa um sensor de imagem megapixel e permite que o operador aproxime instantaneamente qualquer parte de uma cena sem nenhuma perda de resolução de imagem. Isso é realizado com a apresentação de uma imagem panorâmica com resolução VGA (640x480 pixels), mesmo que a câmera capture uma imagem com resolução muito mais alta.


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Quando a câmera é instruída para aproximar-se de qualquer parte da imagem panorâmica, a câ-mera usa a resolução megapixel original para oferecer uma proporção 1:1 completa com resolução VGA. A imagem aproximada resultante oferece boa qualidade de detalhes, sem perder a nitidez. Com zoom digital normal, a imagem aproximada perde detalhes de nitidez na maioria das vezes. Uma câmera PTZ não-mecânica é ideal para instalações discretas em paredes.

Câmeras de rede dome PTZAs câmeras de rede dome PTZ podem cobrir uma área extensa, aumentando a flexibilidade das funções de pan, tilt e zoom. Elas permitem movimentos horizontais (pan) contínuos de 360 graus, e movimentos verticais (tilt) normalmente de 180 graus. As câmeras dome PTZ são ideais para uso em instalações discretas, devido ao seu design, à instalação (especialmente em insta-lações no teto), e à dificuldade de perceber o ângulo de visão da câmera (as cúpulas podem ser transparentes ou fumê).

Uma câmera de rede dome PTZ também proporciona robustez mecânica para operação contínua no modo “ronda””, quando a câmera passa automaticamente de uma posição predefinida para a posição seguinte em uma ordem predeterminada ou aleatória. Normalmente, podem ser defini-das até 20 rondas de armazenamento, ativadas durante horários diferentes do dia. No modo de ronda, uma única câmera de rede dome PTZ pode cobrir uma área que exigiria 10 câmeras de rede fixas. A principal desvantagem é que apenas um local pode ser monitorado por vez, deixan-do as outras nove posições sem monitoramento.

O zoom óptico de uma dome PTZ normalmente varia de 10x a 35x. Uma dome PTZ é usada fre-qüentemente em situações que empregam um operador. Esse tipo de câmera é normalmente instalada no teto se for usada em interiores, ou em um poste na lateral de um edifício (para instalações exteriores).

Figura 2.2f Câmeras de rede dome PTZ. Da esquerda para a direita: AXIS 231D+, AXIS 232D+, AXIS 233D.

2.3 Câmeras de rede para dia e noiteTodos os tipos de câmeras de rede — fixas, domes fixas, PTZ e domes PTZ— podem funcionar durante o dia ou à noite. Uma câmera para dia e noite é projetada para uso em instalações ex-ternas ou em ambientes internos com pouca iluminação.


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Uma câmera de rede em cores, para dia e noite, gera imagens coloridas durante o dia. Quando a iluminação cai abaixo de um determinado nível, a câmera pode passar automaticamente ao modo noturno para usar a luz quase-infravermelha (IV) para gerar imagens de alta qualidade em preto-e-branco.

A luz infravermelha, que cobre uma faixa de onda de 700 nanômetros (nm) a aproximadamente 1000 nm, está além do que o olho humano pode captar, mas a maioria dos sensores da câmera pode detectá-la e usá-la. Durante o dia, uma câmera para dia e noite usa um filtro de corte de IV. A luz IV é filtrada para que ela não distorça as cores das imagens quando o olho humano as vir. Quando a câmera estiver no modo noturno (preto-e-branco), o filtro de corte de IV é desa-tivado, permitindo que a sensibilidade da câmera à luz capte até 0,001 lux ou menos.

Figura 2.3a O gráfico mostra como um sensor de imagem reage à luz visível e Infra Vermelho. A luz IV cobre a faixa de onda de 700 nm a 1000 nm.

Figura 2.3b Imagem à esquerda, filtro de corte de IV em uma câmera de rede para dia/noite; no meio, posição do filtro de corte de IV durante o dia; à direita, posição do filtro de corte de IV durante a noite.


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As câmeras para dia e noite são úteis em ambientes que restringem o uso de luz artificial. Entre eles estão situações de vigilância por vídeo com baixa iluminação, vigilância disfarçada e apli-cações discretas, por exemplo, em uma situação de vigilância de tráfego na qual luzes muito intensas perturbariam os motoristas à noite.

Um iluminador IV que gera luz infravermelha também pode ser usado junto com uma câmera para dia e noite para aumentar ainda mais a capacidade da câmera de gerar vídeo de alta qua-lidade em condições de baixa iluminação ou à noite. Para saber mais sobre os iluminadores IV, visite o site da Axis: www.axis.com/products/cam_irillum

Figura 2.3c At left, image without an IR illuminator; at right, image with an IR illuminator.

2.4 Câmeras de rede Megapixel As câmeras de rede megapixel, disponíveis nas câmeras fixas e câmeras domes fixas da Axis, incorpo¬ram um sensor de imagem megapixel para gerar imagens a partir de um milhão de pi-xels. Essa resolução é pelo menos duas vezes melhor do que a resolução gerada por câmeras analógicas.

Uma câmera de rede megapixel fixa pode ser usada de duas maneiras: ela pode permitir que os operadores vejam mais detalhes em uma imagem de resolução mais elevada, o que ajuda a identificar pessoas e objetos, ou pode ser usada para cobrir uma parte maior de uma cena se a resolução da imagem for mantida igual à de uma câmera convencional.

Hoje em dia, as câmeras megapixel são normalmente menos sensíveis à luz do que uma câmera de rede que não seja megapixel. Os fluxos de vídeo de resolução mais elevada gerados por uma câmera megapixel também exigem mais largura de banda da rede e espaço de armazenamento para as gravações, embora isso possa ser atenuado com o uso do padrão de compactação de vídeo H.264. Para saber mais sobre o padrão H.264, consulte o Capítulo 7.


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2.5 Diretrizes para a escolha de uma câmera de redeCom a variedade de câmeras de rede disponível, é útil conhecer algumas diretrizes ao selecionar uma câmera de rede.

> Defina o objetivo de vigilância: panorâmica ou detalhada. As imagens panorâmicas permitem ver uma cena geral ou a movimentação geral das pessoas. Imagens altamente detalhadas são importantes para a identificação de pessoas ou objetos (por exemplo, rostos ou placas de carros, monitoramento de pontos de vendas). O objetivo de vigilância determinará o campo de visão, o posicionamento da câmera, e o tipo de câmera/lente necessário. Para saber mais sobre lentes, consulte o Capítulo 3.

> Área de cobertura. Em um determinado local, defina o número de áreas de interesse, quantas dessas áreas devem ser cobertas, e se as áreas estão localizadas relativamente próximas umas das outras ou se estão muito separadas. A área determinará o tipo de câmera e o número de câmeras necessárias.

- Megapixel ou não-megapixel. Por exemplo, se houver duas áreas de interesse relativamente pequenas e próximas uma da outra, pode ser usada uma câmera megapixel com lente grande-angular em vez de duas câmeras não-megapixel.

- Fixa ou PTZ. (no contexto a seguir, “câmera fixa” também se refere a câmeras domes fixas , e “câmeras PTZ” também se refere a câmeras domes PTZ ). Uma área pode ser coberta por várias câmeras fixas ou por algumas câmeras PTZ. Considere que uma câmera PTZ com recursos de grande zoom óptico pode gerar imagens mais detalhadas e vigiar uma área extensa. Entretanto, uma câmera PTZ pode proporcionar uma visão breve de uma parte da sua área de cobertura por vez, ao passo que uma câmera fixa é capaz de cobrir integralmente a sua área o tempo todo. Para usar plenamente os recursos de uma câmera PTZ, é necessário contar com um operador, ou é necessário estabelecer uma ronda automática.

> Ambiente interno ou externo.

- Sensibilidade à luz e iluminação necessária. Em ambientes externos, considere o uso de câmeras para dia e noite. Considere a sensibilidade à luz da câmera que é necessária, além da necessidade de mais iluminação ou de luzes especiais, como lâmpadas IV. Não se esqueça de que as medições em lux nas câmeras de rede não podem ser comparadas entre diferentes fornecedores de produtos de vídeo em rede, pois não há nenhum padrão de mercado para medição da sensibilidade à luz.

- Caixa de proteção. Se for necessário instalar a câmera em um local externo ou em ambientes que exigem proteção contra poeira, umidade ou vandalismo, serão necessários Caixas de proteção. Para saber mais sobre Caixas de proteção, consulte o Capítulo 4.


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> Vigilância explícita ou disfarçada. Isso ajudará na seleção das câmeras, das Caixas de proteção e das fixações que permitem uma instalação discreta ou não-discreta.

Entre as outras considerações importantes a respeito das características necessárias em uma câmera estão as seguintes:

> Qualidade de imagem. A qualidade de imagem é um dos aspectos mais importantes de qualquer câmera, mas é difícil quantificá-la e medi-la. A melhor maneira de determinar a qualidade da imagem é instalar diferentes câmeras e examinar o vídeo. Se for prioritário capturar com clareza objetos em movimento, é importante que a câmera de rede use a tecnologia de varredura progressiva. Para saber mais sobre a varredura progressiva, consulte o Capítulo 3.

> Resolução. Para aplicações que exigem imagens detalhadas, as câmeras megapixel podem ser a melhor opção. Para saber mais sobre a resolução megapixel, consulte o Capítulo 6.

> Compactação. Os três padrões de compactação de vídeo oferecidos nos produtos de vídeo em rede da Axis são o H.264, o MPEG-4 e o Motion JPEG. O H.264 é o padrão mais recente, proporcionando a maior economia de largura de banda e espaço de armazenamento. Para saber mais sobre compactação, consulte o Capítulo 7.

> Áudio. Se for necessário áudio, verifique se é necessário o áudio unidirecional ou bidirecional. As câmeras de rede da Axis com áudio são distribuídas com um microfone embutido e/ou uma entrada para microfone externo e um alto-falante ou uma saída de linha para alto-falantes externos. Para saber mais sobre áudio, consulte o Capítulo 8.

> Gerenciamento de eventos e vídeo inteligente. Muitas vezes, as funções de gerenciamento de eventos são configuradas através de um software de gerenciamento de vídeo, sendo apoiadas por portas de entrada/saída e recursos de vídeo inteligente em uma câmera de rede ou um codificador de vídeo. A realização de gravações com base em gatilhos de eventos a partir de portas de entrada e recursos de vídeo inteligente em um produto de vídeo em rede economiza largura de banda e espaço de armazenamento, e permite que os operadores tomem conta de um número maior de câmeras, pois nem todas as câmeras exigem monitoramento ao vivo, a menos que um alarme/evento ocorra. Para saber mais sobre funções de gerenciamento de eventos, consulte o Capítulo 11

> Funções de rede. Entre as considerações estão as seguintes: PoE; criptografia HTTPS para criptografia de fluxos de vídeo antes que eles sejam enviados pela rede; filtragem de endere- ços IP, que concede ou nega direitos de acesso a endereços IP definidos; IEEE802.1X para controlar o acesso a uma rede; IPv6; e funções wireless. Para saber mais sobre tecnologias de rede e segurança, consulte o Capítulo 9


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> Interface aberta e aplicativos. Um produto de vídeo em rede com uma interface aberta aumenta as possibilidades de integração com outros sistemas. Também é importante que o produto seja apoiado por boas opções de aplicativos e um software de gerenciamento que facilite a instalação e os upgrades dos produtos de vídeo em rede. Os produtos da Axis são apoiados por softwares de gerenciamento de vídeo desenvolvidos pelo usuário e por uma ampla gama de soluções de software de gerenciamento de vídeo de mais de 600 Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos da Axis. Para saber mais sobre sistemas gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.

Outro aspecto importante, externo à câmera de rede em si, é a escolha do fornecedor do produ-to de vídeo em rede. Como as necessidades crescem e se modificam, o fornecedor deve ser considerado um parceiro de longo prazo. Isso significa que é importante escolher um fornecedor que ofereça uma linha completa de produtos de vídeo em rede e acessórios que atendam às necessidades tanto de hoje como de anos à frente. Além disso, o fornecedor deve oferecer ino-vação, suporte, upgrades e um roteiro de produtos de longo prazo.

Assim que for tomada uma decisão sobre a câmera necessária, é recomendável adquirir uma e testar sua qualidade antes de fazer uma grande compra.


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Elementos das câmerasVários elementos das câmeras afetam a qualidade da imagem e o campo de visão, de modo que é importante compreendê-los ao escolher uma câmera de rede. Os elemen-tos são a sensibilidade da câmera à luz, o tipo de lente, o tipo de sensor de imagens, e a técnica de varredura, além das funções de processamento de imagens. Todos esses elementos serão abordados neste capítulo. Algumas diretrizes sobre as considerações de instalação também serão apresentadas ao final.

3.1 Sensibilidade à luzA sensibilidade de uma câmera de rede à luz é, muitas vezes, especificada em lux, que corres-ponde a um nível de luminância no qual uma câmera gera uma imagem aceitável. Quanto mais baixa a especificação de lux, maior será a sensibilidade da câmera à luz. Normalmente, são ne-cessários pelo menos 200 lux para iluminar um objeto para que seja obtida uma imagem de boa qualidade. Em geral, quanto mais luz incidir sobre o objeto, melhor será a imagem. Com pou-quíssima luz, é difícil focalizar e a imagem apresentará ruídos e/ou ficará escura. Para capturar imagens de boa qualidade, em condições de pouca luz ou escuras, é necessário usar uma câme-ra para dia e noite que aproveite a luz quase infravermelha. Para saber mais sobre câmeras para dia e noite, consulte o Capítulo 2.

Diferentes condições de iluminação geram uma luminância diferente. Muitas cenas naturais apresentam uma iluminação bastante complexa, com sombras e luzes que geram diferentes leituras de lux em diferentes partes de uma cena. Dessa forma, é importante ter em mente que uma leitura de lux não indica a condição de iluminação de toda a cena.

Tabela 3.1a Exemplos de diferentes níveis de luminância.

ELEMEnTOS DAS CâMERAS - CAPÍTuLO 3

Luminância Condições de iluminação100,000 lux Luz solar forte

10,000 lux Luz solar plena

500 lux Luz de escritório

100 lux Sala mal-iluminada

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Muitos fabricantes especificam o nível mínimo de iluminação necessária para que uma câmera de rede gere uma imagem aceitável. Embora essas especificações ajudem a fazer comparações de sensibilidade à luz de câmeras produzidas pelo mesmo fabricante, talvez não seja útil usar esses números para comparar câmeras de diferentes fabricantes. Isso ocorre porque cada fabri-cante utiliza um método diferente e critérios diferentes de uma imagem aceitável. Para compa-rar corretamente o desempenho de duas câmeras diferentes em condições de baixa luminosida-de, as câmeras devem ser colocadas lado a lado e capturar um objeto em movimento com pouca iluminação.

3.2 Elementos de lenteUma lente, ou um conjunto de lente, de uma câmera de rede realiza várias funções. Entre elas estão as seguintes:

> Definir o campo de visão, ou seja, definir quanto da cena será capturado, e o nível de detalhes da captura.

> Controlar a quantidade de luz que atinge o sensor de imagens para que uma imagem seja corretamente exposta.

> Focalizar para ajustar qualquer um dos elementos no conjunto da lente, ou a distância entre os conjuntos de lentes e o sensor de imagens.

3.2.1 Campo de visãoUm fator que deve ser levado em consideração ao escolher uma câmera é o campo de visão necessário, ou seja, a área de cobertura e o nível de detalhes que será visualizado. O campo de visão é determinado pela distância focal da lente e pelo tamanho do sensor de imagem; ambos são especificados na folha de dados da câmera de rede.

A distância focal de uma lente é definida como a distância entre a lente de entrada (ou um ponto específico de um conjunto de lente complexo) e o ponto para o qual todos os raios de luz convergem (normalmente, o sensor de imagem da câmera). Quanto maior a distância focal, mais estreito será o campo de visão.

A maneira mais rápida de descobrir a lente com a distância focal necessária para o campo de visão desejado é usar uma calculadora de lentes rotativas ou uma calculadora de lentes on-line (www.axis.com/tools), ambas disponibilizadas pela Axis. O tamanho do sensor de imagem de uma câmera de rede, normalmente 1/4”, 1/3”, 1/2” e 2/3”, também deve ser usado no cálculo. A desvantagem de usar uma calculadora de lentes é que ela não leva em conta nenhuma possível distorção geométrica de uma lente.

CAPÍTuLO 3 - ELEMEnTOS DAS CâMERAS

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O campo de visão pode ser classificado em três categorias:

> Visão normal: Oferece o mesmo campo de visão que o olho humano.

> Telefoto: Um campo de visão mais estreito que oferece, em geral, detalhes mais refinados do que o olho humano pode captar. Uma lente de telefoto é usada quando o objeto vigiado é pequeno ou está muito distante da câmera. Uma lente de telefoto geralmente tem menos capacidade de captura de luz que uma lente normal.

> Grande-angular: Um campo de visão maior com menos detalhes que na visão normal. Uma lente grande-angular geralmente oferece uma boa profundidade de campo e um bom desempenho com baixa luminosidade. Às vezes, as lentes grande-angulares geram distorções geométricas, por exemplo, o efeito “olho de peixe”.

Figura 3.2a Diferentes campos de visão: Grande-angular (à esquerda); visão normal (no meio); telefoto (à direita).

Figura 3.2b Lentes de câmeras de rede com diferentes distâncias focais: grande-angular (à esquerda); normal (no meio); telefoto (à direita).

Existem três tipos principais de lentes:

> Lente fixa: Essa lente oferece uma distância focal fixa, ou seja, apenas um campo de visão (ou normal, ou telefoto ou grande-angular). Uma distância focal comum de uma lente de câmera de rede fixa é de 4 mm.


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> Lente de foco variável: Esse tipo de lente oferece várias distâncias focais e, portanto, diferentes campos de visão. O campo de visão pode ser ajustado manualmente. Quando o campo de visão mudar, o usuário precisará refocalizar a lente manualmente. As lentes de foco variável para câmeras de rede oferecem distâncias focais que variam de 3 mm a 8 mm.

> Lente de zoom: As lentes de zoom são como lentes de foco variável, pois permitem que o usuário selecione diferentes campos de visão. Entretanto, não será necessário refocalizar as lentes de zoom se o campo de visão mudar. O foco pode ser mantido dentro de um intervalo de distâncias focais, por exemplo, de 6 mm a 48 mm. A lente pode ser ajustada manualmente ou através de controle remoto, com um motor. Quando uma lente indica, por exemplo, a capacidade de zoom de 3x, ela se refere à proporção entre a distância focal mais longa e mais curta da lente.

3.2.2 Combinando lente e sensorSe uma câmera de rede oferecer lentes intercambiáveis, será importante escolher uma lente adequada à câmera. Uma lente produzida para um sensor de imagem de ½ polegada funcionará com sensores de imagem de ½ pol., 1/3 de pol. e ¼ de pol., mas não com um sensor de imagem de 2/3 de pol.

Se uma lente tiver sido projetada para um sensor de imagem menor do que o sensor efetivamen-te instalado dentro da câmera, a imagem apresentará cantos pretos (consulte a ilustração à esquerda na Figura 3.2c abaixo). Se uma lente tiver sido projetada para um sensor de imagem maior do que o sensor efetivamente instalado dentro da câmera, o campo de visão será menor do que a capacidade da lente, pois parte das informações serão “perdidas” fora do sensor de imagem (consulte a ilustração à esquerda da Figura 3.2c). Essa situação cria um efeito de telefo-to, pois faz com que tudo pareça aproximado.

Figura 3.2c Exemplos de lentes diferentes instaladas em um sensor de imagem de 1/3 de polegada.

Quando a lente de uma câmera megapixel for substituída, será necessária uma lente de alta qua-lidade, pois os pixels dos sensores megapixel são muito menores do que os de um sensor VGA (640x480 pixels). É melhor combinar a resolução da lente com a resolução da câmera para usar plenamente a capacidade da câmera.

Lente de 1/4” Lente de 1/3" Lente de 1/2"


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3.2.3 Padrões de encaixe de lentesAo trocar uma lente, também é importante saber o tipo de encaixe de lente da câmera de rede. As câmeras de rede utilizam dois padrões principais: encaixe CS e encaixe C. Ambos têm uma rosca de 1 polegada, e sua aparência é idêntica. A diferença é a distância das lentes para o sensor quando elas são encaixadas na câmera:

> Encaixe CS. A distância entre o sensor e a lente deve ser de 12,5 mm.> Encaixe C. A distância entre o sensor e a lente deve ser de 17,526 mm.

É possível encaixar uma lente de encaixe C no corpo de uma câmera com encaixe CS, usando um espaçador de 5 mm (anel adaptador C/CS). Se não for possível focalizar a câmera, é provável que o tipo errado de lente esteja sendo usado.

3.2.4 número ‘f’ e exposiçãoEm situações de baixa luminosidade, especialmente em ambientes internos, um fator importante que deve ser examinado em uma câmera de rede é a capacidade de captura de luz da lente. Isso pode ser determinado pelo número ‘f’ da lente, também conhecido como f-stop. Um número ‘f’ define quanta luz poderá atravessar uma lente.

O número ‘f’ é a proporção entre a distância focal da lente e o diâmetro da abertura ou da íris; ou seja, número ‘f’ = distância focal/abertura.

Quanto menor for o número ‘f’ (seja uma distância focal curta em relação à abertura, ou uma abertura grande em relação à distância focal), melhor será a capacidade de captura de luz da lente; ou seja, mais luz atravessará a lente e chegará ao sensor de imagem. Em situações de baixa luminosidade, um número f menor geralmente produz uma qualidade de imagem melhor. Entre-tanto, pode haver alguns sensores incapazes de aproveitar um número f mais baixo em situações de pouca luminosidade devido à maneira como foram projetados. Um número f mais elevado, por outro lado, aumenta a profundidade de campo. Isso é explicado na seção 3.2.6. Normalmente, uma lente com número f mais baixo é mais cara que uma lente com número f mais alto.

Os números f são, muitas vezes, representados como F/x. A barra indica divisão. F/4 significa que o diâmetro da íris é igual à distância focal dividida por 4; assim, se uma câmera tiver uma lente de 8 mm, a luz deve atravessar uma íris cuja abertura tem 2 mm de diâmetro. Embora as lentes com íris de ajuste automático (íris DC) tenham um intervalo de números f, muitas vezes apenas a extremi-dade máxima de captura de luz do intervalo (o menor número f) é especificada. A capacidade de captura de luz de uma lente, ou número f, e o tempo de exposição (ou seja, o tempo pelo qual um sensor de imagem fica exposto à luz) são os dois elementos principais que definem a quantidade de luz recebida por um sensor de imagem. Um terceiro elemento (ganho) é um amplificador usado para clarear a imagem. Entretanto, o aumento do ganho também aumenta o nível de ruído (granulari-dade) de uma imagem. Portanto, é preferível ajustar o tempo de exposição ou a abertura da íris.


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Algumas câmeras da Axis permitem definir os limites de tempo de exposição e o ganho. Quanto maior o tempo de exposição, mais luz o sensor de imagem receberá. Ambientes claros exigem um tempo de exposição menor, ao passo que condições de baixa luminosidade exigem um tempo de exposição maior. É importante saber que o aumento do tempo de exposição também possibilita que a imagem fique desfocada, ao passo que o aumento da abertura da íris tem a desvantagem de reduzir a profundidade de campo. Isso é explicado na seção 3.2.6 a seguir.

Para decidir sobre a exposição, recomendamos um tempo menor de exposição para movimentos rápidos ou quando for necessária uma alta taxa de quadros de imagem (frame rate elevado). Um tempo de exposição maior melhora a qualidade de imagem quando as condições de iluminação não forem boas, mas pode deixar desfocadas imagens em movimento e reduzir a velocidade de captura de imagens, pois é necessário mais tempo para expor cada quadro. Em algumas câmeras de rede, um ajuste automático de exposição significa que a velocidade de captura aumenta ou diminui de acordo com a quantidade de luz disponível. Apenas com a redução do nível de lumino-sidade é importante considerar o uso de iluminação artificial ou a priorização de uma velocidade de captura maior ou de uma qualidade de imagem melhor.

Figura 3.2d Uma interface de usuário de câmera com opções para configurar, entre outras coisas, a exposição em condições de baixa luminosidade.

3.2.5 Íris manual ou automáticaEm ambientes internos, onde os níveis de luz possam ser constantes, pode ser usada uma lente com íris manual. Esse tipo de lente possui ou um anel para ajustar a íris, ou a íris é fixada em um determinado número f. A última é usada pela Axis em suas câmeras de rede para interiores. Uma lente com íris automaticamente ajustável é recomendada para aplicações externas e onde a iluminação da cena mude constantemente. A abertura da íris é controlada pela câmera, sendo usada para manter o nível ideal de iluminação no sensor de imagem se não houver configurações de exposição e ganho ou se essas configurações não forem usadas na câmera de rede. A íris também pode ser usada para controlar a profundidade de campo (explicada na seção abaixo) e para obter imagens mais nítidas. A maioria das lentes com íris automática é controlada pelo


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processador da câmera através de corrente contínua (DC) e, portanto, são chamadas lentes de “íris DC”. Todas as câmeras da Axis para exteriores, sejam elas fixas, domes fixas , PTZ ou domes PTZ , usam lentes com íris DC ou íris automática.

3.2.6 Profundidade de campoUm critério que pode ser importante para uma aplicação de vigilância por vídeo é a profundida-de de campo. Profundidade de campo é a distância na frente e atrás do ponto focal onde os objetos parecem nítidos simultaneamente. A profundidade de campo pode ser importante, por exemplo, no monitoramento de um estacionamento, onde pode ser necessário identificar placas de carros a 20, 30 e 50 metros (60, 90 e 150 pés) de distância. A profundidade de campo é afe-tada por três fatores: distância focal, diâmetro da íris e distância da câmera até o objeto. Uma distância focal grande, uma abertura de íris grande ou uma distância curta entre a câmera e o objeto limitam a profundidade de campo.

Figura 3.2e Profundidade de campo: Imagine uma fila de pessoas em pé uma atrás da outra. Se o foco estiver no meio da fila e for possível identificar os rostos de todos que estiverem a mais de 15 metros (45 pés) de distância na frente e atrás do ponto médio, a profundidade de campo será adequada.

Figura 3.2f Abertura da íris e profundidade de campo. A ilustração acima é um exemplo da profundidade de campo com diferentes números f e distância focal de 2 metros (7 pés). Um número f elevado (abertura de íris menor) permi-te focalizar objetos a uma distância maior. Dependendo do tamanho dos pixels, aberturas de íris muito pequenas podem desfocar a imagem devido à difração.

Ponto focal

Profundidadede campo


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3.3 Sensores de imagemQuando a luz atravessa uma lente, ela se concentra no sensor de imagem da câmera. Um sensor de imagem é formado por muitos fotopontos, cada um correspondendo a um elemento de ima-gem, mais conhecido como “pixel”, no sensor de imagem. Cada pixel de um sensor de imagem registra a quantidade de luz à qual ele é exposto, transformando-o em um número correspon-dente de elétrons. Quanto maior a intensidade da luz, mais elétrons são gerados.

Duas tecnologias principais podem ser usadas no sensor de imagem de uma câmera:

> CCD (dispositivo acoplado por carga)> CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar)

Figura 3.3a Sensores de imagem: CCD (esquerda); CMOS (direita).

Embora os sensores CCD e CMOS sejam muitas vezes considerados rivais, cada um tem seus pontos fortes e fracos que os tornam apropriados para diferentes aplicações. Os sensores de CCD são produzidos com uma tecnologia desenvolvida especificamente para a indústria de câmeras. Os primeiros sensores CMOS utilizavam uma tecnologia padrão que já era amplamente usada nos chips de memória dos PCs, por exemplo. Os sensores CMOS de hoje utilizam uma tecnologia mais especializada, e a qualidade dos sensores está aumentando rapidamente.

3.3.1 Tecnologia CCDOs sensores CCD são usados em câmeras há mais de 30 anos, e oferecem muitas vantagens. Em geral, eles ainda oferecem uma sensibilidade à luz ligeiramente melhor e geram um pouco menos de ruído que os sensores CMOS. Uma sensibilidade maior à luz gera imagens melhores em condi-ções de baixa luminosidade. Entretanto, os sensores CCD são mais caros e mais complexos de in-corporar a uma câmera. Um CCD também pode consumir até 100 vezes mais energia que um sensor CMOS equivalente.

3.3.2 Tecnologia CMOSAvanços recentes nos sensores CMOS os estão aproximando dos sensores CCD em termos de qualidade de imagem. Os sensores CMOS reduzem o custo total das câmeras, pois contêm toda a lógica necessária para montar as câmeras com base neles. Em comparação com os CCDs, os sensores CMOS oferecem mais possibilidades de integração e mais funções.

CAPÍTuLO 3 - CELEMEnTOS DAS CâMERAS

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Os sensores de CMOS também apresentam uma saída mais rápida (o que é uma vantagem quan-do são necessárias imagens com resolução mais alta), menor dissipação de energia no chip, além de reduzir as dimensões do sistema. Os sensores CMOS com resolução megapixel têm disponibi-lidade mais ampla e são mais econômicos que os sensores CCD megapixel.

3.3.3 Sensores megapixelPor motivos de custo, muitos sensores megapixel (ou seja, sensores a partir de um milhão de pi-xels) em câmeras megapixel têm o mesmo tamanho ou são apenas um pouco maiores que os sensores VGA com resolução de 640x480 (307.200) pixels. Isso significa que o tamanho de cada pixel de um sensor megapixel é menor do que o pixel de um sensor VGA. Por exemplo, os pixels de um sensor megapixel com 1/3 de polegada e 2 megapixels medem 3 μm (micrômetros/mi-crons) cada. Em comparação, o pixel de um sensor VGA de 1/3 de polegada mede 7,5 μm. Assim, embora a câmera megapixel ofereça uma resolução mais alta e mais detalhes, ela é menos sen-sível à luz que uma câmera VGA, pois seus pixels são menores e a luz refletida por um objeto se dispersa por um número maior de pixels.

3.4 Técnicas de varredura de imagensA varredura entrelaçada e a varredura progressiva são as duas técnicas disponíveis hoje em dia para ler e exibir informações geradas por sensores de imagem. A varredura entrelaçada é usada principalmente nos CCDs. A varredura progressiva é usada nos sensores CCD ou CMOS. As câme-ras de rede podem usar qualquer uma dessas técnicas de varredura. Entretanto, as câmeras analógicas podem usar apenas a técnica de varredura entrelaçada para transferir imagens por um cabo coaxial e exibi-las em monitores analógicos.

3.4.1 Varredura entrelaçadaQuando uma imagem entrelaçada de um CCD é gerada, são gerados dois campos de linhas: um que exibe as linhas ímpares, e outro que exibe as linhas pares. Entretanto, para criar o campo ímpar, são combinadas informações das linhas pares e ímpares em um sensor CCD. O mesmo vale para o campo par, no qual as informações das linhas pares e ímpares se combinam para formar uma imagem em linhas alternadas.

Ao transmitir uma imagem entrelaçada, apenas a metade das linhas (alternadas entre pares e ímpares) de uma imagem é enviada de cada vez, reduzindo pela metade a largura de banda consumida. O monitor, por exemplo, um televisor tradicional, também deve usar a técnica en-trelaçada. Primeiro as linhas ímpares, depois as linhas pares, são exibidas; em seguida, elas são atualizadas alternadamente a 25 (PAL) ou 30 (NTSC) quadros por segundo para que o sistema visual humano as interprete como imagens completas. Todos os formatos analógicos de vídeo e alguns formatos HDTV modernos são entrelaçados. Embora a técnica de entrelaçamento crie artefatos ou distorções em virtude de dados ‘desaparecidos’, eles não são muito perceptíveis em um monitor entrelaçado.


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Entretanto, quando um vídeo entrelaçado é exibido em monitores com varredura progressiva (como em monitores de computador, que varrem as linhas de uma imagem de maneira consecu-tiva), os artefatos passam a ser percebidos. Os artefatos, que podem ser vistos como “rasgos”, são causados pelo ligeiro atraso entre as atualizações das linhas pares e ímpares, pois apenas metade das linhas acompanha uma imagem em movimento, enquanto a outra metade espera pela atualização. Isso pode ser percebido especialmente quando o vídeo é parado e um quadro congelado do vídeo é analisado.

3.4.2 Varredura progressivaCom um sensor de imagem de varredura progressiva, são obtidos os valores de cada pixel do sensor e cada linha de dados de imagem é lida seqüencialmente, gerando uma imagem com quadro completo. Em outras palavras, as imagens capturadas não são divididas em campos sepa-rados, como na varredura entrelaçada. Com a varredura progressiva, um quadro de imagem com-pleto é enviado pela rede e, quando é exibido em um monitor de computador com varredura progressiva, cada linha de uma imagem é colocada na tela, uma por vez, em perfeita ordem. Portanto, os objetos em movimento são mais bem apresentados em telas de computador quando a técnica de varredura progressiva é utilizada. Em uma aplicação de vigilância por vídeo, isso pode ser fundamental para ver detalhes de um objeto em movimento (por exemplo, uma pessoa fugin-do). A maioria das câmeras de rede da Axis usa a técnica de varredura progressiva.

Figura 3.4a À esquerda, uma imagem de varredura entrelaçada exibida em um monitor progressivo (computador). À direita, uma imagem de varredura progressiva em um monitor de computador.

Figura 3.4b À esquerda, uma imagem JPEG em tamanho completo (704x576 pixels) de uma câmera analógica usando a varredura entrelaçada. À direita, uma imagem JPEG em tamanho completo (640x480 pixels) de uma câme-ra de rede da Axis usando a tecnologia de varredura progressiva. Ambas as câmeras usaram o mesmo tipo de lente e a velocidade do carro era a mesma – 20 km/h (15 mph). O fundo é claro em ambas as imagens. Entretanto, o moto-rista pode ser visto apenas na imagem que utiliza a tecnologia de varredura progressiva.

1º campo: Linhas ímpares 2º campo: Linhas pares [17/20 ms (NTSC/PAL) depois]

Ponto em movimento no quadro congelado, usando

a varredura entrelaçada

Ponto em movimento no quadro congelado, usando

a varredura progressiva


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3.5 Processamento de imagemAs câmeras de rede podem contar com três recursos para melhorar a qualidade da imagem: compensação de iluminação traseira, zonas de exposição e faixa dinâmica ampla.

3.5.1 Compensação de iluminação traseiraEmbora a exposição automática da câmera tente fazer com que o brilho de uma imagem se pareça com o brilho de uma imagem visto pelo olho humano, ela pode ser facilmente enganada. Uma ilu-minação traseira intensa pode fazer com que os objetos em primeiro plano fiquem escuros. As câ-meras de rede com compensação de iluminação traseira se esforçam por ignorar as áreas limitadas com iluminação intensa, como se elas não existissem. Isso permite que os objetos em primeiro plano sejam vistos, embora as áreas claras sofram superexposição. Essas situações de iluminação também podem ser gerenciadas pelo aumento da faixa dinâmica da câmera, que será discutida na seção 3.5.3 abaixo.

3.5.2 Zonas de exposiçãoAlém de lidar com as áreas limitadas de alta intensidade de iluminação, a exposição automática de uma câmera de rede também deve decidir que área de uma imagem deve determinar o valor de exposição. Por exemplo, o primeiro plano (normalmente a parte inferior de uma imagem) pode conter informações mais importantes que o segundo plano; por exemplo, o céu (normal-mente a seção superior de uma imagem). As áreas menos importantes de uma cena não devem determinar a exposição total. Em câmeras de rede avançadas da Axis, o usuário é capaz de usar as zonas de exposição para selecionar a área de uma cena — centro, esquerda, direita, superior ou inferior — que deve receber uma exposição mais correta.

3.5.3 Ampla faixa dinâmica (WDR – Wide Dynamic Range)Algumas câmeras de rede da Axis oferecem a ampla faixa dinâmica para lidar com uma ampla gama de condições de iluminação em uma cena. Em uma cena com áreas extremamente claras ou escuras ou em situações com luz de fundo em que uma pessoa está na frente de uma janela clara, uma câmera normal produziria uma imagem que deixaria pouco visíveis os objetos em áreas escu-ras. O ampla faixa dinâmica resolve este problema aplicando técnicas, como exposições diferentes para objetos diferentes em uma cena, de modo a tornar objetos de áreas claras e escuras visíveis.

Figura 3.5a À esquerda, imagem sem ampla faixa dinâmica. À direita, imagem com a faixa dinâmica ampla aplicada.


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3.6 Instalação de uma câmera de redeQuando uma câmera de rede é comprada, a maneira como ela é instalada é igualmente impor-tante. Veja a seguir algumas recomendações sobre a melhor maneira de realizar uma vigilância por vídeo de alta qualidade com base no posicionamento da câmera e em fatores ambientais.

> Objetivo de vigilância. Se o objetivo for obter um panorama de uma área para acompanhar o movimento de pessoas ou objetos, a câmera adequada à tarefa deverá ser posicionada de forma a atingir esse objetivo. Se a intenção for identificar uma pessoa ou um objeto, a câmera deverá ser posicionada ou focalizada de forma a capturar o nível de detalhes necessário para fins de identificação. Autoridades policiais locais também podem estabelecer diretrizes sobre a melhor maneira de posicionar uma câmera.

> use muita luz, ou aumente a iluminação, se for necessário. Normalmente é fácil e econô- mico acrescentar lâmpadas fortes em situações tanto internas como externas para criar as condições de iluminação necessárias à captura de boas imagens.

> Evite a luz solar direta, pois ela “cega” a câmera e pode reduzir o desempenho do sensor de imagem. Se possível, posicione a câmera com o sol por trás.

> Evite a iluminação traseira. Esse problema ocorre normalmente quando se tenta capturar um objeto na frente de uma janela. Para evitar esse problema, reposicione a câmera ou use cortinas e feche as persianas, se possível. Se não for possível reposicionar a câmera, acrescente iluminação frontal. As câmeras que operam com a faixa dinâmica ampla lidam melhor com situações de iluminação traseira.

> Reduza a faixa dinâmica da cena. Em ambientes externos, imagens capturadas com muito céu geram uma faixa dinâmica muito alta. Se a câmera não operar com a faixa dinâmica ampla, a solução é instalá-la bem acima do solo, usando um poste, se necessário. > Ajuste os parâmetros da câmera. Às vezes, pode ser necessário ajustar os parâmetros de equilíbrio de branco, brilho e nitidez para obter uma imagem ideal. Em situações de baixa luminosidade, os usuários também devem dar prioridade à velocidade de captura (frame rate) ou à qualidade da imagem.

> Aspectos jurídicos. A vigilância por vídeo pode ser restrita ou proibida pelas leis, que variam de um país para o outro. É recomendável analisar a legislação da região antes de instalar um sistema de vigilância por vídeo. Talvez seja necessário, por exemplo, registrar ou obter uma licença para realizar vigilância por vídeo, especialmente em áreas públicas. Pode ser neces- sária sinalização indicativa. As gravações em vídeo podem precisar do registro de data e hora nas imagens. Pode haver normas quanto ao período de armazenamento das imagens. As gravações de áudio podem ou não ser permitidas.


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Proteção e caixas de proteção de câmerasGeralmente, as câmeras de vigilância são geralmente colocadas em ambientes extremos. As câmeras podem exigir proteção contra a chuva, ambientes quentes e frios, poeira, substâncias corrosivas, vibrações e vandalismo. Os fabricantes de câmeras e acessórios para câmeras utilizam vários métodos para enfrentar esses desafios ambientais. Entre as soluções estão colocar as câmeras em caixas de proteção separados, projetar caixas para câmera especiais, e/ou usar algoritmos inteligentes capazes de detectar e alertar os usuários sobre mudanças nas condições de operação de uma câmera. As seções abaixo abordam tópicos como proteções, posicionamento de câmeras fixas em caixas, proteção ambiental, proteção contra vandalismo e adulteração, e tipos de fixação.

4.1 Caixas de proteção de câmeras em geralQuando o ambiente exigir mais das condições de operação originais de uma câmera, são neces-sários caixas de proteção . As caixas de proteção de câmeras estão disponíveis em diferentes tamanhos e qualidades, e oferecem diferentes recursos. As caixas são feitos de metal ou plásti-co, e podem ser classificados em dois tipos gerais: caixas para câmeras fixas e caixas para câ-meras dome. Alguns fatores devem ser levados em consideração para selecionar uma caixa de proteção, entre eles:

> Abertura lateral ou deslizante (para alojamentos de câmeras fixas)> Ferragens de fixação> Bolha transparente ou fumê (para caixas de proteção para cameras dome)> Organização dos cabos> Temperatura e outros fatores (considere a necessidade de um aquecedor, pára-sol, ventilador e limpadores)> Fonte de alimentação (12 V, 24 V, 110 V, etc.)> Nível de resistência a vandalismo

Algumas caixas também possuem periféricos, como antenas para aplicações sem fio. Uma an-tena externa é necessária apenas se a caixa for fabricado em metal. Uma câmera sem fio dentro de uma caixas de proteção de plástico funciona sem uma antena externa.

PROTEçãO E CAIxAS DE PROTEçãO DE CâMERAS - CAPÍTuLO 4

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4.2 Proteção transparenteA “janela” ou proteção transparente de um caixas de proteção é normalmente feita de vidro de alta qualidade ou policarbonato durável. Uma vez que as janelas funcionam como lentes ópticas, elas devem ser de alta qualidade para reduzir seu efeito sobre a qualidade da imagem. Quando houver imperfeições inerentes no material transparente, a clareza ficará comprometida.

As exigências são maiores para as janelas das caixas de proteção de câmeras PTZ e câmeras dome PTZ. As janelas não apenas precisam ter o formato especial de bolha, mas também precisam apre-sentar alta claridade, pois imperfeições como partículas de poeira podem ser ampliadas, especial-mente quando forem instaladas câmeras com altos fatores de aproximação (zoom). Além disso, se a espessura da janela for desigual, uma linha reta poderá aparecer como curva na imagem resul-tante. Uma bolha de alta qualidade deve afetar muito pouco a qualidade da imagem, independen-temente o nível de zoom e a posição da lente da câmera.

A espessura de uma bolha pode ser maior para suportar impactos fortes, mas quanto maior a es-pessura da proteção, maiores serão as chances de haver imperfeições. O aumento da espessura também pode criar reflexos e refrações de luz indesejáveis. Portanto, proteções mais espessas de-vem atender a requisitos mais rigorosos caso seja necessário reduzir o efeito sobre a qualidade de imagem.

Várias cúpulas ou bolhas estão disponíveis, nas versões transparente ou fumê. Embora as versões fumê permitam uma instalação mais discreta, elas também agem como óculos de sol, reduzindo a quantidade de luz à disposição da câmera. Portanto, ela afetará a sensibilidade da câmera à luz.

4.3 Posicionando uma câmera fixa em uma caixa de proteção Ao instalar uma câmera fixa em uma caixa de proteção, é importante que a lente da câmera seja posicionada bem rente à janela para evitar ofuscamento. Caso contrário, aparecerão reflexos da câmera e do fundo na imagem. Para reduzir os reflexos, podem ser aplicados revestimentos es-peciais sobre qualquer vidro usado diante da lente.

Figura 4.3a Ao instalar uma câmera atrás de um vidro, o posicionamento correto da câmera passa a ser importante para evitar reflexos.

Reflexo

Reflexo

Vidro

RUIM

Vidro

BOM

CAPÍTuLO 4 - PROTEçãO E CAIxAS DE PROTEçãO DE CâMERAS

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4.4 Proteção ambientalAs principais ameaças do ambiente a uma câmera — especialmente às câmeras instaladas em exteriores — são o frio, o calor, a água e a poeira. Podem ser usados caixas de proteção com aquecedores e ventiladores (ventoinhas) internos em ambientes com temperaturas altas ou bai-xas. Em ambientes quentes, as câmeras podem ser colocadas em proteções com refrigeração ativa e um conversor de calor separado.

Para suportar água e poeira, as caixas de proteção (muitas vezes da categoria IP66) são cuida-dosamente vedados. Nas situações em que as câmeras possam ficar expostas a ácidos, como na indústria de alimentos, são necessários caixas de proteção de aço inoxidável. Algumas caixas de proteção especializadas podem ser pressurizados, submergíveis, blindados ou projetados para instalação em localidades potencialmente explosivas. Proteções especiais também podem ser necessárias por motivos estéticos.

Outros elementos do ambiente são o vento e o tráfego. Para reduzir as vibrações, especialmente em câmeras instaladas em postes, o alojamento deve ser pequeno e fixado com firmeza.

Freqüentemente, os termos “caixas de proteção para interiores” e “caixas de proteção para exte-riores” se referem ao nível de proteção ambiental. Uma caixa de proteção para interiores é usado principalmente para evitar a entrada de poeira e não inclui um aquecedor e/ou uma ventoinha. Os termos são enganosos, pois a localização, seja ela interna ou externa, nem sempre corresponde às condições de um local de instalação. Uma câmera instalada em uma sala frigorífica, por exemplo, exige uma “caixa de proteção para exteriores” com aquecedor incorporado.

O nível de proteção proporcionado pelas proteções, sejam elas internas ou separadas da câmera, é freqüentemente indicado por classificações definidas por normas como a IP (Ingress Protec¬tion, “Proteção contra Entrada”, às vezes conhecida também como Proteção Internacional) válidas em todo o mundo; e a NEMA (National Electrical Manufacturers Association, “Associação Nacional de Fabricantes Elétricos”) nos EUA, e as classificações IK para impactos mecânicos externos, válidas na Europa. Quando for necessário instalar uma câmera em um ambiente potencialmente explosivo, outras normas entram em cena — como a IECEx, que é uma certificação global, e a ATEX, uma certificação européia. Para saber mais sobre classificações IP, visite: www.axis.com/products/cam_housing/ip66.htm

4.5 Proteção contra vândalos e adulteraçãoEm algumas aplicações de vigilância, as câmeras correm o risco de ataques hostis e violentos. Embora uma câmera ou um alojamento nunca possa garantir 100% de proteção contra compor-tamentos destrutivos em qualquer situação, o vandalismo pode ser atenuado se alguns aspectos forem considerados: projeto da câmera/da caixa de proteção, fixação, posicionamento e uso de alarmes inteligentes de vídeo.


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4.5.1 Projeto da câmera/da caixa de proteçãoOs invólucros e os componentes relacionados feitos de metal proporcionam uma proteção melhor contra vandalismo do que os que são fabricados em plástico. O formato da caixa de proteção ou da câmera é outro fator. Uma caixa de proteção ou uma câmera fixa tradicional que se projeta de uma parede ou do teto é mais vulnerável a ataques (por exemplo, chutes ou impactos) do que caixas de proteção ou invólucros com design mais discreto para uma câmera dome fixa ou uma câmera dome PTZ. A proteção lisa e arredondada de uma cúpula fixa ou de uma cúpula PTZ difi-culta, por exemplo, o bloqueio da visão da câmera com a colocação de um pedaço de tecido sobre a câmera. Quanto mais uma caixa de proteção ou uma câmera se mesclar com o ambiente ou estiver disfarçada com outra coisa que não seja uma câmera — por exemplo, uma lâmpada exter-na — melhor será a proteção contra o vandalismo.

Figura 4.5a Exemplos de caixas de proteção de câmeras fixas. Apenas as caixas de proteção do meio e da direita são

classificados como resistentes a vandalismo.

Figura 4.5b Exemplos de caixas de proteção resistentes a vandalismo para uma câmera de rede fixa pequena ou compacta (à esquerda), para uma câmera de rede dome fixa (meio) e para uma câmera dome PTZ (à direita).

4.5.2 FixaçãoA forma de fixação das câmeras e das caixas de proteção também é importante. Uma câmera de rede fixa tradicional e uma câmera dome PTZ , cuja fixação é realizada na superfície do teto, são mais vulneráveis a ataques do que uma câmera dome fixa ou uma câmera dome PTZ instalada rente ao teto ou à parede, quando apenas a parte transparente da câmera ou da caixa de proteção ficar visível.

Figuras 4.5c Exemplos de caixas de proteção com fixação rente ao teto para câmeras de rede fixas.


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Outro fator importante é a fixação do cabeamento da câmera. A melhor proteção ocorre quando o cabo é puxado diretamente através da parede ou do teto, por trás da câmera. Dessa forma, não haverá cabos visíveis para serem manuseados indevidamente. Se isso não for possível, um con-duíte metálico deve ser usado para proteger os cabos contra ataques.

4.5.3 Posicionamento das câmerasO posicionamento das câmeras também é um fator importante para evitar o vandalismo. Se as câmeras forem posicionadas fora do alcance, em paredes altas, ou no teto, muitos ataques im-pulsivos poderão ser evitados. A desvantagem pode ser o ângulo de visão, que, de certa forma, pode ser compensado pela escolha de uma lente diferente.

4.5.4 Vídeo inteligenteO recurso de alarme ativo contra adulteração da Axis ajuda a proteger as câmeras contra o vandalismo. Ele pode detectar se uma câmera foi redirecionada, ofuscada ou adulterada, e en-viar alarmes aos operadores. Isso é especialmente útil em instalações com centenas de câmeras em ambientes exigentes nos quais é difícil controlar se todas as câmeras estão funcionando corretamente. Isso também é útil em situações nas quais não ocorre visualização ao vivo e os operadores podem ser avisados quando as câmeras foram manuseadas indevidamente.

4.6 Tipos de fixaçãoAs câmeras precisam ser colocadas em vários tipos de lugares, e requerem fixações de diversos tipos. 4.6.1 Fixação no tetoA fixação no teto é usada principalmente em instalações internas. O alojamento em si pode ser:

> Fixação na superfície: fixação direta sobre a superfície do teto e, portanto, completamente visível.> Fixação rente: fixação dentro do teto, ficando visíveis apenas as partes da câmera e do alojamento (normalmente a bolha).> Fixação suspensa: alojamento que pende do teto, como um lustre.

Figura 4.6a Exemplo de fixação na superfície (esquerda), fixação rente (meio) e fixação suspensa (direita).


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4.6.2 Fixação em paredesA fixação em paredes é usada freqüentemente para instalar câmeras dentro ou fora de edifica-ções. A caixa de proteção é conectado a um braço, o qual é fixado na parede. Fixações avança-das têm uma manga para cabeamento interno, a fim de proteger o cabeamento. Para instalar uma caixa de proteção no canto de um edifício, pode-se usar uma fixação normal em parede junto com uma cantoneira adicional. Outras fixações especiais podem ser uma fixação suspensa, que permite a instalação de uma câmera de rede fixa com estilo semelhante a um caixa de proteção para dome PTZ.

Figura 4.6b Exemplo de fixação em parede com um kit de fixação suspensa para uma câmera dome fixa.

4.6.3 Instalações em postesA instalação em um poste é usada principalmente junto com uma câmera PTZ em locais como um estacionamento. Esse tipo de fixação normalmente leva em conta o impacto do vento. As dimensões do poste e da própria fixação devem ser projetadas para reduzir as vibrações. Muitas vezes, os cabos ficam embutidos dentro do poste, e as saídas devem ser adequadamente veda-das. Câmeras dome PTZ mais avançadas possuem um recurso incorporado de estabilização eletrônica de imagens para limitar os efeitos do vento e das vibrações.

4.6.4 Fixação em parapeitosAs fixações em parapeitos são usadas em caixas de proteção para instalação no teto ou para erguer a câmera a fim de melhorar o ângulo de visão.

Figura 4.6c Exemplo de fixação em parapeito.

A Axis possui uma ferramenta online que ajuda os usuários a identificar os acessórios corretos de caixa de proteção e fixação necessários. Visite www.axis.com/products/video/accessories/configurator/


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Codificadores de vídeoOs codificadores de vídeo, também conhecidos como servidores de vídeo, permitem que um sistema de vigilância por vídeo analógico de CCTV existente seja integrado a um sistema de vídeo em rede. Os codificadores de vídeo desempenham um papel significativo em instalações nas quais é necessário manter muitas câmeras analógicas. Este capítulo descreve o que é um codificador de vídeo e seus benefícios, e apresenta um panorama dos seus componentes e dos diferentes tipos de codificadores de vídeo à disposição. Também apresentamos uma discussão rápida sobre técnicas de desentre-laçamento, além de uma seção sobre decodificadores de vídeo.

5.1 O que é um codificador de vídeo?Um codificador de vídeo permite que um sistema de CCTV analógico seja integrado a um sistema de vídeo em rede. Ele permite que os usuários contem com as vantagens do vídeo em rede sem precisar descartar o equipamento analógico que já possuem, como câmeras analógicas de CCTV e cabeamento coaxial. Um codificador de vídeo se conecta a uma câmera analógica através de um cabo coaxial e converte os sinais de vídeo analógicos em fluxos de vídeo digital que, então, são enviados por uma rede IP com ou sem fio (por exemplo, LAN, WLAN ou Internet). Para ver e/ou gravar o vídeo digital, podem ser usados monitores de computador e PCs em vez de DVRs ou VCRs e monitores analógicos.

Figura 5.1a Ilustração de como as câmeras de vídeo analógicas e os monitores analógicos podem ser integrados a um sistema de vídeo em rede através de codificadores e decodificadores de vídeo.

CODIFICADORES DE VÍDEO - CAPÍTuLO 5



0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

Computador comsoftware degerenciamentode vídeo

Câmeras de rede Axis

Codificadores de vídeo Axis

Computadorcom navegadorda Web

Navegadorda Web

Escritório

Casa

Câmerasanalógicas

REDE IPINTERNET

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

AXIS 292Network Video Decoder

VIDEOON/OFF

POW

ER

STA

TUS

NET

WO

RK

VIDE

O

Decodificadorde vídeo Axis

Monitoranalógico

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Através de codificadores de vídeo, é possível acessar remotamente e controlar por uma rede IP câmeras de vídeo analógicas de todos os tipos, como fixas, internas/externas, com cúpula, pan/tilt/zoom, e câmeras especiais, como câmeras térmicas de alta sensibilidade e câmeras para microscó-pio. Um codificador de vídeo também oferece outras vantagens, tais como gerenciamento de eventos e funções de vídeo inteligente, além de medidas avançadas de segurança. Além disso, ele proporciona escalabilidade e facilidade de integração com outros sistemas de segurança.

Figura 5.1b Um codificador de vídeo autônomo de canal único com áudio, conectores de E/S (entrada/saída) para controle de dispositivos externos, como sensores e alarmes, portas seriais (RS-422/485) para controlar câmeras PTZ analógicas, e conexão Ethernet que permite Power over Ethernet (PoE).

5.1.1 Componentes dos codificadores de vídeo e consideraçõesOs codificadores de vídeo da Axis oferecem muitas das mesmas funções disponíveis em câmeras de rede. Alguns dos principais componentes de um codificador de vídeo são os seguintes:

> Entrada de vídeo analógico para conexão de uma câmera analógica através de um cabo coaxial.

> Processador para executar o sistema operacional do codificador de vídeo, funções de rede e segurança, para codificar vídeo analógico através de vários formatos de compactação e para análise de vídeo. O processador determina a velocidade de um codificador de vídeo, normalmente medida em quadros por segundo na resolução mais alta. Codificadores de vídeo avan- çados podem oferecer total taxa de quadros (30 quadros por segundo com câmeras analógicas no padrão NTSC, ou 25 quadros por segundo com câmeras analógicas no padrão PAL) na re solução mais alta em todos os canais de vídeo. Os codificadores de vídeo da Axis também possuem detecção automática para reconhecer automaticamente se o sinal de vídeo analógico recebido está no padrão NTSC ou PAL. Para saber mais sobre as resoluções em NTSC e PAL, consulte o Capítulo 6.

> Memória para armazenar o firmware (programa de computador) utilizando Flash, além de armazenamento temporário (buffering) de seqüências de vídeo (utilizando RAM).

> Porta Ethernet/PoE (Power over Ethernet) para conexão a uma rede IP para enviar e receber dados e para alimentar a unidade e a câmera conectada, caso a Power over Ethernet seja permitida. Para saber mais sobre a Power over Ethernet, consulte o Capítulo 9.

Entrada analógica

Ethernet (PoE)

AlimentaçãoRS-485RS-422

ÁudioE/S

CAPÍTuLO 5 - CODIFICADORES DE VÍDEO

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> Uma porta serial (RS-232/422/485) é freqüentemente usada para controlar as funções de pan/tilt/zoom de uma câmera PTZ analógica.

> Conectores de entrada/saída para conectar dispositivos externos; por exemplo, sensores para detectar um evento de alarme, e relês para ativar, por exemplo, luzes para reagir a um evento.

> Entrada de áudio para conexão de um microfone ou equipamentos de entrada de linha, ou saída de áudio para conexão a alto-falantes.

Os codificadores de vídeo para sistemas profissionais devem atender a uma alta demanda por confiabilidade e qualidade. Entre os outros fatores na escolha de um codificador de vídeo estão o número de canais analógicos suportados, qualidade de imagem, formatos de compactação, reso-lução, taxa de quadros e recursos como pan/tilt/zoom, áudio, gerenciamento de eventos, vídeo inteligente, Power over Ethernet e funções de segurança.

5.1.2 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligenteUma das principais vantagens dos codificadores de vídeo da Axis é a capacidade de gerenciar eventos e suas funções de vídeo inteligente, recursos que não existem em um sistema de vídeo analógico. Recursos incorporados de vídeo inteligente, como detecção de movimento no vídeo em várias janelas, detecção de áudio e alarme ativo contra adulteração, além de portas de entrada para sensores externos, permitem que um sistema de vigilância por vídeo em rede fique constan-temente alerta para detectar um evento. Assim que um evento é detectado, o sistema pode res-ponder automaticamente com ações que podem incluir gravação de vídeo, envio de alertas por e-mail e SMS, por exemplo, acender luzes, abrir ou fechar portas e emitir alarmes. Para saber mais sobre gerenciamento de eventos e vídeo inteligente, consulte o Capítulo 11.

5.2 Codificadores de vídeo autônomosO tipo mais comum de codificador de vídeo é a versão autônoma, que oferece um ou mais (mui-tas vezes quatro) canais para conexão a câmeras analógicas. Um codificador de vídeo multicanal é ideal em situações nas quais existem várias câmeras analógicas localizadas em uma unidade remota ou em um lugar que esteja a uma distância razoável de uma sala central de monitora-mento. Através do codificador de vídeo multicanal, os sinais de vídeo das câmeras remotas po-dem compartilhar o mesmo cabo de rede, reduzindo, assim, os custos de cabeamento.

Nos casos em que foram efetuados investimentos em câmeras analógicas, mas ainda sem a instalação de cabos coaxiais, é melhor usar e posicionar codificadores de vídeo autônomos per-to das câmeras analógicas. Isso reduz os custos de instalação porque dispensa a passagem de novos cabos coaxiais até um ponto central, uma vez que o vídeo pode ser enviado por uma rede Ethernet. Isso também elimina a perda de qualidade de imagem que ocorreria se o vídeo fosse transmitido a longas distâncias através de cabos coaxiais. Com cabos coaxiais, quanto maior a distância percorrida pelos sinais, menor a qualidade do vídeo. Um codificador de vídeo gera imagens digitais e, portanto, não há queda na qualidade da imagem devido à distância percor-rida por um fluxo de vídeo digital.


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Figura 5.2a Ilustração de como um codificador de vídeo pequeno de canal único pode ser posicionado ao lado de uma câmera analógica em um alojamento de câmera.

5.3 Codificadores de vídeo instalados em rackCodificadores de vídeo instalados em racks são vantajosos quando há um grande número de câmeras analógicas com cabos coaxiais conectados a uma sala de controle dedicada. Eles per-mitem a conexão e o gerenciamento de muitas câmeras analógicas a partir de um único rack centralizado. Um rack permite a instalação de várias placas diferentes de codificadores de vídeo e, assim, constituem uma solução flexível, expansível e de alta densidade. Uma placa codifica-dora de vídeo pode receber a conexão de uma, quatro ou seis câmeras analógicas. Uma placa pode ser considerada como um codificador de vídeo sem invólucro, embora não funcione de maneira autônoma; ela precisa ser instalada em um rack para funcionar.

Figura 5.3a Quando o Rack AXIS Q7900 (mostrado aqui) está totalmente equipado com placas codificadoras de vídeo de 6 canais, ele pode receber a conexão de até 84 câmeras analógicas.

Os racks de codificadores de vídeo da Axis oferecem recursos como hot swapping de placas, ou seja, as placas podem ser retiradas ou instaladas sem a necessidade de desligar o rack. Os racks também oferecem conectores de comunicação serial e de entrada/saída para cada placa codificadora de vídeo, além de uma fonte de alimentação única e conexões compartilhadas de rede Ethernet.

5.4 Codificadores de vídeo com câmeras PTZ e câmeras PTZ com cúpulaEm um sistema de vídeo em rede, os comandos de pan/tilt/zoom que saem de uma placa de con-trole são transmitidos pela mesma rede |IP que a transmissão de vídeo, e são encaminhados para a câmera PTZ analógica ou a câmera PTZ com cúpula através da porta serial do codificador de vídeo


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(RS-232/422/485). Portanto, os codificadores de vídeo permitem que as câmeras PTZ analógicas sejam controladas a longas distâncias, até mesmo através da Internet. Em um sistema de CCTV analógico, cada câmera PTZ exigiria uma fiação serial separada e dedicada saindo da placa de controle — com joystick e outros botões de controle — até chegar à câmera. Para controlar uma câmera PTZ específica, um driver deve ser instalado no codificador de vídeo. Muitos fabricantes de codificadores de vídeo fornecem drivers PTZ para a maioria das câmeras PTZ e câmeras PTZ com cúpula PTZ analógicas. Um driver de PTZ também pode ser instalado no PC onde o software de gerenciamento de vídeo está instalado, caso a porta serial do codificador de vídeo esteja configu-rada como um servidor serial que simplesmente transmite os comandos.

Figura 5.4a Uma câmera PTZ analógica com cúpula pode ser controlada através da porta serial do codificador

de vídeo (por exemplo, RS-485), permitindo seu controle remoto através de uma rede IP.

A porta serial mais comum para controlar funções de PTZ é a RS-485. Uma das vantagens da RS-485 é que ela permite controlar várias câmeras PTZ com cabos de par trançado em uma conexão em “margarida” de uma câmera com cúpula para a câmera seguinte. A distância máxima de um cabo RS-485, sem o uso de um repetidor, é de 1.220 metros (4.000 pés) com velocidade de trans-missão de dados de até 90 kbit/s.

5.5 Técnicas de desentrelaçamentoO vídeo das câmeras analógicas foi projetado para ser visto em monitores analógicos, como televisores tradicionais, que usam uma técnica conhecida como “varredura entrelaçada”. Com a varredura entrelaçada, dois campos entrelaçados consecu¬tivos de linhas são exibidos para formar uma imagem. Quando esse vídeo é exibido na tela de um computador, que usa uma técnica diferente chamada “varredura progressiva”, os efeitos de entrelaçamento (ou seja, sepa-ração ou “efeito pente”) dos objetos em movimento podem ser vistos. Para reduzir os efeitos indesejáveis do entrelaçamento, podem ser usadas diferentes técnicas de desentrelaçamento. Nos codificadores de vídeo avançados da Axis, os usuários podem escolher entre duas técnicas diferentes de desentrelaçamento: interpolação adaptável e fusão.

Figura 5.5a À esquerda, ampliação de uma imagem entrelaçada exibida em uma tela de computador; à direita, a

mesma imagem entrelaçada com a técnica de desentrelaçamento aplicada.

Cabo coaxial

Codificador de vídeo Estação de trabalho (PC)Câmera analógica com cúpula

Joystick

REDE IP

Par trançado RS-485

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6


50

A interpolação adaptável gera a melhor qualidade de imagem. A técnica envolve o uso de ape-nas um dos dois campos consecutivos e o uso da interpolação para criar o outro campo de linhas para formar uma imagem completa.

A fusão envolve a combinação de dois campos consecutivos e a sua exibição como uma única imagem para que todos os campos sejam apresentados. Em seguida, eliminam-se os artefatos de movimento ou o “efeito pente” causado pelo fato de que dois campos foram capturados em momentos ligeiramente diferentes. A técnica de fusão não consome tanto processamento quan-to a interpolação adaptável.

5.6 Decodificador de vídeoUm decodificador de vídeo decodifica o vídeo e o áudio digitais provenientes de um codificador de vídeo ou de uma câmera de rede em sinais analógicos, que, então, podem ser usados por mo-nitores analógicos, como televisores comuns e switches de vídeo. Um caso típico ocorre em um ambiente de loja, no qual o usuário pode querer usar monitores tradicionais em espaços públicos para demonstrar que a loja possui vigilância por vídeo.

Outra aplicação comum dos decodificadores de vídeo é usá-los em uma configuração analógico-para-digital-para-analógico, para transporte de vídeo a longas distâncias. A qualidade do vídeo digital não é afetada pela distância percorrida, o que não ocorre quando sinais analógicos são enviados a longas distâncias. A única desvantagem pode ser uma certa latência, de 100 ms a al-guns segundos, dependendo da distância e da qualidade da rede entre os pontos.

Figura 5.6a Um codificador e um decodificador podem ser usados para transmitir vídeo a longas distâncias, de uma câmera analógica para um monitor analógico.

Um decodificador de vídeo é capaz de decodificar e exibir imagens de muitas câmeras de manei-ra seqüencial; ou seja, decodificar e exibir imagens de uma câmera por alguns segundos antes de mudar para a outra, e assim por diante.

AXIS 292Network Video Decoder

VIDEOON/OFF

POW

ER

STA

TUS

NET

WO

RK

VIDE

O

Codificador de vídeo Axis

Decodificador de vídeo Axis

Câmera analógica

Monitor analógico

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6


51

ResoluçõesA resolução é semelhante tanto no mundo analógico como no mundo digital, mas existem algumas diferenças importantes na maneira como ela é definida. No vídeo analógico, uma imagem é formada por linhas, ou linhas de TV, pois a tecnologia de vídeo analógico é derivada do setor de televisão. Em um sistema digital, a imagem é formada por pixels quadrados. As seções a seguir descrevem as diferentes resoluções que o vídeo em rede pode gerar. São elas: NTSC, PAL, VGA, megapixel e HDTV.

6.1 nTSC and PAL resolutionsAs resoluções NTSC (National Television System Comitê, Comitê Nacional de Sistemas de Tele-visão) e PAL (Phase Alternating Line, Linha de Fase Alternante) são padrões de vídeo analógico. Elas servem para o vídeo em rede porque os codificadores de vídeo geram essas resoluções ao digitalizar os sinais provenientes das câmeras analógicas. As atuais câmeras de rede PTZ e câ-meras de rede PTZ com cúpula também geram as resoluções NTSC e PAL, pois elas utilizam atualmente um bloco de câmera (que incorpora as funções de câmera, zoom, foco automático e íris automática) feito para câmeras de vídeo analógico, junto com uma placa codificadora de vídeo incorporada.

Na América do Norte e no Japão, o padrão NTSC é o padrão predominante de vídeo analógico, ao passo que a Europa e muitos países asiáticos e africanos utilizam o padrão PAL. Ambos os padrões foram criados pelo setor de televisão. O NTSC tem uma resolução de 480 linhas e uti-liza uma velocidade de atualização de 60 campos entrelaçados por segundo (ou 30 quadros completos por segundo). Uma nova convenção de nomenclatura para este padrão, que define o número de linhas, o tipo de varredura e a velocidade de atualização, é 480i60 (“i” significa ‘interlaced scanning’ ou ‘varredura entrelaçada’). O padrão PAL tem uma resolução de 576 li-nhas e utiliza uma velocidade de atualização de 50 campos entrelaçados por segundo (ou 25 quadros completos por segundo). A nova convenção de nomenclatura deste padrão é 576i50. A quantidade total de informação por segundo é a mesma em ambos os padrões.

Quando o vídeo analógico é digitalizado, a quantidade máxima de pixels que pode ser criada depende do número de linhas de TV disponíveis para digitalização. Normalmente, o tamanho máximo de uma imagem digitalizada é D1, e a resolução mais usada é a 4CIF.

RESOLuçõES - CAPÍTuLO 6

52

Exibido na tela de um computador, o vídeo analógico digitalizado pode apresentar efeitos de entrelaçamento (por exemplo, divisão) e as formas podem ficar ligeiramente deslocadas, pois os pixels gerados talvez não se adaptem aos pixels quadrados da tela do computador. Os efeitos do entrelaçamento podem ser reduzidos com técnicas de desentrelaçamento (consulte o Capí-tulo 5), ao passo que a correção da proporção de aspecto pode ser aplicada ao vídeo antes da sua exibição, garantindo, por exemplo, que um círculo em uma imagem analógica continue sendo um círculo quando for exibido em uma tela de computador.

Figura 6.1a À esquerda, diferentes resoluções de imagem em NTSC. À direita, diferentes resoluções de imagem em PAL.

6.2 Resoluções VGACom sistemas 100% digitais baseados em câmeras de rede, é possível gerar as resoluções deri-vadas da indústria da informática, padronizadas em todo o mundo, aumentando a flexibilidade. As limitações dos padrões NTSC e PAL passam a ser irrelevantes.

O VGA (Matriz Videográfica) é um sistema de exibição de gráficos para PCs, desenvolvido origi-nalmente pela IBM. A resolução é definida em 640x480 pixels, que é um formato comum usado pelas câmeras de rede que não são megapixel. A resolução VGA é normalmente mais adequada às câmeras de rede, pois o vídeo em VGA gera pixels quadrados que correspondem aos pixels das telas dos computadores. Os monitores de computador podem operar com resoluções VGA ou múltiplos de VGA.

Tabela 6.2 Resoluções VGA.

4CIF 704 x 480

2CIF 704 x 240

CIF 352 x 240

QCIF 176 x 120

D1 7

20 x

480

4CIF 704 x 576

2CIF 704 x 288

CIF 352 x 288

QCIF 176 x 144

D1 7

20 x

576

Formato de exibição PixelsQVGA (SIF) 320x240

VGA 640x480

SVGA 800x600

XVGA 1024x768

4x VGA 1280x960

CAPÍTuLO 6 - RESOLuçõES

53

6.3 Resoluções megapixelUma câmera de rede com resolução megapixel utiliza um sensor megapixel para gerar uma imagem com milhão de pixels ou mais. Quanto mais pixels um sensor tiver, maior será a possi-bilidade de captar detalhes mais refinados e gerar imagens de melhor qualidade. As câmeras de rede megapixel podem ser usadas para permitir que os usuários vejam mais detalhes (ideal para identificação de pessoas e objetos) ou para ver uma área maior de uma cena. Essa vantagem é um fator importante em aplicações de vigilância por vídeo.

Tabela 6.3 Alguns formatos megapixel.

A resolução megapixel é uma área em que as câmeras de rede se destacam em relação às câme-ras analógicas. A resolução máxima gerada por uma câmera analógica convencional após a di-gitalização do sinal de vídeo em um gravador de vídeo digital ou codificador de vídeo é D1, ou seja, 720x480 pixels (NTSC) ou 720x576 pixels (PAL). A resolução D1 corresponde a no máximo 414.720 pixels, ou 0,4 megapixel. Em comparação, um formato megapixel comum de 1280x1024 pixels gera uma resolução de 1,3 mega¬pixels. Isso é mais de 3 vezes a resolução gerada pelas câmeras analógicas de CCTV. Também existem câmeras de rede com resoluções de 2 e 3 mega-pixels, e podemos esperar resoluções ainda mais altas no futuro.

A resolução megapixel também é mais flexível, pois pode gerar imagens com diferentes propor-ções de aspecto. A proporção de aspecto é a proporção da largura de uma imagem em relação à sua altura. Um monitor de TV convencional exibe uma imagem com proporção de aspecto de 4:3. As câmeras de rede mega¬pixel da Axis podem oferecer a mesma proporção, além de outras, tais como 16:9. A van¬tagem de uma proporção de aspecto de 16:9 é que detalhes de menor impor-tância, normalmente localizados nas partes superior e inferior de uma imagem com tamanho convencional, não estão presentes e, portanto, é possível reduzir a largura de banda e o espaço de armazenamento necessários.

Formato de exibição nº de megapixels PixelsSXGA 1,3 megapixels 1280x1024

SXGA+ (EXGA) 1,4 megapixels 1400x1050

UXGA 1,9 megapixels 1600x1200

WUXGA 2,3 megapixels 1920x1200

QXGA 3,1 megapixels 2048x1536

WQXGA 4,1 megapixels 2560x1600

QSXGA 5,2 megapixels 2560x2048

RESOLuçõES - CAPÍTuLO 6

54

Figura 6.3a Ilustração das proporções 4:3 e 16:9.

6.4 Resoluções de Televisão de Alta Definição (HDTV) A HDTV gera uma resolução até cinco vezes maior do que a TV analógica comum. A HDTV tam-bém oferece melhor fidelidade de cor, além do formato 16:9. Definidos pela SMPTE (Sociedade de Engenheiros de Cinema e Televisão), os dois padrões mais importantes de HDTV são o SMPTE 296M e o SMPTE 274M. O SMPTE 296M (HDTV 720P) define uma resolução de 1280x720 pixels com alta fidelidade de cor no formato 16:9, usando varredura progressiva a 25/30 Hertz (Hz), que corresponde a 25 ou 30 quadros por segundo, dependendo do país, e a 50/60 Hz (50/60 quadros por segundo).

O SMPTE 274M (HDTV 1080) define uma resolução de 1920x1080 pixels com alta fidelidade de cor no formato 16:9, usando a varredura entrelaçada ou progressiva a 25/30 Hz e 50/60Hz. Uma câmera compatível com os padrões SMPTE indica que ela opera com a qualidade da HDTV e deve proporcionar todas as vantagens da HDTV em termos de resolução, fidelidade de cor e taxa de quadros. O padrão HDTV utiliza pixels quadrados — semelhantes às telas de computador. Assim, o vídeo de HDTV gerado por produtos de vídeo em rede pode ser exibido em monitores HDTV ou monitores normais de computador. As imagens de HDTV com varredura progressiva dispensam o uso de técnicas de conversão ou desentrelaçamento quando for necessário que o vídeo seja processado por um computador ou exibido em uma tela de computador.

4:3

16:9

CAPÍTuLO 6 - RESOLuçõES

55

Compressão de vídeoAs tecnologias de compressão de vídeo servem para reduzir e eliminar dados redundan-tes de vídeo para que um arquivo de vídeo digital possa ser enviado de maneira eficaz através de uma rede e armazenado em discos de computador. Com técnicas eficientes de compressão, é possível conseguir uma redução considerável no tamanho dos arquivos, com pouco ou nenhum efeito negativo sobre a qualidade visual. A qualidade de vídeo, entretanto, pode ser afetada se o tamanho do arquivo for reduzido ainda mais através do aumento do nível de compressão de uma determinada técnica.

Diferentes tecnologias de compressão, tanto reservadas como padrão de mercado, es-tão à disposição. Hoje em dia, a maioria dos fornecedores de vídeo em rede utiliza técnicas padronizadas de compressão. Os padrões são importantes para garantir a compatibilidade e a interoperabilidade. Eles são especialmente relevantes para a com-pressão de vídeo, pois o vídeo pode ser usado para finalidades diferentes e, em algumas aplicações de vigilância por vídeo, precisa poder ser visto muitos anos depois da data de gravação. Implementando padrões, os usuários finais podem selecionar entre dife-rentes fornecedores, em vez de ficarem presos a um único fornecedor ao projetar um sistema de vigilância por vídeo.

A Axis utiliza três padrões diferentes de compressão de vídeo. São eles Motion JPEG, MPEG-4 Part 2 (ou simplesmente MPEG-4) e H.264. O H.264 é o padrão mais recente e mais eficiente de compressão de vídeo. Este capítulo aborda os fundamentos da com-pressão e descreve cada um dos três padrões já mencionados.

7.1 Fundamentos da compressão

7.1.1 Codec de vídeoO processo de compressão envolver a aplicação de um algoritmo ao vídeo de origem para criar um arquivo compactado pronto para transmissão ou armazenamento. Para reproduzir o arquivo compactado, um algoritmo inverso é aplicado para produzir um vídeo que apresenta pratica-mente o mesmo conteúdo do vídeo original. O tempo necessário para compactar, enviar, des-compactar e exibir um arquivo é denominado latência. Quanto mais avançado o algoritmo de compressão, maior será a latência.

COMPRESSãO DE VÍDEO - CAPÍTuLO 7

56

O par de algoritmos que funcionam juntos é chamado codec (codificador/decodificador) de ví-deo. Codecs de vídeo de diferentes padrões normalmente não são compatíveis entre si, ou seja, o conteúdo de vídeo compactado em um padrão não pode ser descompactado em um padrão diferente. Por exemplo, um decodificador MPEG-4 não funciona com um codificador H.264. Isso ocorre simplesmente porque um algoritmo não pode decodificar corretamente a saída gerada por outro algoritmo, mas é possível imple¬mentar muitos algoritmos diferentes no mesmo sof-tware ou hardware, permitindo a coexistência de vários formatos.

7.1.2 Compressão de imagem x compressão de vídeoPadrões de compressão utiliza a tecnologia de codificação intra-quadro. Os dados são reduzidos dentro de um quadro de imagem pela simples retirada de informações desnecessárias que não são perceptíveis ao olho humano. O Motion JPEG é um exemplo desse padrão de compressão. As imagens em uma seqüência Motion JPEG são codificadas ou compactadas como imagens JPEG individuais.

Figura 7.1a Com o formato Motion JPEG, as três imagens na seqüência acima são codificadas e enviadas como imagens separadas (quadros I) independentes entre si.

Algoritmos de compressão de vídeo como o MPEG-4 e o H.264 usam a previsão entre qua-dros (interframe prediction) para reduzir os dados de vídeo entre uma série de quadros. Isso envolve técnicas tais como codificação de diferenças, onde um quadro é comparado com um quadro de referência, e apenas os pixels que se modificaram em relação ao quadro de refe-rência são codificados. Dessa forma, reduz-se o número codificado e enviado de valores de pixels. Quando essa seqüência codificada é exibida, as imagens aparecem exatamente como na seqüência de vídeo original.

CAPÍTuLO 7 - COMPRESSãO DE VÍDEO

57

Figura 7.1b Com a codificação de diferenças, apenas a primeira imagem (quadro I) é integralmente codificada. Nas duas imagens seguintes (quadros P), são feitas referências aos elementos estáticos da à primeira imagem, ou seja, a casa. Apenas as partes móveis, ou seja, o homem correndo, são codificadas através de vetores de movimento, redu-zindo, assim, a quantidade de informação enviada e armazenada.

Outras técnicas tais como compensação de movimento por blocos podem ser aplicadas para reduzir ainda mais os dados. A compensação de movimento por blocos leva em conta que gran-de parte do que compõe um novo quadro de uma seqüência de vídeo pode ser encontrada em um quadro anterior, mas talvez em um lugar diferente. Essa técnica divide um quadro em uma série de macroblocos (blocos de pixels). Bloco a bloco, um novo quadro pode ser composto ou “previsto” procurando-se um bloco idêntico em um quadro de referência. Se for encontrada uma coincidência, o codificador codifica a posição onde o bloco idêntico deve ser encontrado no quadro de referência. Codificar o vetor de movimento, como ele é chamado, consome menos bits do que se o conteúdo real de um bloco fosse codificado.

Figura 7.1c Ilustração da compensação de movimento por blocos.

Com a previsão entre quadros, cada quadro de uma seqüência de imagens é classificado como um determinado tipo de quadro, por exemplo, quadro I, quadro P ou quadro B.

Janela de pesquisaBloco coincidente

Quadro PQuadro dereferência anterior

Bloco de destinoVetor de movimento

Transmitido Não transmitido


58

Um quadro I, ou intraquadro, é um quadro autônomo que pode ser codificado de maneira inde-pendente, sem nenhuma referência a outras imagens. A primeira imagem de uma seqüência de vídeo sempre é um quadro I. Os quadros I são necessários como pontos de início para novos vi-sualizadores ou como pontos de ressincronização, caso o fluxo de bits transmitido seja danifica-do. Os quadros I podem ser usados para implementar funções de avanço rápido, retrocesso e outras funções de acesso aleatório. Um codificador insere automaticamente Quadros I a inter-valos regulares ou sob demanda caso seja esperado que novos clientes entrem na visualização de um fluxo. A desvantagem dos Quadros I é que eles consomem muito mais bits, mas, por outro lado, não geram muitos artefatos, que são causados por dados ausentes.

Um quadro P, que significa “interquadro preditivo” (predictive inter frame), faz referência a partes de quadros I e/ou P anteriores para codificar o quadro. Os Quadros P normalmente reque-rem menos bits que os Quadros I, mas uma das desvantagens é que eles são muito sensíveis a erros de transmissão devido à complexa dependência de quadros P e/ou I anteriores.

Um quadro B, ou interquadro bipreditivo (bi-predictive inter frame), é um quadro que faz refe-rências a um quadro de referência anterior e a um quadro futuro. O uso de quadros B aumenta a latência.

Figura 7.1d Uma seqüência típica com quadros I, B e P. Um P-frame pode fazer referência apenas aos quadros I ou P precedentes, ao passo que um B-frame pode fazer referência a quadros I ou P precedentes e posteriores.

Quando um decodificador de vídeo restaura um vídeo decodificando o fluxo de bits quadro a quadro, a decodificação deve sempre começar com um I-frame. Os Quadros P e B, se forem usados, devem ser decodificados junto com o(s) quadro(s) de referência.

Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem que os usuários definam o comprimento do GOV (grupo de vídeo), que deter¬mina quantos quadros P devem ser enviados antes que outro quadro I seja enviado. Reduzindo-se a freqüência dos quadros I (GOV mais longo), a velocidade de trans-missão de bits pode ser reduzida. Para reduzir a latência, não são usados quadros B.

I B B P B B P B B I B B P


59

Além da codificação de diferenças e da compensação de movimento, outros métodos avançados podem ser utilizados para reduzir ainda mais os dados e melhorar a qualidade do vídeo. Por exemplo, o H.264 permite o uso de técnicas avançadas, entre elas esquemas de previsão para codificar quadros I, maior compensação de movimento com precisão de frações de pixel, e filtro de desbloqueio no circuito para suavizar as bordas dos blocos (artefatos). Para saber mais sobre as técnicas do padrão H.264, consulte o documento informativo da Axis sobre esse padrão no endereço www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

7.2 Formatos de compactação

7.2.1 Motion JPEGO Motion JPEG ou M-JPEG é uma seqüência de vídeo digital que consiste em uma série de ima-gens JPEG individuais. (JPEG significa Joint Photographic Experts Group [Grupo Conjunto de Especialistas em Fotografia].) Quando são exibidos 16 ou mais quadros de imagem por segundo, o visualizador perceberá o vídeo em movimento. O vídeo em movimento completo é ser perce-bido a 30 (NTSC) ou 25 (PAL) quadros por segundo.

Uma das vantagens do Motion JPEG é que cada imagem de uma seqüência de vídeo pode ter a mesma qualidade garantida determinada pelo nível de compactação escolhido para a câmera de rede ou o codificador de vídeo. Quanto maior o nível de compactação, menor será o tamanho do arquivo e a qualidade da imagem. Em algumas situações, como em ambientes com baixa lumi-nosidade ou quando uma cena se torna complexa, o tamanho do arquivo de imagem pode ficar bastante grande e consumir mais largura de banda e espaço de armazenamento. Para evitar o aumento do consumo da largura de banda e do espaço de armazenamento, os produtos de vídeo em rede da Axis permitem que o usuário estabeleça um tamanho máximo de arquivo para um quadro de imagem.

Como não há nenhuma dependência entre os quadros do Motion JPEG, um vídeo em Motion JPEG é robusto, ou seja, se um quadro for perdido durante a transmissão, o restante do vídeo não será afetado.

O Motion JPEG é um padrão não-licenciado. Ele é amplamente compatível e muito usado em aplicações que exigem quadros individuais em uma seqüência de vídeo — por exemplo, par aná-lise — e quando forem usadas baixas velocidades de captura, normalmente 5 quadros por segun-do ou menos. O Motion JPEG também pode ser necessário em aplicações que exigem integração com sistemas que operam apenas com esse padrão.

A principal desvantagem do Motion JPEG é que ele não usa nenhuma técnica de compactação de vídeo par reduzir os dados, pois se trata de uma série de imagens estáticas completas. O re-sultado é que esse padrão apresenta uma velocidade de transmissão relativamente alta ou uma baixa proporção de compactação para a qualidade gerada, em comparação com os padrões de compressão de vídeo como o MPEG-4 e o H.264.


60

7.2.2 MPEG-4Quando mencionamos o MPEG-4 em aplicações de vigilância por vídeo, normalmente nos refe-rimos ao MPEG-4 Part 2, também conhecido como MPEG-4 Visual. Como todos os padrões MPEG (Moving Picture Experts Group, Grupo de Especialistas em Imagens em Movimento), ele é um padrão licenciado, exigindo que os usuários paguem uma taxa de licença por estação de monitoramento. O MPEG-4 opera com aplicações de baixa largura de banda e aplicações que exigem imagens de alta qualidade, velocidade de captura ilimitada e largura de banda pratica-mente ilimitada.

7.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVCO H.264, também conhecido como MPEG-4 Part 10/AVC (Advanced Video Coding, ou Codifica-ção Avançada de Vídeo), é o padrão MPEG mais recente para codificação de vídeo. Espera-se que o H.264 se torne o padrão de vídeo preferencial nos próximos anos. Isso ocorre porque um codi-ficador H.264 pode, sem comprometer a qualidade de imagem, reduzir o tamanho de um arqui-vo de vídeo digital em mais de 80%, comparado com o formato Motion JPEG, e até 50% mais do que o padrão MPEG-4. Isso significa que serão necessários muito menos largura de banda de rede e espaço de armazenamento para um arquivo de vídeo. Em outras palavras, é possível obter uma qualidade de vídeo muito mais alta em uma determinada velocidade de transmissão.

O H.264 foi definido em conjunto por organizações de normas dos setores de telecomunicações (Grupo de Especialistas em Codificação de Vídeo da ITU-T) e TI (Grupo de Especialistas em Ima-gens em Movimento do ISO/IEC), e espera-se que ele seja adotado mais amplamente que os padrões anteriores. No setor de vigilância por vídeo, é muito provável que o H.264 encontre a adesão mais rápida em aplicações que exijam altas velocidades de captura e uma alta resolução, como na vigilância de rodovias, aeroportos e cassinos, onde o uso de 30/25 (NTSC/PAL) quadros por segundo é a norma. Isso ocorre quando a economia da redução da largura de banda e quan-do as necessidades de espaço de armazenamento geram a maior economia.

Também se espera que o H.264 acelere a adoção de câmeras megapixel, pois a tecnologia de compactação altamente eficiente pode reduzir o tamanho dos arquivos e as velocidades de transmissão geradas, sem comprometer a qualidade das imagens. Entretanto, existem prós e contras. Embora o padrão H.264 proporcione economia de largura de banda de rede e custos de armazenamento, ele exige câmeras de rede e estações de monitoramento mais velozes.

Os codificadores H.264 da Axis usam o perfil básico, ou seja, são usados apenas os quadros I e P. Esse perfil é ideal para câmeras de rede e codificadores de vídeo, pois a baixa latência se deve ao fato de que não são usados quadros B. A baixa latência é essencial em aplicações de vigilân-cia por vídeo quando ocorre monitoramento ao vivo, especialmente quando forem usadas câme-ras PTZ ou câmeras PTZ com cúpula.


61

7.3 Velocidades de transmissão variável e constante Com os padrões MPEG-4 e H.264, os usuários podem permitir que um a velocidade de transmis-são do fluxo de vídeo codificado seja variável ou constante. A seleção ideal depende da aplicação e da infra-estrutura de network.

Com a VBR (variable bit rate, ou velocidade de transmissão variável), um nível predefinido de qualidade de imagem pode ser mantido independentemente do movimento ou da falta de mo-vimento de uma cena. Isso significa que a largura de banda consumida aumentará quando houver muita atividade em uma cena, e cairá quando não houver movimento. Muitas vezes, isso é desejável em aplicações de vigilância por vídeo que exigem alta qualidade, especialmente se houver movimento em uma cena. Como a velocidade de transmissão pode variar, mesmo quan-do for definida uma velocidade de transmissão média desejada, a infra-estrutura de rede (largu-ra de banda disponível) deve ser capaz de dar conta de altas velocidades.

Quando a largura de banda disponível é limitada, o modo normalmente recomendado é o CBR (velocidade de transmissão constante), pois esse modo gera uma velocidade de transmissão constante que pode ser predefinida por um usuário. A desvantagem da CBR é que, por exemplo, quando a atividade de uma cena aumentar, elevando a velocidade de transmissão além da velo-cidade pretendida, a restrição de manter constante a velocidade de transmissão acaba reduzin-do a qualidade de imagem e a velocidade de captura. Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem que o usuário dê preferência ou à qualidade de imagem ou à velocidade de captura caso a velocidade de transmissão aumente além da velocidade de transmissão pretendida.

7.4 Comparação dos padrõesAo comparar o desempenho dos padrões MPEG – como o MPEG-4 e o H.264 –, é impor¬tante observar que os resultados podem variar entre codificadores que utilizam o mesmo padrão. Isso ocorre porque o criador de um codificador pode optar por implementar conjuntos diferentes de ferramentas definidas por um padrão. Se a saída gerada por um codificador estiver de acordo com o formato e o decodificador de um padrão, é possível realizar diferentes implementações. Portanto, um padrão MPEG não pode garantir uma determinada velocidade de transmissão ou qualidade, e não é possível realizar comparações corretas sem antes definir como os padrões são implementados em um codificador. Um decodificador, ao contrário de um codificador, deve implementar todas as partes obrigatórias de um padrão para decodificar um fluxo de bits com-patível. Um padrão especifica exatamente como um algoritmo de descompactação deve restau-rar cada bit de um vídeo compactado.

O gráfico na página a seguir apresenta uma comparação de velocidades de transmissão, sendo o nível de imagem idêntico, entre os seguintes padrões de vídeo: Motion JPEG, MPEG-4 Part 2 (sem compensação de movimento), MPEG-4 Part 2 (com compensação de movimento) e H.264 (perfil básico).


62

Figura 7.4a Em uma seqüência de vídeo de exemplo, o codificador H.264 da Axis gerou até 50% menos bits por se-gundo do que um codificador MPEG-4 com compensação de movimento. O codificador H.264 foi pelo menos três vezes mais eficiente do que um codificador MPEG-4 sem compensação de movimento, e pelo menos seis vezes mais eficiente do que com o Motion JPEG.

50 1000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Tempo(s)

Vel

ocid

ade

de

tran

smis

são

(Kbit/s

)

H.264 (perfil básico)

MPEG-4 parte 2, (sem compensação de movimento)

MPEG-4 parte 2, (com compensação de movimento)

Motion JPEG

Cena de umaportaria


63

ÁudioEmbora o uso do áudio em sistemas de vigilância por vídeo ainda não seja generaliza-do, esse recurso pode aumentar a capacidade de um sistema de detectar e interpretar eventos, além de permitir a comunicação por áudio através de uma rede IP. Entretanto, o uso do áudio pode ser restrito em alguns países. Portanto, é conveniente consultar as autoridades locais.

Os tópicos abordados neste capítulo são as situações de aplicação, equipamentos de áudio, modos de áudio, alarme de detecção de sons, compactação de áudio e sincro-nização entre áudio e vídeo.

8.1 Aplicações de áudio O áudio como parte integrante deu m sistema de vigilância por vídeo pode ser um complemento valiosíssimo para a capacidade de um sistema de detectar e interpretar eventos e situações de emergência. A capacidade do áudio de cobrir uma área de 360 graus permite que um sistema de vigilância por vídeo amplie sua cobertura para além do campo de visão de uma câmera. Ele pode instruir uma câmera PTZ ou uma câmera PTZ com cúpula (ou alertar o operador dessa câmera) para verificar visualmente um alarme disparado por som.

O áudio também pode ser usado para permitir que os usuários não apenas escutem uma área, mas também que transmitam ordens ou solicitações aos visitantes ou invasores. Por exemplo, se uma pessoa no campo de visão da câmera demonstrar um comportamento suspeito, por exem-plo, ficando muito tempo perto de um caixa eletrônico ou entrando em uma área restrita, um segurança remoto pode advertir verbalmente essa pessoa. Em uma situação na qual uma pessoa esteja ferida, a possibilidade de comunicar-se remotamente e avisar a vítima que o socorro está a caminho também pode ser uma vantagem. O controle de acesso, ou seja, um “porteiro remoto” em uma entrada é outra área de aplicação. Entre as outras aplicações estão uma situação de helpdesk remoto (por exemplo, um estacionamento sem funcionários presentes), e videoconfe-rência. Um sistema audiovisual de vigilância aumenta a eficácia de uma solução de segurança ou monitoramento remoto, aumentando a capacidade de um usuário remoto de receber e trans-mitir informações.

ÁuDIO - CAPÍTuLO 8

64

8.2 Suporte e equipamentos de áudioO suporte de áudio é mais fácil de implementar em um sistema de vídeo em rede do que em um sistema de CCTV analógico. Em um sistema analógico, devem ser instalados cabos separados de áudio e vídeo entre um ponto e outro, ou seja, do local onde a câmera e o microfone estão ins-talados até a estação de monitoramento/gravação. Se a distância entre o microfone e a estação for muito grande, deverá ser usado um equipamento de áudio balanceado, o que aumenta os custos e a dificuldade de instalação. Em um sistema de vídeo em rede, uma câmera de rede com suporte de áudio processa o áudio e envia o áudio e o vídeo pelo mesmo cabo de rede para monitoramento e/ou gravação. Isso elimina a necessidade de cabeamento extra e facilita muito a sincronização entre áudio e vídeo.

Figura 8.2a Um sistema de vídeo em rede com suporte de áudio integrado. Os fluxos de áudio e vídeo são enviados pelo mesmo cabo de rede.

Figura 8.2b Alguns codificadores de vídeo têm áudio incorporado, permitindo a inclusão de áudio mesmo que forem usadas câmeras analógicas em uma instalação.

Uma câmera de rede ou um codificador de vídeo com função integrada de áudio muitas vezes possui um microfone embutido e/ou um conector mic-in/line-in. Com entradas mic-in/line-in, os usuários têm a opção de usar um microfone de tipo ou qualidade diferente do microfone próprio da câmera ou do codificador de vídeo. Isso também permite que o produto de vídeo em rede se conecte a mais de um microfone, e o microfone pode ser posicionado a uma certa distância da câmera. O microfone deve ser sempre posicionado o mais próximo possível da fonte sonora, a fim de evitar o ruído. No modo bidirecional total (full-duplex), o microfone deve estar voltado para o outro lado e posicionado a uma certa distância do alto-falante para reduzir a microfonia.

Fluxo de áudio

Fluxo de vídeo

Gravação/monitoramento

REDE IP

Fluxo de áudio

Fluxo de vídeoCodificador de

vídeo Gravação/monitoramentoCâmera

analógica

REDE IPAUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

CAPÍTuLO 8 - ÁuDIO

65

Muitos produtos de vídeo em rede da Axis não vêm com um alto-falante incorporado. Um alto-falante ativo (ou seja, um alto-falante com amplificador incorporado) pode ser conectado direta-mente a um produto de vídeo em rede com suporte de áudio. Se o alto-falante não tiver um am-plificador incorporado, ele deve antes ser conectado a um amplificador, que, por sua vez, é conectado a uma câmera de rede/um codificador de vídeo.

Para reduzir as perturbações e o ruído, sempre use um cabo de áudio blindado e evite passar o cabo perto de cabos de força e cabos que transportam sinais comutados de alta freqüência. Além disso, os cabos de áudio devem ter o menor comprimento possível. Se for necessário usar um cabo de áudio longo, deve-se usar um equipamento de áudio balanceado, ou seja, cabo, amplificador e microfone balanceados, para evitar ruídos.

8.3 Modos de áudioDependendo da aplicação, pode ser necessário enviar áudio em apenas uma direção ou em am-bas as direções, e isso pode ser feito ou simultaneamente ou em uma direção por vez. Existem três modos básicos de comunicação por áudio: simplex, half duplex e full duplex.

8.3.1 Simplex

Figura 8.3a INo modo simplex, o áudio é enviado em uma única direção. Nesse caso, o áudio é enviado pela câmera ao operador. Entre as aplicações estão o monitoramento remoto e a vigilância por vídeo.

Figura 8.3b Neste exemplo de modo simplex, o áudio é enviado à câmera pelo operador. Ele pode ser usado, por exemplo, para dar instruções faladas a uma pessoa que estiver sendo vista na câmera ou para afastar de um estacio-namento um possível ladrão de carros.

LAN/WAN

Áudio enviado pela câmera

Vídeo enviado pela câmera

PCCâmera de redeAlto-falante Microfone

LAN/WAN

Áudio enviado pelo operador


PC Câmera de rede Alto-falanteMicrofone


66

8.3.2 Half duplex

Figura 8.3c No modo half-duplex, o áudio é enviado em ambas as direções, mas apenas uma parte por vez pode enviar. Isso é semelhante a um rádio de comunicação.

8.3.3 Full duplex

Figura 8.3d No modo full-duplex, o áudio é enviado simultaneamente de/para o ooperador. Esse modo de comuni-cação é semelhante ao de um diálogo telefônico. O Full duplex exige que o PC cliente tenha uma placa de som que aceite áudio full-duplex.

8.4 Alarme de detecção de áudioO alarme de detecção de áudio pode ser usado para complementar a detecção de movimento em vídeo, pois pode reagir a eventos em áreas muito escuras para que a função de detecção de movimento em vídeo funcione corretamente. Ele também pode ser usado para detectar ativida-de em áreas fora do campo de visão da câmera.

Quando forem detectados sons, como a quebra de uma janela ou vozes em uma sala, eles podem comandar uma câmera de rede para que envie e grave vídeo e áudio, envie um e-mail ou outros alertas, e ative dispositivos externos tais como alarmes. Da mesma forma, entradas de alarme como detecção de movimento e contatos em portas podem ser usadas para acionar gravações de vídeo e áudio. Em uma câmera PTZ ou uma câmera PTZ com cúpula, a detecção de áudio pode comandar a câmera para que gire automaticamente até um local predefinido, como uma deter-minada janela.

8.5 Compactação de áudioOs sinais de áudio analógicos devem ser convertidos em áudio digital através de um processo de amostragem e, depois, compactados para reduzir o tamanho e agilizar a transmissão e o arma-

LAN/WAN

Áudio enviado pela câmera


PCCâmera de rede

Alto-falante

MicrofoneFones de ouvido

Áudio enviado pelo operador

LAN/WAN


PCCâmera de rede

Fones de ouvido

Áudio full duplex enviado e recebido pelo operador

Alto-falante

Microfone

CAPÍTuLO 8 - ÁuDIO

67

zenamento. A conversão e compactação são realizadas através de um codec de áudio, um algo-ritmo que codifica e decodifica os dados de áudio.

8.5.1 Freqüência de amostragemExistem muitos codecs de áudio diferentes que operam com diferentes freqüências de amostra-gem e níveis de compactação. A freqüência de amostragem é o número de vezes por segundo em que uma amostra de um sinal analógico de áudio é tomada. Ela é medida em hertz (Hz). Em geral, quanto maior a freqüência de amostragem, melhor será a qualidade de áudio e maior se-rão a largura de banda e o espaço de armazenamento necessários.

8.5.2 Bit rate“Bit rate” é um parâmetro importante do áudio, pois determina o nível de compactação e, por-tanto, a qualidade do áudio. Em geral, quanto maior o nível de compactação (ou menor o bit rate), menor será a qualidade do áudio. As diferenças na qualidade de áudio dos codecs podem ser especialmente perceptíveis em altos níveis de compactação (bit rates reduzidos), mas não em baixos níveis de compactação (bit rates elevados). Níveis de compactação mais elevados tam-bém podem elevar a latência ou os atrasos, mas consomem menos largura de banda e espaço de armazenamento.

Os bit rates escolhidos mais freqüentemente com os codecs de áudio ficam entre 32 kbit/s e 64 kbit/s. Os bit rates de áudio, assim como ocorre com os bit rates de vídeo, são um fator impor-tante que deve ser levado em consideração no cálculo das necessidades de largura de banda total e espaço de armazenamento.

8.5.3 Codecs de áudioOs produtos de vídeo em rede da Axis operam com três codecs de áudio. O primeiro é o AAC-LC (Codificação de Áudio Avançada – Baixa Complexidade), também conhecido como MPEG-4 AAC, que requer licença. O AAC-LC, especialmente na freqüência de amostragem de 16 kHz ou mais e com bit rate de 64 kbit/s, é o codec recomendado quando a melhor qualidade de áudio possível é necessária. Os outros dois codecs são o G.711 e o G.726, que são tecnologias não-licenciadas.

8.6 Sincronização de áudio e vídeoA sincronização de dados de áudio e vídeo é realizada por um reprodutor de mídia (um sof-tware usado para reproduzir arquivos de multimídia) ou por uma estrutura de multimídia como o Micro¬soft DirectX, que é um conjunto de interfaces de programação de aplicativos para gerenciar arquivos multi¬mídia.

O áudio e o vídeo são enviados por uma rede como dois fluxos separados de pacotes. Para que o cliente ou reprodutor sincronize perfeitamente os fluxos de áudio e vídeo, os pacotes de áudio e vídeo devem levar um registro de data e hora.


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O registro de data e hora dos pacotes de vídeo que usam a compactação Motion JPEG nem sempre é reconhecido por uma câmera de rede. Se esse for o caso e se for importante que o vídeo e o áudio sejam sincronizados, o formato de vídeo que deve ser escolhido é o MPEG-4 ou H.264, pois esses fluxos de vídeo, junto com o fluxo de áudio, são enviados através do RTP (Protocolo de Transporte de Tempo Real), que registra a data e a hora nos pacotes de vídeo e áudio. Entre-tanto, há muitas situações nas quais a sincronização de áudio importa menos ou é até mesmo indesejável; por exemplo, se for necessário monitorar o áudio, mas não gravá-lo.

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Tecnologias de redeDiferentes tecnologias de rede são usadas para viabilizar e proporcionar as diversas vantagens de um sistema de vídeo em rede. Este capítulo começa discutindo a rede local, especificamente as redes Ethernet e os componentes que as apóiam. Também discutiremos o uso da Power over Ethernet (PoE). Depois, discutiremos a comunicação pela Internet, abordando o endereçamento IP (Protocolo de Internet) — o que são e como funcionam, inclusive como os produtos de vídeo em rede podem ser acessados pela Internet. Também apresentamos um panorama dos protocolos de transporte de dados usados no vídeo em rede.

Entre as outras áreas abordadas no capítulo estão as redes locais virtuais e Qualidade de Serviço, além das diferentes formas de proteger a comunicação através de redes IP. Para saber mais sobre tecnologias sem fio, consulte o Capítulo 10.

9.1 Rede local e EthernetUma rede local (LAN) é um grupo de computadores conectados entre si em uma área local para comunicar-se um com o outro e compartilhar recursos tais como impressoras. Os dados são envia-dos na forma de pacotes e, para controlar a transmissão dos pacotes, podem ser usadas diferentes tecnologias. A tecnologia de LAN mais usada é a Ethernet, e ela é especificada em um padrão chamado IEEE 802.3. (Entre os outros tipos de tecnologias de LAN estão a token ring e a FDDI).

A Ethernet utiliza uma topologia em estrela, na qual cada nó (dispositivo) está conectado ao outro através de equipamentos ativos de rede, tais como switches. O número de dispositivos conectados em uma LAN pode variar de dois a alguns milhares.

O meio físico de transmissão de uma LAN com fio inclui cabos, principalmente cabos de par trançado ou de fibra óptica. Um cabo de par trançado consiste em oito fios, formando quatro pares de fios de cobre trançados, e é usado com plugues e soquetes RJ-45. O comprimento má-ximo de um cabo de par trançado é 100 m (328 pés), ao passo que o comprimento máximo dos cabos de fibra pode variar de 10 a to 70 km, dependendo do tipo de fibra. Dependendo do tipo de cabo (par trançado ou fibra óptica) usado, a atual velocidade de transmissão de dados pode variar de 100 Mbit/s a 10.000 Mbit/s.

TECnOLOGIAS DE REDE - CAPÍTuLO 9

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Figura 9.1a Um cabo de par trançado consiste em quatro pares de fios trançados, normalmente conectados a um plugue RJ-45 na extremidade.

Uma regra geral é sempre criar uma rede com mais capacidade do que a capacidade necessária no momento da criação. Para garantir o futuro de uma rede, vale a pena projetá-la de forma que apenas 30% da sua capacidade sejam usados. Uma vez que cada vez mais aplicativos funcionam através de redes hoje em dia, a velocidade das redes deve ser cada vez maior. Embora os switches de rede (sobre os quais falaremos abaixo) sejam fáceis de atualizar após alguns anos, é normal-mente muito mais difícil substituir o cabeamento.

9.1.1 Tipos de redes Ethernet

Fast EthernetFast Ethernet refere-se a uma rede Ethernet capaz de transferir dados a uma velocidade de 100 Mbit/s. Ela pode utilizar cabos de par trançado ou de fibra óptica. (A antiga Ethernet de 10 Mbit/s ainda é instalada e usada, mas essas redes não oferecem a largura de banda necessária para algumas aplicações de vídeo em rede).

A maioria dos dispositivos conectados a uma rede, como um laptop ou uma câmera de rede, está equipada com uma interface Ethernet 100BASE-TX/10BASE-T, mais conhecida como interface 10/100, que opera tanto com 10 Mbit/s como com Fast Ethernet. O tipo de cabo de par trança-do usado pela Fast Ethernet se chama “cabo Cat-5”.

Gigabit EthernetA Gigabit Ethernet, que também pode usar um cabo de pa trançado ou fibra óptica, proporciona uma velocidade de transmissão de dados de 1.000 Mbit/s (1 Gbit/s), e está ganhando popularidade. Espera-se que, em breve, ela substitua a Fast Ethernet como padrão de fato.

O tipo de cabo de par trançado usado pela Gigabit Ethernet é o cabo Cat-5e, no qual todos os quatro pares de fios trançados são usados para atingir velocidades de transmissão de dados mais altas. Para sistemas de vídeo em rede, recomenda-se o uso de cabos Cat-5e ou cabos de categoria mais alta. A maioria das interfaces é retrocompatível com a Ethernet de 10 e 100 Mbit/s, sendo mais conhecidas como interfaces 10/100/1000.

CAPÍTuLO 9 - TECnOLOGIAS DE REDE

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Para transmissão a longas distâncias, podem ser usados cabos de fibra tais como o 1000BASE-SX (até 550 m/1.639 pés) e o 1000BASE-LX (até 550 m com fibras ópticas múltiplas e 5.000 m com fibras simples).

Figura 9.1b Distâncias maiores podem ser cobertas através de cabos de fibra óptica. A fibra é normalmente usada

no backbone de uma rede, e não em nós como uma câmera de rede.

10 Gigabit EthernetA 10 Gigabit Ethernet é a última geração, com velocidade de transmissão de dados de 10 Gbit/s (10.000 Mbit/s), e pode ser usado um cabo de fibra óptica ou de par trançado. As redes 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER e 10GBASE-SR com cabos de fibra óptica podem ser usadas para cobrir distân-cias de até 10.000 m (6,2 milhas). Com uma solução de par trançado, é necessário o uso de um cabo de altíssima qualidade (Cat-6a ou Cat-7). A 10 Gbit/s Ethernet é usada principalmente em backbones de aplicações de grande porte que exigem altas velocidades de transmissão de dados.

9.1.2. SwitchQuando apenas dois dispositivos precisam se comunicar diretamente entre si através de um cabo de par trançado, pode ser usado um cabo conhecido como crossover. O cabo crossover simples-mente atravessa o par de transmissão em uma extremidade do cabo, com o par receptor na outra extremidade, e vice-versa.

Entretanto, a conexão de vários dispositivos em uma LAN exige equipamentos de rede como um switch de rede. Quando se utiliza um switch de rede, um cabo de rede normal é usado em vez de um cabo crossover.

A principal função de um switch de rede é encaminhar dados de um dispositivo para outro na mesma rede. Ele faz isso de maneira eficiente, pois os dados podem ser direcionados de um dispositivo para outro sem afetar outros dispositivos na mesma rede.

Ele funciona da seguinte maneira: um switch registra os endereços MAC (Controle de Acesso à Mídia) de todos os dispositivos conectados a ele. (Cada dispositivo de rede tem um endereço MAC exclusivo, que consiste em uma série de números e letras definidos pelo fabricante, e o endereço pode ser muitas vezes encontrado na etiqueta do produto). Quando um switch recebe dados, ele os encaminha apenas à porta que estiver conectada a um dispositivo com o endereço MAC correto do destino.


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Os switches normalmente indicam sua velocidade em velocidade por porta e em velocidade in-terna ou de chassi (tanto em bitrate como em pacotes por segundo). As velocidades por porta indicam as velocidades máximas em portas específicas. Isso significa que a velocidade de um switch, por exemplo, 100 Mbit/s, é, muitas vezes, a velocidade de cada porta.

Figura 9.1c Com um switch de rede, a transferência de dados é gerenciada de maneira muito eficiente, pois o tráfe-go de dados pode ser direcionado de um dispositivo para outro sem afetar nenhuma outra porta do switch.

Normalmente, um switch de rede opera com diferentes velocidades de transmissão de dados si-multaneamente. As velocidades mais comuns são 10/100, operando com 10 Mbit/s e com Fast Ethernet. Entretanto, as redes 10/100/1000 estão rapidamente assumindo o lugar de switch pa-drão, operando, assim, com 10 Mbit/s, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet simultaneamente. A velo-cidade e o modo de transferência entre uma porta em um switch e um dispositivo conectado são normalmente determinados através de autonegociação, onde se utilizam a velocidade de transmis-são de dados comum mais alta e o melhor modo de transferência. Um switch também permite que um dispositivo conectado funcione no modo full-duplex, ou seja, enviando e recebendo dados ao mesmo tempo, o que eleva a velocidade.

Os switches podem ser oferecidos com diferentes recursos ou funções. Alguns switches possuem a função de um roteador (consulte a seção 9.2). Um switch pode, também, operar com Power over Ethernet ou Qualidade de Serviço (consulte a seção 9.4), que controla a largura de banda consu-mida por diferentes aplicações.


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9.1.3 Power over EthernetA Power over Ethernet (PoE) dá a opção de alimentar os dispositivos conectados a uma rede Ethernet através do mesmo cabo usado para a comunicação de dados. A Power over Ethernet é amplamente usada na alimentação de telefones IP, pontos de acesso sem fio e câmeras de rede em uma LAN.

A principal vantagem da PoE é sua economia inerente de custos. Não é necessário contratar um eletricista nem instalar uma fiação separada. Isso é vantajoso principalmente em áreas de difícil acesso. O fato de que não é necessário instalar cabos de força pode economizar, dependendo da localização da câmera, até algumas centenas de dólares por câmera. A PoE também facilita a transferência de uma câmera para um novo local ou a inclusão de câmeras em um sistema de vigilância por vídeo.

Além disso, a PoE pode aumentar a segurança de um sistema de vídeo. Um sistema de vigilância por vídeo com PoE pode ser alimentado da sala do servidor, que normalmente utiliza um no-break. Isso significa que o sistema de vigilância por vídeo pode se manter em operação mesmo em caso de queda de energia.

Devido às vantagens da PoE, ela é recomendada para o maior número possível de dispositivos. A alimentação disponibilizada pelo switch ou midspan compatível com PoE deve ser suficiente para os dispositivos conectados, e os dispositivos devem aceitar a classificação de alimentação fornecida. Isso é explicado mais detalhadamente nas sections a seguir.

Padrão 802.3af e Alta PoEA maioria dos dispositivos com PoE de hoje seguem o padrão IEEE 802.3af, publicado em 2003. O padrão IEEE 802.3af utiliza cabos Cat-5 ou superiores, e garante que a transferência de dados não seja afetada. Nesse padrão, o dispositivo que fornece a alimentação é denominado “equipa-mento de fornecimento de energia” (power sourcing equipment, PSE). Esse equipamento pode ser um switch ou midspan compatível com PoE. O dispositivo que recebe a alimentação é deno-minado “dispositivo alimentado” (powered device, PD). Essa função é normalmente incorporada a um dispositivo de rede como uma câmera de rede, ou disponibilizada em um divisor autônomo (consulte a seção abaixo).

A retrocompatibilidade com dispositivos de rede não compatíveis com a PoE é garantida. O padrão inclui um método para identificar automaticamente se um dispositivo aceita a PoE, e a alimenta-ção é fornecida ao dispositivo apenas quando isso for confirmado. Isso também significa que o cabo Ethernet conectado a um switch PoE não fornecerá energia se não estiver conectado a um dispositivo compatível com PoE. Isso elimina o risco de choque elétrico na instalação ou no reca-beamento de uma rede.

Em um cabo de par trançado, há quatro pares de fios trançados. A PoE pode usar os dois pares de fios ‘a mais’, ou sobrepor-se à corrente nos pares de fios usados para a transmissão de dados. Muitas vezes, os switches com PoE incorporada fornecem eletricidade através dos dois pares de


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fios usados para transferir dados, ao passo que os midspans normalmente usam os dois pares a mais. Um PD aceita ambas as opções.

De acordo com o padrão IEEE 802.3af, um PSE fornece uma tensão de 48 Vcc com potência máxi-ma de 15,4 W por porta. Considerando que ocorre perda de potência em um cabo de par trançado, são garantidos apenas 12,95 W para um PD. O padrão IEEE 802.3af especifica várias categorias de desempenho para os PDs.

PSEs como switches e midspans normalmente fornecem uma determinada quantidade de potência, normalmente de 300 W a 500 W. Em um switch de 48 portas, isso significaria de 6 W a 10 W por porta, caso todas as portas estejam conectadas a dispositivos que utilizam PoE. A menos que os PDs aceitem a classificação de potência, todos os 15,4 W devem ser reservados para cada porta que utilize a PoE, o que significa que um switch com 300 W pode fornecer energia a apenas 20 das 48 portas. Entretanto, se todos os dispositivos informarem o switch que são dispositivos de Classe 1, os 300 W bastarão para alimentar todas as 48 portas.

Tabela 9.1a Classificações de potência de acordo com o padrão IEEE 802.3af.

A maioria das câmeras de rede fixas pode ser alimentada por PoE utilizando o padrão IEEE 802.3af, sendo normalmente identificadas como dispositivos de Classe 1 ou 2.

Com o pré-padrão IEEE 802.3at ou a PoE+, o limite de potência sobe para no mínimo 30 W através de dois pares de fios saindo de um PSE. As especificações finais ainda precisam ser determinadas, e espera-se que o padrão seja ratificado em meados de 2009.

Enquanto isso, podem ser usados midspans e divisores com o pré-padrão IEEE 802.3at (Alta PoE) para dispositivos tais como câmeras PTZ e câmeras PTZ com cúpula com controle motorizado, além de câmeras com aquecedores e ventoinhas, que exigem mais potência do que o padrão IEEE 802.3af pode fornecer.

Midspans e divisoresOs midspans e divisores (também conhecidos como divisores ativos) são equipamentos que per-mitem que uma rede existente opere com Power over Ethernet.

Classenível mínimo de potência no PSE

nível máximo de potência usado pelo PD uso

0 15,4 W 0,44 W - 12,95 W padrão

1 4,0 W 0,44 W - 3,84 W opcional

2 7,0 W 3,84 W - 6,49 W opcional

3 15,4 W 6,49 W - 12,95 W opcional

4 Tratar como Classe 0 Reservado para uso futuro


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Figura 9.1d Um sistema existente pode ser atualizado com a função de PoE utilizando um midspan e um divisor.

O midspan, que inclui alimentação em um cabo Ethernet, é posicionado entre o switch de rede e os dispositivos alimentados. Para garantir que a transferência de dados não seja afetada, é importante ter em mente que a distância máxima entre a origem dos dados (por exemplo, o switch) e os produtos de vídeo em rede não deve ser superior a 100 m (328 pés). Isso significa que o midspan e o(s) divisor(es) ativo(s) devem ser posicionados dentro da distância de 100 m. Um divisor é usado para separar a alimentação e os dados de um cabo Ethernet em dois cabos separados, que, então, podem ser conectados a um dispositivo que não opera originalmente com PoE. Uma vez que a PoE ou a Alta PoE fornece apenas 48 Vcc, outra função do divisor é reduzir a tensão para o nível apropriado ao dispositivo; por exemplo, 12 V ou 5 V. A Axis fornece mids-pans e divisores de PoE e Alta PoE.

9.2 A InternetPara enviar dados entre um dispositivo na rede local e outro dispositivo de outra LAN, é necessária uma forma padronizada de comunicação, pois as redes locais podem usar diferentes tipos de tec-nologias. Essa necessidade levou ao desenvolvimento do endereçamento IP e dos muitos pro¬tocolos IP para comunicação pela Internet, que é um sistema global de redes de computadores interconec-tadas. (As LANs também podem usar o endereçamento IP e os protocolos IP para comunicar-se dentro de uma área local, embora o uso de endereços MAC baste para a comunicação interna). Antes de falar sobre o endereçamento IP, falaremos a seguir sobre alguns elementos básicos da comunicação pela Internet, como roteadores, firewalls e provedores de serviços de Internet.

RoteadoresPara encaminhar pacotes de dados de uma LAN à outra pela Internet, deve ser usado um equi-pamento de rede chamado ‘roteador de rede’. Um roteador encaminha informações de uma rede para outra, com base em endereços IP. Ele encaminha apenas os pacotes de dados que precisem ser enviados a outra rede. O uso mais comum de um roteador é na conexão de uma rede local à Internet. Antes, os roteadores eram denominados gateways.

Switch de rede

No-Break(UPS)

3115

Midspan

Câmera de redecom PoE incorporada

Câmera de redesem PoEincorporada

Divisor ativo

Alimentação Ethernet Power over Ethernet


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FirewallsUm firewall é projetado para evitar o acesso não-autorizado de/para uma rede privada. Os firewalls podem ser implementados como hardware e software, ou combinando ambos. Os firewalls são freqüentemente usados para evitar que usuários não-autorizados da Internet tenham acesso a redes particulares conectadas à Internet. As mensagens que entram ou saem da Internet atraves-sam o firewall, que examina cada mensagem e bloqueia as que não cumprem os critérios especifi-cados de segurança.

Conexões à InternetPara conectar uma LAN à Internet, é necessário estabelecer uma conexão de rede através de um provedor de serviços de Internet (ISP). Na conexão com a Internet, são usados termos como ups-tream e down¬stream. Upstream significa a velocidade de transferência com que os dados podem ser transferidos do dispositivo para a Internet; por exemplo, quando o vídeo é enviado de uma câmera de rede. Downstream é a velocidade de transferência para baixar arquivos; por exemplo, quando o vídeo é recebido por um PC de monitoramento. Na maioria das situações, por exemplo, um laptop conectado à Internet, a velocidade de download de informações da Internet é a mais importante a ser considerada. Em uma aplicação de vídeo em rede com uma câmera de rede em uma localidade remota, a velocidade de upstream é mais relevante, pois os dados (vídeo) da câme-ra de rede serão enviados à Internet.

9.2.1 Endereçamento IPQualquer dispositivo que deseje se comunicar com outros dispositivos pela Internet deve ter um endereço IP exclusivo e apropriado. Os endereços IP são usados para identificar os dispositivos que enviam e que recebem. Atualmente, há duas versões de IP: IP versão 4 (IPv4) e IP versão 6 (IPv6). A principal diferença entre a duas é que um endereço IPv6 é mais longo (128 bits, contra os 32 bits de um endereço IPv4). Os endereços IPv4 são os mais comuns hoje em dia.

9.2.1.1 Endereços IPv4Os endereços IPv4 são agrupados em quatro blocos, cada um separado por um ponto. Cada bloco representa um número entre 0 e 255; por exemplo, 192.168.12.23. Alguns blocos de ende-reços IPv4 foram reservados exclusivamente para uso privado. Esses endereços IP privados são de 10.0.0.0 a 10.255.255.255, 172.16.0.0 a 172.31.255.255 e 192.168.0.0 a 192.168.255.255. Esses endereços podem ser usados apenas em redes privadas e não podem ser encaminhados através de um roteador para a Internet. Todos os dispositivos que desejarem se comunicar pela Internet de-vem ter seu próprio endereço IP público. Um endereço IP público é um endereço designado por um provedor de serviços de Internet. Um ISP pode designar um endereço IP dinâmico, que pode mudar durante uma sessão, ou um endereço estático, normalmente cobrado por mês.

PortasO número de uma porta define um determinado serviço ou uma determinada aplicação para que o servidor receptor (por exemplo, uma câmera de rede) saiba como processar os dados recebidos. Quando um computador envia dados relacionados a uma aplicação específica, é normal que ele acrescente automaticamente o número da porta a um endereço IP sem que o usuário saiba.


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Os números de portas podem variar de 0 a 65535. Algumas aplicações usam números de portas previamente designados a elas pela Autoridade de Números Designados da Internet (Internet Assigned Numbers Authority, IANA). Por exemplo, um serviço da Web através de HTTP é normal-mente relacionado à porta 80 de uma câmera de rede.

Criando endereços IPv4Para que uma câmera de rede ou um codificador de vídeo funcione em uma rede IP, é necessário atribuir a ele(a) um endereço IP. Um endereço IPv4 para um produto de vídeo em rede da Axis pode ser criado principalmente de duas maneiras: 1) automaticamente, usando o DHCP (Proto-colo de Configuração Dinâmica de Host), e 2) manu¬almente, digitando um endereço IP estático na interface do produto de vídeo em rede, uma máscara de sub-rede e o endereço IP do roteador padrão, ou usando um software de gerenciamento como o AXIS Camera Management.

O DHCP gerencia um grupo de endereços IP, que podem ser atribuídos dinamicamente a uma câmera de rede/um codificador de vídeo. A função do DHCP é freqüentemente realizada por um roteador de banda larga, que, por sua vez, recebe seus endereços IP de um provedor de serviços de Internet. Usar um endereço dinâmico de IP significa que o endereço IP de um dispositivo de rede pode mudar de um dia para o outro. Com endereços IP dinâmicos, recomenda-se que os usuários registrem um nome de domínio (por exemplo, www.minhacamera.com) para o produto de vídeo em rede em um servidor de DNS (Sistema de Nomes de Domínios) dinâmico, que pode sempre relacionar o nome de domínio do produto a qualquer endereço IP atribuído a ele no momento. (Um nome de domínio pode ser registrado usando alguns dos sites de DNS dinâmico mais conhecidos, como o www.dyndns.org. A Axis também oferece o seu próprio site, chamado AXIS Internet Dynamic DNS Service (www.axiscam.net), que pode ser acessado a partir da inter-face de Web de um produto de vídeo em rede da Axis).

Usar o DHCP para criar um endereço IPv4 funciona da seguinte forma. Quando uma câmera de rede/um codificador de vídeo entra no ar, ele(a) envia uma consulta solicitando a configuração a um servidor de DHCP. O servidor de DHCP responde com um endereço IP e uma máscara de sub-rede. O produto de vídeo em rede pode, então, atualizar um servidor de DNS dinâmico com o seu endereço IP atual para que os usuários possam ter acesso ao produto utilizando um nome de domínio.

Com o AXIS Camera Management, o software pode encontrar e criar automaticamente endere-ços IP e exibir o estado da conexão. O software também pode ser usado para atribuir endereços IP estáticos particulares aos produtos de vídeo em rede da Axis. Isso é recomendado quando um software de gerenciamento de vídeo for usado para acessar os produtos de vídeo em rede. Em um sistema de vídeo em rede com possivelmente centenas de câmeras, um software como o AXIS Camera Management é necessário para gerenciar o sistema de maneira eficaz. Para saber mais sobre gerenciamento de vídeo, consulte o Capítulo 11.


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nAT (network Address Translation, Conversão de Endereço de Rede)When a network device with a private IP address wants to send information via the Internet, it must do so using a router that supports NAT. Using this technique, the router can translate a private IP address into a public IP address without the sending host’s knowledge.

Encaminhamento de portasPara ter acesso pela Internet às câmeras localizadas em uma LAN privada, o endereço IP público do roteador deve ser usado junto com o respectivo número de porta da câmera de rede/codificador de vídeo na rede privada. Como um serviço da Web através de HTTP é normalmente mapeado para a porta 80, o que acontece quando há várias câmeras de rede/codificadores de vídeo usando a porta 80 para HTTP em uma rede privada? Em vez de alterar o número da porta HTTP padrão em cada produto de vídeo em rede, é possível configurar um roteador para associar um número de porta HTTP exclusivo ao endereço IP de um produto de vídeo em rede específico e a uma porta HTTP padrão. Esse processo se chama ‘encaminhamento de portas’.

O encaminhamento de portas funciona da seguinte maneira. Os pacotes de dados recebidos che-gam ao roteador através do endereço IP público (externo) do roteador e através de um número de porta específico. O roteador é configurado para encaminhar todos os dados que entrarem em um número de porta predefinido para um dispositivo específico no lado da rede privada do roteador. Então, o roteador substitui o endereço do remetente pelo seu próprio endereço IP privado (interno). O cliente receptor vê os pacotes como se fossem provenientes do roteador. O inverso acontece com os pacotes de dados enviados. O roteador substitui o endereço IP privado do dispositivo de origem pelo endereço IP público do roteador antes que os dados sejam distribuídos pela Internet.

Figura 9.2a Graças ao encaminhamento de portas no roteador, as câmeras de rede com endereços IP privados em uma rede local podem ser acessadas pela Internet. Nesta ilustração, o roteador sabe encaminhar os dados (solicita-ção) que chegam à porta 8032 para uma câmera de rede cujo endereço IP privado é 192.168.10.13, porta 80. Então, a câmera de rede pode começar a enviar imagens de vídeo.

193.24.171.247Roteador

Mapeamento de portas no roteador

Endereço IP externo Porta externa Endereço IP interno Porta interna do roteador do dispositivo de rede

193.24.171.247 8028 192.168.10.11 80193.24.171.247 8030 192.168.10.12 80193.24.171.247 8032 192.168.10.13 80

192.168.10.11Port 80

192.168.10.12Port 80

192.168.10.13Port 80

URL: http://193.24.171.247:8032Solicitação de HTTP


79

O encaminhamento de portas é normalmente realizado com a configuração do roteador em pri-meiro lugar. Roteadores diferentes têm maneiras diferentes de realizar o encaminhamento de portas, e há sites como o www.portfoward.com que oferecem instruções passo-a-passo para dife-rentes roteadores. Normalmente, o encaminhamento de portas requer o uso da interface do rote-ador em um navegador de Internet, a digitação do endereço IP público (externo) do roteador, e um número exclusivo de porta que, então, é correlacionado ao endereço IP interno do produto de vídeo em rede específico ao seu número de porta da aplicação. Para facilita a tarefa de encaminhamen-to de portas, a Axis oferece o recurso de travessia de NAT em muitos dos seus produtos de vídeo em rede. A travessia de NAT tenta automaticamente configurar o mapeamento de portas em um roteador de NAT na rede utilizando UPnP™. Na interface do produto de vídeo em rede, os usuários podem inserir manu¬almente o endereço IP do roteador de NAT. Se um roteador não for manual-mente especificado, o produto de vídeo em rede procurará automaticamente roteadores de NAT na rede e selecionará o roteador padrão. Além disso, o serviço selecionará automaticamente uma porta HTTP se nenhuma for inserida manualmente.

Figura 9.2b Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem o encaminhamento de portas através da travessia de NAT.


80

9.2.1.2 Endereços IPv6Um endereço IPv6 é escrito em notação hexadecimal, com dois-pontos subdividindo o endereço em oito blocos de 16 bits cada um; por exemplo, 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847

As principais vantagens do IPv6, além da disponibilidade de um enorme número de endereços IP, estão a possibilidade de permitir que um dispositivo configure automaticamente seu endereço IP usando seu endereço MAC. Para comunicação pela Internet, o host solicita e recebe do rote-ador o prefixo necessário do bloco de endereços públicos e outras informações. O prefixo e o sufixo do host são usados para que o DHCP para alocação do endereço IP e a configuração ma-nual de endereços IP não sejam mais necessários com o IPv6. O encaminhamento de portas também não é mais necessário. Outras vantagens do IPv6 são a renumeração para simplificar a comutação de redes corporativas inteiras entre provedores; roteamento mais veloz, criptografia ponto a ponto de acordo com a IPSec, e conectividade através do mesmo endereço em redes variáveis (IPv6 Móvel).

Um endereço IPv6 é indicado entre colchetes em uma URL, e uma porta específica pode ser endereçada da seguinte maneira: http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/

Para configurar um endereço IPv6 em um produto de vídeo em rede da Axis, basta marcar uma caixa de seleção para ativar o IPv6 no produto. Então, o produto receberá um endereço IPv6 de acordo com a configuração no roteador de rede.

9.2.2 Protocolos de transporte de dados para vídeo em redeO Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) e o Protocolo de Datagramas de Usuário (UDP) são os protocolos IP usados para enviar dados. Esses protocolos de transporte atuam como transpor-tadores para muitos outros proto¬colos. Por exemplo, o HTTP (Protocolo de Transferência de Hipertexto), usado para navegar por páginas da Web em servidores de todo o mundo através da Internet, é transportado pelo TCP.

O TCP é um canal de transmissão confiável, baseado em conexões. Ele cuida do processo de di-vidir grandes blocos de dados em pacotes menores, e garante que os dados enviados por uma extremidade sejam recebidos na outra. A confiabilidade do TCP através da retransmissão pode causar atrasos consideráveis. Em geral, o TCP é usado quando a confiabilidade da comunicação é mais importante que a latência do transporte.

O UDP é um protocolo sem conexão e não garante a entrega dos dados enviados, deixando todo o mecanismo de controle e a verificação de erros a cargo do próprio aplicativo. O UDP não rea-liza nenhuma transmissão dos dados perdidos e, portanto, não introduz mais atrasos.


81

Tabela 9.2a Protocolos e portas TCP/IP comuns usados para vídeo em rede.

Protocolo

Protocolo de

Transporte Porta uso comum uso para vídeo em rede

FTP(File Transfer

Protocol)TCP 21

Transferência de arquivos pela Internet / intranets

Transferência de imagens ou vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo para um servidor de FTP ou um aplicativo

SMTP (Send Mail Transfer Protocol

TCP 25Protocolo par envio de mensagens de email

Uma câmera de rede/um codificador de vídeo pode enviar imagens ou notificações de alarme usando seu cliente de email interno.

HTTP(Hyper Text

Transfer Protocol

TCP 80

Usado para navegar na Web, ou seja, para acessar páginas de servidores da Web.

A maneira mais comum de transferir imagens de vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo onde o dispositivo de vídeo em rede funciona essencialmente como um servidor de Web, disponibilizando o vídeo para o usuário ou servidor de aplicativos solicitante.

HTTPS (Hypertext

Transfer Protocol over Secure Socket

Layer)

TCP 443

Usado para acessar páginas da Web utilizando de maneira segura a tecnologia de criptografia

Transmissão segura de vídeo por câmeras de rede/codificadores de vídeo.

RTP(Real Time Protocol)

UDP/TCPNão

definido

Formato padronizado de pacotes RTP para distribuição de áudio e vídeo pela Internet — muitas vezes usados em sistemas de mídia por fluxo contínuo ou videoconferên-cia

Uma maneira comum de transmitir vídeos em rede nos formatos H.264/MPEG, e para sincronizar vídeo e áudio, pois o RTP numera seqüencialmente e registra a data e a hora dos pacotes de dados, permitindo que esses pacotes sejam remontados na seqüência correta. A transmissão pode ser realizada ou em unicast ou em multicast.

RTSP(Real Time Streaming Protocol)

TCP 554 Usado par criar e controlar sessões multimídia através de RTP


82

9.3 VLAnsQuando um sistema de vídeo em rede é criado, muitas vezes se quer manter a rede separada de outras redes, tanto por motivos de segurança como por motivos de desempenho. À primeira vista, a escolha óbvia seria criar uma rede separada. Embora isso simplifique o projeto, o custo de ad-quirir, instalar e manter a rede é, freqüentemente maior do que quando se usa uma tecnologia chamada ‘rede local virtual’ (VLAN).

A VLAN é uma tecnologia para segmentar as redes virtualmente, uma função reconhecida pela maioria dos switches de rede. Isso pode ser feito dividindo-se os usuários da rede em grupos ló-gicos. Apenas os usuários de um grupo específico podem trocar dados ou acessar determinados recursos da rede network. Se um sistema de vídeo em rede for segmentado em uma VLAN, apenas os servidores localizados nessa VLAN poderão acessar as câmeras de rede. Normalmente, as VLANs são uma solução melhor e mais econômica do que uma rede separada. O principal proto-colo usado na configuração de VLANs é o IEEE 802.1Q, que marca cada quadro ou pacote com bytes a mais para indicar a qual rede virtual o pacote pertence.

Figura 9.3a Nesta ilustração, as VLANs são criadas com vários switches. Primeiro, cada uma das duas LANs diferentes é segmentada na VLAN 20 e na VLAN 30. As conexões entre os switches transportam dados de diferentes VLANs. Apenas os membros da mesma VLAN podem trocar dados, seja dentro da mesma rede ou através de redes diferentes. As VLANs podem ser usadas para separar uma rede de vídeo de uma rede de escritório.

9.4 Qualidade de ServiçoComo aplicações diferentes — por exemplo, telefone, e-mail e vídeo de vigilância — podem usar a mesma rede IP, é necessário controlar como os recursos de rede serão compartilhados para atender às necessidades de cada serviço. Uma solução é permitir que os roteadores e switches de rede funcionem de maneira diferente em diferentes tipos de serviços (voz, dados e vídeo) à medida que o tráfego atravessa a rede. Usando a Qualidade de Serviço (QoS), diferentes aplica-ções de rede podem coexistir na mesma rede sem consumir a largura de banda uma da outra.

O termo ‘Qualidade de Serviço’ refere-se a várias tecnologias tais como a Differentiated Service Codepoint (DSCP), que pode identificar o tipo de dados em um pacote e, assim, dividir os pacotes

VLAN 20 VLAN 30

VLAN 30 VLAN 20


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em categorias de tráfego que possam ser priorizadas para encaminhamento. As principais van-tagens de uma rede que opera com QoS são a possibilidade de priorizar o tráfego e permitir a distribuição de fluxos de alta prioridade antes dos fluxos de menor prioridade, além da maior confiabilidade em uma rede, controlando a quantidade de largura de banda que uma aplicação pode usar e, portanto, controlando a disputa pela largura de banda entre as aplicações. O tráfe-go de PTZ, muitas vezes considerado de alta prioridade e exigindo baixa latência, é um caso tí-pico no qual a QoS pode ser usada para garantir respostas rápidas para movimentar solicitações. O pré-requisito para o uso da QoS em uma rede de vídeo é que todos os switches, roteadores e produtos de vídeo em rede reconheçam a QoS.

Figura 9.4a Rede comum (que não reconhece QoS). Neste exemplo, o PC1 está vendo duas transmissões de vídeo das câmeras 1 e 2, cada uma enviando imagens a 2,5 Mbit/s. De repente, o PC2 inicia uma transferência de arquivo do PC3. Nessa situação, a transferência de arquivos tentará usar toda a capacidade de 10 Mbit/s entre os roteadores 1 e 2, enquanto as transmissões de vídeo tentarão manter seu total de 5 Mbit/s. A largura de banda destinada ao sistema de vigilância não pode mais ser garantida e a taxa de quadros de vídeo provavelmente cairá. Na pior das hipóteses, o tráfego de FTP consumirá toda a largura de banda disponível.

Switch 1Câmera 1

Câmera 2

PC 3

100 Mbit

100 MbitRoteador 1 Roteador 2

Switch 2

PC 1

PC 2

100 Mbit

10 MbitFTP 2

Vídeo 5

HTTP 3

FTP

Vídeo

Figura 9.4b Rede que reconhece QoS. Neste caso, o Roteador 1 foi configurado para dedicar até 5 Mbit/s dos 10 Mbit/s disponíveis para transmissão de vídeo. O FTP pode usar 2 Mbit/s, e o HTTP e todos os outros tráfegos podem usar no máximo 3 Mbit/s. Com essa divisão, as transmissões de vídeo sempre terão a largura de banda necessária à disposição. As transferências de arquivos são consideradas menos importantes e recebem menos largura de banda, mas mesmo assim haverá largura de banda disponível para navegação na Web e outros tipos de tráfego. Perceba que esses valores máximos valem apenas quando houver congestionamento na rede. Se houver largura de banda ociosa, ela poderá ser usada por qualquer tipo de tráfego..

Switch 1Câmera 1

Câmera 2

PC 3

100 Mbit

100 MbitRoteador 1 Roteador 2

Switch 2

PC 1

PC 2

100 Mbit

FTP

Vídeo

10 MbitFTP

Vídeo


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9.5 Segurança de RedeHá diferentes níveis de segurança quando se trata de proteger as informações enviadas por redes IP. O primeiro é a autenticação e a autorização. O usuário ou dispositivo se identifica para a rede e para o ponto remoto através de um nome de usuário e uma senha, que são verificados antes que o dispositivo possa entrar no sistema. A segurança pode ser reforçada com a criptografia dos dados para evitar que outras pessoas usem ou leiam os dados. Os métodos mais comuns são o HTTPS (também conhecido como SSL/TLS), VPN e WEP ou WPA nas redes sem fio (Para saber mais sobre segurança de redes sem fio, consulte o Capítulo 10). O uso da criptografia pode deixar as comunicações mais lentas, dependendo do tipo de implementa¬ção e criptografia.

9.5.1 Autenticação de nome de usuário e senhaA autenticação por nome de usuário e senha é o método mais básico para proteger os dados em uma rede IP, e pode ser suficiente quando não for necessário um alto nível de segurança, ou quando a rede de vídeo for separada da rede principal, sem que usuários não-autorizados te-nham acesso físico à rede de vídeo. As senhas podem ser criptografadas ou não quando forem enviadas; as primeiras proporcionam a melhor segurança.

Os produtos de vídeo em rede da Axis oferecem proteção por senha em vários níveis. Há três níveis disponíveis: Administrador (acesso total a todas as funções), Operador (acesso a todas as funções, exceto às páginas de configuração), Espectador (acesso apenas ao vídeo ao vivo).

9.5.2 Filtragem de endereços IPOs produtos de vídeo em rede da Axis filtram endereços IP, liberando ou bloqueando direitis de acesso a determinados Endereços IP. Uma configuração típica é que as câmeras de rede permi-tam que apenas o endereço IP do servidor que hospeda o software de gerenciamento de vídeo tenha acesso aos produtos de vídeo em rede.

9.5.3 IEEE 802.1xMuitos produtos de vídeo em rede da Axis operam com IEEE 802.1X, que permite a autenticação em dispositivos conectados a uma porta de LAN. O IEEE 802.1X estabelece uma conexão ponto-a-ponto ou impede o acesso a partir da porta de LAN se a autenticação falhar. O IEEE 802.1X impede o que é conhecido como “seqüestro de portas”; ou seja, quando um computador não-autorizado ganha acesso à rede através de uma tomada de rede dentro ou fora de um edifício. O IEEE 802.1X é útil em aplicações de vídeo em rede, pois as câmeras de rede ficam freqüentemente localizadas em espaços públicos onde uma tomada de rede de fácil acesso pode representar um risco à segu-rança. Nas redes corporativas de hoje, o IEEE 802.1X está se tornando obrigatório para qualquer coisa conectada a uma rede.

Em um sistema de vídeo em rede, o IEEE 802.1X pode funcionar da seguinte maneira: 1) Uma câ-mera de rede envia uma solicitação de acesso à rede a um switch ou ponto de acesso; 2) o switch ou ponto de acesso encaminha a solicitação a um servidor de autenticação; por exemplo, um ser-vidor RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) como o Microsoft Internet Authenti-cation Service; 3) Se a autenticação for bem-sucedida, o servidor ordena que o switch ou ponto de


85

acesso abra a porta para permitir que os dados da câmera de rede atravessem o switch e sejam enviados pela rede.

Figura 9.5a O IEEE 802.1X proporciona segurança por porta e envolve um solicitante (por exemplo, uma câmera de rede), um autenticador (por exemplo, um switch) e um servidor de autenticação. Passo 1: o acesso à rede é solicitado; passo 2: a solicitação é encaminhada a um servidor de autenticação; passo 3: a autenticação é bem-sucedida e o switch é instruído para permitir que a câmera de rede envie dados pela rede.

9.5.4 HTTPS ou SSL/TLSO HTTPS (Texto de Transferência Segura de Hipertexto) é idêntico ao http, mas com uma dife-rença importante: os dados transferidos são criptografados através da Secure Socket Layer (SSL) ou da Segurança da Camada de Transporte (TLS). Esse método de segurança aplica a criptografia aos dados em si. Muitos produtos de vídeo em rede da Axis operam originalmente com HTTPS, o que possibilita a visualização segura das imagens em um navegador de Web. Entretanto, o uso do HTTPS pode reduzir a velocidade do link de comunicação e, portanto, a taxa de quadros.

9.5.5 VPn (Virtual Private network, Rede Privada Virtual)Com uma VPN, é possível criar um “túnel” seguro entre dois dispositivos em comunicação, per-mitindo uma comunicação segura e protegida pela Internet. Nessa configuração, o pacote origi-nal é criptografado, inclusive os dados e seu cabeçalho, que pode conter informações como os endereços de origem e destino, o tipo de informação enviado, o número do pacote na seqüência de pacotes e o comprimento do pacote. Então, o pacote criptografado é encapsulado em outro pacote que exibe apenas os endereços IP dos dois dispositivos em comunicação (ou seja, rotea-dores). Essa configuração protege o tráfego e seu conteúdo contra acesso não-autorizado, e apenas os dispositivos com a “chave” correta poderão operar na VPN. Os dispositivos de rede entre o cliente e o servidor não poderão acessar nem ver os dados.

Servidor deAutenticação (RADIUS)

ou outrorecursode LAN

Autenticador(Switch)

1

Solicitante (câmera de rede)

2

3


86

Figura 9.5b A diferença entre o HTTPS (SSL/TLS) e a VPN é que, no HTTPS, apenas os dados reais de um pacote são criptografados. Com a VPN, todo o pacote pode ser criptografado e encapsulado para criar um “túnel” protegido. Ambas as tecnologias podem ser usadas paralelamente, mas isso não é recomendado porque cada tecnologia conso-me recursos e reduz a velocidade do sistema.

Túnel VPN

PACOTE

Criptografia por HTTPS ou SSL/TLS

DADOS

Seguro Sem Segurança


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Tecnologias sem fioPara aplicações de vigilância por vídeo, a tecnologia sem fio é uma maneira flexível, econômica e rápida de distribuir câmeras, especialmente por áreas extensas, como um estacionamento ou uma aplicação de vigilância para o centro da cidade. Essas tecnologias dispensam a extensão de um cabo até o chão. Em edifícios mais antigos e protegidos, a tecnologia sem fio pode ser a única alternativa caso não possam ser instalados cabos Ethernet comuns.

A Axis oferece câmeras que funcionam originalmente sem fio. As câmeras de rede sem tecnologia sem fio incorporada também podem ser integradas a uma rede sem fio se for usada uma ponte wireless.

Figura 10a Uma câmera de rede sem fio da Axis, utilizando 802.11b/g.

Figura 10b Usando uma ponte wireless, qualquer câmera de rede pode ser usada em uma rede sem fio.

TECnOLOGIAS SEM FIO - CAPÍTuLO 10

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10.1 802.11 Padrões de WLAnO padrão wireless mais comum para redes remotas sem fio (WLAN) é o 802.11 da IEEE. Embora também existam outros padrões e outras tecnologias reservadas, a vantagem dos padrões wire-less 802.11 é que todos operam em um espectro não-licenciado, ou seja, não há nenhuma taxa de licenciamento para montar e operar a rede. As extensões mais relevantes do padrão são 802.11b, 802.11g, 802.11a e 802.11n.

O 802.11b, aprovado em 1999, opera na faixa de 2,4 GHz e oferece velocidades de dados de até 11 Mbit/s. Até 2004, a maioria dos produtos para WLAN vendidos utilizavam o padrão 802.11b.

O padrão 802.11g, aprovado em 2003, é a variante de 802.11 mais comum do mercado. Ele opera na faixa de 2,4 GHz e oferece velocidades de dados de até 54 Mbit/s. Os produtos de WLAN normalmente são compatíveis com o 802.11b/g.

O 802.11a, aprovado em 1999, opera na faixa de freqüência de 5 GHz e oferece velocidades de dados de até 54 Mbit/s. Um problema da faixa de freqüência de 5 GHz é que ela não está dispo-nível para uso em algumas partes da Europa, onde está reservada para sistemas militares de radar. Nessas áreas, os componentes de WLAN de 5 GHz devem seguir o padrão 802.11a/h. Outra desvantagem do 802.11a é que o seu intervalo de sinal é mais curto que o do 802.11g porque opera em uma freqüência mais elevada; portanto, é necessário um número muito maior de pontos de acesso para transmitir na faixa de 5 GHz do que na faixa de 2,4 GHz.

O 802.11n, que ainda não foi concluído e ratificado, é o padrão da próxima geração, que permi-tirá velocidades de dados de até 600 Mbit/s. Os produtos que reconhecem o 802.11n utilizam um esboço do padrão.

Ao instalar uma rede sem fio, a largura de banda do ponto de acesso e a largura de banda con-sumida pelos dispositivos de rede devem ser levadas em conta. Em geral, a velocidade útil de transmissão de dados aceita por um determinado padrão de WLAN é aproximadamente metade da velocidade estipulada por um padrão, devido ao consumo da sinalização e do protocolo. Com câmeras de rede que operam no padrão 802.11g, no máximo 4 ou 5 câmeras devem ser conec-tadas a um ponto de acesso sem fio.

10.2 Segurança de WLAnDevido à natureza das comunicações sem fio, qualquer pessoa com um dispositivo sem fio que es-teja presente na área coberta por uma rede sem fio poderá compartilhar a rede e interceptar os dados transferidos por ela, a menos que a rede esteja protegida.

Para evitar o acesso não-autorizado aos dados transferidos e à rede, algumas tecnologias de segu-rança, como WEP e WPA/WPA2, foram desenvolvidas para evitar o acesso não-autorizado e cripto-grafar os dados enviados pela rede.

CAPÍTuLO 10 - TECnOLOGIAS SEM FIO

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10.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy)A WEP impede o acesso à rede por pessoas que não possuem a chave correta. Entretanto, a WEP tem pontos fracos. Entre eles está o fato de que as chaves são relativamente curtas e que outras falhas permitem a reconstrução das chaves a partir de uma quantidade relativamente pequena de tráfego interceptado. Hoje em dia, a WEP deixou de ser considerada uma segurança adequa-da, pois há diversos utilitários disponíveis gratuitamente na Web que podem ser usados para quebrar o que deveria ser uma chave secreta de WEP.

10.2.2 WPA/WPA2 (WiFi Protected Access, Acesso WiFi Protegido)O WPA aumenta consideravelmente a segurança, pois não apresenta as deficiências do padrão WEP. O WPA é uma forma padronizada de distribuição de chaves criptografadas.

10.2.3 RecomendaçõesAlgumas diretrizes de segurança para uso de câmeras sem fio para vigilância:

> Ative o login por nome de usuário/senha nas câmeras.

> Ative a criptografia (HTTPS) no roteador sem fio/nas câmeras. Isso deve ser feito antes que as chaves ou credenciais sejam criadas para a WLAN, evitando o acesso não-autorizado à rede com credenciais roubadas.

> Verificar se as câmeras sem fio operam com protocolos de segurança como IEEE 802.1X e WPA/ WPA2.

10.3 Pontes WirelessAlgumas soluções podem usar padrões que não sejam o predominante IEEE 802.11, aumentando a velocidade e permitindo a transmissão de dados a distâncias mais longas, em combinação com uma segurança muito reforçada. Duas tecnologias normalmente usadas são microondas e laser, que podem ser usadas para conectar edifícios ou localidades com um link de dados ponto-a-ponto de alta velocidade.

TECnOLOGIAS SEM FIO - CAPÍTuLO 10

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Sistemas de gerenciamento de vídeoUm aspecto importante de um sistema de vigilância por vídeo é gerenciar a visualiza-ção ao vivo, a gravação, a reprodução e o armazenamento dos vídeos. Se o sistema for composto por apenas uma ou algumas câmeras, a visualização e a gravação básica de vídeo podem ser gerenciadas através da interface de Web interna das câmeras de rede e dos codificadores de vídeo. Quando o sistema for composto por mais que algumas câmeras, recomenda-se o uso de um sistema de gerenciamento de vídeo em rede.

Hoje em dia, existem algumas centenas de sistemas diferentes de gerenciamento de vídeo à disposição para diferentes sistemas operacionais (Windows, UNIX, Linux e Mac OS), segmentos de mercado e idiomas. Entre os aspectos a considerar estão a platafor-ma de hardware escolhida (PC servidor ou uma plataforma baseada em um gravador de vídeo em rede); a plataforma de software; os recursos do sistema, inclusive insta-lação e configuração, gerenciamento de eventos, vídeo inteligente, administração e segurança; e possibilidades de integração com outros sistemas, como ponto de venda ou gestão predial.

11.1 Plataformas de hardwareExistem dois tipos diferentes de plataformas de hardware para um sistema de gerenciamento de vídeo em rede: uma plataforma de PC servidor com um ou mais PCs executando um software de gerenciamento de vídeo, e uma plataforma baseada em um gravador de vídeo em rede (network video recorder, NVR), que é um hardware próprio com software de gerenciamento de vídeo pre-viamente instalado.

11.1.1 Plataforma de PC servidorUma solução de gerenciamento de vídeo que utilize uma plataforma de PC servidor inclui PCs servidores e equipamentos de armazenamento que podem ser adquiridos no mercado para obter o melhor desempenho para o projeto específico do sistema. Essa plataforma aberta facilita a inclu-são de funções no sistema, como armazenamento aumentado ou externo, proteção contra vírus e algoritmos de vídeo inteligentes, paralelamente com um software de gerenciamento de vídeo.

SISTEMAS DE GEREnCIAMEnTO DE VÍDEO - CAPÍTuLO 11

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Uma plataforma de PC servidor também é totalmente dimensionável, permitindo a inclusão de qualquer quantidade de produtos de vídeo em rede ao sistema conforme a necessidade. O har-dware do sistema pode ser ampliado ou atualizado para contemplar o aumento dos requisitos de desempenho. Uma plataforma aberta também facilita a integração com outros sistemas, como controle de acesso, gestão predial e controle industrial. Isso permite que os usuários gerenciem o vídeo e outros controles prediais através de um único programa e uma única interface de usuário. Para saber mais sobre servidores e armazenamento, consulte o Capítulo 12.

Figura 11.1a Um sistema de vigilância de vídeo em rede que utiliza uma plataforma aberta de PC servidor com um software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

11.1.2 Plataforma nVRUm gravador de vídeo em rede é um equipamento com funções previamente instaladas de ge-renciamento de vídeo. Nesse sentido, um NVR é semelhante a um DVR. Alguns DVRs, muitas vezes chamados ‘DVRs híbridos’, também possuem uma função de NVR; ou seja, a capacidade de também gravar vídeo em rede.

Muitas vezes, os equipamentos de NVR têm tecnologia própria, projetada especificamente para gerenciamento de vídeo. Eles são dedicados às suas tarefas específicas de gravação, análise e reprodução de vídeo em rede, e muitas vezes não permitem que nenhum outro aplicativo seja instalado neles. O sistema operacional pode ser o Windows, UNIX/Linux ou um sistema opera-cional próprio.

Software AXIS Camera Station


Câmeras analógicas

Switch de rede

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

Codificador de vídeo da Axis

VISUALIZAÇÃO, REPRODUÇÃOE ADMINISTRAÇÃO

BANCO DE DADOSDE GRAVAÇÃO

VISUALIZAÇÃO, REPRODUÇÃOE ADMINISTRAÇÃOAcesso remoto através do software Cliente AXIS Camera Station

Software clienteAXIS Camera Station

Roteador de banda

larga

INTERNETREDE IP

SERVIÇO DE VISUALIZAÇÃO, REPRODUÇÃO, ADMINISTRAÇÃO E RETAGUARDA

Cabos coaxiais

CAPÍTuLO 11 - SISTEMAS DE GEREnCIAMEnTO DE VÍDEO

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Um NVR é projetado para oferecer um desempenho ideal para um número definido de câmeras, e normalmente é menos dimensionável que um sistema que utiliza um PC servidor. Isso torna a unidade adequada a sistemas menores nos quais o número de câmeras permanece dentro dos limites da capacidade projetada de um NVR. Normalmente, é mais fácil instalar um NVR do que um sistema que utilize uma plataforma de PC servidor.

Figura 11.1b Um sistema de vigilância por vídeo em rede que utiliza um NVR.

11.2 Plataformas de softwareDiferentes plataformas de software podem ser usadas para gerenciar vídeo. Elas incluem o uso da interface de Web incorporada, que existe em muitos produtos de vídeo em rede, ou o uso de um software gerenciamento de vídeo separado, que pode ter uma interface Windows ou de Web.

11.2.1 Funções internasAs câmeras de rede e os codificadores de vídeo da Axis podem ser acessados por uma rede, bas-tando digitar o endereço IP do produto no campo Address/Location (Endereço/Local) de um na-vegador em um computador. Assim que uma conexão for estabelecida com o produto de vídeo em rede, a página inicial do produto, junto com links para as páginas de configuração do produ-to, será automaticamente exibida no navegador de Web.

A interface de Web interna dos produtos de vídeo em rede da Axis possui funções simples de gravação; ou seja, gravação manual de fluxos de vídeo (H.264, MPEG-4, Motion JPEG) em um servidor, com um clique em um ícone, ou gravação iniciada por evento de imagens JPEG indivi-duais em um ou mais locais. A gravação de fluxos de vídeo acionada por eventos é possível com produtos de vídeo em rede com recursos de armazenamento local. Nesses casos, os fluxos de vídeo são gravados no cartão SD/SDHC dos produtos. Para aumentar a flexibilidade de gravação em termos de modos (ou seja, gravações contínuas ou programadas) e funções, é necessário um software separado de gerenciamento de vídeo. A configuração e o gerenciamento um produto de vídeo em rede através da sua interface interna de Web funcionarão quando houver apenas um pequeno número de câmeras em um sistema.

AXIS 262 Network Video Recorder


PC deVisualização

Gravador de vídeo em rede (NVR) Axis

REDE IP


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11.2.2 Software cliente na plataforma WindowsQuando se trata de software separado para gerenciamento de vídeo, os programas clientes na plataforma Windows são os mais usados. Também há software na plataforma Web à disposição. Se for usado um software cliente em Windows para gerenciamento de vídeo, ele deverá ser instalado antes no servidor de gravação. Depois, pode ser instalado um software cliente de visu-alização no mesmo servidor de gravação ou em qualquer outro PC, seja no local ou na mesma rede em que o servidor de gravação estiver instalado, ou remotamente, em uma estação de vi-sualização localizada em uma rede separada. Em alguns casos, o aplicativo cliente também permite que os usuários alternem entre diferentes servidores com o software de gerenciamento de vídeo instalado, possibilitando, assim, o gerenciamento de vídeo em um sistema de grande porte ou em muitas localidades remotas.

11.2.3 Software na WebUm software de gerenciamento de vídeo na Web deve ser instalado antes em um PC servidor que funcionará como servidor de Web e de gravação ao mesmo tempo. Ele permite que usuários em qualquer tipo de computador conectado à rede, em qualquer parte do mundo, tenham acesso ao servidor de gerenciamento de vídeo e, portanto, aos produtos de vídeo em rede que ele gerencia, com um simples navegador de Web.

11.2.4 Escalabilidade do software de gerenciamento de vídeoNa maior parte dos casos, a escalabilidade da maioria dos programas de gerenciamento de vídeo, em termos de número de câmeras e de quadros por segundo, é limitada pela capacidade do hardware, e não do software. O armazenamento de arquivos de vídeo exige ainda mais do har-dware de armazenamento porque ele pode precisar operar ininterruptamente, e não apenas durante o horário comercial normal. Além disso, o vídeo, por natureza, gera grandes quantidades de dados, o que exige muito da solução de armazenamento. Para saber mais sobre servidores e armazenamento, consulte o Capítulo 12.

11.2.5 Software aberto x Software próprio do fornecedorFornecedores de produtos de vídeo em rede oferecem software de gerenciamento de vídeo. Muitas vezes esse software funciona apenas no equipamento de vídeo em rede desse fornecedor. Também existem programas que funcionam em várias marcas de produtos de vídeo, sendo mui-tas vezes oferecidos por empresas independentes. Mais de 550 Parceiros de Desenvolvimento de Aplicativos da Axis oferecem diversas soluções de software. Visite www.axis.com/partner/adp

11.3 Recursos do sistemaUm sistema de gerenciamento de vídeo pode ter muitos recursos diferentes. Alguns dos mais comuns estão relacionados abaixo:> Visualização simultânea do vídeo de várias câmeras> Gravação de vídeo e áudio> Funções de gerenciamento de eventos, inclusive vídeo inteligente, como detecção de movimento em vídeo


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> Administração e gerenciamento de câmeras> Opções de pesquisa e reprodução> Controle de acesso de usuários e registro (auditoria) de atividades

11.3.1 VisualizaçãoUma função essencial de um sistema de sistema de gerenciamento de vídeo é permitir que ima-gens ao vivo e gravadas sejam visualizadas de maneira eficiente e intuitiva. A maioria dos apli-cativos de gerenciamento de vídeo permite que mais de um usuário veja em diferentes modos, por exemplo, visão dividida (para ver câmeras diferentes ao mesmo tempo), tela cheia ou seqü-ência de câmeras (onde as exibições de diferentes câmeras são apresentadas automaticamente, uma após a outra).

Figura 11.3a Tela de visualização ao vivo da AXIS Camera Station.

Muitos programas de gerenciamento de vídeo oferecem também um recurso de reprodução de câmeras múltiplas, que permite aos usuários ver gravações simultâneas de diferentes câmeras. Isso permite que os usuários tenham um quadro abrangente de um evento, o que é útil para uma investigação. Também podem ser disponibilizados os recursos de visualização em vários monito-res e mapeamento, que inserem ícones de câmera que representam em um mapa do edifício ou da área os locais onde as câmeras estão instaladas.

11.3.2 Multi-streamingOs produtos avançados de vídeo em rede da Axis permitem o multi-streaming, no qual vários fluxos de vídeo de uma câmera de rede ou de um codificador de vídeo podem ser configurados

Menu

Links para espaçosde trabalho

Visualizargrupos

Controles deáudio e PTZ

Registrode alarmes

Indicador de gravaçãoBarra de ferramentas


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individualmente com diferentes taxas de quadro, formatos de compactação e resoluções, e en-viados a diferentes destinatários. Esse recurso otimiza o uso da largura de banda da rede.

Figura 11.3b Vários fluxos de vídeo configuráveis individualmente permitem o envio de vídeos com diferentes taxas de quadro a destinatários diferentes.

11.3.3 Gravação de vídeoCom um software de gerenciamento de vídeo como o AXIS Camera Station, é possível gravar vídeos manu¬almente, continuamente e mediante acionamento automático (por movimento ou alarme), e as gravações contínuas e acionadas podem ser programadas para horários seleciona-dos durante cada dia da semana.

A gravação contínua normalmente requer mais espaço em disco do que uma gravação acionadas por alarme. Uma gravação por alarme pode ser acionada, por exemplo, através da detecção de movimento no vídeo ou de entradas externas, através da porta de entrada de uma câmera ou de um codificador de vídeo. Com gravações programadas, é possível definir cronogramas de grava-ções contínuas acionadas por alarme/movimento.

Figura 11.3c Configurações de gravação programada, com uma combinação de gravações contínuas e acionadas

por alarme/movimento aplicadas pelo software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

Gravação/visualização local em taxa de quadros e alta resolução

Gravação/visualização remota em taxa de quadros e resolução média

Visualização com um telefone celular em taxa de quadros média e baixa resolução

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

Câmera analógica

Codificador de vídeo


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Assim que o método de gravação for selecionado, a qualidade das gravações poderá ser definida com a seleção do formato de vídeo (por exemplo, H.264, MPEG-4, Motion JPEG), da resolução, do nível de compactação e da taxa de quadros. Esses parâmetros afetarão a quantidade de lar-gura de banda consumida, além do espaço de armazenamento necessário.

Os produtos de vídeo em rede podem ter recursos variados de taxa de quadros, dependendo da resolução. A gravação e/ou visualização em taxa de quadros (considerada como 30 quadros por segundo no padrão NTSC original e 25 quadros por segundo no padrão PAL) em todas as câme-ras em todos os momentos é mais do que exige a maioria das aplicações. As taxas de quadro em condições normais podem ser estabelecidas um nível mais baixo — por exemplo, de um a quatro quadros por segundo — para reduzir drasticamente o espaço de armazenamento necessário. Em caso de alarme — por exemplo, se for acionada uma detecção por movimento no vídeo ou por um sensor externo— um fluxo separado com taxa de quadros mais elevada poderá ser enviado.

11.3.4 Gravação e armazenamentoA maioria dos programas de gerenciamento de vídeo utiliza o sistema de arquivos padrão do Windows para armazenamento, para que seja possível usar qualquer drive de sistema ou drive de rede para armazenamento de vídeo. Um software de gerenciamento de vídeo pode permitir mais de um nível de armazenamento. Por exemplo, as gravações são realizadas em um disco rígido principal (o disco rígido local) e o arquivamento ocorre em discos locais, discos de rede ou discos rígidos remotos. Os usuários podem especificar o tempo de retenção das imagens no disco rígido principal antes que elas sejam automaticamente excluídas ou transferidas para o drive de arquivamento. Os usuários também podem evitar a exclusão automática de vídeos acionados por eventos, marcando-os ou bloqueando-os especialmente no sistema.

11.3.5 Gerenciamento de eventos e vídeo inteligenteGerenciar eventos é identificar ou criar um evento acionado por estímulos, sejam eles de recursos internos dos produtos de vídeo em rede ou de outros sistemas, como terminais de ponto de venda ou software inteligente de vídeo, e configurar o sistema de vigilância por vídeo em rede para reagir automaticamente ao evento, por exemplo, gravando imagens, enviando alertas e acionando dife-rentes dispositivos, como portas e luzes.

As funções de gerenciamento de eventos e vídeo inteligente podem atuar juntas para permitir que um sistema de vigilância por vídeo use a largura de banda de rede e o espaço de armazenamento de maneira mais eficiente. O monitoramento contínuo ao vivo das câmeras não é necessário, pois os alertas aos operadores podem ser enviados quando ocorrer um evento. Todas as reações confi-guradas podem ser acionadas automaticamente, reduzindo os tempos de reação. O gerenciamento de eventos ajuda os operadores a darem conta de um número maior de câmeras.

As funções de gerenciamento de eventos e de vídeo inteligente podem ser incorporadas e condu-zidas em um produto de vídeo em rede ou em um software de gerenciamento de vídeo. Elas tam-


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bém podem ser realizadas por ambos, pois um software de gerenciamento de vídeo pode aproveitar a função de vídeo inteligente incorporada a um produto de vídeo em rede. Nesse caso, as funções de vídeo inteligente, como detecção de movimento no vídeo e de adulteração de câmera, podem ser realizadas pelo produto de vídeo em rede e marcadas para o software de gerenciamento para que sejam tomadas outras providências. Esse processo oferece diversas vantagens:

> Permite uma utilização mais eficaz da largura de banda e do espaço de armazenamento, pois não exige que uma câmera envie imagens de forma contínua a um servidor de gerenciamento de vídeo para análise de qualquer evento em potencial. A análise é realizada no produto de vídeo em rede e os fluxos de vídeo são enviados para gravação e/ou visualização apenas quando ocorrer algum evento.

> Ele não exige que o servidor de gerenciamento de vídeo tenha recursos de processamento rápido, o que economiza custos. A condução de algoritmos inteligentes de vídeo consome muita CPU.

> É possível obter escalabilidade. Se um servidor fosse obrigado a executar algoritmos de vídeo inteligente, apenas um pequeno número de câmeras poderia ser gerenciado em um determinado momento. Se as funções inteligentes estiverem “na fronteira”, ou seja, na câmera de rede ou no codificador de vídeo, o tempo de reação será menor e será possível gerenciar um número muito grande de câmeras de maneira proativa.

Figura 11.3d O gerenciamento de eventos e o vídeo inteligente permitem que um sistema de vigilância esteja cons-tantemente alerta, analisando as entradas para detectar um evento. Assim que um evento é detectado, o sistema pode responder automaticamente com ações, como gravação de vídeo e envio de alertas.

Acionadores de eventosUm evento pode ser programado ou acionado. Os eventos podem ser acionados por:> Portas de entrada: A(s) porta(s) de entrada de uma câmera de rede ou de um codificador de vídeo podem ser conectadas a dispositivos externos, como um sensor de movimento ou um interruptor de porta.

Detector PIR(infravermelho passivo)

Computador comsoftware degerenciamentode vídeo

Casa

EscritórioINTERNET

Telefonecelular

Servidor degravaçãode vídeo

REDE IP

Relê

Câmera analógica

Câmera derede Axis

Sirene de alarme


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> Disparo manual: O operador pode usar botões para acionar um evento manualmente.

> Detecção de movimento em vídeo: Quando uma câmera detecta um determinado movimento na janela de detecção de movimento da câmera, é possível acionar um evento. Para saber mais sobre detecção de movimento em vídeo, consulte a página 102.

> Adulteração de câmeras: Este recurso, que permite que uma câmera detecte quando é obstruída ou movimentada intencionalmente ou quando perde o foco, pode ser usado para acionar um evento. Para saber mais sobre o alarme ativo de adulteração, consulte a página 102.

> Acionamento por áudio: Isso permite que uma câmera que reconheça áudio acione um evento se detectar sons abaixo ou acima de um determinado limite. Para saber mais sobre detecção de áudio, consulte o Capítulo 8.

> Temperatura: Se a temperatura subir ou cair além do intervalo operacional de uma câmera, um evento pode ser acionado.

Figura 11.3e Criando acionamentos de eventos com a interface de Web de um produto de vídeo em rede da Axis.

ReaçõesOs produtos de vídeo em rede ou um software de gerenciamento de vídeo podem ser configura-dos para reagir a eventos de forma contínua ou em determinados horários. Quando um evento é acionado, estas são algumas das reações mais comuns que podem ser configuradas:


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> Transmitir as imagens ou a gravação de fluxos de vídeo para locais específicos, com uma determinada taxa de quadros. Quando a função de acionamento por eventos for usada na interface de Web dos produtos de vídeo em rede da Axis, apenas imagens JPEG podem ser transmitidas. Quando for usado um software de gerenciamento de vídeo, um fluxo de vídeo com um formato de compressão (H.264/MPEG-4/Motion JPEG) e um nível de compactação especificado pode ser solicitado do produto de vídeo em rede.

> Ativar a porta de saída: A(s) porta(s) de saída de uma câmera de rede ou de um codificador de vídeo podem ser conectadas a dispositivos externos tais como alarmes. Veja a seguir mais detalhes sobre as portas de saída.

> Enviar aviso por email: Esse recurso avisa os usuários que ocorreu um evento. Uma imagem também pode ser anexada ao e-mail.

> Enviar aviso por HTTP/TCP: Esta função envia um alerta a um sistema de gerenciamento de vídeo, que pode, por sua vez, iniciar gravações por exemplo.

> Ir para um ponto predefinido de PTZ: Esta função pode estar disponível em câmeras PTZ ou em câmeras PTZ com cúpula. Ela permite que a câmera aponte para uma posição específica, como uma janela, quando ocorrer um evento.

> Enviar um a mensagem de texto (SMS) com informações sobre o alarme, ou uma mensagem multimídia (MMS) com uma imagem mostrando o evento.

> Ativar um alerta sonoro no sistema de gerenciamento de vídeo.

> Exibir uma janela instantânea com imagens de uma câmera na qual um evento foi acionado.

> Exibir procedimentos que o operador deve seguir.

Além disso, podem ser criados buffers de imagem antes e depois do alarme, permitindo que o produto de vídeo em rede envie vídeo com duração e taxa de quadros definidas antes e depois do acionamento de um evento. Isso pode ajudar a mostrar um quadro mais completo de um evento.

Portas de Entrada/SaídaUm recurso exclusivo de câmeras de rede e codificadores de vídeo, que não existe nas câmeras analógicas, são suas portas integradas de entrada e saída (E/S). Essas portas permitem conectar um produto de vídeo em rede a dispositivos externos e gerenciar esses dispositivos através de uma rede. Por exemplo, uma câmera de rede ou um codificador de vídeo conectado(a) a um sensor de alarme externo através da sua porta de entrada pode ser instruído(a) a enviar vídeo apenas quando o sensor for acionado.


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Os tipos de dispositivos que podem ser conectados à porta de entrada de um produto de vídeo em rede são praticamente infinitos. A regra básica é que qualquer dispositivo capaz de alternar entre um circuito aberto e fechado pode ser conectado a uma câmera de rede ou um codificador de vídeo. A função principal da porta de saída de um produto de vídeo em rede é acionar dispo-sitivos externos, seja automaticamente ou por controle remoto, por meio de um operador ou de um aplicativo.

Tabela 11.3a Exemplo de dispositivos que podem ser conectados à porta de entrada.

Tabela 11.3b Exemplo de dispositivos que podem ser conectados à porta de saída.

Tipo de dispositivo Descrição usoContato de porta Interruptor magnético simples

que detecta a abertura de portas ou janelas.

Quando o circuito é interrompido (porta aberta), é possível enviar imagens/vídeo e avisos pela câmera.

Detector de infravermelho passivo (PIR)

Sensor que detecta movimentos através da emissão de calor.

Quando um movimento é detectado, o PIR interrompe o circuito e é possível enviar imagens/vídeo e avisos pela câmera.

Detector de quebra de vidro

Sensor ativo que mede a pressão do ar em uma sala e detecta quedas repentinas de pressão. O sensor pode ser alimentado pela câmera.

Quando uma queda na pressão do ar detectada, o detector interrompe o circuito e é possível enviar imagens/vídeo e avisos pela câmera.

Tipo de dispositivo Descrição usoRelê de porta Relê (solenóide) que controla a

abertura e o fechamento de fechaduras de portas.

É possível controlar a abertura/o fechamento de uma porta através de um operador remoto (pela rede) ou ser uma reação automática a um evento de alarme.

Sirene Uma sirene de alarme configurada para disparar quando um alarme for detectado.

O produto de vídeo em rede pode acionar a sirene quando um movimento é detectado (usando a detecção interna de movimento no vídeo) ou através de “informações” da entrada digital.

Sistema de alarme/invasão

Um sistema de alarme que monitora continuamente um circuito de alarme normalmente fechado ou aberto.

O produto de vídeo em rede pode agir como um componente integrado do sistema de alarme que serve de sensor, reforçando o sistema de alarme com.


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Detecção de movimento em vídeoA detecção de movimento em vídeo (VMD) é um recurso que existe em todos os sistemas de ge-renciamento de vídeo. É uma forma de definir a atividade em uma cena, analisando os dados de imagem e as diferenças em uma série de imagens. Com a VMD, é possível detectar movimento em qualquer parte do campo de visão de uma câmera. Os usuários podem configurar várias janelas “incluídas” (uma área específica do campo de visão da câmera onde deve ser detectado movimen-to), e janelas “excluídas” (áreas de uma janela “incluída” que devem ser ignoradas). A VMD ajuda a priorizar as gravações, reduzir a quantidade de vídeo gravado e facilitar a pesquisa de eventos.

Figura 11.3f Configuração da detecção de movimento em vídeo no software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station.

Alarme ativo contra adulteraçãoEsta função de vídeo inteligente, incorporada em muitos produtos de vídeo em rede da Axis, pode ser usada como acionamento de eventos quando uma câmera é manipulada de qualquer maneira, por exemplo: redirecionamento, bloqueio, desfocalização, ou pintura por spray, cober-tura ou danificação. Sem essa detecção, o uso das câmeras de vigilância pode ser limitado.

11.3.6 Recursos de administração e gerenciamentoTodos os aplicativos de gerenciamento de vídeo permitem incluir e configurar parâmetros bási-cos de câmera, taxa de quadros, resolução e formato de compactação, mas alguns deles pos-suem funções mais avançadas, como descoberta de câmeras e gerenciamento total de disposi-tivos. Quanto maior ficar um sistema de vigilância por vídeo, mais importante será a capacidade de gerenciar com eficiência os dispositivos conectados à rede.


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Os programas que ajudam a simplificar o gerenciamento de câmeras de rede e codificadores de vídeo em uma instalação muitas vezes oferecem as seguintes funções: > Localização e exibição do estado de conexão de dispositivos de vídeo na rede> Definição de endereços IP> Configuração de uma ou várias unidades> Gerenciamento de atualizações de firmware de várias unidades> Gerenciamento direitos de acesso do usuário> Uma folha de configuração que permite aos usuários ter, em um único lugar, um panorama de todas as configurações de câmera e gravação.

Figura 11.3g O software de Gerenciamento de Câmeras da AXIS facilita encontrar, instalar e configurar produtos de

vídeo em rede.

11.3.7 SegurançaA segurança é uma parte importante do gerenciamento de vídeo. Um produto de vídeo em rede ou um software de gerenciamento de vídeo deve permitir a definição ou configuração dos se-guintes itens:

> Usuários autorizados> Senhas> Níveis diferentes de acesso de usuários, por exemplo:

- Administrador: acesso a todas as funções (no software AXIS Camera Station software, por exemplo, o administrador pode selecionar a quais câmeras e funções o usuário terá acesso).- Operador: acesso a todas as funções, exceto algumas páginas de configuração- Visualizador: acesso apenas às imagens ao vivo de algumas câmeras


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11.4 Sistemas integradosQuando o vídeo é integrado a outros sistemas, como ponto de venda e gestão predial, informa-ções de outros sistemas podem ser usadas para acionar funções tais como gravações por eventos no sistema de vídeo em rede, e vice-versa. Além disso, os usuários podem se beneficiar de ter uma única interface para gerenciar sistemas diferentes.

11.4.1 Interface de programação de aplicativosTodos os produtos de vídeo em rede da Axis contam com uma interface de programação de apli-cativos (API) em HTTP ou uma interface de rede chamada VAPIX®, que facilita para os desenvolve-dores a criação de aplicativos que contemplem o uso de produtos de vídeo em rede. Um software de gerenciamento de vídeo ou um sistema de gestão predial que utiliza o VAPIX® é capaz de soli-citar imagens de produtos de vídeo em rede da Axis, controlar funções de câmeras de rede (por exemplo, PTZ e relês) e definir ou acessar valores de parâmetros internos. Na verdade, ele permite que um sistema faça tudo o que a interface de Web do produto de vídeo em rede permite fazer, e muito mais, como capturar imagens sem compressão no formato de arquivo BMP.

Um fórum setorial global e aberto, chamado ONVIF, foi criado no início de 2008 pelos fabrican-tes Axis, Bosch e Sony para padronizar a interface de rede dos produtos de vídeo em rede. Uma interface de rede padronizada aumentará a interoperabilidade e proporcionará maior flexibilida-de para os usuários finais na criação de sistemas de vídeo em rede com produtos de vários for-necedores. Para saber mais, visite www.onvif.org.

11.4.2 Ponto de VendaA introdução do vídeo em rede em ambientes de lojas facilitou a integração do vídeo aos siste-mas de ponto de venda (PdV).

A integração permite que todas as transações na caixa registradoras sejam conectadas ao vídeo real das transações. Ela ajuda a capturar e evitar fraudes e furtos de funcionários e clientes. Exceções de PdV, como devoluções, valores inseridos manualmente, correções de linhas, cance-lamentos de transações, compras de funcionários, descontos, itens com etiquetas especiais, trocas e reembolsos, podem ser visualmente confirmadas com o vídeo capturado. Um sistema de PdV com vigilância por vídeo integrada facilita encontrar e confirmar atividades suspeitas.

Podem ser usadas gravações por eventos. Por exemplo, uma transação ou exceção de PdV, ou a abertura da gaveta de uma caixa registradora, pode ser usada para acionar uma câmera e gravar e marcar a gravação. A cena anterior e posterior a um evento pode ser capturada utilizando buffers de gravação pré-evento e pós-evento. A gravação por eventos aumenta a qualidade do material gravado, além de reduzir o espaço necessário para armazenamento e o tempo necessá-rio para pesquisar incidentes.


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Figura 11.4a Exemplo de uma sistema de PdV integrado à vigilância por vídeo. Esta tela mostra os recibos junto com vídeos do evento. Imagem cedida por cortesia da Milestone Systems.

11.4.3 Controle de acessoIntegrar um sistema de gerenciamento de vídeo ao sistema de controle de acesso de uma insta-lação permite que o acesso à instalação e às salas seja registrado em vídeo. Por exemplo, é possível capturar imagens de todas as portas quando alguém entra ou sai de uma instalação. Isso permite a verificação visual quando ocorrer algum evento fora do normal. Além disso, tam-bém é possível realizar a identificação de eventos de “carona”. A “carona” ocorre quando, por exemplo, a pessoa que passa seu cartão de acesso permite, conscientemente ou não, que outras pessoas tenham acesso sem precisar passar o cartão.

11.4.4 Gestão predialO vídeo pode ser integrado a um sistema de gestão predial (BMS) que controla vários sistemas, desde aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) até sistemas de segurança, proteção, energia e alarme de incêndio.

Veja a seguir alguns exemplos de aplicação:

> Um alarme de falha de equipamento pode acionar uma câmera para exibir imagens de vídeo a um operador, além de disparar alarmes no BMS.

> Um alarme de incêndio pode acionar uma câmera para monitorar as portas de saída e começar a gravação para fins de segurança.


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> O vídeo inteligente pode ser usado para detectar fluxos inversos de entrada de pessoas em um edifício devido a portas deixadas abertas ou desprotegidas após eventos, como uma evacuação.

> Informações da função de detecção de movimento em vídeo de uma câmera localizada em uma sala de reuniões podem ser usadas com sistemas de iluminação e aquecimento para acender as luzes e desligar o aquecimento assim que a sala ficar vazia, economizando energia.

11.4.5 Sistemas de controle industrialMuitas vezes, a verificação visual remota é vantajosa e obrigatória em sistemas complexos de automação industrial. Com acesso ao vídeo em rede através da mesma interface usada para monitorar um processo, o operador não precisa sair do painel de controle para verificar visual-mente uma parte de um processo. Além disso, quando uma operação não funciona corretamen-te, a câmera de rede pode ser acionada para enviar imagens. Em alguns processos que exigem uma sala estéril, ou em instalações com produtos químicos perigosos, a vigilância por vídeo é a única maneira de ter acesso visual a um processo. O mesmo vale para sistemas de rede elétrica com uma subestação em uma localidade muito afastada.

11.4.6 RFIDSistemas de rastreamento que utilizam RFID (identificação por radiofreqüência) ou métodos semelhantes são usados em muitas aplicações para rastrear objetos. Um exemplo é o manuseio de bagagens em aeroportos, rastreando-as e enviando-as para o destino correto. Se ele for inte-grado à vigilância por vídeo, haverá provas visuais de perda de bagagens ou de danos causados às bagagens e as rotinas de procura podem ser aceleradas.


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Considerações sobre largura de banda e espaço de armazenamentoA largura de banda de rede e o espaço de armazenamento necessários são fatores importantes no projeto de um sistema de vigilância por vídeo. Entre os fatores estão o número de câmeras, a resolução de imagem usada, o tipo e a proporção de compac-tação, as taxas de quadro e a complexidade da cena. Este capítulo apresenta algumas diretrizes de projeto de um sistema, além de informações sobre soluções de armazena-mento e várias configurações de sistema.

12.1 Cálculos de largura de banda e espaço de armazenamentoOs produtos de vídeo em rede utilizam a largura de banda da rede e o espaço de armazenamento de acordo com sua configuração. Como já foi mencionado, isso depende dos seguintes fatores:

> Número de câmeras> Método de gravação (contínuo ou por eventos)> Número de horas por dia em que a câmera realizará gravações> Quadros por segundo> Resolução de imagem> Tipo de compactação de vídeo: Motion JPEG, MPEG-4, H.264> Cena: complexidade da imagem (por exemplo, parede branca ou uma floresta), condições de iluminação e quantidade de movimento (ambiente de escritório ou estações de trem lotadas)> Tempo previsto de armazenamento dos dados

12.1.1 Largura de banda necessáriaEm um sistema de vigilância de pequeno porte, com 8 a 10 câmeras, pode ser usado um switch de rede básico de 100 megabits (Mbit) sem a necessidade de pensar em limitações de largura de banda. A maioria das empresas pode implementar um sistema de vigilância desse porte utilizan-do a rede que já possuem.

LARGuRA DE BAnDA E ESPAçO DE ARMAZEnAMEnTO - CAPÍTuLO 12

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Ao implementar 10 ou mais câmeras, a carga da rede pode ser calculada por algumas regras gerais:

> Uma câmera configurada para gerar imagens de alta qualidade com alta taxa de quadros utilizará aproximadamente 2 a 3 Mbit/s da largura de banda de rede disponível.

> Entre 12 e 15 câmeras, considere o uso de um switch com backbone de alta velocidade (gigabit). Se for usado um switch para alta velocidade, o servidor em que o software de gerenciamento de vídeo está instalado deverá ter um adaptador de rede gigabit instalado.

Entre as tecnologias que permitem gerenciar o consumo de largura de banda estão VLANs em uma rede comutada, Qualidade de Serviço e gravações por eventos. Para saber mais sobre esses tópicos, consulte os capítulos 9 e 11.

12.1.2 Cálculo do espaço de armazenamento necessárioComo já foi mencionado, o tipo de compactação de vídeo usado é um dos fatores que afetam o espaço de armazenamento necessário. O formato de compactação H.264 é de longe a técnica mais eficiente de compactação de vídeo disponível hoje em dia. Sem comprometer a qualidade de ima-gem, um codificador H.264 pode 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 (Parte 2). Isso significa que serão necessários muito menos largura de banda de rede e espaço de armazena-mento para um arquivo de vídeo H.264.

As tabelas abaixo mostram exemplos de cálculos de espaço de armazenamento para todos os três formatos de compactação. Como diversas variáveis afetam os níveis médios de taxa de bits, os cálculos não são tão diretos para os formatos H.264 e MPEG-4. Com o Motion JPEG, a fórmu-la é clara porque esse formato consiste em um único arquivo para cada imagem. O espaço de armazenamento necessário para arquivos Motion JPEG varia de acordo com a taxa de quadros, a resolução e o nível de compactação.

Cálculo para o formato H.264: Velocidade aproximada / 8 (bits em um byte) x 3600s = KB por hora / 1000 = MB por horaMB por hora x horas de operação diária / 1000 = GB por diaGB por dia x período de armazenamento previsto = espaço de armazenamento necessário

Tabela 12.1a Os números acima são baseados em muita movimentação em uma cena. Se houver menos mudanças em uma cena, os números podem ser 20% menores. A quantidade de movimento em uma cena pode afetar muito o espaço de armazenamento necessário.

Câmera Resolução

Velocidade aproximada

(Kbit/s)

Quadros por

segundoMB/hora

Horas de operação GB/dia

Nº 1 CIF 110 5 49,5 8 0.4

Nº 2 CIF 250 15 112,5 8 0.9

Nº 3 4CIF 600 15 270 12 3.2

Total para as 3 câmeras e 30 dias de armazenamento = 135 GB

CAPÍTuLO 12 - LARGuRA DE BAnDA E ESPAçO DE ARMAZEnAMEnTO

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Cálculo para o formato MPEG-4: Velocidade aproximada / 8 (bits em um byte) x 3600s = KB por hora / 1000 = MB por horaMB por hora x horas de operação diária / 1000 = GB por diaGB por dia x período de armazenamento previsto = espaço de armazenamento necessárioObservação: a fórmula não leva em conta a quantidade de movimento, que é um fator impor-tante que pode influenciar o espaço de armazenamento necessário.

Tabela 12.1b

Cálculo para o formato Motion JPEG:Tamanho da imagem x quadros por segundo x 3600s = Kilobyte (KB) por hora /1000 = Megabyte (MB) por horaMB por hora x horas de operação diária / 1000 = Gigabyte (GB) por diaGB por dia x período de armazenamento previsto = espaço de armazenamento necessário

Tabela 12.1c

Câmera Resolução


(Kbit/s)

Quadros por

segundoMB/hora


Nº 1 CIF 170 5 76,5 8 0,6

Nº 2 CIF 400 15 180 8 1,4

Nº 3 4CIF 880 15 396 12 5


Câmera Resolução


(Kbit/s)

Quadros por

segundoMB/hora


Nº 1 CIF 13 5 234 8 1,9

No. 2 CIF 13 15 702 8 5,6

No. 3 4CIF 40 15 2160 12 26



110

Uma ferramenta útil para calcular a largura de banda e o espaço de armazenamento necessários é a AXIS Design Tool, disponível no seguinte endereço: www.axis.com/products/video/design_tool/

Figura 12.1a A AXIS Design Tool possui funções avançadas de gestão de projetos que permitem o cálculo da largura

de banda e do espaço de armazenamento para um sistema grande e complexo.

12.2 Armazenamento em servidorDependendo da unidade central de processamento (CPU), da placa de rede e da RAM interna (Memória de Acesso Aleatório) de um PC servidor, ele pode dar conta de um determinado núme-ro de câmeras, quadros por segundo e tamanho de imagens. A maioria dos PCs pode conter entre duas e quatro unidades de disco rígido, e cada disco pode conter até aproximadamente 300 giga-bytes (GB). Em uma instalação de pequeno ou médio porte, o PC em que o software de gerencia-mento de vídeo está instalado também é usado para gravação de vídeo. Esse método de armaze-namento é chamado “conexão direta”.

Com o software de gerenciamento de vídeo AXIS Camera Station, por exemplo, um único disco rígido basta para armazenar gravações de seis a oito câmeras. Com mais de 12 ou 15 câmeras, devem ser usados ao menos dois discos rígidos para dividir a carga. Para 50 câmeras ou mais, recomenda-se usar um segundo servidor.

12.3 nAS e SAnQuando a quantidade de dados armazenados e a necessidade de gerenciamento ultrapassarem os limites de um armazenamento por conexão direta, um armazenamento conectado em rede (NAS) ou uma rede de área de armazenamento (SAN) aumentará o espaço de armazenamento, a flexibilidade e a capacidade de recuperação.


111

Figura 12.3a Armazenamento conectado em rede

O NAS é um único dispositivo de armazenamento diretamente conectado a uma LAN, oferecendo armazenamento compartilhado a todos os clientes da rede. Um dispositivo de NAS é simples de instalar e fácil de administrar, constituindo uma solução econômica de armazenamento. Entretan-to, ele oferece velocidade limitada para o recebimento de dados, pois tem apenas uma conexão de rede, e isso pode se tornar um problema em sistemas de alta velocidade. As SANs são redes dedi-cadas de alta velocidade para armazenamento, normalmente conectadas a um ou mais servidores através de fibra. Os usuários podem ter acesso a qualquer um dos dispositivos de armazenamento na SAN através dos servidores, e o espaço de armazenamento pode chegar a centenas de terabytes. O armazenamento centralizado reduz a administração e proporciona um sistema de armazena-mento flexível e de velocidade para uso em ambientes com vários servidores. A tecnologia Fiber Channel é normalmente usada para transferir dados a 4 gigabits por segundo e permitir o armaze-namento de grandes quantidades de dados com alto nível de redundância.

Figura 12.3b Uma arquitetura de SAN na qual os dispositivos de armazenamento estão conectados e os servidores dividem a capacidade de armazenamento.

Servidor com software degerenciamento de vídeo

Interruptor de rede, roteador de banda larga ou firewall corporativoCâmeras de rede Axis

Armazenamentoseparado

Server Server Server Server

TCP/IP LAN

Switch Fiber Channel

Matriz dediscos RAID

Fiber Channel Fiber Channel

Matriz dediscos RAID

Fita


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12.4 Armazenamento redundanteOs sistemas de SAN incorporam redundância ao dispositivo de armazenamento. A redundância em um sistema de armazenamento permite que vídeos, ou qualquer outro tipo de dados, sejam gravados simultaneamente em mais de um local. Isso cria um backup para recuperar vídeos caso uma parte do sistema de armazenamento fique ilegível. Há várias opções para oferecer essa camada de armazenamento a mais em um sistema de Vigilância por IP, inclusive uma Matriz Redundante de Discos Independentes (RAID), duplicação de dados, agrupamento (clustering) de servidores e diversos destinatários de vídeo.

RAID. A RAID é um método de disposição de discos rígidos padrão, disponíveis no mercado, de forma que o sistema operacional os consulte como um único disco rígido de grande capacidade. Uma configuração de RAID espalha os dados por várias unidades de disco rígido com redundância suficiente para que os dados possam ser recuperados em caso de falha de um disco. Existem níveis diferentes de RAID, desde praticamente nenhuma redundância até uma solução integralmente es-pelhada na qual não exista interrupção nem perda de dados em caso de falha de um disco rígido.

Figura 12.4a Duplicação de dados..

Duplicação de dados. Este é um recurso comum de muitos sistemas operacionais de rede. Os servidores de arquivos em uma rede são configurados para duplicar dados entre si, criando um backup se um servidor falhar.

Agrupamento (clustering) de servidores. Um método comum de agrupamento de servidores é fazer com que dois servidores funcionem com o mesmo dispositivo de armazenamento, como um sistema RAID. Quando um servidor falhar, o outro servidor config¬urado de maneira idêntica assumirá sua função. Esses servidores podem até mesmo ter o mesmo endereço IP, cada um realizando o “fail-over” de maneira completamente imperceptível para os usuários.

Vários destinatários de vídeo. Um método comum para garantir a Recuperação de Desastres e o armazenamento remoto de vídeo em rede é enviar simultaneamente o vídeo para dois servidores diferentes em localidades separadas. Esses servidores podem ser equipados com RAID, operar em agrupamentos, ou duplicar seus dados com servidores ainda mais afastados. Essa é uma aborda-gem especialmente útil quando os sistemas de vigilância estiverem em áreas perigosas ou de di-fícil acesso, como em instalações de trânsito de massa ou instalações industriais.


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12.5 Configurações de sistema

Sistema de pequeno porte (1 a 30 câmeras)Um sistema de pequeno porte normalmente consiste em um servidor com um aplicativo de vigi-lância instalado para gravar as imagens de vídeo em um disco rígido local. O vídeo é visto e geren-ciado através do mesmo servidor. Embora a maior parte da visualização e do gerenciamento seja realizada no servidor, um cliente (local ou remoto) pode ser conectado para a mesma finalidade.

Figura 12.5a Sistema de pequeno porte.

Sistema de médio porte (25 a 100 câmeras)Uma instalação típica de médio porte possui um servidor com armazenamento adicional conec-tado a ele. Normalmente, o armazenamento é configurado com uma RAID para aumentar a ve-locidade e a confiabilidade. Normalmente, o vídeo é exibido e gerenciado através de um cliente, e não do próprio servidor de gravação.

Figura 12.5b Sistema de médio porte.

Sistema centralizado de grande porte (50 a mais de 1000 câmeras)Uma instalação de grande porte exige alta velocidade e confiabilidade para gerenciar a grande quantidade de dados e a grande largura de banda. Isso exige vários servidores com tarefas dedicadas. Um servidor mestre controla o sistema e decide que tipo de vídeo será armazenado em que servidor de armazenamento. Como há servidores dedicados de armazenamento, é pos-sível realizar o equilíbrio de carga. Nessa configuração, também é possível ampliar o sistema com a inclusão de mais servidores de armazenamento quando for necessário, e realizar traba-lhos de manutenção sem desativar todo o sistema.

Estação de trabalhocliente (opcional)

Servidor de aplicaçõese armazenamento

REDE IP

Estação detrabalhocliente

Servidor deaplicações

e armazenamento

REDE IP

Armazenamento RAID


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Figura 12.5c Sistema centralizado de grande porte.

Sistema distribuído de grande porte (25 a mais de 1000 câmeras)Quando várias localidades precisarem de vigilância com gerenciamento centralizado, podem ser usados sistemas distribuídos de gravação. Cada localidade grava e armazena o vídeo das câme-ras locais. O controlador mestre pode visualizar e gerenciar as gravações de cada localidade.

Figura 12.5d Sistema distribuído de grande porte.

Estações detrabalho

de vigilânciaServidor mestre 1 Servidor de

armazenamento 2Servidor mestre 2 Servidor de

armazenamento 1

REDE IP

Estação detrabalho

Servidor de armazenamento RAIDREDE IP

Servidor de armazenamento RAID

Estação detrabalho

Estações detrabalho

de vigilância

LAN, WAN,INTERNET


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Ferramentas e recursosA Axis oferece várias ferramentas e diversos recursos de informação para ajudar a projetar sistemas de Vigilância por IP. Muitos desses recursos podem ser acessados no site da Axis: www.axis.com/tools

Calculadora de lentesEsta ferramenta ajuda a calcular a distância focal da lente necessária para capturar uma cena específica a certa distância.

Ferramenta de Alcance de CâmeraEsta ferramenta se concentra nos recursos de captura de cenas e reconhecimento de objetos das câmeras de rede da Axis em diferentes distâncias e em combinação com outras lentes. A ferramenta também pode ajudá-lo a navegar pelo catálogo de produtos da Axis para encon-trar a câmera mais adequada às suas necessidades.

AxIS Design ToolEsta ferramenta de cálculo por simulação, disponível na Internet ou em DVD, ajuda a deter-minar a largura de banda e o espaço de armazenamento necessários para projetos especí-ficos de vídeo em rede.

Configurador de Caixas de Proteção AxisEsta ferramenta ajuda você a encontrar os alojamentos certos e acessórios complementa-res tais como braçadeiras, fontes de alimentação e cabos para a sua aplicação de câmera específica.

Vídeo em rede inteligente: compreendendo os modernos sistemas de vigilânciaEste livro de 390 páginas, de capa dura, foi escrito por Fredrik Nilsson e pela Axis Communications. Ele é o primeiro recurso a abordar detalhadamente os recursos avançados de redes digitais e vídeo inteligente. Lançado em setembro de 2008, o livro está disponível na Amazon, na Barnes & Noble e na CRC Press. Você também pode entrar em contato com seu representante local da Axis.

FERRAMEnTAS E RECuRSOS

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O mercado de vigilância por vídeo está mudando à medida que os antigos sistemas analó-gicos convergem para a tecnologia de vídeo em rede. Novas técnicas, novos aplicativos e novas possibilidades de integração estão levando a essa convergência. Para ser bem-suce-dido nesse mercado cada vez mais competitivo, você precisa ter mais habilidades e grande conhecimento sobre soluções de vídeo baseadas em IP. Junte-se à Axis Communications’ Academy, a número 1 em conhecimento sobre vídeo em rede, e esteja sempre um passo à frente da concorrência.

Aprendendo os fundamentosOs Fundamentos de Vídeo em Rede e os Fundamentos da Solução de Vídeo são o alicerce do programa de treinamento da Axis Communications’ Academy. Os fundamentos foram desen-volvidos e aprimorados para atender às necessidades de formação educacional dos profissio-nais de TI e de CCTV analógica tradicional. Por isso, seja qual for seu nível de capacitação, você pode alcançar a proficiência técnica avançada de que precisa para trabalhar com os produtos e as soluções da Axis de maneira bemsucedida.

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AxIS COMMunICATIOnS’ ACADEMY

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MATRIZ, SuÉCIAAxis Communications ABEmdalavägen 14SE-223 69 LundTel: +46 46 272 18 00Fax: +46 46 13 61 30

ÁFRICA DO SuLAxis Communications SA Pty Ltd.Hampton Park, Atterbury House, 20 Georgian CrescentBryanston, JohannesburgTel: +27 11 548 6780Fax: +27 11 548 6799

PO Box 70939Bryanston 2021

ALEMAnHA, ÁuSTRIA, SuÍçAAxis Communications GmbHLilienthalstr. 25DE-85399 HallbergmoosTel: +49 811 555 08 0Fax: +49 811 555 08 69Support: +49 1805 2947 78

ARGEnTInAAxis CommunicationsAv. Del Libertador 2442, Piso 4, CP B1636SR OlivosBuenos AiresTel. +54 11 5368 0569Fax +54 11 5368 2100 Int. 0569

AuSTRÁLIAAxis Communications Pty Ltd.Level 27, 101 Collins StreetMelbourne VIC 3000Tel: +613 9221 6133

BRASILAxis CommunicationsRua Mario Amaral 172, 13º Andar, Conjunto 131 04002-020, Sao PauloTel. +55 11 3050 6600

CAnADÁAxis Communications, Inc.117 Lakeshore Road EastSuite 304Mississauga ON L5G 4T6Tel: +1 800 444 AXIS (2947)Fax: +1 978 614 2100Support: +1 800 444 2947

CHInAShanghai Axis Communications Equipment Trading Co.,Ltd.Room 6001, Novel Building887 Huai Hai Zhong Rd.Shanghai 200020Tel: +86 21 6431 1690

Beijing Axis CommunicationsRm. 2003, Tower BTian Yuan Gang Center C2Dongsanhuan North RoadChaoyang DistrictBeijing 100027Tel: +86 10 8446 4990 Fax: +86 10 8286 2489

CInGAPuRAAxis Communications(S) Pte Ltd.7 Temasek Boulevard#11-01A Suntec Tower 1Singapore 038987Tel: +65 6 836 2777Fax: +65 6 334 1218

COLÔMBIAAxis CommunicationsCarrera 13 No 96-67 Of 308Bogota, ColombiaTel: +57 320 303 2849

CORÉIAAxis Communications KoreaCo., Ltd.Rm 407, Life Combi B/D.61-4 Yoido-dongYeongdeungpo-Ku, SeoulTel: +82 2 780 9636Fax: +82 2 6280 9636

EMIRADOS ÁRABES unIDOSAxis Communications Middle EastPO Box 293637 DAFZA, DubaiTel: +971 4 609 1873

ESTADOS unIDOSAxis Communications Inc.100 Apollo DriveChelmsford, MA 01824Tel: +1 978 614 2000Fax: +1 978 614 2100Support: +1 800 444 2947

ESPAnHAAxis CommunicationsC/ Yunque 9, 1A28760 Tres Cantos, MadridTel: +34 91 803 46 43Fax: +34 91 803 54 52Support: +34 91 803 46 43

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FEDERAçãO RuSSAOOO Axis CommunicationsLeningradsky prospekt31/3, of.405125284, MoscowTel: +7 495 940 6682 Fax: +7 495 940 6682

FRAnçA, BÉLGICA,LuxEMBuRGOAxis Communications SASAntony Parc I2 à 8 place du Général de Gaulle, 92160 AntonyFranceTel : +33 (0)1 40 96 69 00Fax : +33 (0)1 46 74 93 79

HOLAnDAAxis Communications BVGlashaven 38NL-3011 XJ RotterdamTel: +31 10 750 46 00Fax: +31 10 750 46 99Support: +31 10 750 46 31

HOnG KOnGAxis Communications LimitedUnit 1801, 18/F 88 Gloucester Road, Wanchai Hong KongTel: +852 2511 3001Fax: +852 2511 3280

ÍnDIAAxis Video Systems India Private LimitedKheny Chambers4/2 Cunningham RoadBangalore 560002KarnatakaTel: +91 (80) 4157 1222Fax: +91 (80) 4023 9111

ITÁLIAAxis Communications S.r.l.Corso Alberto Picco, 7310131 TorinoTel: +39 011 819 88 17Fax: +39 011 811 92 60

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MÉxICOAXISNet, S.A. de C.V.Unión 61, 2º pisoCol. Escandón, Mexico CityMéxico, D.F., C.P. 11800Tel: +52 55 5273 8474Fax: +52 55 5272 5358

REInO unIDOAxis Communications (UK) LtdSuite 6-7, Ladygrove CourtHitchwood LanePreston, Nr HitchinHertfordshire SG4 7SATel: +44 146 242 7910Fax: +44 146 242 7911Support: +44 871 200 2071

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Sobre a Axis CommunicationsA Axis é uma empresa de TI que oferece soluções para instalações profissionais. A empresa é líder do segmen-to no mercado global e impulsiona a contínua migração do sistema analógico de vigilância por vídeo para o di-gital. Seus produtos e soluções, baseados em platafor-mas de tecnologias novas e abertas, são focados em vigilância e monitoramento remoto.Axis é uma empresa Sueca, operando globalmente, com escritórios em mais de 20 países, e operando através de parceiros em mais de 70 países. Fundada em 1984, Axis está na Bolsa dos Países Nórdicos, NASDAQ OMX Stockholm, listada como AXIS. Para obter mais informações, visite o site www.axis.com

©2006-2009 Axis Communications AB. AXIS COMMUNICATIONS, AXIS, ETRAX, ARTPEC e VAPIX são marcas regis-tradas ou aplicações de marcas comerciais da Axis AB em várias jurisdições. Todos os outros nomes de empresas e produtos são marcas comerciais ou registradas das respectivas empresas. Reservamo-nos o direito de inserir modi-ficações sem aviso prévio.

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