Tech Guide

Guide technique de la vido sur IP.Techniques et facteurs prendre en considration pour dployer unearchitecture de vidosurveillance sur IP avec administration distante.

Bienvenue dans le guide technique Axis de la vido sur IP

Le passage aux systmes vido ouverts, conjugu aux avantages de la mise en rseau, de limagerie numrique et de lin-telligence des camras, constitue un moyen de vidosurveillance et de contrle distant plus efficace que jamais. La vido sur IP offre non seulement toutes les possibilits de la vido analogique, mais aussi un ensemble de fonctions et doptions nouvelles que seules permettent les technologies numriques.

Avant dinstaller votre systme, il convient de savoir tout ce que le systme peut vous offrir. Il importe galement de considrer les facteurs tels que performance attendue, interoprabilit, volutivit, flexibilit et possibilits dextension. Ce guide technique vous prsente ces facteurs et vous aidera mettre en uvre une solution qui profitera pleinement de tous les avantages offerts par la vido sur IP.

Leadership mondialLeader mondial sur le march des produits vido sur IP, Axis dveloppe des solutions de vido sur IP depuis 1996. Avec plus de 600 000 produits vido sur IP profession-nels et plus de 3 millions de produits rseau installs, Axis possde toute lexprien-ce ncessaire pour rpondre aux besoins de votre entreprise. Cest prcisment cette exprience qui, conjugue des technologies de pointe, fait dAxis votre partenaire privi-lgi en matire de vido sur IP.

Axis sest spcialis dans les solutions de vido sur IP destines la scurit, la vidosurveillance, au contrle distant et la diffusion. Notre gamme de produits com-prend des camras rseau, serveurs vido, dcodeurs vido, logiciels de gestion vido, ainsi quun ensemble complet daccessoires audio et vido.

Technologie hors pair Loffre Axis repose avant tout sur une plate-forme technologique IP dveloppe en inter-ne, qui permet la socit dadapter ses produits aux nouvelles applications dune faon la fois rapide et conomique. Facile installer, la technologie utilise permet dob-tenir des solutions compactes et puissantes, assurant une connexion rapide et scurise de lquipement sur tout type de rseau avec ou sans fil.

2

1. Introduction la vido sur IP 1.1. Qu'est-ce que la vido sur IP ? 1.2. Qu'est-ce qu'une camra rseau ? 1.3. Qu'est-ce qu'un serveur vido ? 1.4. Qu'est-ce qu'un logiciel de gestion vido ?

2. volution des systmes de vidosurveillance 2.1. Systmes de vidosurveillance analogique avec magntoscopes traditionnels 2.2. Systmes de vidosurveillance analogique avec enregistreurs numriques 2.3. Systmes de vidosurveillance analogiques avec enregistreurs numriques rseau 2.4. Systmes de vido sur IP avec serveurs vido 2.5. Systmes de vido sur IP avec camras rseau

3. Production d'images 3.1. Capteurs CCD et CMOS 3.2. Balayage entrelac et balayage progressif 3.2.1. Balayage entrelac 3.2.2. Balayage progressif 3.2.3. Exemple : capture dobjets en mouvement 3.3. Compression 3.3.1. Normes de compression des images fixes 3.3.2. Normes de compression vido 3.4. Rsolution 3.4.1. Rsolutions NTSC et PAL 3.4.2. Rsolution VGA 3.4.3. Rsolution MPEG 3.4.4. Rsolution mgapixel 3.5. Fonction jour/nuit 4. Considrations propos de lusage des camras 4.1. Utilisation des camras rseau 4.1.1. Types de camras 4.1.2. Choix de lobjectif 4.1.3. Installations en intrieur et en extrieur 4.1.4. Conseils pratiques 4.2. Utilisation des camras analogiques avec les serveurs vido 4.2.1. Serveurs intgrs aux baies de brassage (serveurs racks) 4.2.2. Serveurs vido autonomes 4.2.3. Serveurs vido combins aux camras PTZ et aux camras dme 4.2.4. Dcodeur vido

778

1010

13131414

1515

171718181919202021242425252627

2929293134343636373738

Table des matires

3

45. Les technologies rseau IP 5.1. Ethernet 5.2. Power over Ethernet 5.3. Rseaux sans fil 5.4. Mthodes de transmission des donnes 5.4.1. Les adresses IP 5.4.2. IPv6 5.4.3. Les protocoles de transport destins la vido sur IP 5.4.4. Mthodes de Transmission de la vido sur IP : diffusion individuelle, multidiffusion et radiodiffusion 5.5. Scurit des rseaux 5.5.1. Scurisation des transmissions 5.5.2. Scurit sur les rseaux sans fil 5.5.3. Protection individuelle des priphriques 5.6. QoS (Quality of Service) 5.7. Complment propos des technologies et priphriques rseau

6. Systme de gestion vido 6.1. Facteurs lis la conception du systme 6.1.1. Bande passante 6.1.2. Stockage 6.1.3. Redondance 6.1.4. Capacit dextension des systmes 6.1.5. Contrle de la frquence 6.2. Considrations propos du stockage 6.2.1. Stockage embarqu (DAS - Direct Attached Storage) 6.2.2. Stockage dport NAS (Network Attached Storage) ou SAN (Storage Area Network) 6.2.3. Systmes RAID (Redundant Array of Independent Disks) 6.3. Scurit des donnes 6.4. Gestion des systmes de grande envergure

7. Gestion vido 7.1. Plates-formes matrielles 7.1.1. Plates-formes utilisant les serveurs PC 7.1.2. Plates-formes utilisant les enregistreurs vido sur IP 7.2. Gestion vido - surveillance et enregistrement 7.2.1. Visualisation via linterface web 7.2.2. Visualisation via logiciel de gestion vido 7.2.3. Enregistrement vido

table des matires

393940414444444445

464648484850

53535354565757585859

596061

6363646465656666

7.3. Fonctionnalits du systme 7.3.1. Dtection de mouvements 7.3.2. Audio 7.3.3. Entres et sorties numriques 7.4. Systmes intgrs 8. Les systmes de vido intelligente 8.1. Quentend-on par vido intelligente ? 8.2. Architectures de vido intelligente 8.2.1. DVR et intelligence centralise 8.2.2. Vido sur IP et intelligence distribue 8.3. Applications-types 8.3.1. Dnombrement de personnes 8.3.2. Identification des plaques minralogiques 8.3.3. D-Fence ou tripwire 8.4. Systmes conus sur des normes ouvertes

Dmarrage rapide : Points prendre en compte pour la conception russie dun systme de vido sur IP 1. Camra analogique/DVR ou camera rseau ? 2. Quelle camra rseau choisir ? 3. Aide la prparation dun projet de vido sur IP 4. Outils de projet

AXIS Academy

Contacts

table des matires

6767697072

73737373747575757676

7777828485

87

91

5

Lindustrie de la vidosurveillance englobe aujourdhui toute une varit de systmes et dquipements de surveillance et de protection des personnes et des biens. Afin de saisir toute limportance et tout le potentiel des systmes intgrs reposant entirement sur le numrique, commenons par examiner les composants essentiels dun systme vido sur IP : la camra rseau, le serveur vido et le logiciel de gestion vido. Au moment de choisir un systme, il convient de comparer les diffrentes technologies disponibles compte tenu de lutilisation que lon souhaite en faire et des contraintes en termes de cots, dvolution, de convivialit et de flexibilit.

1.1. Quest-ce que la vido sur IP ?

La vido sur IP souvent appele IP-Surveillance dans le cadre dapplications spcifiques de vidosur-veillance, de scurit et de contrle distant est un systme permettant ses utilisateurs de visualiser et denregistrer des images vido via un rseau IP (LAN/WAN/Internet).

la diffrence des systmes analogiques, la vido sur IP utilise le rseau informatique plutt quun systme de cblage point--point pour transmettre les informations. Le terme vido sur IP englobe la fois les sources vido et audio vhicules par le systme. Dans une application de vido sur IP, les flux dimages vido numriques peuvent tre transfrs nimporte o dans le monde via un rseau IP cblou sans fil, permettant une visualisation et une enregistrement vido en tout point du rseau.

La vido sur IP est utilise dans un grand nombre de situations. En pratique, cependant, ses applications concernent surtout deux grandes catgories :

Scurit et vidosurveillance Grce ses fonctions avances, la vido sur IP savre particulirement indique pour les appli-

cations de scurit et de vidosurveillance. La souplesse des techniques numriques renforce la capacit protger les personnes, les biens et les proprits. De telles solutions constituent ds lors une option particulirement intressante pour les socits qui possdent dj un systme de vido-surveillance et celles souhaitant mettre en place de telles applications.

7

introduction la vido sur ip - chapitre 1

Introduction la vido sur IP

Contrle distant La vido sur IP permet aux utilisateurs dobtenir tout instant des informations sur une opration

en cours, et de la suivre en temps rel. Cette caractristique en fait une technologie idale pour assurer le contrle des installations, des personnes et des locaux, sur place ou distance. Citons quelques exemples dapplications distantes : le contrle de la circulation, le contrle des lignes de production ou le contrle des points de vente.

Les principaux marchs verticaux bnficiant des systmes vido sur IP sont les suivants : Environnements scolaires Applications de scurit, vidosurveillance et contrle distant des cours de rcration, des couloirs,

des halls dcole et des classes, et scurisation des btiments.

Transports Contrle distant des gares et des voies ferres, des autoroutes et des aroports.

Secteur bancaire Applications courantes dans les locaux des banque, et scurisation des appareils automatiques.

Domaine public des fins de surveillance, pour assurer la scurit des lieux publics.

Commerces Vidosurveillance et contrle distant afin de faciliter et doptimiser la gestion des magasins.

Secteur industriel Surveillance des processus industriels, des systmes logistiques, des systmes de gestion des entre-

pts et de contrle des stocks.

1.2. Quest-ce quune camra rseau ?

Une camra rseau peut tre dfinie comme lassociation dune camra et dun ordinateur. Elle capture et transmet des images en direct sur un rseau IP, ce qui permet aux utilisateurs autoriss de suivre en local ou distance, denregistrer et de grer la vido laide dune infrastructure rseau IP standard.

Prsentation du produitUne camra rseau possde sa propre adresse IP. Connecte au rseau, elle intgre notamment un serveur web, un serveur FTP, un client FTP, un client e-mail, la gestion des alarmes, des possibilits de programmation, et bien plus encore. Une camra rseau na pas besoin dtre connecte un PC : elle fonctionne de faon indpendante et peut tre installe en tout lieu disposant dune connexion au rseau IP. Une camra web (webcam) est, quant elle, tout fait diffrente. Pour fonctionner, elle doit obligatoirement tre connecte au port USB ou IEEE1394 dun PC, ce dernier devant ncessai-rement tre allum.

Outre ses fonctions vido, la camra rseau possde bien dautres fonctions permettant notamment la transmission dautres types dinformations via la mme connexion rseau : entres et sorties num-riques, audio, port(s) srie pour des donnes srie ou mcanismes de contrle des mouvements en panoramique/inclinaison/zoom.

chapitre 1 - introduction la vido sur ip

8

Camra rseau et camra analogiqueCes dernires annes, les camras rseau ont rattrap la technologie analogique et rpondent aujourdhui aux mmes exigences et spcifications. Les camras rseau ont mme dpass les camras analogiques en termes de performances, grce lintgration dun ensemble de fonctions avances, que nous voquerons plus loin dans ce guide.

Pour simplifier, disons quune camra analogique assure le transport de signaux unidirectionnels destination de lenregistreur numrique (DVR) et de loprateur, tandis quune camra rseau est totalement bidirectionnelle et sintgre au reste du systme, le hissant par l mme un niveau suprieur dans un environnement modulaire et volutif. Une camra rseau communique en parallle avec plusieurs applications de manire assurer diffrentes tches telles que, par exemple, la dtec-tion de mouvements ou lenvoi de diffrents flux vido.

Pour en savoir plus sur lutilisation des camras rseau, veuillez vous reporter au chapitre 4.1, page 29.

9


Face arrireFace avant

Indicateur dtatCble de contrle

Rglage du zoom(Tele/wide)

Connecteur dalimentation

Connecteurs I/O

Connecteur rseau Ethernet RJ-45(et Power over Ethernet selon le modle)

Cble de contrle de lobjectif

Rglage du focusDC-iris

Face avant Face arrire

Composantsde la camra

Lintrieur dune camra rseau. Microprocesseur, mmoires Flash et DRAM sont spcialiss pour les applications rseau.

1.3. Quest-ce qu'un serveur vido ?

Un serveur vido permet de migrer vers un systme de vido sur IP en conservant les installations analogiques existantes et en leur octroyant de nouvelles fonctionnalits. Il permet par ailleurs dli-miner certains quipements spcifiques (cbles coaxiaux, moniteurs ou enregistreurs numriques), ceux-ci devenant en effet superflus puisque les enregistrements vido peuvent se faire laide de serveurs informatiques classiques.

Prsentation du produitUn serveur vido possde en gnral de un quatre ports analogiques pour la connexion de camras analogiques, et un port Ethernet pour la connexion au rseau. Tout comme les camras rseau, un serveur vido possde un serveur web intgr, une puce de compression et un systme dexploitation permettant la conversion des flux entrants en images vido numriques, ainsi que leur transmission et leur enregistrement sur le rseau informatique o elles pourront tre visualises et consultes plus facilement.

Outre ses fonctions dentre vido, un serveur vido possde galement dautres fonctionnalits et permet de transporter dautres types dinformations via la mme connexion rseau : entres et sorties numriques, audio, port(s) srie pour les donnes srie ou mcanismes de contrle des mouvements en panoramique/inclinaison/zoom. Un serveur vido permet galement de connecter une multitude de camras spcialises telles que des camras noir et blanc ultrasensibles, des camras miniatures ou des micro-camras.

Pour en savoir plus sur lutilisation des serveurs vido avec des camras analogiques, veuillez vous reporter au chapitre 4.2, page 36.

1.4. Quest-ce quun logiciel de gestion vido ?

Un logiciel de gestion vido fonctionnant sur un serveur Windows ou Unix/Linux est un outil qui permet de grer les images vido, de les analyser et de les enregistrer. Tout un ensemble de logi-ciels permettent de rpondre aux demandes des utilisateurs. Pour la plupart des applications vido, un navigateur web standard assure laffichage de la vido via linterface web intgre la camra rseau ou au serveur vido, et sera suffisant si le systme ne comprend quun nombre restreint de camras.


10

Face arrireFace avantFace avant Face arrire

Switch DIP (terminaison de ligne pour chaque entre vido)

Connecteur dalimentation

Connecteurs BNC

Connecteurs BNC

Indicateurs Alimentation / Rseau / Etat

Terminateur I/O RS-485

Connecteur rseau Ethernet

RJ-45

Connecteur srie RS-232

Pour visualiser simultanment plusieurs camras, un logiciel de gestion vido spcifique est nces-saire. Sous leur forme la plus simple, ces logiciels permettent laffichage en direct, lenregistrement et la consultation des squences vido. Les versions plus labores englobent par exemple les fonctions suivantes :

Affichage et enregistrement simultans de squences directes en provenance de plusieurs camras Diffrents modes denregistrement : continu, planifi, dtection des alarmes et des mouvements Prise en charge de frquences dimage leves et de donnes en grandes quantits Fonctions de recherche multiples des squences enregistres Possibilit daccs distant via un navigateur web, une application cliente ou mme un PDA Contrle des camras PTZ et dme Fonctions de gestion des alarmes (alarmes sonores, messages affichs ou e-mail) Support audio duplex en temps rel Intelligence vido

Pour en savoir plus sur les logiciels de gestion vido, veuillez vous reporter au chapitre 6.3, page 60.

Dveloppements applicatifsAxis propose des logiciels adapts tous les besoins. Afin dlargir encore plus lventail dappli-cations disponibles, Axis offre aux dveloppeurs indpendants et ses partenaires la possibilit dintgrer les produits vido Axis dans leurs propres applications.

Axis dveloppe et supporte ainsi une suite standard de scripts CGI (Common Gateway Interface), consti-tuant linterface applicative HTTP dAxis (AXIS VAPIXTM API). Ces scripts CGI permettant par exemple la dtection des mouvements, le dclenchement dvnements, la notification dalarmes par e-mail, le stockage vido distance, etc. peuvent tre saisis directement sous forme abrge dans lURL dun navigateur web.

Par ailleurs, Axis a dvelopp un kit de dveloppement logiciel (SDK, Software Development Kit) libre regroupant diffrents composants et toute la documentation ncessaire aux dveloppeurs pour intgrer les produits vido Axis dans les applications Windows. Enfin, il est possible de rdiger des scripts excutables dans les produits vido, de manire les adapter certains besoins spcifiques.

Pour en savoir plus sur les outils pour dveloppeurs, rendez-vous sur www.axis.com/techsup/cam_servers/dev/

Exemple de logiciel de gestion vido sous Windows

11


Selecteur de mode de visualisation : 4, 6, 9, 10, 13 ou 16 vues par cran Visualisation en direct dsactive

Contrle I/O

Squence vido

Visualisation des enregistrements

Journal des vnements

Rectangle rouge autour de limage lors de lenregistrement

Visualisation en direct

Programme Partenaires de dveloppement dapplications (ADP)Le programme ADP dAxis, destin aux partenaires de dveloppement dapplications, propose une gamme de solutions applicatives compltes rpondant aux spcifications et aux exigences diverses dans diffrents domaines applicatifs, depuis les logiciels dentre de gamme jusquaux applications compltes couvrant la plupart des secteurs industriels.

Retrouvez toutes les solutions partenaires sur www.axis.com/partner/adp_intro.htm


12

13

volution des systmes de vidosurveillance - chapitre 2

Les systmes de vidosurveillance existent depuis environ 25 ans. Intgralement analogiques leurs dbuts, ils ont volu progressivement vers la technologie numrique. Les systmes actuels ne ressemblent plus gure aux anciennes camras analogiques branches sur des magntosco-pes traditionnels. Aujourdhui, ils utilisent les camras rseau et les serveurs informatiques pour lenregistrement vido dans un systme entirement numrique. Entre les systmes entirement analogiques et les systmes entirement numriques, il existe encore nanmoins toute une srie de solutions partiellement numriques incluant une quantit variable de composants numriques.

Tous les systmes dcrits aux sections 2.2 et 2.3 ci-aprs sont des systmes en partie numriques. Seuls les systmes dcrits aux sections 2.4 et 2.5 sont de vritables systmes de vido sur IP, dans lesquels les squences vido sont en permanence vhicules sur rseau IP. Ce sont aussi des systmes parfaitement volutifs et flexibles.

2.1. Systmes de vidosurveillance analogique avec magntoscopes traditionnels

Un systme de vidosurveillance analogique utilisant un magntoscope traditionnel (VCR) est un sys-tme entirement analogique dans lequel les camras analogiques avec sorties coaxiales sont relies au magntoscope pour lenregistrement. Les bandes utilises sont identiques celles utilises par les particuliers. Les squences vido ne sont pas compresses. Dans le cas dun enregistrement vitesse maximale, une cassette a une dure maximale de 8 heures. Dans les systmes de plus grande envergure, un quad ou multiplexeur peut tre connect entre la camra et le magntoscope. Le quad/multiplexeur permet alors denregistrer le contenu de plusieurs camras sur un mme magntoscope, mais selon une frquence dimage cependant infrieure. La surveillance vido ncessite un moniteur analogique.

volution des systmes de vidosurveillance

Moniteur analogique

Magntoscope

Camrasanalogiques

CABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUEQuad/Multiplexeur

14

chapitre 2 - volution des systmes de vidosurveillance

2.2. Systmes de vidosurveillance analogique avec enregistreurs numriques

Un systme de vidosurveillance analogique utilisant un enregistreur numrique (DVR) est un sys-tme analogique permettant lenregistrement numrique des images. Avec un enregistreur numrique, lenregistrement vido ne se fait plus sur bandes magntiques mais sur des disques durs o les squen-ces sont numrises et compresses de manire emmagasiner chaque jour un maximum dimages. Les premiers enregistreurs numriques disposaient dun espace disque limit. La dure des enregistrements tait donc assez restreinte, moins de rduire la frquence dimages. Grce aux progrs rcents dans ce domaine, lespace disque ne pose plus rellement problme. La plupart des enregistreurs numriques disposent en outre de plusieurs entres vido (en gnral 4, 9 ou 16), ce qui leur permet dintgrer demble les fonctionnalits du quad ou des multiplexeurs.

Les enregistreurs numriques prsentent les avantages suivants : Pas besoin de changer de cassette Qualit constante de limage

2.3. Systmes de vidosurveillance analogiques avec enregistreurs numriques rseau

Un systme de vidosurveillance analogique passant par un enregistreur numrique (DVR) rseau est un systme en partie numrique comprenant un enregistreur numrique rseau connect via un port Ethernet. La vido tant numrise et compresse sur lenregistreur numrique, les images peuvent tre transportes sur un rseau informatique des fins de surveillance sur PC distant. Certains systmes permettent la fois la visualisation des squences en direct et des squences enregistres ; dautres se limitent aux images enregistres. Sur certains systmes, la surveillance vido requiert en outre un client Windows spcifique, tandis que dautres ncessitent un simple navigateur web standard, plus flexible pour une visualisation distance.

Les enregistreurs numriques rseau prsentent les avantages suivants : Visualisation vido distance sur PC Contrle du systme distance

MoniteurCABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUE

EnregistreurnumriqueCamras

analogiques

PC

RESEAULOCAL /Internet

RESEAULOCALCamras

analogiques

CABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUE

Enregistreurnumrique Switch rseau

15

2.4. Systmes de vido sur IP avec serveurs vido

Un systme de vido sur IP associ un serveur vido comprend un serveur vido, un commutateur rseau et un PC quip doutils de gestion vido. La camra analogique est branche sur le serveur vido, lequel assure la numrisation et la compression des squences vido. De son ct, le serveur vido est connect sur le rseau qui transporte la vido vers un PC ou serveur via un commutateur rseau. La vido est alors enregistre sur le disque dur du PC. Il sagit alors dun vritable systme de vido sur IP.

Ce systme utilisant les serveurs vido prsentent les avantages suivants : Recours un rseau standard et un serveur informatique standard pour lenregistrement et le

traitement vido Systme capable dvoluer dune camra la fois Possibilit denregistrement hors-site Systme volutif pouvant tre largi par ajout de nouvelles camras rseau

Ce schma prsente un vritable systme vido sur IP dans lequel les donnes vido sont transmises en permanence sur un rseau IP.Le serveur vido sert de pierre angulaire pour assurer la migration du systme de scurit analogique vers une solution de vido sur IP.

2.5. Systmes de vido sur IP avec camras rseau

Une camra rseau associe une camra et un ordinateur. Permettant la numrisation et la compression vido, elle est en outre quipe dun connecteur rseau. La vido est achemine par rseau IP via les commutateurs rseau, pour tre enregistre sur un PC/serveur standard laide doutils de gestion vido. Il sagit dun systme de vido sur IP part entire, doubl dun systme entirement numrique nutilisant aucun composant analogique.

Les systmes de vido sur IP reposant sur lutilisation de camras rseau prsentent les avantages suivants : Camras haute rsolution (mgapixels) Qualit constante de limage Fonction dalimentation par cble Ethernet (Power over Ethernet) et rseau sans fil Fonctions panoramique/inclinaison/zoom, audio, entres et sorties numriques sur IP Grandes flexibilit et volutivit

Ce schma prsente un systme de vido sur IP dans lequel la vido est transmise en permanence sur rseau IP laide de camras rseau. Ce systme permet de profiter pleinement de tous les avantages offerts par la technologie numrique tout en offrant une qualit dimage constante entre la camra et lcran, quel que soit lendroit o ils se trouvent.

volution des systmes de vidosurveillance - chapitre 2

RESEAULOCAL


Serveur vidoAxis Switch rseau

PC avec logiciel de gestionvido

Camrasanalogiques

CABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUE

Camras RseauAxis


RESEAULOCAL Switch rseau

PC avec logiciel de gestionvido

17

La qualit de limage reprsente indniablement lun des lments les plus importants, voire llment le plus important dune camra. Ceci est particulirement vrai dans les domaines de la surveillance, de la scurit et du contrle distant, o des vies et des biens peuvent tre en jeu. Comment peut-on garantir la qualit de limage ? La question se pose en effet au moment de dfinir un nouveau systme et lorsquon voque la slection et linstallation de nouvelles camras rseau. Contrairement aux camras analogiques, les camras rseau prsentent non seulement des capacits de capture et daffichage dimages, mais aussi de gestion et de compression numrique pour le transfert rseau. La qualit de limage peut varier considrablement. Elle dpend dun ensemble de facteurs tels que le choix de loptique et du capteur dimages, les capacits de traite-ment et le niveau de complexit des algorithmes intgrs dans le microprocesseur.

Dans le prsent chapitre, nous aborderons certains des aspects majeurs prendre en compte dans le choix de camras rseau des fins de surveillance.

3.1. Capteurs CCD et CMOS

Le capteur dimages de la camra assure la transformation des signaux lumineux en signaux lectri-ques. Une camra peut intgrer un capteur dimages bas sur lune des deux technologies suivantes : CCD (Charged Coupled Device) CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

production d'images - chapitre 3

Production dimagesFacteurs dterminant la qualit des images vido sur IP

Capteur CCD Capteur CMOS

18

Les capteurs CCD sont fabriqus laide de techniques dveloppes spcifiquement pour lindustrie des camras, tandis que les capteurs CMOS utilisent des techniques standard, trs rpandues au niveau des puces mmoire, et notamment lintrieur des PC.

La technologie CCDLes capteurs CCD sont utiliss dans les camras depuis plus de vingt ans. Par rapport aux capteurs CMOS, ils prsentent de nombreux avantages qualitatifs, et notamment une meilleure sensibilit la lumire. Cela se traduit par une meilleure qualit dimage en cas de sous-exposition. Les cap-teurs CCD sont toutefois plus chers en raison de leur procd de fabrication non standard et de la complexit de leur incorporation dans les camras. De plus, un phnomne de tranage (smear) est susceptible de se produire lorsquun objet trs clair (par exemple, une lampe ou les rayons du soleil) est prsent dans une scne. Il en rsulte des tranes verticales en dessous et au-dessus de lobjet.

La technologie CMOSGrce aux amliorations rcentes apportes aux capteurs CMOS, leur qualit dimage se rapproche dsormais de celle des capteurs CCD. Cependant, ils ne conviennent toujours pas pour les camras ncessitant une qualit dimage maximale. Les capteurs CMOS permettent de rduire le prix global des camras dans la mesure o ils intgrent tous les lments ncessaires la composition des cam-ras. Ils permettent galement de produire des camras de plus petite taille. Il existe des capteurs de grande taille fournissant des rsolutions en mgapixels pour une varit de camras rseau. Lune des limites actuelles des capteurs CMOS tient leur faible sensibilit la lumire. Si le problme ne sepose pas dans des conditions dclairage normales, il se manifeste en revanche ds que la luminosit diminue. Il en rsulte une image soit trs fonce, soit remplie de parasites (appel bruit).

3.2. Balayage entrelac et balayage progressif

Deux techniques permettent de produire des images vido : le balayage entrelac et le balayage pro-gressif. Le choix de lune ou lautre de ces techniques dpend de lapplication qui sera faite du systme vido et de son but, mais surtout de la ncessit ou non de saisir le mouvement et de visualiser le dtail des objets en mouvement.

3.2.1. Balayage entrelac

Les images obtenues par balayage entrelac font appel des techniques mises au point pour les tlviseurs tube cathodique comportant 576 lignes horizontales visibles pour un cran standard. Lentrelacement consiste diviser ce total en lignes paires et impaires et les rafrachir ensuite alternativement une cadence de 30 par seconde. Lcart minime entre le rafrachissement des lignes paires et impaires cre une lgre distorsion, ou un effet saccad. Ce phnomne sexplique par le fait que seule la moiti des lignes suit le mouvement de limage, tandis que lautre moiti est en attente de rafrachissement.

Les effets de lentrelacement peuvent tre compenss par la technique du dsentrelacement. Le dsen-trelacement est le processus par lequel des images vido entrelaces sont converties sous forme non entrelace, en liminant en partie les distorsions vido afin damliorer la qualit daffichage. Ce pro-cessus est galement appel doublage des lignes. Certains produits vido sur IP, tels que les serveurs vido Axis, intgrent un filtre de dsentrelacement qui amliore la qualit dimage en rsolution maximale (4CIF). Cette fonction limine les problmes de flou de mouvement gnrs par le signal vido analogique de la camra analogique.

Pendant des annes, le balayage entrelac a fort bien servi le monde des camras analogiques, de la tlvision et de la vido VHS. Il demeure le procd le plus indiqu pour certaines applications.

chapitre 3 - production d'images

19

Nanmoins, les techniques daffichage ayant volu avec lapparition des crans cristaux liquides (LCD), des crans plats (TFT), du DVD et des appareils numriques, une nouvelle mthode daffichage des images lcran a t dveloppe : le balayage progressif.

3.2.2. Balayage progressif

la diffrence du balayage entrelac, le balayage progressif scanne toute limage ligne par ligne, tous les seizimes de seconde. En dautres termes, les images captures ne sont pas divises en zones spares comme dans le cas du balayage entrelac. Les crans dordinateurs nont pas besoin dentrelacement pour afficher les images. Elles sont places dans lordre (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, etc.) sur une seule ligne la fois, ce qui permet dviter les effets de scintillement. Ds lors, cette technique peut savrer dcisive lorsquil sagit dafficher le dtail dune squence vido, comme par exemple une personne qui senfuit. Pour des rsultats optimums, cette technique requiert cependant un cran de trs bonne qualit.

3.2.3. Exemple : capture dobjets en mouvement Quand une camra capture un objet en mouvement, la prcision de larrt sur image dpend de la technologie utilise. Comparez les images JPEG suivantes, captures par trois camras diffrentes utilisant respectivement les balayages progressif, entrelac 4CIF et 2CIF. Remarque Tous les systmes produisent une image claire en arrire-plan Brches causes par le mouvement dans un balayage entrelac Mouvement flou caus par une rsolution insuffisante dans lexemple 2CIF Seul le balayage progressif permet didentifier la dynamique de la scne

Remarque : Ces diffrentes images ont t captures avec le mme objectif. Le vhicule se dplaait 20 km/h (15 mph).


1234567891011

1

3

5

7

9

11

2

4

6

8

10

1er champ: Impair 2me champ: Pair Une image complteen balayage entrelac

1234567891011

Une image complteen balayage progressif

ProgressifUtilis par les camras rseau telles que lAXIS 210

Taille de limage 640x480

Dtails :

Entrelac

Comparaison entre les mthodes de balayage progressif, entrelac et 2CIF

Utilis par les camras analogiques


Dtails :

2CIFUtilis par les enregistreurs numriques (DVR)


(NTSC)704x288 (PAL)

Dtails :

Balayage progressifBalayage entrelac

20

3.3. Compression

De nombreux formats de compression disponiblesLa compression des images et des donnes vido peut suivre deux approches diffrentes : lossless (sans perte) ou lossy (avec perte). Dans le cas dune compression lossless, cest--dire sans perte, chaque pixel est maintenu intact. Limage obtenue aprs compression est donc identique loriginal. Cependant, le prix payer est que le gain, en terme de rduction des donnes, est trs limit. Un format de com-pression sans perte bien connu est le format GIF. Du fait de son faible taux de compression, ce format ne convient gure aux solutions de vido sur IP ncessitant larchivage et la transmission de quantits importantes dimages. Voil pourquoi plusieurs mthodes et normes de compression dites lossy ou avec pertes ont t dveloppes. Le principe fondamental est de rduire les lments invisibles loeil humain et daccrotre ainsi considrablement le taux de compression.

Les mthodes de compression suivent galement deux approches diffrentes par rapport aux normes de compression : compression des images fixes et compression vido.

3.3.1. Normes de compression des images fixes

Toutes les normes de compression des images fixes ont la particularit de se concentrer sur une seule image la fois. La norme la plus connue et la plus rpandue en la matire est JPEG.

JPEGLe mode de compression bien connu JPEG a t normalis au milieu des annes 1980, linitiative du Joint Photographic Experts Group. Grce au format JPEG, il est possible de dcompresser et de visua-liser des images laide dun navigateur web standard. JPEG permet dobtenir le degr de compression souhait : le taux de compression est paramtrable.

La compression slectionne est directement lie la qualit de limage voulue. Outre le degr de compression, limage elle-mme influence galement le taux de compression obtenu. Par exemple, un mur blanc peut produire un fichier image de taille relativement petite (et un taux de compression lev), tandis que le mme degr de compression appliqu une scne complexe et charge produira un fichier de plus grande taille, avec un taux de compression plus faible.

Les deux images ci-dessous illustrent le rapport entre taux de compression et qualit dimage pour une scne donne, selon deux degrs de compression diffrents.

Niveau de compression : bas Niveau de compression : lev Ratio de compression : 1:16 Ratio de compression : 1:96 6% de la taille de fichier original 1% de la taille de fichier original Pas de dgradation visible de la Claire dgradation de la qualit de limage qualit de limage


21

JPEG2000JPEG2000 est une autre norme utilise pour la compression dimages fixes. Elle a t mise au point par le comit lorigine de la norme JPEG. La norme JPEG2000 sadresse principalement aux applica-tions mdicales et au monde de la photographie fixe. des taux de compression peu levs, la qualit JPEG2000 est similaire la qualit JPEG. En revanche, quand on passe des taux beaucoup plus levs, JPEG2000 savre lgrement suprieur JPEG. Il y a cependant un prix payer : JPEG2000 reste fort peu support par les navigateurs web et les applications daffichage ou de traitement dimage.

3.3.2. Normes de compression vido

Vido obtenue par une suite dimages JPEG ou Motion JPEG (M-JPEG)M-JPEG est la norme la plus rpandue parmi les systmes de vido sur IP. Une camra rseau, tout comme un appareil numrique permettant la capture dimages immobiles, saisit des images indivi-duelles, et les compresse au format JPEG. Une camra rseau peut ainsi capturer et compresser, par exemple, 30 images individuelles par seconde puis les envoyer sur rseau sous forme de flux continu pouvant tre lu sur un poste de visualisation. une frquence de lordre de 16 images par seconde ou plus, lutilisateur peroit une vido en mouvement. Cest cette mthode que lon appelle Motion JPEG ou M-JPEG. Chaque image individuelle tant totalement compresse en JPEG, une qualit identique est assure pour toutes les images, en fonction du taux de compression slectionn pour la camra rseau ou le serveur vido.

Exemple de squence de trois images au format JPEG

H.263La technique de compression H.263 est conue pour une transmission vido dbit fixe. Linconvnient du dbit fixe est que limage perd de sa qualit lorsque les objets sont en mouvement. La norme H.263 tait initialement destine aux applications de vidoconfrence et non la surveillance o les dtails ont plus dimportance que la rgularit du dbit.

MPEG La norme MPEG (fonde par le Motion Picture Experts Group la fin des annes 1980) est la plus connue des techniques de transmission directe audio et vido. Dans cette section, nous nous limiterons la partie vido de la norme MPEG.

Le principe de base du MPEG consiste comparer entre elles deux images compresses destines tre transmises sur le rseau. La premire des deux images servira de trame de rfrence. Sur les images suivantes, seuls seront envoyes les zones qui diffrent de la rfrence. Lencodeur rseau reconstruit alors toutes les images en fonction de limage de rfrence et de la plage de diffrence.

Bien que plus complexe que la technique Motion JPEG, la compression vido MPEG produit de plus petits volumes de donnes transmettre via le rseau. la page suivante, nous vous proposons une illustration de cette technique consistant ne transmettre que les diffrences existant entre la deuxime et la troisime trame.


22

MPEG est en ralit bien plus complexe que lbauche ci-dessus. Cette mthode implique bien souvent des techniques ou des outils supplmentaires permettant de grer certains paramtres tels que la prdiction du mouvement dans une scne ou lidentification des objets. Il existe aussi diffrentes normes MPEG :

MPEG-1, lance en 1993 et destine larchivage des donnes vido numriques sur CD. La plupart des encodeurs et des dcodeurs MPEG-1 sont conus pour un dbit denviron 1,5 Mbit/s en rsolution CIF. MPEG-1 met surtout laccent sur le maintien dun dbit relativement constant, au dtriment de la qualit dimage, laquelle est variable et comparable la qualit vido VHS. En MPEG-1, la frquence dimage est plafonne 25 (PAL)/30 (NTSC) images par seconde.

MPEG-2, approuve en 1994, tait destine la vido numrique de qualit suprieure (DVD), la tlvision haute dfinition (HDTV), aux supports denregistrement interactifs (ISM), aux systmes dmission vido numrique (DBV) et la tlvision par cble (CATV). Le format MPEG-2 visait accrotre la technique de compression de la norme MPEG-1 afin de couvrir des images plus grandes et de meilleure qualit, mais aux dpens dun taux de compression plus faible et dun dbit dima-ges plus rapide. La frquence est plafonne 25 (PAL)/30 (NTSC) images par seconde, tout comme en MPEG-1.

MPEG-4 reprsente une volution substantielle par rapport au format MPEG-2. Les outils permet-tant de rduire le dbit dimages de manire atteindre une certaine qualit pour une application ou une scne dtermine sont beaucoup plus nombreux en MPEG-4. En outre, la frquence nest plus limite 25 ou 30 images par seconde. Soulignons cependant que la plupart des outils actuels permettant de rduire le dbit ne concernent que les applications en temps rel. Ceci est d au fait que ces outils requirent des capacits telles que les dures dencodage et de dcodage (temps de latence) les rendent quasiment impossibles utiliser dautres fins que pour lencodage de films en studio, de films danimation, etc. En ralit, la majorit des outils MPEG-4 destins aux applications en temps rel sont les mmes que ceux qui existent pour les formats MPEG-1 et MPEG-2.

Lessentiel est de choisir une norme de compression largement utilise, qui assure une bonne qualit dimage, soit par exemple M-JPEG ou MPEG-4.

MPEG-4 (Part 10)Les deux comits lorigine des normes H.263 et MPEG-4 se sont rcemment regroups pour laborer une nouvelle gnration de normes de compression : la norme AVC (Advanced Video Coding) ou H.264 ou MPEG-4 Part 10, dont le but est datteindre des taux de compression trs levs. Cette norme entend offrir une bonne qualit dimage vido, mais selon des dbits considrablement moins levs que par les normes prcdentes, et sans pour autant accrotre la complexit au point de rendre le concept impraticable ou trop onreux mettre en uvre.

Avantages et inconvnients respectifs des normes Motion JPEG, MPEG-2 et MPEG-4De par sa simplicit, la norme trs rpandue M-JPEG (Motion JPEG), utilise en standard dans de nombreux systmes, reprsente souvent un choix judicieux. Le dlai entre la capture de limage par la camra, lencodage, le transfert sur le rseau, le dcodage et laffichage final lcran est limit. En


23

dautres termes, M-JPEG produit un temps de latence plus faible du fait de sa simplicit (compression des images et images individuelles entires). Il convient donc aux applications de traitement dimage et, notamment, la dtection des mouvements et la localisation des objets. Toutes les rsolutions dimages disponibles en pratique, depuis les images adaptes aux tlphones portables (QVGA) jusquaux images vido en taille relle (4CIF) ou suprieure (mgapixels), sont possibles en M-JPEG. Quels que soient le mouvement ou la complexit de limage, le systme garantit la qualit tout en permettant de choisir entre une qualit suprieure (faible compression) ou infrieure (compression leve).

Quant aux fichiers images, leur petite taille ne rclame quun faible dbit et nutilise quune faible bande passante. La frquence dimage peut facilement tre rgle afin de limiter la bande passante utilise sans pour autant nuire la qualit de limage.

Cependant, le format Motion JPEG gnre des volumes de donnes images assez importants desti-nation du rseau. Sur ce plan, MPEG prsente lavantage denvoyer sur le rseau un volume moins important de donnes par unit de temps (dbit) que M-JPEG, sauf des frquences peu leves, comme dcrit ci-dessous. Lorsque la bande passante disponible est limite ou si la vido doit tre enregistre frquence leve alors que lespace de stockage est limit, MPEG savre plus indiqu. MPEG offre une qualit dimage relativement leve pour un dbit plus faible. Nanmoins, cette consommation moins importante de la bande passante se fait au prix dencodages et de dcodages plus complexes, qui affectent leur tour les temps de latence par rapport M-JPEG.

Remarque : MPEG-2 et MPEG-4 sont tous deux soumis des droits de licence.

Le graphique ci-dessous compare les bandes passantes respectives des normes M-JPEG et MPEG-4 pour une mme scne en mouvement. A faibles frquences, compte tenu du fait que la compression MPEG-4 ne peut tirer pleinement parti des similitudes entre trames voisines, la consommation de bande passante est similaire M-JPEG. des frquences plus leves, les images MPEG-4 requirent une bande passante plus faible que les images au format M-JPEG.

propos du support MPEG-4 par AxisLa plupart des produits vido sur IP Axis proposent un encodage vido en temps rel, permettant de gnrer des flux simultans MPEG-4 et M-JPEG. Cette caractristique permet la fois doptimiser les images des fins denregistrement et dconomiser la bande passante requise pour laffichage en direct.

Pour mettre en uvre la norme de compression dimages MPEG-4, Axis observe la norme ISO/IEC 14496-2 (aussi appele MPEG-4 Visual ou MPEG-4 Part 2). Les produits Axis de vido sur IP prennent


Band

e pa

ssan

te

M-JPEG

Frquence dimage

MPEG-4

bit rate variable (VBR) MPEG-4

24

en charge le profil simple perfectionn (ASP) jusquau niveau 5, avec recours possible au profil simple (SP). De nombreux paramtres permettent de configurer les flux afin doptimiser la fois la bande passante et la qualit de limage. Les outils AXIS Media Control (AMC) prvus pour le dcodeur MPEG-4 inclus, facilitent laffichage des images et leur intgration dans les applications.

De plus, le support multidiffusion Axis permet dutiliser un nombre illimit daccs sans pour autant sacrifier les performances du systme. Pour plus dinformations propos de la multidiffusion, veuillez vous reporter au chapitre 5.4.4, page 45.

Existe-t-il une norme de compression universelle ? Pour savoir si une norme est capable de rpondre tous les besoins et quel type dapplication vido sur IP choisir, il convient de se poser les questions suivantes :

Quelle est la frquence ncessaire ? La mme frquence est-elle ncessaire tout le temps ? Lenregistrement/la surveillance sont-ils ncessaires en permanence ou seulement dan le cas dimages en mouvement ou dvnements ? Combien de temps la vido doit-elle tre conserve ? Quelle est la rsolution ncessaire ? Quelle est la qualit dimage ncessaire ? Quel niveau de latence (dure totale dencodage et de dcodage) est acceptable ? Quel degr de robustesse/scurit le systme doit-il prsenter ? Quelle est la bande passante disponible sur le rseau ? Quel est le budget allou au systme ?

Pour de plus amples informations sur les techniques de compression, veuillez vous reporter au livreblanc Axis disponible sur www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

3.4. Rsolution

Analogique ou numrique, la rsolution rpond aux mmes critres. Ce qui diffre, cest la manire de la dfinir. Dans le domaine de la vido analogique, limage se compose de lignes ou de lignes de tlvision, tant donn que la vido analogique provient de lindustrie tlvisuelle. Dans un systme numrique, limage est constitue de pixels (Picture Elements).

3.4.1. Rsolutions NTSC et PAL En Amrique du Nord et au Japon, la toute premire norme en matire de vido analogique corres-pond la norme NTSC (National Television System Committee). En Europe, cest la norme PAL (Phase Alternation by Line). Ces normes proviennent toutes deux de lindustrie tlvisuelle. La rsolution offerte par la norme NTSC est de 480 lignes, pour une frquence de rafrachissement de 60 champs entrelacs par seconde (ou 30 images compltes par seconde). La rsolution offerte par la norme PAL est de 576 lignes, pour une frquence de rafrachissement de 50 champs entrelacs par seconde (ou 25 images com-pltes par seconde). Dans les deux cas, la quantit totale dinformations par seconde est la mme.

Quand on numrise une vido analogique, le nombre maximum de pixels pouvant tre crs dpend du nombre de lignes TV disponibles pour la numrisation. En NTSC, les images numrises font au


25

maximum 720x480 pixels. En PAL, leur taille est de 720x576 pixels (D1). La dfinition la plus cou-rante est 704x576 (PAL) ou 704x480 (NTSC) pixels en 4CIF, ou 704x240 (NTSC) ou 704x288 (PAL) en 2CIF, soit le nombre de lignes horizontales divis par 2. Dans la majorit des cas, chaque ligne hori-zontale saffiche en double (line doubling) lcran, de manire prserver les rapports de limage. Cette mthode permet dviter le flou de mouvement li au balayage entrelac.

On utilise aussi parfois un quart dimage CIF ou QCIF (quart de CIF).

Image illustrant les diffrentes rsolutions NTSC. Image illustrant les diffrentes rsolutions PAL.

3.4.2. Rsolution VGA Larrive des camras rseau permet dsormais de concevoir des systmes entirement numriques permettant de dpasser les limitations du NTSC et du PAL. Plusieurs nouvelles rsolutions drives du monde de linformatique ont ainsi vu le jour, offrant une flexibilit accrue. Elles font aujourdhui partie des normes reconnues mondialement.

VGA est labrviation de Video Graphics Array, un systme daffichage graphique initialement prvu pour les ordinateurs et mis au point par IBM. La rsolution est de 640x480 pixels, soit un format fort semblable aux formats NTSC et PAL. La dfinition VGA convient en principe mieux aux camras rseau, tant donn que la vido est gnralement destine tre vue sur lcran dun ordinateur, aux rsolutions VGA ou VGA multipli. Trs proche du format CIF par sa taille, le format QVGA (quart de VGA) en rsolution 320x240 pixels est aussi frquemment utilis. Le format QVGA est parfois aussi appel rsolution SIF (Standard Interchange Format), que lon confond facilement avec le format CIF. Dautres rsolutions lies au VGA comprennent : XVGA (1024x768 pixels) et 1280x960 pixels, quadruple VGA, qui offrent des rsolutions de lordre du mgapixel (section 3.4.4., page 26).

3.4.3. Rsolution MPEG La rsolution MPEG concerne en gnral lune des rsolutions suivantes : 704x576 pixels (PAL 4CIF) 704x480 pixels (NTSC 4CIF) 720x576 pixels (PAL ou D1) 720x480 pixels (NTSC ou D1)

image generation - chapitre 3

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

26

Image illustrant les diffrentes rsolutions MPEG

3.4.4. Rsolution mgapixel Plus la rsolution est leve, plus limage sera dtaille. Il sagit-l dun principe trs important prendre en compte dans les applications de vidosurveillance, o une haute rsolution dimage peut permettre didentifier un malfaiteur. La rsolution maximale en NTSC et en PAL sur camra analogi-que, aprs numrisation du signal vido sur enregistreur numrique ou sur serveur vido, est de 400 000 pixels (704x576 = 405 504). 400 000 correspond 0,4 mgapixel.

Si lindustrie de la vidosurveillance a pu pallier ces limitations jusqu aujourdhui, les camras rseau permettent dornavant des rsolutions suprieures. Un format mgapixel bien connu est le for-mat 1280x1024, qui offre une rsolution de 1,3 mgapixel, soit 3 fois plus quune camra analogique. On trouve galement des camras de 2 et de 3 mgapixels, et des rsolutions suprieures devraient voir le jour lavenir.

Les camras rseau mgapixels ont lavantage de proposer diffrents rapports largeur-hauteur. Les systmes CCTV utilisent le rapport de 4:3, tandis que les crans de cinma et les crans larges ont un rapport de 16:9. Les parties suprieure et infrieure des images tant en gnral sans intrt mais occupant tout de mme de prcieux pixels, ce rapport a lavantage dconomiser la bande passante et lespace de stockage. Une camra rseau permet dutiliser nimporte quel rapport.

Elles permettent en outre de raliser des mouvements panoramiques/inclinaisons/zooms numriques sans perte de rsolution, en laissant loprateur le choix de la partie des images mgapixels affi-cher. Aucun mouvement mcanique nest ncessaire sur la camra. Do une fiabilit accrue.


16:9

4:3

VGA

640

x 48

0

2/3

D1 4

80 x

480

1/2

D1 3

52 x

480

D1 7

20 x

480

27

3.5. Fonction jour/nuit

Dans certains environnements et certaines situations, il est impossible davoir recours un clairage artificiel. Le cas chant, les camras infrarouges peuvent savrer particulirement utiles. Elles con-cernent les systmes de vidosurveillance pour lesquels les conditions de luminosit sont franchement mauvaises, ainsi que les situations de surveillance dissimule. Les camras sensibles aux infrarouges, capables de capter le rayonnement infrarouge invisible, peuvent, par exemple, tre utilises dans des zones rsidentielles sans dranger les habitants. Elles sont galement utiles quand les camras ne doivent pas se faire remarquer.

La perception de la lumireLa lumire est une forme dnergie lectromagntique ondulatoire prsente lintrieur dun spectre dont loeil humain ne peroit quune portion (longueurs dondes situes entre ~400 et 700 nanomtres, ou nm). Les rayons situs en dessous du bleu, juste en de de ce que loeil humain peut percevoir, correspondent la lumire ultraviolette ; la lumire infrarouge se trouve au-dessus du rouge.

Tous les objets mettent de lnergie (lumire) infrarouge : les tres humains, les animaux et lherbe, par exemple. Les objets plus chauds, comme les tres humains et les animaux, ressortent par rapport aux fonds habituellement plus froids. Dans des conditions de faible luminosit, loeil humain est incapable de dceler les couleurs et les nuances : on ne peroit que le noir, le blanc et les niveaux de gris.

Comment fonctionne le mode jour/nuit et le filtre infrarouge (IR) ?Si loeil humain ne peroit que le spectre lumineux allant du bleu au rouge, en revanche le capteur dune camra dtecte davantage de couleurs. Le capteur dimages parvient capter les ondes infrarou-ges et donc voir la lumire infrarouge. Cependant, par rapport ce que nous percevons, la lumire infrarouge saisie par les capteurs en plein jour produit une certaine distorsion des couleurs. Cest pour cette raison que toutes les camras couleur sont quipes dun filtre IR (un verre optique plac entre lobjectif et le capteur dimages) permettant de supprimer la lumire infrarouge afin de fournir des couleurs auxquelles lhomme est habitu.


10-10 10-8 10-6 10-4 10-2

1018 1016 1014 1012 1010

Rayons X

Longueur dondes ( ) en mtres

Ultraviolet Infrarouge Micro-ondes

400 nm 500 nm 600 nm 700 nm

Visible

28


Quand la luminosit saffaiblit et que limage sassombrit, le filtre IR des camras jour/nuit peut tre retir automatiquement* pour que la camra puisse utiliser la lumire infrarouge et voir mme dans lobscurit. Pour viter la distorsion des couleurs, la camra repasse gnralement en mode noir et blanc, ce qui permet dobtenir des images noir et blanc de haute qualit. Le filtre IR des camras jour/nuit dAxis peut galement tre retir manuellement via linterface de la camra.

*La possibilit de monter et de retirer le filtre IR devant le capteur dimage de la camra dpend du modle de la camra.

Filtre IR, de nuit

Filtre IR, de jour

Certaines rgles de base sont prendre en compte pour maximiser les performances dun systme vido sur IP. Ce chapitre prsente certaines de ces rgles, en particulier celles relatives au choix des composants de la camra, son positionnement et son installation, ainsi que diffrents facteurs considrer pour obtenir la meilleure qualit dimage et la plus grande prcision possibles, tant en intrieur quen extrieur. Dans ce chapitre, vous trouverez galement des exemples de mise en uvre judicieuse dans le cas de systmes combinant des quipements vido analogiques et vido sur IP.

4.1. Utilisation des camras rseau

4.1.1 Types de camras

Si le systme de vidosurveillance que lon compte installer est compltement nouveau et quil nexiste pas de camras analogiques, le matre choix sera en gnral les camras rseau, qui se dclinent en une grande varit de modles adapts tous les besoins.

Le choix trs vaste de camras rseau que lon trouve lheure actuelle permet de rpondre aux besoins de tous les secteurs, quelle que soit la taille du systme requis. Tout comme les camras analogiques, les camras rseau se dclinent en diffrents modles.

Camras rseau fixesLes camras rseau fixes, avec botier et objectif, reprsentent le type de camra rseau traditionnel. Pour certaines applications, il est important que la camra soit bien visible. Dans ce cas, une camra rseau fixe constituera le meilleur choix : parfaitement visible, elle indique tout aussi clairement la direction dans laquelle elle pointe. Autre avantage, les camras rseau fixes sont quipes dobjectifs inter-changeables de type C/CS. Pour une protection renforce, ces camras rseau fixes peuvent tre places dans des caissons spcialement conus pour des installations dintrieur ou dextrieur.

Camras rseau dme fixeLes camras dme fixe, ou mini-dmes, se composent essentiellement dune camra fixe pr-installe dans un caisson fixe de type dme. Elles peuvent tre orientes facilement dans nimporte quelle direction. Leur principal atout tient leur concep-tion discrte et leur capacit passer inaperues, ainsi qu la difficult de dtermi-ner la direction dans laquelle elles pointent. Les camras dme fixe sont rarement quipes dobjectifs interchangeables et mme lorsque plusieurs objectifs sont possi-bles, leur remplacement est limit par lespace disponible lintrieur du dme.

29

considrations propos de lusage des camras - chapitre 4

Considrations propos de lusage des camras

Camras rseau PTZLavantage des camras PTZ tient prcisment leurs fonctionnalits PTZ, cest--dire leurs options de contrle panoramique/inclinaison/zoom. Dans le cas dutilisa-tions manuelles, la camra PTZ permet par exemple de suivre une personne dans un magasin. Les camras PTZ sutilisent essentiellement en intrieur et lorsquil importe de rendre visible la direction dans laquelle elles pointent. La plupart des camras PTZ noffrent pas de fonctions panoramiques 360 degrs et ne sont pas conues pour fonctionner en mode automatique, ou tours de garde". Le zoom optique va de 18x 26x.

Camras dme rseauLes camras dme rseau possdent tous les avantages des camras dme fixe : relativement discrtes, leur observation ne permet pas de dterminer la direction dans laquelle elles pointent. Contrairement aux camras PTZ, les camras dme rseau sont pourvues de fonctions panoramiques 360 degrs. Elles possdent galement toute la robustesse ncessaire pour un fonctionnement en continu en mode tours de garde", la camra bougeant alors en continu suivant par exemple 10 prslections, de jour comme de nuit. Grce la fonction tours de garde", une mme camra permet de couvrir une zone pour laquelle 10 camras fixes seraient ncessaires. Le principal inconvnient est quun seul lieu peut tre surveill la fois, laissant ainsi les 9 autres positions sans surveillance. Le zoom optique va normalement de 18x 30x. Dans le cas dinstallations en extrieur, cependant, des zooms suprieurs 20x savrent en principe impraticables du fait des vibrations et des mouvements dus au vent.

Camras rseau PTZ non mcaniquesAvec larrive des camras rseau, un nouveau type de camras PTZ est en train de gagner le march : les camras PTZ dites non mcaniques". quipes dun capteur mgapixel, ces camras sont capables de couvrir des angles allant de 140 360 degrs. Loprateur peut en outre raliser des vues panoramiques, en inclinaison ou en zoom dans toutes les directions, sans aucun mouvement mcanique. Son princi-pal avantage tient labsence dusure inhrente aux parties mobiles et motorises. La camra permet aussi le recadrage immdiat dans une nouvelle position, une opration qui, dans le cas des camras PTZ traditionnelles, prend parfois 1 seconde. Les meilleures camras PTZ actuelles utilisent des capteurs de 3 mgapixels. Pour garantir une bonne qualit dimage, les fonctions de panoramique et dinclinaison doivent tre limites 140 degrs, et le zoom 3x. Une couverture plus large ou un zoom plus lev ont pour effet de nuire la qualit dimage.

Les diffrents types de camras dcrits ci-dessus possdent en outre diffrentes variantes, et notamment :

Version anti-vandalisme en fonction du caisson de protection utilis Rsistance aux intempries en fonction du caisson de protection utilis Versions jour et nuit, permettant la camra de passer automatiquement ou manuellement du mode

jour avec vido en couleur, au mode nuit avec images noir et blanc pouvant tre amliores par utilisation de lampes infrarouge (IR). Veuillez vous reporter la section 3.5, page 27.

Une fois le choix de la camra opr, ltape suivante consiste slectionner les objectifs, botiers et autres composants ncessaires au systme. Linstallateur doit galement tre au courant de certains aspects concrets relatifs au positionnement des camras afin dassurer la qualit optimale du systme.

chapitre 4 - considrations propos de lusage des camras

30

4.1.2. Choix de lobjectif

Objectifs monture C et objectifs monture CSIl existe deux normes de monture pour les objectifs : la monture C et la monture CS. Leur aspect est identique. Ce qui diffre, cest la distance entre lobjectif et le capteur lorsque lobjectif est plac sur la camra : Monture CS. La distance entre le capteur et lobjectif doit tre de 12,5 mm Monture C. La distance entre le capteur et lobjectif doit tre de 17,5 mm. Une rallonge de 5 mm

(bague dadaptation C/CS) peut tre utilise pour transformer un objectif monture C en objectif monture CS.

Au dpart, la monture C tait la norme. La monture CS en est une adaptation qui permet de rduire les cots de production et de diminuer la taille des capteurs. Aujourdhui, la plupart des camras et tous les objectifs commercialiss sont quips dune monture C. Il est possible de monter un ancien objectif monture C sur une camra monture CS laide dune bague dadaptation C/CS. Si vous ne parvenez pas effectuer la mise au point dune camra, cest sans doute parce que vous nutilisez pas le bon type dobjectif.

Taille du capteurLes capteurs dimages se dclinent en diffrentes tailles, par exemple 2/3", 1/2", 1/3" et 1/4", et les objectifs sont conus suivant ces diffrentes tailles. Il est donc important de choisir lobjectif qui convient la camra. Si un objectif conu pour un capteur 1/2" fonctionne aussi avec les capteurs 1/2", 1/3" et 1/4", en revanche il ne sadapte pas aux capteurs 2/3".

Un objectif conu pour un capteur plus petit que celui de la camra provoque des coins noirs sur limage. Sil est au contraire conu pour un capteur plus grand que celui de la camra, langle de vision sera infrieur langle normal prvu pour lobjectif, une partie de linformation tant alors perdue en dehors de la puce :


31

Bague dadaptation

Monture CSMonture C

Objectif Monture C

17.526 mm12.5 mm

Bague dadaptation5 mm

Objectif Monture CS

Objectif Monture C

17.526 mm12.5 mm


Objectif Monture CS

Objectif Monture C

17.526 mm12.5 mm


Objectif Monture CS

Capteur Capteur

Taille de capteurs et distance focale

Tl

Grand angle

Distance focaleTaille du capteur

1/4", 1/3", 1/2", 2/3"

DiaphragmeMonture

Exigences en termes de distance focaleLa distance focale dtermine le champ de vision horizontal des distances donnes. Plus la distance focale est grande, plus le champ de vision est troit.

Exemples de distances focales ncessaires pour atteindre un champ de vision horizontal denviron 30

La plupart des fabricants proposent des calculateurs dobjectif permettant de mesurer la distance focale entre la scne et lobjectif.

Pour quune personne puisse tre dtecte, elle doit occuper au minimum 10 % de la hauteur de limage. Pour quelle puisse tre identifie, il faut quelle occupe 30 % de limage ou plus. Cest pourquoi il convient de bien examiner les capacits des camras et de visualiser les images obtenues avant de fixer dfinitivement son choix.

Calculs en mtresSur quelle largeur les objets seront-ils visibles une distance de 3 mtres si on utilise une camra munie dun capteur CCD 1/4" et dun objectif de 4 mm ?H = D x h / f = 3 x 3,6 / 4 = 2,7 mtres

Calculs en piedsSur quelle largeur les objets seront-ils visibles une distance de 10 pieds si on utilise une camra munie dun capteur CCD 1/4" et dun objectif de 4 mm ?H = D x h / f = 10 x 3,6 / 4 = 9 piedsH = D x h / f = 3 x 3.6 / 4 = 2.7 meters


32

Exemples dobjectifs monts sur un capteur 1/3

1/3 1/3 1/3

Capteur 1/3 Capteur 1/4 Capteur 1/2 Objectif 1/3 Objectif 1/4 Objectif 1/2

Objectif et taille du capteur

Distance focale

1/2

12 mm

1/3

8 mm

1/4

6 mm

D f

H

h

f = hDH

1/4" Sensor: h=3.6 mm



f = Focal length

Capteur 1/2" : h=6.4 mmCapteur 1/3" : h=4.8 mmCapteur 1/4" : h=3.6 mmf = Distance focale

Types dobjectifs Objectifs focale fixe

La distance focale est fixe, soit par exemple 4 mm. Objectifs focale variable

Lobjectif permet dajuster manuellement la distance focale (champ de vision). Chaque chan-gement de distance focale requiert une mise au point. Le type le plus rpandu est la focale variable de 3,5 8 mm.

Zoom La distance focale peut tre ajuste dans une fourchette donne, par exemple de 6 48 mm, sans affecter la mise au point. Lobjectif est soit manuel, soit motoris pour un contrle distance.

DiaphragmeEn gnral, les camras rseau contrlent la quantit de lumire qui parvient lappareil laide du diaphragme ou par correction de la dure dexposition. Sur les camras traditionnelles, la dure dexposition est fixe. Le rle du diaphragme est dajuster la quantit de lumire parvenant lobjectif. Il existe deux types de diaphragmes pour objectifs :

Diaphragme contrle manuel Dans ce cas, le diaphragme est en gnral rgl lors de linstallation de la camra, de manire

ladapter aux conditions de luminosit ambiantes. Ces objectifs ne pouvant ragir aux chan-gements dexposition, on rglera le diaphragme sur moyen pour des conditions de luminosit variable.

Diaphragme contrle automatique Dans les conditions dextrieur ou quand lexposition varie constamment, il est prfrable duti-

liser un objectif quip dun diaphragme contrle automatique. Louverture du diaphragme est alors commande par la camra et adapte en permanence de manire garder un niveau de luminosit optimal pour le capteur dimages.

- Diaphragme DC : Le diaphragme connect la sortie de la camra est contrl par le processeur de la camra.

- Diaphragme par contrle vido : Le diaphragme est contrl par signal vido.

Les objectifs diaphragme automatique sont recommands pour les applications en extrieur. Le diaphragme ajuste automatiquement la quantit de lumire qui parvient la camra. Le rsultat est optimal et le capteur dimages est protg contre les risques de surexposition. Un diaphragme de fai-ble diamtre permet de rduire la lumire pour une meilleure profondeur de champ (mise au point sur une distance plus grande). Un diaphragme plus large offre quant lui une meilleure qualit dimage en cas de faible luminosit. La valeur douverture du diaphragme est souvent dfinie par la lettre F.


33

Objectif focale variable

Objectif focale fixe

F = Distance focale / Diamtre du diaphragmeLa valeur F dun objectif (ouverture du diaphragme) exprime le rapport entre la distance focale et le diamtre efficace du diaphragme. Elle dtermine la quantit dnergie lumineuse admise au niveau du capteur et joue un rle important dans le rsultat final. Plus la valeur F est grande, moins la lumire parvient au capteur. Moins la valeur F est leve, plus la lumire arrive au capteur et meilleure est la qualit de limage obtenue dans des situations de faible exposition. Le tableau ci-dessous prsente les quantits de lumire admises au niveau du capteur dimages pour diffrentes ouvertures.

Dans des scnes manquant de lumire, il est conseill de poser un filtre de densit neutre devant lobjectif. Ceci permet de rduire uniformment la quantit de lumire arrivant lobjectif pour lensemble du spectre visible et force lobjectif souvrir compltement pour compenser cette perte. Les camras rseau actuelles assurent bien souvent le contrle automatique du diaphragme, afin que limage reste claire mme quand le degr de luminosit varie, soit en fonction de la priode de lanne ou du moment de la journe.

4.1.3. Installations en intrieur et en extrieur

Caissons de protectionLes camras destines tre installes lextrieur ou dans des conditions hostiles doivent tre protges par des caissons de protection spcifiques, rsistants leau ou au vandalisme par exemple. Les caissons pour camras existent en diffrentes dimensions et diffrentes qualits. Certains int-grent un ventilateur assurant le refroidissement et/ou le chauffage.

Une liste complte de caissons de protection pour linstallation des camras rseau Axis lextrieur ou dans des environnements difficiles, humides ou poussireux, est disponible sur : www.axis.com/fr/products/video/housing_list.htm

4.1.4. Conseils pratiques

Les quelques principes de base suivants vous aideront obtenir des images de grande qualit laide dune camra. Ils sont valables pour tous types de camra.

Utilisez beaucoup de lumire La cause premire des problmes de qualit dimage est le manque de lumire. Dune manire

gnrale, plus il y a de lumire, meilleures seront les images. Un manque de lumire rend les images floues et ternes. Les photographes professionnels utilisent toujours des clairages puis-sants. Le lux est lunit de mesure standard de la quantit de lumire. Pour une bonne qualit dimage, un minimum de 200 lux est ncessaire. Une camra haute dfinition peut tre configu-


34

Valeur F f1.0 f1.2 f1.4 f1.7 f2.8 f4.0 f5.6

% de lumire admise 20% 14.14% 10% 7.07% 2.5% 1.25% 0.625%

re pour fonctionner jusqu 1 lux. Cela signifie que les images peuvent tre captures 1 lux. Pour autant, cela ne signifie pas que le rsultat sera bon. Les fabricants utilisant des rfrences diffrentes pour indiquer la sensibilit la lumire, il est difficile de comparer diffrentes camras sans examiner les images obtenues.

vitez les contre-jours Veillez viter les zones lumineuses sur les images. Les images trop claires risquent dtre surex-

poses (blancheur intense) et les objets risquent alors dapparatre trop foncs. Cest un problme classique quand on tente une prise de vue derrire une vitre.

Rduisez le contraste Une camra ajuste lexposition de manire obtenir une image de luminosit moyenne. Quand

on essaie de prendre une personne devant un mur blanc, la personne a gnralement tendance apparatre trop sombre. Ce problme peut se rgler facilement en substituant la couleur blanche de larrire-plan par du gris.

Recommandations pour linstallation dune camra lextrieur

Objectifs Pour les applications en extrieur, on veillera toujours utiliser un objectif diaphragme

automatique. Ce type dobjectif permet dajuster automatiquement la quantit de lumire qui par-vient au capteur dimages. Ce procd permet doptimiser la qualit de limage tout en protgeant le capteur des dangers du soleil.

Lumire directe Veillez toujours viter les rayons directs du soleil sur vos squences. La lumire directe provo-

que laveuglement de la camra et la dcoloration permanente des petits filtres couleur qui se trouvent sur la puce du capteur. Dans la mesure du possible, orientez la camra dans la mme direction que le soleil.

Contraste Une prise de vue contenant une trop grande zone de ciel gnre un contraste trop important.

La camra corrigera le dsquilibre de manire obtenir un niveau de luminosit adquat pour la zone ciel. Par consquent, lobjet ou le paysage intressant sera trop fonc. Une faon de rsoudre ce problme est dinstaller la camra plus haut par rapport au sol, ventuellement sur un pied. Afin dviter les vibrations dues au vent, on veillera toujours fixer les camras laide de matriel solide.

Reflets Lorsque la camra est installe derrire une vitre, par exemple dans un caisson, lobjectif doit

tre plac tout prs de la vitre, sans quoi les reflets de la camra et de larrire-plan apparatront sur limage. Pour rduire les reflets, certains enduits spciaux peuvent tre appliqus sur la vitre place devant lobjectif.


35

EnvironnementRayons de soleil fortsPleine journeEclairage de bureau normal

Lux100,00010,000500

Pice mal claire 100

Serveur vido AxisCamra analogique

CABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUE

RESEAULOCAL/Internet

clairage Lutilisation nocturne des camras peut ncessiter un clairage supplmentaire. Le cas chant, on

veillera viter les ombres et/ou les reflets ventuels. En situation de dissimulation, des lampes infrarouges (IR) peuvent tre utilises au lieu de lclairage normal, dit lumire blanche. La lumire infrarouge est imperceptible : si elle permet de capturer des images partir de camras infrarouges, elle est en revanche invisible lil. Il est possible de connecter des camras rseau sensibles aux infrarouges directement sur un rseau, ou des camras traditionnelles sensibles aux infrarouges via un serveur vido. Remarque : Les camras couleurs ne fonctionnent pas avec la lumire infrarouge. Certaines camras sont capables de passer automatiquement du mode jour au mode infrarouge utile la vision de nuit ; les images apparaissent alors sans couleurs. Pour plus dinformations sur les fonctions jour/nuit, veuillez vous reporter au chapitre 3.5, page 27.

4.2. Utilisation des camras analogiques avec les serveurs vido

Tous les types de camras analogiques camras fixes, dmes, camras pour intrieur, pour extrieur, camras PTZ, etc. peuvent sintgrer dans un systme vido sur IP laide de serveurs vido. Le cble coaxial de la camra analogique est alors simplement branch sur lentre numrique du serveur vido, lequel numrise, compresse et transmet son tour la vido sur le rseau local ou sur Internet. Une fois sur le rseau, la vido est identique aux flux dimages vido provenant dune camra rseau, et peut ds lors tre intgre des systmes vido sur IP. Plus simplement, on peut donc dire quun serveur vido transforme une camra analogique en camra rseau.

En fonction de la configuration, du nombre de camras, de leur type et de la prsence ou non de cbles coaxiaux, diffrents types de serveurs peuvent tre utiliss.

4.2.1. Serveurs intgrs aux baies de brassage (serveurs racks)

La plupart des entreprises disposent dun local de contrle spcifique o sont centraliss tous les qui-pements et do seffectue de manire scurise la surveillance des oprations portant sur certaines donnes critiques. Dans les immeubles qui abritent de nombreuses camras analogiques, le local de contrle est parcouru par un nombre impressionnant de cbles coaxiaux.

Lorsque tout le cblage a dj t ralis et que les cbles ont t relis au local central, linstallation peut profiter dune baie de brassage ou rack pour serveurs vido. Un nombre important de serveurs vido peut ainsi tre reli sur un mme rack et bnficier dune gestion centralise. Un rack permet daccueillir jusqu 12 cartes serveur vido interchangeables. Disposant de connecteurs rseau, de


36

Camra analogique connecte un serveur vido

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

VIDEO4

VIDEO3

VIDEO2

VIDEO1

AXIS + Blade2400

ports de communication srie et de connecteurs dentre-sortie larrire de chaque emplacement, il se charge dalimenter toutes les cartes installes. Un rack 19" (3U) permet en gnral daccueillir jusqu 48 sources vido vitesse maximale, pour une solution haute densit permettant de limiter lencombrement.

4.2.2. Serveurs vido autonomes

Dans un systme de vidosurveillance o des investissements ont t consentis pour les camras analogiques mais o le cblage coaxial na pas encore t ralis, il est intressant de connecter un serveur vido autonome proximit des camras analogiques relies au systme.

4.2.3. Serveurs vido combins aux camras PTZ et aux camras dme

Une camra PTZ peut tre relie un serveur vido autonome ou un serveur vido rack laide dun des ports srie (RS232/422/485) prsents sur le serveur vido. Dans le cas o un serveur vido monoport est utilis proximit de la camra, il offre lavantage de ne pas devoir effectuer de rac-cordements srie pour assurer le contrle du mcanisme PTZ. De plus, ce contrle peut se faire grandes distances via Internet. Le contrle des camras PTZ ncessite cependant la prsence dun pilote spcifique sur le serveur vido. Pour les serveurs vido Axis, des pilotes PTZ sont disponibles pour les camras PTZ et dme les plus courantes. Il suffit de les charger sur le serveur vido. Un pilote install sur le PC qui exploite le logiciel de gestion vido peut galement tre utilis si le port srie est dfini comme serveur srie et transmet donc les commandes.


37

Rack avec cbles coaxiaux connects

Caisson avec camra analogique et serveur vido


38

4.2.4. Dcodeur vido

Dans certains cas, il est ncessaire de pouvoir surveiller les flux vido et audio IP sur un quipement analogique existant. Un dcodeur vido IP permet dans ce cas de transformer les flux vido et audio du rseau en signaux analogiques qui seront interprts par les crans de tlvision classiques, les moniteurs analogiques et les commutateurs vido. Un encodeur/dcodeur est un moyen trs co-nomique de transmettre de la vido analogique sur de grandes distances (analogique numrique analogique).

Grce au dcodeur vido, les moniteurs analogiques peuvent recevoir des informations vido et audio en provenance de camras ou de systmes analogiques comme sils taient installs en local auprs de loprateur, alors quen ralit ils se trouvent par exemple dans une autre ville.

AXIS 292Network Video Decoder

Camrasanalogiques

Serveur Vido Axis

Dcodeurvido rseauAxis

RESEAU IP

Camras rseau Axis

PC aveclogiciel de gestion vido

Domicile

Bureau

Navigateurweb

Moniteur

INTERNET

Camra PTZ/DomeServeur vido Axis

CABLAGECOAXIAL

ANALOGIQUE

RESEAULOCAL/Internet

Camra PTZ/Dme connecte un serveur vido Axis

39

Le protocole Internet (Internet Protocol, ou IP) est le protocole de communication entre ordinateurs le plus utilis de nos jours. Il sert de base la communication par Internet, par messagerie, web et multimdia. Lune des raisons de son succs tient son adaptabilit. IP convient en effet aussi bien aux infrastructures de petite taille quaux entreprises de grande envergure et est accept par un nombre croissant dquipements et de technologies puissantes, conomiques et prouves.

Ce chapitre vous donne un aperu des diffrentes technologies IP utilises, afin de profiter pleine-ment des systmes vido sur IP.

5.1. Ethernet

Aujourdhui, dans le domaine de la bureautique, les ordinateurs utilisent largement la technologie TCP/IP et sont gnralement connects entre eux via un rseau Ethernet. Ethernet permet de bnficier dun rseau rapide, moyennant un cot raisonnable. La plupart des ordinateurs actuels intgrent en standard une interface Ethernet ou acceptent facilement une carte dinterface rseau (NIC) Ethernet.

Principales normes Ethernet :

Ethernet 10 Mbit/s (10 Mbps)Compte tenu de sa faible capacit, cette norme nest plus utilise que rarement dans les rseaux de pro-duction. Depuis les annes 1990, en effet, elle a t remplace par lEthernet 100 Mbit/s. La topologie de lEthernet 10 Mbit/s la plus courante tait appele 10BASE-T et se composait de 4 fils (deux paires torsades) runis sur un cble CAT-3 ou CAT-5. Au centre se trouvait un concentrateur (hub) ou un commutateur, et chaque noeud possdait un port. Cette mme configuration se retrouve aujourdhui dans le Fast Ethernet ou le Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet (100 Mbit/s)Acceptant des vitesses de transfert de donnes jusqu 100 Mbit/s, Fast Ethernet est actuellement la norme Ethernet la plus rpandue dans les rseaux informatiques. La version principale de la norme est appele 100BASE-T. Bien quelle soit plus rcente et plus rapide que lEthernet 10 Mbit, elle lui est par ailleurs en tout point identique. La norme 100BASE-T prsente encore les subdivisions suivantes :

les technologies rseau ip - chapitre 5

Les technologies rseau IP

40

100BASE-TX: Utilisation de cbles en cuivre par paires torsades (CAT-5). 100BASE-FX: Ethernet 100 Mbit/s par fibre optique.Remarque : la plupart des commutateurs rseau 100 Mbit acceptent aussi bien le 10 Mbit que le 100 Mbit, de manire rester compatibles avec les systmes antrieurs (do leur dnomination courante de commutateurs rseau 10/100).

Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s)Gigabit Ethernet est la norme actuellement adopte par les fabricants dquipement rseau pour ordinateurs de bureau. Mais elle sert surtout aujourdhui de support entre les serveurs rseau et les commutateurs rseau. La norme 1000 Mbit/s est trs rpandue. Elle se subdivise en :

1000BASE-T: 1 Gbit/s par cbles en cuivre CAT-5E ou CAT-6. 1000BASE-SX: 1 Gbit/s par fibre multimode (jusqu 550 m). 1000BASE-LX: 1 Gbit/s par fibre multimode (jusqu 550 m). Optimis pour les longues distances

(jusqu 10 Km) par fibre monomode. 1000BASE-LH: 1 Gbit/s par fibre monomode (jusqu 100 Km). Une solution approprie pour les longues distances.

10 Gigabit Ethernet (10 000 Mbit/s)Cette norme est considre comme la nouvelle infrastructure centrale des rseaux dentreprises. La norme 10 Gigabit Ethernet utilise sept types de supports diffrents pour les rseaux LAN, WAN et MAN (Metropolitan Area Network). Elle est actuellement dfinie par une norme supplmentaire, lIEEE 802.3ae, et doit tre incorpore dans une rvision future du standard IEEE 802.3.

5.2. Power over Ethernet

Power over Ethernet (PoE), ou lalimentation lectrique par cble Ethernet, est une technologie qui permet dalimenter les infrastructures LAN standard. Les quipements rseau, tels que les tlphones IP ou les camras rseau, sont ainsi aliments par le mme cble que celui qui sert tablir la connexion rseau. Les prises lectriques ne sont donc plus ncessaires lendroit de la camra, et les systmes dalimentation sans coupure (UPS) garantissent plus facilement un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

La technologie PoE est rgie par la norme appele IEEE 802.3af et conue de manire ne pas entraver les capacits de transmission du rseau et ne pas limiter sa porte. Lnergie transmise linfras-tructure LAN est mise automatiquement disposition des terminaux compatibles identifis, et refuse tout dispositif existant qui ne serait pas compatible. Cette fonction permet ainsi aux utilisateurs de combiner comme ils lentendent et en toute scurit sur le rseau, des quipements existants et des quipements compatibles PoE.

chapitre 5 - les technologies rseau ip

Serveur PC pour la

gestion vido

Switch rseau

GigabitCamras rseau

Axis

10/100 Ethernet

41

Lalimentation fournie peut aller jusqu 15,4W au niveau du commutateur ou de linjecteur, et se traduit par une consommation lectrique de 12,9W maximum au niveau du priphrique ou de la camra, soit une capacit adapte aux camras dintrieur. En revanche, PoE convient moins bien aux camras dextrieur, PTZ et dme, dont la consommation est suprieure. Certains fabricants pro-posent des solutions propritaires non standard permettant aussi dalimenter ce type de camras. Il faut cependant savoir que ces produits ntant pas standard, ils nassurent pas linteroprabilit entre marques diffrentes. La norme 802.3af prend galement en charge ce que lon appelle la classification dalimentation, qui permet un partage ngoci de lnergie entre lunit PoE et les priphriques. Un commutateur intelligent peut ainsi dtourner une quantit dnergie suffisante mais non superflue en direction dun priphrique (la camra) suivant ses besoins, et ventuellement mettre davantage dnergie disposition.

Utilisation de PoELalimentation lectrique PoE fonctionne grce un cblage rseau Ethernet standard (CAT-5) et fournit de lnergie directement partir des ports de transmission reliant les priphriques rseau. Actuellement, les commutateurs rseau proposs par la plupart des fabricants prennent en charge lalimentation lectrique PoE. Dans le cas dune structure rseau ou de commutateurs existants, les clients peuvent bnficier des mmes fonctionnalits en ajoutant un injecteur au commutateur, ce qui permet dalimenter le cble rseau. Toutes les camras rseau disposant de la fonction PoE peuvent tre intgres dans un systme PoE laide dun diviseur actif (active splitter).

Le schma ci-aprs montre comment une camra rseau peut tre alimente par un cble rseau et continuer fonctionner mme en cas de coupure de courant.

5.3. Rseaux sans fil

Mme si les rseaux filaires prvalent actuellement dans la plupart des btiments, une solution sans fil peut savrer intressante pour lutilisateur, tant financirement que sur le plan fonctionnel. Songeons par exemple certains btiments classs, o linstallation dun cblage endommagerait invitablement lintrieur, ou certains sites (commerces par exemple) pour lesquels la camra doit tre rgulirement dplace et o lon ne souhaite pas devoir tirer chaque fois de nouveaux cbles. Une autre utilisation courante de la technologie sans fil concerne les btiments ou les sites que lon souhaite relier sans pour autant devoir entreprendre de lourds et coteux travaux au sol.

La technologie sans fil sapplique la fois aux systmes vido sur IP et aux systmes analogiques. Elle dpasse donc le primtre strict des rseaux. La transmission sans fil se divise en deux catgories principales :

les technologies rseau ip- chapitre 5

Switch rseau

Systmedalimentationsans coupure

(UPS) 3115

Midspan

Camra rseauAxis avec

PoE intgr

Camra rseauAxis sans PoE

intgrP o w e r D s in e 4 0 0 1Diviseur

actif

Alimentation Ethernet Power over Ethernet

42

LAN sans fil (Wireless LAN, ou WLAN) : Le LAN dfinit un rseau local, cest--dire sur de courtes distances et en principe lintrieur.

Les normes LAN sont aujourdhui bien dfinies et les priphriques de marques diffrentes sont gnralement compatibles entre eux.

Ponts sans fil Lorsque certains btiments ou sites doivent tre relis par une liaison rapide, une liaison point-

-point longue distance et grande vitesse est ncessaire. Les technologies micro-ondes et laser sont couramment utilises.

Normes lies au LAN sans fil

802.11aNorme oprant sur la frquence des 5 GHz pour une capacit relle allant jusqu ~24 Mbps et jusqu 30 m en situation dextrieur. Le nombre de produits pris en charge est cependant limit. Le dbit thorique est de 54 Mbps.

802.11bNorme offrant une capacit relle allant jusqu ~5 Mbps et jusqu 100 m en situation dextrieur. Opre sur la frquence des 2,4 GHz. Le dbit thorique est de 11 Mbps.

802.11gNorme la plus utilise, reprsentant une amlioration par rapport la norme 802.11b. Capacit relle jusqu ~24 Mbps et jusqu 100 m en situation dextrieur. Opre sur la frquence des 2,4 GHz. Le dbit thorique est de 54 Mbps.

802.11nNouvelle gnration de la norme LAN 802.11 sans fil. Le dbit effectif dpassera les 100 Mbps.

Broadband wireless access

IEEE 802.16, ou WiMAX, est une norme conue pour laccs aux rseaux Wi-Fi mtropolitains utili-sant une architecture de type point--multipoint. Elle dfinit lutilisation de la bande passante entre les bandes de frquences des 10 GHz et des 66 GHz, et sous les 11GHz. 802.16 accepte des dbits trs levs, tant en amont quen aval, partir de postes pouvant tre situs 50 km et

Documents

Tech Guide