Веб-камера - технические характеристики, как выбирать, правила использования. Веб-камера для слежения Описание и технические характеристика веб камеры

Цифровая веб-камера представляет собой сетевое устройство, которое состоит из видео камеры (ПЗС-матрицы), процессора компрессии и встроенного веб-сервера. Как правило, веб-камера используется как устройство для организации видеосъемки, видеоконференций или видеонаблюдения и передачи видеоизображения по сети LAN/WAN/Internet. Для работы веб-камеры в сети не требуется специальных устройств и персонального компьютера. В зависимости от настроек, доступ к видеоизображению, полученному веб-камерой, может быть открыт всем пользователям сети или только авторизованным пользователям.

Устройство и принцип работы веб-камеры

Современная веб-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, перобразование аналогового видеосигнала в цифровой, сжатие цифрового видеосигнала и передачу видеоизображения по компьютерной сети. Поэтому в состав веб-камеры входят следующие компоненты:

ПЗС-матрица,

объектив,

оптический фильтр,

плата видеозахвата,

блок компрессии (сжатия) видеоизображения,

центральный процессор и встроенный веб-сервер,

флэш-память,

сетевой интерфейс,

последовательные порты,

тревожные входы/выходы.

В качестве фотоприемника в большинстве веб-камер применяется ПЗС-матрица (ПЗС, CCD - прибор с зарядовой связью) - прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3: 4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал. ПЗС-матрица состоит из большого числа светочувствительных ячеек. Для того чтобы повысить световую чувствительность ПЗС-матрицы, нередко формируют структуру, которая создает микролинзу перед каждой из ячеек. В технических параметрах веб-камеры обычно указывают формат ПЗС-матрицы (длина диагонали матрицы в дюймах), число эффективных пикселей, тип развертки (построчная или чересстрочная) и чувствительность.

Объектив - это линзовая система, предназначенная для проецирования изображения объекта наблюдения на светочувствительный элемент веб-камеры. Объектив является неотъемлемой частью веб-камеры, поэтому от правильности его выбора и установки зависит качество видеоизображения, получаемого веб-камерой. Достаточно часто веб-камера комплектуется объективом. Объективы характеризуются рядом важнейших параметров, таких как фокусное расстояние, относительное отверстие (F), глубина резкости, тип крепления (C, CS), формат.

Оптические инфракрасные отсекающие фильтры , которые устанавливают в веб-камеры, представляют собой оптически точные плоскопараллельные пластинки, монтируемые сверху ПЗС-матрицы. Они работают как оптические низкочастотные фильтры с частотой среза около 700 нм, вблизи красного цвета. Они отсекают инфракрасную составляющую световых волн, обеспечивая веб-камере правильную цветопередачу. Однако, на многие черно-белые веб-камеры такие фильтры не устанавливают, благодаря чему монохромные веб-камеры имеют более высокую чувствительность.

Плата видеозахвата веб-камеры (блок оцифровки) осуществляет преобразование аналогового электрического сигнала, сформированного ПЗС-матрицей, в цифровой формат. Процесс преобразования сигнала состоит из трех этапов:

Дискретизация,

Квантование,

Кодирование.

Дискретизация - считывание амплитуды электрического сигнала через равные промежутки времени (период). Этот этап преобразования сигнала характеризуется частотой дискретизации.

Квантование - это процесс представления результатов дискретизации в цифровой форме. Изменение уровня электрического сигнала за период дискретизации представляется в виде кодового слова из 8, 10 или 12 бит, которые дают соответственно 256, 1024 и 4096 уровней квантования. От числа уровней квантования зависит точность представления сигнала в цифровой форме.

Кодирование. Помимо информации об изменении уровня сигнала, полученной на предыдущем этапе, в процессе кодирования формируются биты, сообщающие о конце синхроимпульса и начале нового кадра, а также дополнительные биты защиты от ошибок.

Блок компрессии веб-камеры выполняет сжатие оцифрованного видеосигнала в один из форматов сжатия (JPEG, MJPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Благодаря сжатию, сокращается размер видеокадра. Это необходимо для хранения и передачи видеоизображения по сети. Если локальная сеть, к которой подсоединена веб-камера, имеет ограниченную полосу пропускания, то во избежание переполнения сетевого трафика целесообразно сокращать объем передаваемой информации, снизив либо частоту передачи кадров по сети, либо разрешение кадров. Большинство форматов сжатия, которые используют веб камеры, обеспечивает разумный компромисс между этими двумя способами решения проблемы передачи видео по сети. Известные на сегодняшний день форматы сжатия позволяют получить оцифрованный поток с полосой пропускания 64 Кб - 2 Мб (при такой полосе пропускания потоки видеоданных могут работать параллельно с другими потоками данных в сетях).

Сжатие видеоизображения в веб-камере может быть представлено как аппаратно, так и программно. Программная реализация компрессии дешевле, однако из-за высокой вычислительной емкости алгоритмов сжатия она малоэффективна, особенно когда требуется просматривать видеоизображение с веб-камеры в online режиме. Поэтому большинство ведущих производителей выпускают веб-камеры с аппаратной реализацией сжатия. Например, каждая сетевая камера компании AXIS Communications оснащена процессором компрессии ARTPEC, осуществляющим высокоскоростное сжатие видеоизображения в формат JPEG/MJPEG.

Центральный процессор является вычислительным ядром веб-камеры. Он осуществляет операции по выводу оцифрованного и сжатого видеоизображения, а также отвечает за выполнение функций встроенного веб-сервера и управляющей программы для веб-камер.

Интерфейс для Ethernet служит для подключения веб-камеры к сети стандарта Ethernet 10/100 Мбит/с.

Для работы в сети веб-камера может иметь последовательный порт для подключения модема и работы в режиме dial-up при отсутствии локальной сети. Через последовательный порт можно также подключать к веб-камере периферийное оборудование.

Карта флэш-памяти позволяет обновлять управляющие программы веб-камеры и хранить пользовательские HTML-страницы.

ОЗУ служит для хранения временных данных, которые генерируются при выполнении управляющих программ и пользовательских скриптов. Многие интернет-камеры имеют так называемый видеобуфер. Это часть ОЗУ, зарезервированная для записи и временного хранения снятых веб-камерой видеокадров. Информация в видеобуфере обновляется циклически, т.е. новый кадр записывается вместо самого старого. Эта функция необходима, если веб-камера выполняет охранное видеонаблюдение, поскольку позволяет восстанавливать события, предшествующие и следующие за сигналом тревоги с подключенных к веб-камере охранных датчиков.

Тревожные входы/выходы служат для подключения к веб-камере датчиков тревоги. При срабатывании одного из датчиков генерируется сигнал тревоги, в результате чего процессор веб-камеры компонует набор кадров, записанных в видеобуфер до, после и в момент поступления сигнала тревоги. Этот набор кадров может отсылаться на заданный e-mail адрес или по FTP.

Подключение и установка веб-камеры

Как правило веб-камера подключается к сети Internet через порт 10BaseT/100BaseTX/1000BaseTX Ethernet или при помощи модема через последовательный порт. После физического подключения веб-камеры к сети ей присваивается IP-адрес. Чаще всего у веб-камеры нет IP-адреса по умолчанию; он устанавливается либо с помощью соответствующей функции стандартного веб-браузера, либо командой DOS, которая использует для идентификации серийный номер веб-камеры, присвоенный ей производителем. Кроме того, фирмы-производители разрабатывают специальные программы для веб-камер, значительно упрощающие процедуру присвоения веб-камере IP-адреса (например, IP Installer компании AXIS Communications). Благодаря встроенному программному обеспечению для веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента, e-mail клиента и др., веб-камера подключается непосредственно к LAN/WAN/Internet сети и работает в ней как самостоятельное сетевое устройство. Это отличает веб-камеры от других цифровых камер, которые требуют обязательного подключения их к персональному компьютеру через USB или LPT порт. Кроме того, веб-камеры могут поддерживать работу с пользовательскими скриптами и JAVA-апплетами.

Для установки веб-камеры на улице или в помещении многие производители предусматривают в конструкции корпуса камеры специальный крепеж, предназначенный для установки ее на стены, потолки, кронштейны и поворотные устройства . Некоторые веб-камеры имеют встроенные поворотные устройства, предназначенные для монтажа на горизонтальной или вертикальной поверхности.

Дополнительные возможности и функции веб-камеры

Детектор движения - это программный модуль, основной задачей которого является обнаружение перемещающихся в поле зрения веб-камеры на объекте видеонаблюдения. Детектор движения не только обнаруживает перемещение в поле изображения, но и определяет габариты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения веб-камеры настраивают на обнаружение перемещения объектов с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог (тревожная запись, интеграция с другим охранным оборудованием).

Передача аудиосигнала по сети в большинстве случаев осуществляется за счет подключения к веб-камере дополнительного аудио модуля. Например, компания AXIS Communications для расширения функциональных возможностей веб-камер выпускает специальный аудио модуль AXIS 2191 , совместимый с большинством веб-камер AXIS.

Защита паролем служит для ограничения доступа к веб-камере лицами не имеющими права доступа.

По умолчанию видеоизображение с веб-камеры можно просматривать с любого сетевого компьютера, на котором установлен стандартный веб-браузер, например, Internet Explorer или Netscape Navigator. Однако можно ограничить число лиц с правами доступа к веб-камере, введя пароль на уровне пользователя. Многие веб-камеры поддерживают многоуровневую защиту паролем для разграничения прав доступа и администрирования.

Программы для веб-камер

Как правило, изображение с веб-камеры можно просматривать с помощью стандартного веб-браузера, например, Internet Explorer или Netscape Navigator. Однако многие фирмы-производители разрабатывают эксклюзивные программы для веб-камер.

Они сочетают в себе функции веб-браузера и управляющего программного обеспечения и служат для управления, настройки и просмотра изображений с веб-камеры (например, AXIS Camera Explorer или управляющая программа компании JVC Professional для администрирования сетевых устройств линии V.networks). Существует также программное обеспечение для распределенных сетевых систем видеонаблюдения, поддерживающее оборудование различных производителей, например, Sphinx-DV компании Digicore Systems.

Подключение веб-камеры к сети

В настоящее время веб-камера может подключаться к сети несколькими способами, которые базируются на различных стандартах передачи данных.

10/100 MbitEthernet. Это наиболее популярный способ передачи данных с веб-камеры в сеть. Существует два стандарта сетей 10 Mbit Ethernet: 10Base2 (с использованием коаксиального кабеля) и 10BaseT (с использованием витой пары). 10Base2 применяется крайне редко из-за чувствительности коаксиального кабеля к внешним помехам. Стандарт 100BaseTX использует витую пару и обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с.

1000 Mbit Ethrnet, Gigabit Ethernet. Использующийся здесь стандарт 1000BaseTX - это усовершенствованная версия 100BaseTX. Этот стандарт применяется в основном для построения магистралей локальных сетей.

Стандартные телефонные модемы. Это дешевый и довольно распространенный способ подключения веб-камеры к глобальной сети. Основной недостаток такого способа подключения - низкая скорость передачи данных (максимальная скорость загрузки данных - 56 кбит/с, максимальная скорость подкачки - 33,6 кбит/с). Подключение веб-камеры к модему осуществляется через последовательный порт.

ISDN модемы. Стандарт ISDN (Integrated services Digital Network) используется для передачи оцифрованной графики, аудио и видеоинформации и других цифровых данных по частным или общим цифровым телефонным сетям. Стандарт ISDN обеспечивает передачу данных с веб камеры на скорости до 128 кбит/с по двум каналам.

xDSL модемы. DSL (Digital Subscriber Line) - технология, обеспечивающая широкую полосу пропускания по простым медным телефонным проводам. Скорость передачи данных с веб-камеры может изменяться в зависимости от компании, предоставляющей данную услугу. В среднем она составляет 1 Мбит/с для загрузки данных и 250 кбит/с для подкачки.

Кабельные модемы. Кабельный модем - это модем, который обеспечивает доступ к Internet по сетям кабельного телевидения. Кабельные модемы используют асимметричную технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского доступа к Internet. При этом максимально возможная скорость приема данных от веб-камеры таким модемом может достигать порядка 40 Мбит/с (хотя обычно она не превышает 1 Мбит/с), а скорость передачи данных составляет порядка 10 Мбит/с.

Сотовые модемы. С помощью сотового модема можно подключить веб-камеру к Internet, используя сотовые линии связи. Скорость передачи данных обычно составляет от 5 до 20 кбит/с.

Более подробная техническая информация на конкретные модели веб-камер компаний Axis Communications и JVC Professional представлена на этом же сайте в разделе видеокамеры . Краткие технические характеристики и цены на веб-камеры приведены в интернет-магазине АРМО-Системы.

Как получить доступ к веб-камере через Интернет

Как получить доступ к веб-камере через Интернет.

Пример: После того, как Вы уже получаете изображение с веб-камеры на свой компьютер, Вы решаете, что было бы неплохо иметь возможность обратиться к камере везде, где есть Интернет. Например, как владелец магазина, Вы хотите контролировать действия в магазине из Вашего дома, вместо необходимости присутствовать каждую минуту на рабочем месте

Шаг 1: Системные требования

Сценарий A)

Если ваше здание (где должна быть расположена камера) уже подключено через Ethernet к Провайдеру услуг интернета (поставщик интернет-сервиса), просто настройте учетную запись, включите сетевую камеру в свитч через сетевой выход, и Вы должны получить для сетевой камеры динамически назначенный общественный IP-адрес. Следуйте за инсталляционными командами для сетевой камеры. Специальное программное или утилита к веб-камере будут полезны в идентификации адреса IP.

Поскольку назначенный адрес IP может быть изменен вашим поставщиком интернет-сервиса (из-за ограниченной поставки адресов IP, разделяемых среди ее клиентов), узнать, как Вы можете закрепить за камеры определенный IP-адрес Вы сможете в Шаге4 ниже.

Сценарий B)

Если ваше здание не оснащено доступом Ethernet, то в большинстве случаев Вам могут потребоваться следующие устройства:

широкополосный модем для соединения ассиметричной цифровой абонентской линии (обычно поставляемый вашим поставщиком интернет-сервиса) или кабельным телевидением

широкополосный маршрутизатор, который еще может называться Интернет-Шлюзом, (Широкополосный маршрутизатор позволяет пользователям локальной сети совместно использовать единственное подключение к Интернету. Он также служит как интерфейс между Интернетом, Провайдером и Ллокальной Сетью)

свитч, который позволяет различным устройства из сети общаться непосредственно друг с другом и дает возможность устройствам из локальной сети иметь отдельные IP-адреса),

ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство широкополосных маршрутизаторов имеет встроенную функцию switch, таким образом отдельное оборудование не требуется.

сетевая камера

локальный компьютер

компьютер для удаленного наблюдения

Шаг 2: Назначьте IP-адрес для вашей камеры

Так как широкополосный маршрутизатор типично назначает автоматические, локальный адреса IP для устройств из локальной сети, такие адреса IP имеют свойства изменяться. Статичный (постоянный) IP-адрес рекомендуется для сетевой камеры. Чтобы назначать статичный IP-адрес, узнайте диапазон IP-адресов маршрутизатора, который, например, может быть от 192.168.0.2 до 192.168.0.35. Если Вы захотите использовать IP-адрес вне диапазона, типа 192.168.0.100, как статичный адрес IP для камеры, вероятно, что Вы не будете рисковать, что Ваше устройство будет конфликтами с другими устройствами, которые получают автоматические адреса.

Установка адреса IP для вашей камеры может быть сделана тремя различными способами, как указано в руководстве камеры. Как только адрес IP назначен, установите подсеть, и шлюз (эта информация может быть получена из маршрутизатора), и сконфигурируйте параметры настройки камеры: пароль, зарегистрированные пользователи для обеспечения ограничения доступа к камере.

Шаг 3: Переадресация портов

Широкополосный маршрутизатор, как упомянуто ранее, обеспечивает интерфейс между Интернетом, Провайдером и Локальной Сетью. Маршрутизатор получает внешний адрес IP от поставщика интернет-сервиса и поставляет внутренние (локальные) IP-адреса для устройств в локальной сети.

Чтобы получать доступ к сетевой камере, постоянно находящейся в локальной сети, Вы должны идентифицировать внешний адрес IP вашего маршрутизатора (см. руководство вашего маршрутизатора), и сконфигурировать Ваш маршрутизатор так, чтобы внешний адрес IP был направлен к статичному, местному IP-адресу сетевой камеры. Этот процесс называют открытием порта; то есть, когда Вы печатаете внешний адрес IP маршрутизатора из любого сетевого компьютера, Интернет определяет местонахождение вашего маршрутизатора, в свою очередь перенаправляет ваш запрос к локальному адресу IP, который назначен для сетевой камеры.

Запустите Web-браузер и войдите на встроенные Web-страницы маршрутизатора через Вход к страницам конфигурации маршрутизатора.

Найти пункт меню "переадресация портов" (или подобный), с таблицей примерно как показано ниже:

Сервисное название	Порт начала	Порт конца	Адрес IP сервера
			Не сконфигурировано
			Не сконфигурировано
			Не сконфигурировано

Так как камера посылает свое видео по HTTP, Вы должны конфигурировать обслуживание HTTP таким образом:

Сервисное название	Порт начала	Порт конца	Адрес IP сервера
			Не сконфигурировано
Unofficial порт

Сохраните конфигурацию в маршрутизаторе и выйти из страниц конфигурации. Конфигурация выполнена. Любые запросы, достигающие внешнего адреса IP маршрутизатора на порту 80 будут теперь отправлены адресу IP камеры: 192.168.0.100.

Если Вы хотите сделать доступной через Интернет больше чем одну сетевую камеру, то Вы должны использовать дополнительные (unofficial) порты маршрутизатора, типа 80xx и связывать их с сетевым адресом IP камеры.

Шаг 4: Что Вы можете сделать, если ваш поставщик интернет-сервиса часто меняет Dfi внешний адрес IP

Создать учетную запись в службе DNS которая обслуживает и регистрируют доменные имена (например www.nic.ru и т.п.) и привязать его к внешнему IP-адресу. Имя домена, типа www.web-kamera.ru, является понятным пользователю, его просто запомнить, а Вы можете назначить каждому домену свое сетевое устройство, т.е. его IP-адрес. Всякий раз, когда IP-адрес маршрутизатора будет меняеться, это будет автоматически зарегистрировано службой DNS, для того чтобы обновить Ваш IP-адрес таким образом, чтобы Вы по одному и тому же адресу имели возможность обращаться к Вашей сетевой камере.

Большинство широкополосных маршрутизаторов имеет родную поддержку DNS, типа www.dyndns.org.

Другая альтернатива: можно купить или арендовать статичный внешний IP-адрес у вашего поставщика интернет-сервиса.

Профессиональная вебкамера представляет собой цифровую видео или фотокамеру, которая позволяет в режиме реального времени сканировать изображение вокруг веб – камеры и передавать это изображение по сети интернет. Для передачи изображений по сети Интернет применяется программа «Instant Messenger» или другая программа, которая позволяет воспроизводить изображение, передаваемое на видеокамеру.

Из чего состоит веб – камера?

Любая веб – камера состоит из видеокамеры (ПЗС матрицы), специального процессора компрессии, а также встроенного веб - сервера. На сегодняшний день различаются два типа матриц: ПЗС матрицы и КМОП матрицы. Такие матрицы различаются степенью детализации и четкости изображения. При работе, веб – камера осуществляет видеосъемку и преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал. Преобразованный цифровой сигнал обрабатывается специальной платой видеозахвата. После этого, видеоизображение может быть передано по сети Интернет.

Структурно, в состав видеокамеры входят: ПЗС – матрица, оптический фильтр и объектив, специальная компьютерная плата видеозахвата, блок компрессии видеоизображения, ОЗУ и центральный процессор, флэш-память и сетевой интерфейс, порты для соединения с различными устройствами.

ПЗС – матрица представляет собой светочувствительный проводник. Проводник является пластинкой, которая преобразует свет в электроимпульс. В состав ПЗС матрицы входит значительное число светочувствительных ячеек. Именно поэтому, от количества эффективных пикселей, напрямую зависит чувствительность ПЗС – матрицы.

внутренности веб-камеры с линзой и без

Объектив веб – камеры используется для проецирования изображения объекта на ПЗС – матрицу компьютера. От качества объектива, во многом зависит качество формируемого изображения. Одними из ключевых характеристик объектива являются: фокусное расстояние, глубина резкости объектива, формат и другие технические характеристики веб – камеры.

Оптические фильтры веб – камеры имеют вид плоских параллельных пластинок. Такие пластинки расположены сверху матрицы и предназначены для качественной цветопередачи веб – камеры.

Плата видеозахвата веб – камеры преобразует аналоговый электрический сигнал в цифровой формат.

Блок компрессии веб – камеры сжимает видеосигналы. Уменьшая его в объеме, он преобразует видеосигналы в такие форматы сжатия, как JPEG, MJPEG, MPEG – 1/2/4 или Wavelet. Сжатие видеосигнала позволяет многократно сократить объем видеоинформации для удобства хранения и транспортировки видеоизображения по сети Интернет. Существуют аппаратное и программное сжатие видеоизображение. Большинство веб – камер выпускают с аппаратным сжатием, так как это наиболее быстродействующий способ сжатия.

При помощи центрального процессора осуществляются задачи по воспроизведению сжатого и оцифрованного видеоизображения. Интерфейс – Ethernet отвечает за подключение веб - камеры к локальной сети. При наличии порта USB (более распространенный вид) камера может быть подключена напрямую к входу компьютера.

Опционально веб-камера может содержать программное обеспечение веб-сервера. Тогда она становится полностью автономным сервисом, подключение к которому может быть осуществлено непосредственно пользователями через Интернет. В обычном же случае камера используется как генератор видеопотока, который обрабатывается компьютером и посредством ПО на нем установленного транслируется в сеть.

Преимущества и недостатки веб – камеры

Основное преимущество веб – камеры – это ее мобильность и возможность передачи видеоинформации в режиме он – лайн. Недостатком веб – камеры является достаточно низкое качество изображения и обязательное наличие широкополосного подключения к интернет для передачи изображения в режиме он – лайн. Для обычной записи изображения, широкополосной доступ в интернет не требуется.

Как работает веб – камера?

После подключения веб – камеры к сети Интернет, ей присваивается веб – адрес. Существуют и специальные программы, которые автоматически присваивают адрес веб – камере. При определении веб – камеры компьютером, она начинает работать как сетевое устройство, преобразуя поступающее в объектив изображение в цифровой сигнал для записи или передачи в Интернет. Таким образом, и осуществляется работа веб – камеры.

Обычно нужны в четырех случаях: для рабочих видеоконференций, видеозвонков родным и друзьям, а также для стриминга и записи видеоблогов. В зависимости от предназначения вашей камеры и нужно выбирать конкретную модель - для разговоров с близкими хватит и не слишком продвинутой камеры, а вот для записи видео для своего блога рекомендуются камеры более высокого уровня.

Как и в случае со многими другими электронными устройствами, веб-камеру можно приобрести и за пару десятков долларов, и за несколько сотен - все зависит от ваших пожеланий и бюджета.

В следующем разделе мы расскажем о самых важных характеристиках веб-камер, затем дадим несколько полезных советов, а после представим вашему вниманию десять интересных моделей, которые можно найти и приобрести в нашем каталоге.

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание

Разрешение сенсора, Мп

Характеризует количество светочувствительных элементов матрицы камеры, которые захватывают свет в процессе снятия видео или фото. Чем выше это разрешение, тем лучше. Для записи HD-видео достаточно моделей с 1-мегапиксельным сенсором, для FullHD потребуется 2-мегапиксельная модель. В большинстве случаев более высокое разрешение не нужно.

Разрешение видео, пикселей

Даже самые дешевые современные веб-камеры могут записывать видео в разрешении FullHD. Главное их отличие - максимальная частота кадров и качество самого видео. Перед подкупкой конкретной модели обязательно ознакомьтесь с примерами роликов, которые были сняты с ее помощью - их легко найти на YouTube.

Разрешение фото, пикселей

В общем и целом веб-камеры не предназначены для съемки фото - разве что для социальных сетей. Но никто не мешает сделать с их помощью несколько снимков, если под рукой не оказалось другого девайса с камерой. Качество, скорее всего, будет максимум посредственным - даже топовые веб-камеры используют для увеличения разрешения снимков интерполяцию.

Частота кадров в секунду

С частотой 30 кадров в секунду FullHD-видео могут записывать далеко не все модели - обычно это могут делать лишь дорогие камеры. Но во многих случаях это и не нужно - вряд ли плавность движений вашего лица важна для видеоконференций и общения с друзьями. А вот если вы выбираете камеру для стриминга или блога, то высокая частота крайне необходима - на полноразмерном видео меньше 30 кадров в секунду смотрятся отвратительно.

Стоит отметить, что производители часто врут о максимальной частоте кадров видео, которое снимают их камеры - дешевые модели отличаются характерными "тормозами" и рывками потока.

Фокусировка

Наличие в камере системы автоматической фокусировки значительно улучшает итоговое качество картинки и позволяет пользователю свободно перемещаться в кадре без потери фокуса.

Ручная фокусировка позволяет точно настроить фокус объектива для конкретных условий - например, для проведения видеозвонков из кресла перед монитором.

Самые дешевые камеры обходятся вообще без систем фокусировки и имеют фиксированный фокус.

Углы обзора и вращения

Очень важный параметр веб-камеры - угол обзора ее объектива, который определяет объем пространства, который помещается в кадр. Лучше всего выбирать модель с углом обзора в 70 градусов и больше.

Для комфортной становки камеры также важна возможность ее вращения - как по горизонтали, так и по вертикали. Многие модели могут вращаться на 360 градусов по горизонтали, но это нужно не слишком часто - в основном хватит и 180 градусов.

Подключение

Подавляющее большинство современных веб-камер подключается к ПК с помощью USB-портов (USB 2.0). Очень немногие модели используют Bluetooth или Wi-Fi - это просто не нужно, когда под рукой у пользователя обычно есть смартфон с такой же, а то и более способной камерой.

Микрофон

Почти все веб-камеры, которые можно купить сейчас, имеют встроенный микрофон. Большая часть этих микрофонов, впрочем, довольно плохо справляется с записью звука - если вы планируете вести свой видеоблог или стримить, лучше использовать микрофон на гарнитуре или отдельный микрофон. Впрочем, дорогие веб-камеры справляются с аудио довольно достойно - опять-таки, примеры записи звука с них можно найти на YouTube.

Почти для каждой модели веб-камер можно найти пример записи видео и аудио на YouTube. Если вас качество найденного ролика устраивает, обратите внимание на условия его съемки, в частности - на освещение. Если качество не слишком сильно страдает в темноте, камера достойна внимания.

Обязательно убедитесь в том, что кабель подключения камеры будет доставать до USB-порта вашего ПК. Очень удобны в этом плане мониторы с USB-портами - камера в большинстве случаев располагается или на мониторе, или рядом с ним.

На нижней части многих хороших камер для профессионалов есть резьба для установки на штатив. Если собираетесь им пользоваться - проверьте наличие такой резьбы.

Если собираетесь пользоваться ПО от производителя камеры, почитайте в сети отзывы на него. Очень часто это ПО бывает старым, недоработанным и просто глючным.

Современная веб-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, перобразование аналогового видеосигнала в цифровой, сжатие цифрового видеосигнала и передачу видеоизображения по компьютерной сети. Поэтому в состав веб-камеры входят следующие компоненты:

• ПЗС-матрица,
• объектив,
• оптический фильтр,
• плата видеозахвата,
• блок компрессии (сжатия) видеоизображения,
• центральный процессор и встроенный веб-сервер,
• флэш-память,
• сетевой интерфейс,
• последовательные порты,
• тревожные входы/выходы.

В качестве фотоприемника в большинстве веб-камер применяется ПЗС-матрица (ПЗС, CCD – прибор с зарядовой связью) – прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3: 4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал. ПЗС-матрица состоит из большого числа светочувствительных ячеек. Для того чтобы повысить световую чувствительность ПЗС-матрицы, нередко формируют структуру, которая создает микролинзу перед каждой из ячеек. В технических параметрах веб-камеры обычно указывают формат ПЗС-матрицы (длина диагонали матрицы в дюймах), число эффективных пикселей, тип развертки (построчная или чересстрочная) и чувствительность.

Объектив – это линзовая система, предназначенная для проецирования изображения объекта наблюдения на светочувствительный элемент веб-камеры. Объектив является неотъемлемой частью веб-камеры, поэтому от правильности его выбора и установки зависит качество видеоизображения, получаемого веб-камерой. Достаточно часто веб-камера комплектуется объективом. Объективыхарактеризуются рядом важнейших параметров, таких как фокусное расстояние, относительное отверстие (F), глубина резкости, тип крепления (C, CS), формат.

Оптические инфракрасные отсекающие фильтры , которые устанавливают в веб-камеры, представляют собой оптически точные плоскопараллельные пластинки, монтируемые сверху ПЗС-матрицы. Они работают как оптические низкочастотные фильтры с частотой среза около 700 нм, вблизи красного цвета. Они отсекают инфракрасную составляющую световых волн, обеспечивая веб-камере правильную цветопередачу. Однако, на многие черно-белые веб-камеры такие фильтры не устанавливают, благодаря чему монохромные веб-камеры имеют более высокую чувствительность.

Плата видеозахвата веб-камеры (блок оцифровки) осуществляет преобразование аналогового электрического сигнала, сформированного ПЗС-матрицей, в цифровой формат. Процесс преобразования сигнала состоит из трех этапов:

• Дискретизация,
• Квантование,
• Кодирование.

Дискретизация – считывание амплитуды электрического сигнала через равные промежутки времени (период). Этот этап преобразования сигнала характеризуется частотой дискретизации.

Квантование – это процесс представления результатов дискретизации в цифровой форме. Изменение уровня электрического сигнала за период дискретизации представляется в виде кодового слова из 8, 10 или 12 бит, которые дают соответственно 256, 1024 и 4096 уровней квантования. От числа уровней квантования зависит точность представления сигнала в цифровой форме.

Кодирование. Помимо информации об изменении уровня сигнала, полученной на предыдущем этапе, в процессе кодирования формируются биты, сообщающие о конце синхроимпульса и начале нового кадра, а также дополнительные биты защиты от ошибок.

Блок компрессии веб-камеры выполняет сжатие оцифрованного видеосигнала в один из форматов сжатия (JPEG, MJPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Благодаря сжатию, сокращается размер видеокадра. Это необходимо для хранения и передачи видеоизображения по сети.

Центральный процессор является вычислительным ядром веб-камеры. Он осуществляет операции по выводу оцифрованного и сжатого видеоизображения, а также отвечает за выполнение функций встроенного веб-сервера и управляющей программы для веб-камер.

Интерфейс для Ethernet служит для подключения веб-камеры к сети стандарта Ethernet 10/100 Мбит/с.

Для работы в сети веб-камера может иметь последовательный порт для подключения модема и работы в режиме dial-up при отсутствии локальной сети. Через последовательный порт можно также подключать к веб-камере периферийное оборудование.

Карта флэш-памяти позволяет обновлять управляющие программы веб-камеры и хранить пользовательские HTML-страницы.

ОЗУ служит для хранения временных данных, которые генерируются при выполнении управляющих программ и пользовательских скриптов. Многие интернет-камеры имеют так называемый видеобуфер. Это часть ОЗУ, зарезервированная для записи и временного хранения снятых веб-камерой видеокадров.

Тревожные входы/выходы служат для подключения к веб-камере датчиков тревоги. При срабатывании одного из датчиков генерируется сигнал тревоги, в результате чего процессор веб-камеры компонует набор кадров, записанных в видеобуфер до, после и в момент поступления сигнала тревоги. Этот набор кадров может отсылаться на заданный e-mail адрес или по FTP.

О Web-камерах, их назначении и особенностях применения в нашем журнале рассказывалось неоднократно. Последняя обзорная статья - «Web-камеры в сетях Мировой паутины» Ю.Семко - была опубликована в № 2’2002. Однако с тех пор на этом рынке произошли серьезные изменения.

о-первых, широкое распространение получил высокоскоростной интерфейс USB 2.0, что позволило повысить скорость передачи изображения и увеличить его формат. Ведь даже несмотря на то, что главное предназначение Web-камер - коммуникационный рынок (передача видеоинформации по низкоскоростным каналам связи, например с использованием модема), который диктует жесткие ограничения на поток информации, а следовательно, на формат и степень сжатия изображения, из более качественного исходного материала всегда получается более приемлемый результат.

Во-вторых, стремительное развитие беспроводных технологий послужило толчком к созданию целого семейства беспроводных Web-камер. Из последних новинок, появившихся в продаже, можно отметить беспроводную Bluetooth Web-камеру QuickCam Cordless компании Logitech (http://www.logitech.com/). Она оборудована CMOS-сенсором (как и все остальные Web-камеры), но его разрешение чуть выше обычного (510Ѕ492). В качестве альтернативного подключения может использоваться интерфейс USB 2.0. Конечно, беспроводные камеры пока довольно дорогие - цена Logitech QuickCam Cordless более 200 долл., то есть почти в 10 раз дороже самых дешевых Web-камер, изображение с которых передается по проводу.

В-третьих, в прошлом году появилось большое количество новых производителей Web-камер и значительно расширился ряд моделей, форм и видов устройств. Признанными лидерами в производстве Web-камер по-прежнему считаются компании Logitech и Intel, за ними следуют такие известные компании, как Genius, Creative, Philips, Kodak и др.

В-четвертых, появилось большое количество комбинированных устройств с функциями фотоаппарата, видеокамеры и портативного магнитофона, а также Web-камеры с возможностью автономной работы в режимах фотоаппарата и видеокамеры.

И последнее, что следует отметить, - это окончательное превращение Web-камеры из забавной игрушки во вполне работоспособный и полезный инструмент.

Оснащение современных Web-камер

ногие современные Web-камеры имеют схожие функциональные характеристики и различаются только дизайном и программным обеспечением в комплекте поставки.

Например в комплект типичной Web-камеры компании Genius WebCAM Live входят:

• кабель для подключения к USB-интерфейсу;
• выносной микрофон с зажимом для крепления на одежде;
• настольная подставка;
• комплект батареек для работы в автономном режиме.

На компакт-диске, помимо драйверов, находится следующее дополнительное программное обеспечение:

• ArcSoft PhotoImpression - программа для редактирования фотографий. Она содержит множество инструментов, а также полезных и забавных шаблонов для фотографий;
• ArcSoft VideoImpression - простое в использовании программное обеспечение для редактирования видеофильмов;
• ArcSoft PhotoBase - каталогизатор мультимедийных файлов. С его помощью можно создавать альбомы графических, видео, звуковых и других файлов;
• ArcSoft FunHouse - забавная программа для редактирования и монтажа изображений.

В набор программного обеспечения к камерам фирмы Creative входят приложения для кругового панорамирования и интерактивной видеозаписи, утилита WebCam с программой для регистрации движения, программа Oozic Player компании Creative для визуализации музыки и набор программ Ulead для редактирования фото- и видеоинформации.

Подобным образом комплектуются и другие Web-камеры. Набор программного обеспечения позволяет сразу приступить к полноценной работе с камерой и получить результаты незамедлительно.

Довольно обычный способ применения - сканер

Если у вас нет выхода в Интернет, то Web-камера все равно может вам пригодиться. С ее помощью можно быстро «отсканировать» рисунок или текст, а текст даже впоследствии «распознать» и сохранить в алфавитно-цифровом виде. Надо лишь подобрать ровную поверхность, хорошо осветить объект и кликнуть мышкой на соответствующую кнопку в прилагаемой к камере простой программе. Особенно актуален такой способ «сканирования» для объектов большого формата, которые на обычный планшетный сканер положить не удается.

Очень распространенный способ - для общения

Если вы имеете доступ в Интернет, то под управлением ОС Windows 98/Me/2000/XP можете использовать стандартные программки типа Windows Messenger или NetMeeting и общаться с собеседником на другом конце света, видя его изображение (иногда, правда, с большим запаздыванием). Если же скорость связи совсем плохая, то можно автоматически фотографировать собеседников через заранее заданные промежутки времени, после чего изображение будет автоматически отсылаться тому, с кем вы общаетесь, и приниматься от него. Даже при наших скоростях связи и более или менее скромном разрешении снимков реально добиться того, чтобы ваш собеседник получал не менее 5-10 свежих фотографий в минуту.

Аналогичным образом можно организовать видеоконференцию с группой удаленных от вас людей (хотя, возможно, в этом случае вам понадобится специальное программное обеспечение).

Шпионский и/или охранный способ - системы наблюдения

Именно этот вариант получил наибольшее распространение и даже стал ассоциироваться с самим понятием «Web-камера». При таком способе использования видеопоследовательность или отдельные снимки с камеры либо отсылаются вам по заранее заданному адресу, либо сохраняются на носителе, либо просто публикуются на Web-странице с автоматическим обновлением через определенные промежутки времени. Существуют даже камеры, способные реагировать на движение (впрочем, датчик движения можно реализовать на компьютере программно и заставить его записывать только изменяющееся изображение с камеры).

В принципе, системы охраны и видеонаблюдения - это серьезные и дорогие продукты со специальным программным обеспечением, но некое подобие такой системы можно собрать и самостоятельно. Причем система будет не просто сохранять через определенные промежутки времени в архиве на винчестере снимки, а делать это лишь тогда, когда датчик движения заметит непорядок на охраняемой территории.

В настоящее время бурно развивается направление именно цифровых систем видеонаблюдения (основа многих из них - обычный компьютер), которые, по всем прогнозам, в скором времени вытеснят аналоговые. Цифровые системы видеонаблюдения, по сравнению с аналоговыми, имеют множество преимуществ:

• запись информации осуществляется на цифровые носители (HDD, CD-RW и т.д.), причем на обычный жесткий диск стоимостью около 100 долл. можно записать сжатую с приемлемым качеством видеоинформацию, фиксировавшуюся почти в течение месяца, а соотношение емкость/стоимость носителей постоянно увеличивается (в 2-3 раза за год). Записи на дисках можно снабдить удобной системой поиска, а проблемы перемотки носителя здесь не существует;
• высокая скорость современных процессоров позволяет реализовать такие устройства, как детектор движения, программным способом, благодаря чему у цифровой системы видеонаблюдения появляется множество полезных функций (например, реакция на определенное срабатывание какого-то датчика, детектора движения и т.д.); при желании можно изменить даже логику поведения системы;
• система легко интегрируется в современные цифровые сети или в Интернет, что позволяет просматривать определенные камеры на разных удаленных компьютерах;
• и наконец, сильно упрощается обработка видеоинформации - например обработка стоп-кадра с целью улучшения качества изображения (лица злоумышленника и т.п.) и последовательная его печать на стандартном принтере.

В настоящее время существует большое количество профессиональных цифровых систем видеонаблюдения, решающих разные задачи и соответственно имеющих различные возможности и цену, но вполне работоспособную систему можно реализовать и на дешевых Web-камерах с интерфейсом USB (тем более что сегодня число USB-коннекторов на материнских платах доходит до 6-8). Например, программа в комплекте поставки WebCam фирмы Creative позволяет превратить компьютер в простейшую охранную систему, начинающую захват изображения при обнаружении каких-либо изменений в кадре (чувствительность к движению легко настраивается). Можно настроить камеру таким образом, чтобы компьютер подавал звуковой сигнал при движении объекта в кадре. Сигнал тревоги и изображение можно в автоматическом режиме передавать по электронной почте или транслировать видео на Web-сайт.