Ptz camera что это
Что такое PTZ-камера?
Опубликовано Максим Пода
PTZ-камера — это роботизированное устройство со встроенным электромеханическим приводом, который позволяет дистанционно управлять направлением взгляда объектива. PTZ-камера может поворачиваться в горизонтальной плоскости, наклоняться вертикально и увеличивать масштаб объекта без потери качества изображения, благодаря оптическому зуму. Камерой можно управлять в ручном и автоматическом режиме наведения.
Аббревиатура «PTZ» образована из английских слов, обозначающих основные функциональные особенности:
*В данных системах шаговые двигатели отвечают за поворот и наклон, а за приближение — оптический трансфокатор (вариообъектив с переменным фокусным расстоянием).
Где применяют PTZ-камеры
Благодаря поворотным механизмам, наличию оптического зума и широкому углу обзора, PTZ-камеры нашли широкое применение во многих сферах:
Основные характеристики PTZ-камер
* Наиболее распространенное разрешение покрывающее широкий спектр задач: Full HD (1080p) — 1920×1080 (2 Мп) или 4K Ultra HD (2160p) — 3840×2160 (8 Мп).
Управление камерой и передача видеопотока
Дистанционное управление наведением может производиться в нескольких режимах:
Управление PTZ-камерой, на примере пульта управления PTZ-камерами CleverMic C700
Управление основными функциями может осуществляться через интерфейсы стандартов: RS-232, RS485, RS422, USB, через LAN сети по IP. Cуществуют комбинированные стандарты передачи видеопотока, питания (Power over Ethernet — PoE) и управления по Ethernet кабелю: ONVIF, HDBaseT, NDI, SDVoE. PTZ-камеры управление и передача видеопотока в которых реализованы в цифровом формате по сети Ethernet, могут также называть — IP-камерами. Видео может передаваться и более привычным образом, по отдельному кабелю: DVI, USB, HDMI, SDI.
Где купить?
Купить PTZ-камеры для видеоконференций можно в интернет-магазине UnitSolutions. Менеджеры помогут выбрать и купить поворотную камеру основываясь на богатом опыте оснащения конференц-залов самых различных конфигураций.
Если у вас есть вопросы, нужна консультация касательно выбора оборудования или установки, специалисты Unitsolutions помогут подобрать решение для ваших задач.
PTZ-камера
PTZ-камера — это камера оснащённая системой приводов для поворота, наклона и зумирования. Под управлением встроенного контроллера она направляется на заданные объекты. Навести камеру можно вручную, при помощи пульта дистанционного управления, а также воспользоваться аппаратной или программной системой наведения.
Как сделать общение по видеосвязи достаточно комфортным, чтобы участники воспринимали его как живое? Добиться такого эффекта можно, если камера будет захватывать не только общий план комнаты, но и конкретного участника. Переходы между сценами должны быть быстрыми и плавными, чтобы общение не вызывало дискомфорта и не отвлекало участников от обсуждения рабочих вопросов. Для этого лучше использовать PTZ-камеру.
Содержание
Устройство PTZ-камеры
Название произошло от аббревиатуры Pan (панорама) Tilt (наклон) Zoom (зум). Этих трёх параметров достаточно, чтобы направлять камеру на объекты или людей. Это делается при помощи миниатюрных электромоторов. PTZ-камеру можно условно разделить на следующие части:
Разберем камеру и посмотрим как она устроена
Чтобы лучше понять как работает PTZ-камера давайте рассмотрим её устройство.
Как правило корпус PTZ-камеры сделан из пластика или металла с достаточно широким и устойчивым основанием. На лицевой панели располагаются ИК-приемник для дистанционного управления, а сзади — интерфейсные разъемы. PTZ-камера имеет небольшую массу и её достаточно легко закрепить на любую поверхность, будь-то потолок или стена из гипсокартона.
Движения камере обеспечивают шаговые моторы — по одному на каждую ось.
На подвижной платформе камеры расположены две полые стойки, между которыми закреплена камера, внутри одной из стоек располагается приводной механизм, он меняет угол наклона.
Немного ниже мы видим оптический датчик. Это концевой выключатель, он необходим для определения позиции камеры после включения.
При включении камеры объектив наклоняется вниз до момента, когда специальный шип прерывает поток света в оптическом датчике, это сигнал что объектив находится в самом низу и берет это положение за точку отсчета. Далее угол наклона изменяется простым подсчетом шагов мотора от крайней нижней точки.
Аналогично устроен механизм поворота влево-вправо, у него так же есть концевой выключатель для определения точки отсчета горизонтальной позиции камеры.
Сопрягаемый фланец неподвижен, а в центре находится 2 кабеля: силовой для управления моторами и шлейф цифровой матрицы.
Мощные шаговые моторы, используемые для наведения PTZ-камеры, обеспечивают быстрое и точное позиционирование на выступающих. Ременные передачи снижают уровень шума.
Рекомендуем ознакомиться с видеороликом снятым на производстве PTZ-камер.Производитель? с которым мы сотрудничаем больше 5 лет, поделился с нами эксклюзивным материалом. Из этого видео вы узнаете как выглядят производственные процессы и как тестируются камеры перед выходом на рынок.
Области применения
Благодаря системе наведения PTZ-камеры получили широкое применение в видеоконференцсвязи и системах видеонаблюдения. Применив совместно оптический и цифровой зум PTZ-камеры можно получить детальное изображение удаленных объектов. Как правило показатель оптического увеличения PTZ-камеры колеблется в диапазоне 10..22х, а цифрового — 10..18х.
Где купить?
Купить PTZ-камеры для видеоконференций в интернет-магазине Unitsolutions:
PTZ-камеры для видеоконференцсвязи
В конференц-зале одна PTZ-камера справляется как с крупными планами, так и с портретной съёмкой участников конференции, не меняя при этом своего расположения. Если с одной камеры не удается получить все необходимые ракурсы, то добавляют ещё несколько конференц-камер совместно с программной или аппаратной системой управления камерами.
PTZ-камеры, применяемые в видеоконференциях часто называют конференц-камерами. Они оснащаются высококачественной оптикой и матрицами для обеспечения Full HD и Ultra HD качества изображения, а также богатым набором интерфейсов для поддержки различных способов управления.
Управление
Система управления показывает выступающего участника конференции. Определение происходит либо по нажатию клавиши на микрофонном пульте либо автоматически определяется источник звука. Таким образом достигается эффект живого общения.
В данной статье подробно рассмотрены варианты автоматизации наведения конференц-камер, рекомендуем ознакомиться.
Рекомендации по выбору
Выбирая PTZ-камеру для конференций следует обратить внимание на разрешение матрицы: 720p, 1080p или 4K. Разрешение должно поддерживаться вашим сервером видеоконференций. Помимо этого, должны совпадать управляющие интерфейсы PTZ-камеры, например RS232, RS485 или USB.
Исходя из габаритов и конфигурации помещения конференц-зала следует выбрать величину оптического зума и угла обзора. Чтобы определиться с оптимальным решением стоит воспользоваться помощью специалиста по интеграции AV-оборудования.
Рекомендуем к просмотру сравнительный обзор нескольких популярных моделей PTZ-камер.
Менеджеры UnitSolutions.ru помогут выбрать и купить PTZ-камеру основываясь на богатом опыте оснащения конференц-залов самых различных конфигураций.
Системы видеонаблюдения
В охранных системах основным критерием является надёжность и защищённость PTZ-камеры. Поэтому все элементы скрыты корпусом устройства, а съемка ведётся через прозрачный купол. Из-за этой конструктивной особенности их часто называют купольные камеры или купольные поворотные камеры. Герметичный и прочный корпус PTZ-камеры позволяет использовать её на улице, а для того, чтобы сохранить работоспособность электронных и оптических узлов в зимнее время уличные PTZ-камеры оснащаются системой обогрева. Это стоит учесть при выборе купольной камеры.
Еще одна отличная от конференц-камер черта — наличие ИК подсветки для съёмки. Этот свет находится вне видимого спектра и не привлекает внимания к камере, однако позволяет получить качественное изображение в тёмное время суток.
PTZ-камеры для видеонаблюдения не так унифицированы в оснащении интерфейсами как PTZ-камеры для видеоконференций, и выпускаются для конкретных условий эксплуатации. Например, купольные сетевые камеры имеют только сетевой интерфейс, по которому камера получает питание (PoE—Power over Ethernet), передает видео и управляется. Помимо этого, изображение с такой камеры можно просматривать через интернет из любой точки мира. Если нет возможности провести кабели для видеонаблюдения—применяются PTZ WiFi камеры.
Управление
В основе системы автоматического наведения PTZ-камер видеонаблюдения изменение изображения, а не звука, как в PTZ-камерах для видеоконференций. Купольные камеры видеонаблюдения могут активироваться и следить за движением в кадре или патрулировать периметр по заданной траектории движения.
Рекомендации по выбору
Выбирать купольную камеру гораздо проще, чем PTZ-камеру для видеоконференций, поскольку исходить нужно из условий эксплуатации и совместимости с другим оборудованием. Важно учесть освещённость наблюдаемого участка, температуру окружающей среды, способ монтажа и подключение купольной камеры к системе видеонаблюдения.
IP и Аналоговые Ptz камеры видеонаблюдения
Видеокамеры PTZ — это камеры, оборудованные электродвигателем и поворотным механизмом, работающие в системах ip и аналогового видеонаблюдения.
Отличительной чертой популярной камеры PTZ является возможность управления этим механизмом. Об этом информирует аббревиатура PTZ, что можно расшифровать как панорама – наклон – масштабирование. Такая камера управляется удаленно. Оператор, сидя перед монитором, имеет возможность поворачивать камеру на угол до 360 градусов, менять ее наклон, а также производить приближение за счет вариофакального объектива. Такая широкая возможность манипулирования камерой позволяет заменить ею несколько камер, которые имеют статичное положение и передают изображение только с одного видимого обзора.
Как управляется камера PTZ
Действия, направленные на управление камерой PTZ, обеспечивает встроенный в нее электромеханический привод. С его помощью камера способна осуществлять повороты, и изменять угол наклона. В камере имеется встроенный оптический трансфокатор, позволяющий в удаленном режиме управлять фокусным расстоянием объектива. Само манипулирование механизмом возможно осуществить посредством специализированных программ или через интерфейс видеорегистратора. Также имеется возможность управлять камерой посредством специального PTZ пульта. Последнее кстати самое удобное решение, но требует дополнительных затрат.
Очень просто манипулировать камерой PTZ в ручном режиме. В этом случае оператор, сидя за компьютером осуществляет повороты и наклоны с помощью кнопок клавиатуры или джойстиком.
Принцип автоматического маневрирования камерой заключается в ее реагировании на изменение пикселей в зоне действия камеры. То есть, посредством установленной программы, камера реагирует на движение в фокусе слежения. Если зафиксированный объект передвигается, то она поворачивается и отслеживает его движение. Если объект прекращает свое движение, то камера также останавливается. Остановка и возвращение камеры в первоначальное положение происходит тогда, когда зафиксированный объект покидает ее рабочую зону. Программу можно настроить таким образом, что камера не будет реагировать на зоны, где фиксируется регулярное, не представляющее опасность, передвижение. Примером такого постоянного движения может служить вольер для собак.
Еще один бесспорный плюс многих поворотных камер — возможность программировать их на автоматическое патрулирование заданной территории. В этом случае камера в автоматическом режиме отслеживает периметр, двигаясь по запрограммированной траектории. Разные модификации камер позволят программировать от 8 до 200 предустановок.
Имеющаяся функция «автопереворот» позволяет камере автоматически разворачиваться на 360 градусов до достижения ею механического ограничителя. Затем механизм продолжает свой «обход» по запрограммированному периметру.
На видео: Как происходит настройка режима патрулирования ptz камеры.
Дополнительные особенности камеры PTZ
Для аналоговых камер PTZ возможность оптического увеличения объектива может быть до 36х, в цифровых камерах — 22х. Показатель цифрового увеличения достигает по максимуму 18х.
Аналогично фиксированным механизмам видеослежения, поворотные камеры могут иметь датчики, реагирующие на движение, шумовые эффекты и т.д. Поворотные камеры имеют в своем распоряжении функцию день/ночь, которая позволяет автоматом переходить на черно-белое изображение в вечернее и ночное время суток. Помимо этого, камеры, имеющие купольное или сферическое устройство, оборудуются встроенными диодами ИК. Это дает возможность осуществлять подсветку при съемке в ночном режиме.
Модификации поворотных камер
Как статические, так и поворотные камеры, предназначенные для видеослежения, могут отличаться друг от друга своим корпусом. Также они применяются для внутреннего или наружного наблюдения. Камеры PTZ представлены в корпусном, купольном и полусферическом исполнении. Наибольшей популярностью у заказчиков пользуются купольные камеры как наиболее надежные. Сохранность обеспечивается закрытым нахождением камеры под куполом. Рабочий механизм защищен купольным устройством и предохраняет его от механических повреждений и различных негативных природных проявлений при ее непосредственной эксплуатации.
Купольные камеры дают возможность настроить ее зону наблюдения вниз под прямым углом и запрограммировать поворот на 360 градусов. Все такого рода камеры оснащены хорошей ИК подсветкой, установить которую позволяет особенности строения таких моделей.
Полусферические и купольные поворотные камеры, предназначенные для внешнего наблюдения, надежно защищены от всех неблагоприятных климатических проявлений, так как весь рабочий механизм заключен внутри герметической сферы.
Что касается корпусных камер, то их механизма непосредственно соприкасается с агрессивным воздействием окружающей среды, и корпус не защищает их механизм от неблагоприятного воздействия осадков и других природных проявлений. Поэтому корпусные поворотные камеры в основном используют для внутреннего слежения и в тех помещениях, где отсутствует запыленность или превышенная влажность воздуха.
Виды поворотных камер PTZ
Камеры PTZ, как и все подобные устройства, подразделяются на 2 вида: аналоговые и цифровые.
Среди аналоговых камер PTZ большего внимания достойны камеры AHD. Данные современные устройства обладают простым подключением, высоким разрешением картинки (HD, Full HD), которое сочетаемо с IP устройством видеослежения, что не наблюдается у аналоговых механизмов старого образца. Современная аналоговая камера AHD проста в подключении, которое заключается в передаче видео и аудио-сигнала, а также в манипуляции камерой, которое производится по одному каоксиальному кабелю. Для аналогичных старых камер, для их управления, необходимо проводить дополнительный кабель.
IP поворотные камеры обладают высоким разрешением, к тому же их можно подключить к сети интернет или к серверу-облаку, предназначенному для осуществления наблюдения удаленно. Также это дает возможность управлять камерой из любого места на карте при помощи любого гаджета при наличии интернета. Передачу всех видов сигнала осуществляет один кабель UTP типа 5е.
На видео: Работа Ptz камеры Hikvision DS-2DE7174-A
Область использования поворотной камеры PTZ
Поворотный механизм камеры PTZ способен обеспечить контроль всего территориального участка. Данная камера применяется в тех случаях, где необходим общий обзор по кругу территории и в течение нескольких секунд увеличить кадр с местом происшествия. Такими объектами являются магазины, банки, учебные заведения и другие общественные объекты.
Наибольший эффект достигается совместной эксплуатацией статичных и поворотных камер. Статичные камеры производят наблюдение на постоянной основе. В случае возникновения непредвиденной ситуации подключается поворотная камера. Она дает круговой обзор места ЧП и позволяет максимально приблизить объект для определения нестандартной ситуации. Отличным решением такой задачи является программный модуль Trassir Activedom+.
На видео: Совместная работа скоростной камеры совместно со статическими, обще-обзорными.
Разбор PTZ-камеры: что внутри и как это работает
Сегодня препарируем PTZ-камеру и детально рассматриваем ее железные составляющие, чтобы понять принцип работы.
Прежде чем резать, давайте немного разберемся
Как сделать общение по видеосвязи достаточно комфортным, чтобы участники воспринимали его как живое? Добиться такого эффекта можно, если камера будет захватывать не только общий план комнаты, но и конкретного участника. Переходы между сценами должны быть быстрыми и плавными, чтобы общение не вызывало дискомфорта и не отвлекало участников от обсуждения рабочих вопросов.
Как этого добиться? Есть пара вариантов:
Камеру с магнитными приводами я найти не смог. Зато камер с механикой вокруг — пруд пруди. Я также разобрал современную и широко распространенную в РФ модель PTZ FullHD камеры, чтобы понять, как изменилась логика и принцип работы за 10 лет прогресса и развития. Итак, приступим!
Tandberg — HD Precision Camera TTC8-01
Итак, начнем мы с весьма распространенной PTZ-камеры от норвежской компании Tandberg. Именно эта камера перекочевала в линейку Cisco Telepresence без каких-либо значимых изменений и продавалась до начала 2010-х.
В свое время Tandberg делал премиальные PTZ-камеры, и об этом нам говорит строгий, лаконичный дизайн с преобладанием металлических частей корпуса.
Внешне Tandberg выглядит весьма понятно — в серебристом тубусе размещается оптика и матрица, а соединяют камеру с основанием подвижные механизмы.
Массивное металлическое основание добавляет камере устойчивости и надежно защищает от внешних воздействий главную плату с электроникой. Именно на этом основании располагается поворотная платформа.
Ложе камеры перекатывается на специальных роликах, расположенных внутри подвижной платформы. Работа этого механизма напоминает балансирование циркового акробата на металлических цилиндрах.
В движение этот узел приводится обыкновенным электромотором с зубчатым колесом, по которому перекатывается ложе камеры. Чтобы показать работу этого механизма, пришлось расчехлить старый добрый Autodesk Fusion.
Контролировать коллекторный мотор в каждый момент времени призваны оптические датчики, определяющие угол наклона по отраженному свету от меток. Для этого с внутренних сторон зубчатых реек установлены две специальные накладки, которые формируют прерывания отраженного света, по которым определяется угол наклона камеры.
Чтобы маломощный коллекторный мотор справлялся с тяжелой оптикой камеры, объектив сбалансирован так, чтобы центр тяжести совпадал с осью мотора. Массивный груз в задней части камеры и обеспечивает тот самый баланс.
Под куполом располагается еще один приводной мотор, поворачивающий камеру влево и вправо. Однако он конструктивно отличается от коллекторного тем, что вал проворачивается небольшими шагами (1 шаг = 3,750), то есть для одного полного оборота потребуется 3600 / 3,750 = 96 шагов. Также дополнительным бонусом является удержание вала в заданном положении.
Для стабилизации изображения PTZ-камеры имеются механизмы удержания заданной позиции, а это значит, что если направлять камеру в другую сторону при помощи рук и настойчивости, то пластиковые детали внутри камеры очень быстро выйдут из строя (если не сразу).
Это правило справедливо и для выключенной камеры. Если не вдаваться в тонкости теоретической механики, то можно сказать, что пластиковые шестерни могут передавать вращение от мотора к узлам камеры, а не наоборот.
И о самом главном — о камере. Конструктивно она похожа на зеркальный фотоаппарат, только без пентапризмы и зеркала. Фокусное расстояние регулируется коллекторным мотором и механическими передачами: это, конечно, не ультразвуковые моторы современных “зеркалок”, но малый вес и габариты для стационарной камеры — вовсе не ключевые показатели.
Электроника
Рулит всеми задачами цифровой сигнальный процессор от Texas Instruments с передовой вычислительной мощностью на начало 2000-х, способный выполнять почти 6 миллиардов инструкций в секунду. В те времена это было передовое решение в формате SoC (System on the Chip), в котором был реализован многоуровневый кэш L1/L2, 64-битный интерфейс к внешней оперативной памяти, Ethernet 10/100 Мбит/с, 3 видео порта с поддержкой нескольких разрешений, а также управлением других периферийных устройств.
Следующая передовая микросхема своего времени — Altera Cyclone 2. По сути это обыкновенный ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Производители устройств могут программировать такие схемы для любых задач от управления сервоприводами до передачи данных памяти.
Интерфейс HDMI версии 1.3 реализован чипом AD9889B, поддерживающим разрешение FullHD (1080p) с защитой передачи медиаконтента по технологии HDCP v. 1.2.
Остальные компоненты — это модули памяти и пассивные радиокомпоненты, предназначенные для работы основных элементов.
Подопытный номер №2: СleverMic 1012w
Корпус камеры целиком выполнен из пластика и обладает широким и устойчивым основанием. Спереди у камеры находятся ИК-приемники для пульта дистанционного управления, а сзади — интерфейсные разъемы. Вес у камеры небольшой: предполагаю, что можно подвесить в армстронг на потолок или закрепить на гипсокартонной перегородке.
Оси перемещения организованы гораздо проще и понятней, чем у Tandberg, в качестве движущей силы трудятся шаговые моторы, передающие крутящий момент приводным шкивам.
Подвижная платформа имеет 2 полые стойки, между которыми закреплена камера, в полости одной из стоек скрывается приводной механизм, за счет которого изменяется угол наклона.
Немного ниже приводного шкива располагается оптический датчик. Этот концевик нужен для определения позиции камеры после включения.
При запуске объектив наклоняется вниз, и когда специальный шип прерывает поток света в оптическом датчике, система понимает, что достигнута крайняя нижняя точка. Все дальнейшее позиционирование производится путем подсчета шагов.
Мотор, поворачивающий камеру влево и вправо, скрывается за сопрягаемым фланцем с 6 винтами, оснащенный таким же концевиком для определения горизонтальной позиции камеры.
Поскольку сопрягаемый фланец неподвижен, в центре находится 2 кабеля: для управления моторами и шлейф с цифровой матрицы.
Как мы видим, система механических передач целиком состоит из мощных шаговых моторов, что делает позиционирование камеры более точным и быстрым, а ременные передачи снижают уровень собственного шума устройства.
Электроника камер во многом похожа, поэтому лучше поговорим о явных различиях. Из новинок появились USB3.0 и RS-232, при помощи которых можно получить видео в сжатом виде, а также собрать целый каскад подобных камер и через UART (RS232) полностью автоматизировать их наведение на участников конференции.
Как видите, современная PTZ-камера более надежна по конструктиву, имеет лучший сенсор и универсальна по способам подключения, но в остальном недалеко ушла от своей предшественницы. Кроме одного — цены, которая стала ниже в 5 раз. Поэтому сегодня мы видим всё больше и больше оборудованных ПК переговорных комнат, где данный PTZ-зверь уже перестал быть экзотикой.