Guida tecnica alla
tecnologia video di rete.
Tecnologie e fattori da valutare per sviluppare con successo applicazioni di
sorveglianza E di monitoraggio remoto basate su IP.
2
Guida tecnica di Axis alla tecnologia
video di rete
Il mercato per i prodotti con tecnologia video di rete ha conosciuto una incredibile crescita da
quando, nel 1996, Axis ha lanciato la prima telecamera di rete del settore. La rapida distribuzione del video di rete è segno dell’abbandono definitivo delle vecchie tecnologie video analogiche
e del corrispondente affermarsi del video di rete con prodotti più efficaci, innovativi e facili da
usare.
Sono stati fatti enormi progressi nella qualità video. Le telecamere di sorveglianza HDTV stanno
diventando la norma e vengono introdotte sempre più telecamere megapixel. Vi sono telecamere
in grado di tollerare condizioni di illuminazione particolarmente sfavorevoli, come illuminazione
scarsa, illuminazione ad alto livello di controluce e oscurità totale, offrendo così migliori prestazioni di sorveglianza. I processori delle telecamere e dei codificatori video sono più rapidi e
anche più intelligenti. Inoltre sono state introdotte tecniche di compressione video efficienti e
un nuovo tipo di controllo del diaframma, P-Iris.
È disponibile un’ampia gamma di prodotti per soddisfare le più svariate esigenze. Vi sono telecamere più piccole, discrete, persino nascoste, oltre alle telecamere di rete termiche. Sono
disponibili vari campi di visione, dal tele alla panoramica 360°. Lo sviluppo dei prodotti Axis
ha messo in primo piano la facilità e flessibilità dell’installazione. Le telecamere esterne, per
esempio, sono da subito resistenti alle intemperie. Quasi tutte le telecamere e i codificatori video Axis supportano la tecnologia Power over Ethernet, che ne semplifica l’installazione. Molte
telecamere fisse varifocali (box e dome) permettono di impostare a distanza tramite computer
la messa a fuoco e l’angolo di visione. Molte telecamere fisse offrono anche la possibilità di fare
lo streaming di flussi video ad orientamento verticale per ottimizzare il più possibile la copertura
delle aree verticali, come passaggi e corridoi.
Gestire le telecamere e i flussi video risulta più facile. Vi è un maggior supporto per le funzionalità video intelligenti. Sono inoltre disponibili soluzioni di gestione video adatte a qualsiasi
tipo di cliente, che si tratti di un punto vendita con poche telecamere o di uno con centinaia di
telecamere dislocate in più punti. I prodotti che supportano ONVIF possono essere facilmente
integrati nei sistemi che incorporano altri prodotti conformi ONVIF di diversi produttori.
Una più ampia larghezza di banda di rete è ormai sempre più diffusa, e le tecnologie sono
migliorate rendendo più sicura e affidabile la trasmissione di dati su reti cablate e wireless.
Sono stati fatti progressi anche nelle soluzioni di storage, soprattutto per i sistemi di piccole
dimensioni. Oggi sono disponibili soluzioni NAS (Network-attached storage) ad alta capacità,
che offrono terabyte di storage a costi estremamente contenuti e memory card che permettono
di memorizzare settimane di video in una telecamera o un codificatore video.
La gamma di prodotti con tecnologia video di rete e le loro prestazioni sono sempre più ampie.
Tale evoluzione si riflette nella Guida tecnica, che mira ad offrire agli utenti della tecnologia
video di rete una conoscenza più approfondita delle tecnologie e dei prodotti disponibili per
soddisfare le esigenze di sorveglianza.
3
Indice
1.
1.1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.3.6
1.3.7
1.3.8
1.3.9
2.
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.2.7
2.2.8
2.2.9
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
2.3.7
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
Tecnologia video di rete:
panoramica, vantaggi e applicazioni
7
Panoramica di un sistema con tecnologia video di rete
7
Vantaggi8
Applicazioni12
Punti vendita
12
Trasporto/Trasporti12
Banche e istituti finanziari
13
Sorveglianza dei centri urbani
13
Istituti di formazione
13
Enti/autorità pubbliche
14
Sanità14
Processi industriali
14
Infrastruttura critica
14
Telecamere di rete 15
Che cos’è una telecamera di rete?
15
AXIS Camera Application Platform
17
API (interfaccia per la programmazione di applicazioni)
18
ONVIF18
Caratteristiche delle telecamere per la gestione di scenari difficili18
Capacità di raccolta della luce dell’obiettivo (fattore f)
18
Diaframma18
Riprese diurne/notturne
18
Illuminatori a infrarossi (IR)
19
Tecnologia Lightfinder
20
Risoluzione/Megapixel20
Impostazioni di controllo dell’esposizione
20
Wide dynamic range (WDR)
21
Radiazione termica
21
Caratteristiche della telecamera per un’installazione facile
22
Adatte per l’installazione all’aperto
22
Messa a fuoco preimpostata di fabbrica
22
Zoom e messa a fuoco remoti
22
Back focus remoto
22
Regolazione triassiale dell’angolo della telecamera
22
Corridor Format
23
Contatore di pixel
23
Tipi di telecamere di rete 24
Fixed network cameras
24
Telecamere di rete fisse a cupola
24
Funzionalità delle telecamere fisse multi-megapixel e delle
telecamere fisse a cupola
25
Telecamere di rete nascoste
27
Telecamere di rete PTZ
28
Thermal network cameras
31
Linee guida per la scelta di una telecamera di rete
33
4
3.
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.3
3.4
3.5
3.5.1
3.5.2
3.6
3.6.1
3.6.2
3.6.3
3.6.4
3.7
4.
4.1
4.1.1
4.1.2
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
5.
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.5.1
5.5.2
5.5.3
5.5.4
5.5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
Elementi della telecamera
Sensibilità alla luce
Elementi dell’obiettivo
Campo visivo
Corrispondenza obiettivo e sensore
Standard di montaggio per obiettivi intercambiabili
Fattore f ed esposizione
Tipi di sistemi di controllo del diaframma: fisso, manuale,
automatico, preciso (P-Iris)
Profondità di campo
Filtro di soppressione IR amovibile (funzionalità giorno/notte)
Sensori immagini
Tecniche di scansione delle immagini
Scansione interlacciata
Scansione progressiva
Controllo esposizione
Priorità d’esposizione
Zone di esposizione
Range dinamico
Compensazione controluce
Installazione di una telecamera di rete
37
37
38
38
40
41
41
42
44
45
46
48
48
48
49
49
50
50
51
51
Codificatori video
55
Protezione dagli agenti atmosferici
63
Cos’è un codificatore video?
Considerazioni e componenti del codificatore video
Funzioni per la gestione degli eventi e IV
Codificatori video indipendenti
Codificatori video montati su rack
Codificatori video con telecamere PTZ analogiche
Tecniche di deinterlacciamento
Decodificatori video
55
56
57
58
58
59
60
60
Protezione e rating
63
Alloggiamenti esterni
64
Coperture trasparenti 65
Posizionamento di una telecamera fissa in un alloggiamento
66
Protezione contro manomissioni e atti vandalici
66
Livelli di resistenza alle manomissioni
66
Design telecamera/custodia
67
Montaggio67
Posizionamento della telecamera
67
Tecnologia IV
67
Tipi di montaggio
68
Montaggi a soffitto
68
Montaggi a parete
68
Montaggi su palo
68
Montaggi su parapetti
69
5
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
Risoluzioni NTSC e PAL
Risoluzioni VGA
Risoluzioni megapixel
Risoluzioni HDTV (High-definition television)
Risoluzioni video
71
7.
Compressione video
75
71
72
73
74
7.1
Concetto di compressione di base
75
7.1.1 Codec video
75
7.1.2 Confronto tra compressione delle immagini e compressione
video
76
7.2
Formati di compressione
79
7.2.1 Motion JPEG
79
7.2.2 MPEG-479
7.2.3 H.264 o MPEG-4 Parte 10/AVC
80
7.3
Velocità di trasmissione in bit fisse e variabili 81
7.4
Confronto degli standard
81
8.
8.1
8.2
8.3
8.3.1
8.3.2
8.3.3
8.4
8.5
8.5.1
8.5.2
8.5.3
8.6
9.
9.1
9.1.1
9.1.2
9.2
9.2.1
9.2.2
9.2.3
9.2.4
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
Audio83
Applicazioni audio 83
Supporto e apparecchiatura audio
84
Modalità audio
85
Simplex85
Half duplex
86
Full duplex
86
Allarme di rilevamento dei suoni
86
Compressione dell’audio
86
Frequenza di campionamento
87
Velocità di trasmissione in bit
87
Codec audio
87
Sincronizzazione audio e video
87
Tecnologie di rete
89
Rete LAN ed Ethernet
89
Tipi di reti Ethernet
90
Power over Ethernet
92
Trasmissione di dati su Internet
95
Indirizzi IP
96
Indirizzi IPv4
96
Indirizzi IPv6
99
Protocolli per il trasporto dei dati per i video di rete
100
VLAN102
QoS (Quality of Service)
102
Protezione della rete
104
Autenticazione del nome utente e della password
104
Filtri per indirizzi IP
104
IEEE 802.1X
104
HTTPS o SSL/TLS
105
VPN (Virtual Private Network)
105
6
10.
Tecnologie wireless
107
11.
Sistemi per la gestione video
111
12.
Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio
di memorizzazione
127
10.1
10.2
10.2.1
10.2.2
10.2.3
10.3
10.4
802.11 Standard WLAN
Sicurezza WLAN
WEP (Wired Equivalent Privacy)
Accesso protetto Wi-Fi
Suggerimenti
Bridge wireless
Rete wireless mesh
107
108
108
108
109
109
109
11.1 Tipi di soluzioni di gestione video
111
11.2 Soluzione decentralizzata per sistemi di piccole dimensioni
- AXIS Camera Companion
112
11.2.1 Soluzione hosted video per aziende con molti siti di piccole
dimensioni
113
11.2.2 Soluzione generale client-server centralizzata per sistemi di medie dimensioni
- AXIS Camera Station
114
11.2.3 Soluzioni personalizzate per sistemi di piccole e grandi
dimensioni dei partner di Axis
114
11.3 Caratteristiche del sistema
115
11.3.1 Visualizzazione115
11.3.2 Supporto per più flussi
116
11.3.3 Registrazione di video
116
11.3.4 Registrazione e memorizzazione
118
11.3.5 Funzioni per la gestione degli eventi e IV
118
11.3.6 Funzioni di amministrazione e gestione
121
11.3.7 Protezione123
11.4 Sistemi integrati
123
11.4.1 Sistema POS
123
11.4.2 Controllo di accesso
124
11.4.3 Sistemi di gestione degli edifici
124
11.4.4 Sistemi di controllo industriali
125
11.4.5 RFID125
12.1
12.1.1
12.1.2
12.2
12.2.1
12.3
12.4
12.5
12.6
Calcolo della larghezza di banda e dello spazio
di memorizzazione
Esigenze di larghezza di banda
Calcolo delle esigenze di spazio di memorizzazione
Archiviazione su dispositivi edge
Edge storage con schede SD o NAS
Memorizzazione basata su server
NAS e SAN
Archiviazione ridondante
Configurazioni di sistema
13.
Strumenti e risorse
137
14.
Axis Communications’ Academy
139
127
128
128
130
131
132
132
133
134
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
7
1. Tecnologia video di rete:
panoramica, vantaggi e applicazioni
La tecnologia video di rete, come molti altri tipi di comunicazioni,
quali posta elettronica, browser Web e telefonia informatica può essere usata su reti IP (Protocollo Internet) cablate o wireless. Flussi video e audio digitali, nonché altri dati, vengono comunicati tramite la
stessa infrastruttura di rete. La tecnologia video di rete fornisce agli
utenti, in particolare nel settore della videosorveglianza, molti vantaggi rispetto ai tradizionali sistemi analogici a circuito chiuso (TVCC).
In questo capitolo viene fornita una panoramica della tecnologia video di rete, nonché dei vantaggi e delle applicazioni in diversi settori
di mercato. Vengono fatti diversi confronti con i sistemi di videosorveglianza analogici per chiarire meglio la portata e il potenziale di un
sistema con tecnologia video di rete digitale.
1.1 Panoramica di un sistema con tecnologia video di rete
La tecnologia video di rete, spesso definita anche videosorveglianza su IP o sorveglianza su IP
quando applicata nel settore della sicurezza, utilizza una rete IP cablata o wireless come dorsale per il trasporto di dati digitali video e audio nonché di altri dati. Grazie alla tecnologia PoE
(Power over Ethernet), la rete può anche essere utilizzata per alimentare prodotti con tecnologia
video di rete.
Un sistema con tecnologia video di rete consente di monitorare e registrare dati video da qualsiasi posizione sulla rete, indipendentemente dal fatto che si tratti di una rete LAN (locale) o
WAN, quale Internet.
I componenti di base di un sistema con tecnologia video di rete sono la telecamera di rete, il
codificatore video (utilizzato per il collegamento di telecamere analogiche ad una rete IP), la
rete, il server e le unità di memorizzazione e il software per la gestione video. La telecamera di
rete e il codificatore video, poiché sono apparecchiature basate su computer, hanno caratteristiche che una telecamera TVCC analogica non può offrire. La telecamera di rete, il codificatore
video e il software per la gestione video sono considerati i componenti di base di una soluzione
di sorveglianza IP.
8
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
Telecamere di rete Axis
Codificatori video Axis
PS1
NETWORK
PS2
ACTIVITY
1
2
3
4
0 -
FANS
LOOP
INTERNET
P ower-one
FNP 30
100-240 AC
50-50 Hz
4-2 A
AC
0 -
Power-one
FNP 30
AXIS Q7900 Rack
100-240
50-50 Hz
4-2 A
AC
POWER
POWER
AXIS Q7406
Video Encoder
RETE IP
Blade
AXIS Q7406
Video Encoder
Blade
Telecamere analogiche
Computer con
software per la
gestione video
Accesso remoto da
ufficio/computer
domestico con
web browser
Figura 1.1a Un sistema con tecnologia video di rete è costituito da molti componenti diversi, quali telecamere di
rete, codificatori video e software per la gestione video. Gli altri componenti, inclusa la rete, le unità di memorizzazione e i server, sono tutte apparecchiature IT standard
La rete, il server e le unità di memorizzazione utilizzano apparecchiature IT standard. La capacità
di utilizzare apparecchiature comuni standard è uno dei principali vantaggi della tecnologia
video di rete. Gli altri componenti di un sistema video di rete comprendono accessori, come elementi di montaggio, midspan PoE e joystick. Ogni componente video di rete è descritto in modo
dettagliato negli altri capitoli.
1.2 Vantaggi
Un sistema di videosorveglianza di rete interamente digitale offre molti vantaggi diversi e funzionalità avanzate che un sistema di videosorveglianza analogico tradizionale non può offrire.
Alcuni dei vantaggi sono alta qualità delle immagini, accessibilità remota, gestione degli eventi
e funzionalità IV (Intelligent Video), facile integrazione e migliore scalabilità, flessibilità e convenienza in termini di costi.
> Alta qualità delle immagini: in un’applicazione di videosorveglianza, l’alta qualità delle
immagini è fondamentale per consentire agli utenti di acquisire chiaramente le immagini di
un evento in corso e identificare persone e oggetti coinvolti. Grazie alle tecnologie progressive scan e HDTV/megapixel una telecamera di rete è in grado di offrire una miglior qualità
d’immagine e una risoluzione superiore rispetto a una telecamera analogica. Per ulteriori
informazioni sulla qualità delle immagini consultare i capitoli 2, 3 e 6.
Inoltre, un sistema con tecnologia video di rete consente di mantenere più facilmente la
qualità delle immagini rispetto a un sistema di videosorveglianza analogico. Con i moderni
sistemi analogici che utilizzano come mezzo di registrazione un registratore video digitale
(RVD) si possono effettuare molte conversioni da analogico a digitale: prima i segnali analogici vengono convertiti in digitali nella telecamera, e poi di nuovo in analogici per il trasporto; infine i segnali analogici vengono digitalizzati per la registrazione. La qualità delle
immagini acquisite diminuisce ad ogni conversione da analogico a digitale e viceversa e in
funzione della distanza del cablaggio. Maggiore è il percorso che i segnali video analogici
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
9
devono effettuare, peggiore sarà la loro qualità. In un sistema di videosorveglianza IP digitale, le immagini di una telecamera di rete vengono digitalizzate una sola volta e rimangono
digitali senza ulteriori conversioni inutili e la qualità dell’immagine non viene deteriorata
dai numerosi trasferimenti in rete.
> Accessibilità remota: le telecamere di rete e i codificatori video possono essere configurati
e gestiti in remoto, consentendo a più utenti autorizzati di visualizzare video in diretta e
registrati in qualsiasi momento e, virtualmente, da qualsiasi posizione di rete nel mondo. Ciò
è particolarmente vantaggioso se gli utenti desiderano concedere l’accesso al video a una
terza parte, ad esempio a un centro di monitoraggio allarmi o a un’autorità giudiziaria.
> Gestione degli eventi e IV (Intelligent Video): spesso abbiamo troppi video registrati e
tempo non sufficiente per analizzarli correttamente. I prodotti con tecnologia video di rete
possono gestire questo problema in vari modi. Le telecamere di rete e i codificatori video, per
esempio, possono essere programmati per inviare video per la registrazione solo quando si
verifica un evento pianificato o avviato. In questo modo si ridurrebbe la quantità di registrazione inutili. Le registrazioni video possono essere anche contrassegnate con alcune informazioni, dette metadati, che facilitano la ricerca e l’analisi dei video di interesse.
I prodotti con tecnologia video di rete Axis supportano funzionalità IV (Intelligent Video)
(per esempio, rilevamento di oggetti in movimento nel video, allarme anti-manomissione
attivo, rilevamento di suoni, cavo di innesco e applicazioni di terzi come il conteggio delle
persone e la mappatura termica). Possono offrire anche collegamenti I/O (input/output) a
dispositivi esterni, come le luci. Queste caratteristiche permettono agli utenti di stabilire le
condizioni o gli eventi che possono innescare un allarme. Quando si verifica un evento i
prodotti possono rispondere automaticamente con azioni programmate. Tra le azioni configurabili vi sono la registrazione di video su uno o più siti locali o esterni a scopo di sicurezza;
l’attivazione di dispositivi esterni come allarmi, luci e interruttori di posizione porte e infine
l’invio di notifiche agli utenti. Le funzionalità di gestione degli eventi possono essere configurate tramite le pagine web dei prodotti con tecnologia video di rete o un software per la
gestione dei video. Per ulteriori informazioni sulla gestione dei video consultare il
Capitolo 11.
> Integrazione facile e duratura nel tempo: i prodotti con tecnologia video di rete basati su
standard aperti possono essere facilmente integrati in una vasta scelta di sistemi per la
gestione dei video. Anche il video di una telecamera di rete può essere integrato ad altri
sistemi come punti vendita, sistemi di controllo degli accessi o di gestione degli edifici.
D’altra parte, è raro che un sistema analogico abbia un’interfaccia aperta per facilitare l’integrazione con gli altri sistemi e applicazioni. Per ulteriori informazioni sui sistemi integrati
consultare il Capitolo 11.
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
10 Figura 1.2a Impostazione di un attivatore di eventi sulla pagina Web del prodotto con tecnologia video di rete.
> Scalabilità e flessibilità: un sistema video di rete può crescere di pari passo alle esigenze
del cliente, una telecamera per volta, mentre i sistemi analogici spesso possono crescere solo
di quattro o sedici unità per volta. Con i sistemi basati su IP i prodotti con tecnologia video
di rete e altri tipi di applicazioni possono condividere la stessa rete cablata o wireless per
comunicare i dati. I comandi video, audio, PTZ e I/O, l’alimentazione e altri dati possono
essere trasportati sullo stesso cavo ed è possibile aggiungere al sistema qualsiasi numero di
prodotti con tecnologia video di rete, senza che sia necessario modificare in modo significativo o comunque costoso l’infrastruttura di rete. Ciò non è possibile nel caso di un sistema
analogico. In un sistema video analogico, un cavo dedicato (in genere coassiale) deve collegare direttamente ciascuna telecamera a una stazione di visualizzazione/registrazione. Possono essere necessari cavi PTZ (pan/tilt/zoom) e audio separati.
I prodotti con tecnologia video di rete possono essere posizionati e messi in rete praticamente ovunque, e il sistema può essere aperto o chiuso, a seconda delle necessità. Poiché un
sistema con tecnologia video di rete è basato su un equipaggiamento IT e protocolli standard, può trarre vantaggio da queste tecnologie man mano che il sistema si sviluppa. Per
esempio, il video può essere memorizzato su server ridondanti posti in ubicazioni separate
per offrire una maggior affidabilità, e si possono usare strumenti per la condivisione automatica dei carichi, la gestione della rete e la manutenzione del sistema, tutte cose impossibili con il video analogico.
> Costo-efficacia: un sistema di sorveglianza IP solitamente ha un costo totale di proprietà
inferiore rispetto a un sistema TVCC analogico. Spesso è già presente un’infrastruttura di
rete IP, che viene utilizzata per altre applicazioni all’interno di un’organizzazione, per cui si
può aggiungere un’applicazione video di rete all’infrastruttura esistente. Le reti basate su IP
e le opzioni wireless sono a loro volta delle alternative molto più economiche al cablaggio
coassiale e a fibre ottiche tradizionale di un sistema TVCC analogico. Inoltre, i flussi video
digitali possono essere inoltrati in tutto il mondo tramite una rete di infrastrutture interoperabili. Anche i costi di gestione e delle apparecchiature sono inferiori poiché le applicazioni back-end e le unità di memorizzazione utilizzano server basati su sistemi aperti standard
e non su hardware proprietario, quale un DVR nel caso di un sistema TVCC analogico.
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
11
Un sistema con tecnologia video di rete può offrire anche degli spunti circa i modi per migliorare un’attività commerciale. Per esempio, nel caso delle applicazioni di vendita al dettaglio, l’implementazione di sistemi di analisi dei video di rete può aiutare a migliorare il
flusso dei clienti e ad aumentare le vendite.
Inoltre i prodotti con tecnologia video di rete possono supportare la tecnologia Power over
Ethernet (PoE). Grazie a questa tecnologia i dispositivi di rete possono essere alimentati
tramite un interruttore o un midspan abilitati PoE, utilizzando lo stesso cavo Ethernet che
trasporta i dati (video). Per questo motivo non serve un’uscita di alimentazione presso l’ubicazione della telecamera. La tecnologia PoE permette di ridurre notevolmente i costi di installazione e aumentare l’affidabilità del sistema. Per ulteriori informazioni sulla tecnologia
PoE consultare il Capitolo 9.
Telecamera di rete con
tecnologia PoE integrata
3115
Gruppo di continuità
(UPS)
Switch PoE
Alimentazione
Ethernet
Telecamera
di rete senza
tecnologia
PoE integrata
Splitter attivo
Power over Ethernet
Figura 1.2b Sistema che utilizza la tecnologia PoE.
> Comunicazione sicura: vi sono molti modi per proteggere i prodotti con tecnologia video di
rete e gli streaming video. Si può usare l’autenticazione con nome utente e password, i filtri
per indirizzi IP, l’autenticazione tramite IEEE 802.1X, e la codifica dei dati con il protocollo
HTTPS (SSL/TLS) o VPN. Le telecamere analogiche non hanno funzionalità di codifica né
possibilità di autenticazione. Chiunque può inserirsi nel video o, peggio, sostituire il segnale
di una telecamera analogica con un altro segnale video. I prodotti con tecnologia video di
rete offrono anche la flessibilità di fornire molteplici livelli di accesso utente. Per ulteriori
informazioni sulla protezione della rete consultare i capitoli 9 e 10.
Tuttavia, le installazioni video analogiche esistenti possono migrare ad un sistema con tecnologia video di rete beneficiare di alcuni dei vantaggi digitali con l’aiuto dei codificatori video e di
dispositivi quali ad esempio l’adattatore Ethernet su coassiale, che sfrutta i cavi coassiali preesistenti. Per ulteriori informazioni sui codificatori e i decodificatori video consultare il Capitolo 4.
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
12 1.3 Applicazioni
Il video di rete può essere utilizzato su un numero di applicazioni praticamente illimitato. La
maggior parte delle sue applicazioni rientrano nel campo della videosorveglianza di persone,
luoghi, beni e operazioni. Il video di rete viene sempre più spesso utilizzato per migliorare l’efficienza aziendale man mano che aumenta il numero di applicazioni IV (Intelligent Video). Di
seguito alcuni esempi di applicazioni tipiche nei più importanti settori dell’industria.
1.3.1 Punti vendita
I sistemi video di rete presso i punti vendita al dettaglio possono ridurre considerevolmente i furti, migliorare la sicurezza del personale
e ottimizzare la gestione del negozio. Un vantaggio importante del
video di rete è che può essere integrato con il sistema EAS (Electronic
Article Surveillance) del negozio, o un sistema POS (punto vendita),
in modo da fornire un’immagine e una registrazione delle attività di
tipo fraudolento. Il sistema consente di rilevare rapidamente possibili
incidenti nonché falsi allarmi. La tecnologia video di rete offre un elevato livello di interoperabilità e tempi di recupero degli investimenti
estremamente rapidi.
Il video di rete con le applicazioni IV (Intelligent Video) possono aiutare a identificare le zone
più trafficate di un negozio e fornire una registrazione delle attività dei consumatori e dei loro
comportamenti di acquisto, il che permette di ottimizzare la disposizione degli spazi in un negozio o di un’esposizione. Può contare anche il numero di persone che entrano o escono da un
negozio, per facilitare la pianificazione del personale e mostrare quando è necessario aprire più
casse per via delle lunghe code.
1.3.2 Trasporto/Trasporti
Il video di rete aiuta a proteggere i passeggeri, il personale e le risorse
in tutti i mezzi di trasporto. Nei trasporti pubblici tutte le telecamere
di sicurezza di stazioni, terminali, autobus, treni e gallerie possono essere collegate ad un centro di sicurezza. Quando si verifica un
incidente gli operatori di sicurezza possono visualizzare video live
dalle telecamere d’interesse e decidere rapidamente l’intervento più
appropriato alla situazione. Negli aeroporti il video di rete sta diventando uno strumento utilizzato per migliorare l’efficienza di una vasta gamma di servizi in aree quali parcheggi, punti vendita, check-in,
servizi catering e controlli di sicurezza.
I porti e i terminali logistici sfruttano i vantaggi delle funzioni di rilevamento incorporate del
video di rete, che possono avvisare automaticamente il personale responsabile della sicurezza
in caso di violazione di un perimetro. Il video di rete può essere utilizzato anche per monitorare
le condizioni del traffico per ridurre gli ingorghi e permettere una risposta rapida agli incidenti.
Un’ampia gamma di telecamere di rete Axis sono in grado di funzionare al chiuso e all’aperto
nelle condizioni più difficili. Per i veicoli con passeggeri a bordo, quali autobus e treni, le soluzioni Axis offrono telecamere di rete che possono resistere anche a temperature variabili, umidità,
polvere, vibrazioni e atti di vandalismo.
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
13
1.3.3 Banche e istituti finanziari
Le banche usano da tempo sistemi di videosorveglianza, e mentre
la maggior parte delle installazioni sono analogiche, il video di rete
viene comunemente utilizzato per le installazioni nuove e retrofit.
In questo modo la banca può monitorare con la massima efficienza da un punto centrale le sue sedi centrali, le filiali e gli sportelli
ATM. Il sistema può essere equipaggiato con funzionalità intelligenti che inviano automaticamente avvisi in caso di tentativi di frode
presso sportelli ATM quali skimming, card jamming o trapping. Tutti
i video possono essere registrati in qualità HDTV, offrendo immagini
dettagliate di persone e oggetti che facilitano indagini e
identificzioni positive.
1.3.4 Sorveglianza dei centri urbani
Il video di rete è uno dei mezzi più utili per combattere il crimine
e proteggere i cittadini. Può fungere sia da sistema di rilevamento
che da deterrente. L’uso di reti wireless ha permesso una diffusione
efficiente del video di rete a livello dell’intero agglomerato urbano.
I costi di installazione possono essere ridotti considerevolmente con
telecamere di rete che offrono funzionalità per un’installazione rapida e affidabile, compresa la capacità di mettere a fuoco e configurare
telecamere a distanza sulla rete. Le funzionalità di videosorveglianza remota del video di rete ha permesso alla polizia di intervenire
rapidamente in presenza di crimini commessi in diretta video.
1.3.5 Istituti di formazione
In qualsiasi luogo vengano installati, dagli ambulatori alle università,
i sistemi con tecnologia video di rete aiutano a prevenire episodi di
vandalismo e a garantire più sicurezza al personale e agli studenti.
Permettono un monitoraggio efficiente di tutte le strutture interne
ed esterne e offrono immagini di alta qualità che permettono l’identificazione positiva di persone e oggetti. Inoltre le telecamere di rete
possono generare allarmi automatici. Per esempio, se una telecamera
viene manomessa o se durante l’orario di chiusura vi è un rumore o un
movimento all’interno di un edificio, le immagini in diretta possono
essere inviate al personale responsabile della sicurezza. Il video
di rete può anche essere utilizzato per l’insegnamento a distanza
(e-learning); ad esempio, per studenti che non sono in grado di
partecipare ai corsi di persona. Il sistema può essere facilmente
collegato ad un’infrastruttura di rete pre-esistente, il che permette di
contenere i costi di installazione e manutenzione.
Capitolo 1 - Tecnologia video di rete: panoramica, vantaggi e applicazioni
14 1.3.6 Enti/autorità pubbliche
Il video di rete può essere utilizzato da forze dell’ordine, militari e
addetti al controllo delle frontiere. Può essere anche un mezzo efficiente per proteggere tutti i tipi di edifici pubblici, come musei,
biblioteche, tribunali e istituti di detenzione. Se posizionate in corrispondenza degli ingressi e delle uscite degli edifici, queste telecamere sono in grado di garantire una sorveglianza continuativa, 24 ore
al giorno. Possono essere utilizzati per prevenire atti di vandalismo e
aumentare la sicurezza di personale e visitatori.
1.3.7 Sanità
Grazie al video di rete, gli ospedali e gli istituti sanitari possono migliorare la sicurezza complessiva di personale, pazienti e visitatori.
In caso di allarme, il personale ospedaliero e di sicurezza autorizzato può visualizzare il video in diretta da aree critiche quali sale di
pronto soccorso, reparti psichiatrici e locali di forniture mediche per
verificare rapidamente la situazione. Il video di rete consente inoltre
un monitoraggio di alta qualità del paziente, l’assistenza remota da
parte di specialisti e l’e-learning/insegnamento a distanza.
1.3.8 Processi industriali
Il video di rete non è solo un mezzo efficiente per proteggere perimetri e locali, può essere utilizzato anche per monitorare e migliorare
l’efficienza di linee di produzione, processi e sistemi logistici. Nelle
aree pericolose o nelle camere bianche, il monitoraggio remoto velocizza i tempi di risposta e di risoluzione dei problemi. Per quanto
riguarda le industrie dotate di siti di produzione multipli, il video di
rete può ridurre notevolmente l’entità degli spostamenti necessari
per questioni di assistenza tecnica.
1.3.9 Infrastruttura critica
Che si tratti di impianti solari, sottostazioni elettriche o impianti di
smaltimento dei rifiuti, il video di rete contribuisce a rendere le attività quotidiane più sicure, affidabili e prive di interruzioni. I dati
di produzione dei siti remoti possono essere potenziati tramite le
informazioni visive.
I sistemi di sorveglianza IP offrono nuove possibilità di business e sicurezza per qualsiasi segmento industriale. Per ulteriori informazioni in merito, sono a disposizione i case studies Axis
visitare il sito all’indirizzo: www.axis.com/success_stories/
Capitolo 2 - Telecamere di rete
15
2. Telecamere di rete
Un’ampia gamma di telecamere di rete è oggi disponibile, per soddisfare una grande varietà di esigenze in termini di forma, possibilità di utilizzo, sensibilità alla luce, risoluzione e considerazioni di tipo
ambientale.
Questo capitolo descrive cos’è una telecamera di rete, le diverse
opzioni e caratteristiche che essa può presentare ed i diversi tipi di
telecamera disponibili: telecamere fisse, telecamere fisse a cupola,
telecamere ultra-discrete, telecamere PTZ (Pan/Tilt/Zoom - rotazione,
inclinazione e zoom) e termiche. Al termine di ogni capitolo è inserita
una guida per la scelta ottimale della telecamera. Per ulteriori informazioni circa gli elementi delle telecamere, vedere il capitolo 3.
2.1 Che cos’è una telecamera di rete?
Le telecamere di rete, spesso denominate anche telecamere IP, vengono utilizzate principalmente per inviare segnali audio/video tramite una rete IP come una rete LAN o Internet e consentono
di visualizzare e/o effettuare registrazioni in diretta, in modo continuativo o ad intervalli programmati, su richiesta o automaticamente al verificarsi di un dato evento. Il video può essere
salvato localmente e/o in remoto, e l’accesso autorizzato al video stesso può essere effettuato
da ovunque vi sia un punto d’accesso ad una rete IP.
LAN
Telecamere di rete Axis
LAN/Internet
Switch PoE
Computer con software
per la gestione video
Figura 2.1a Telecamera di rete collegata direttamente alla rete.
L’espressione “videocamera di rete” identifica un’unità costituita da una telecamera e da un
computer integrati. I componenti principali di una telecamera di rete sono l’obiettivo, un sensore
immagini, uno o più processori e la memoria. I processori vengono utilizzati per l’elaborazione
delle immagini, la compressione, l’analisi video e le funzionalità di rete. La memoria viene utilizzata principalmente per il firmware della telecamera (un programma per computer), ma anche
per salvare video per periodi di tempo brevi o lunghi.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
16 Come un computer, la telecamera di rete ha un proprio indirizzo IP, è collegata direttamente a
una rete via cavo o wireless e può essere posizionata ovunque sia disponibile una connessione
di rete. In ciò vi è una differenza rispetto ad una webcam, che può funzionare solo quando è
connessa ad un computer (PC) tramite porta USB o IEEE 1394 e per il cui utilizzo è necessario
installare un software nel PC stesso. Una telecamera di rete offre funzionalità di web server, FTP
(File Transfer Protocol), e-mail ed include molti altri protocolli di rete IP e di sicurezza.
Oltre all’acquisizione di video, le telecamere di rete Axis offrono funzionalità per la gestione di
eventi e IV (Intelligent Video), quali il rilevamento di oggetti in movimento nel video, il rilevamento audio, allarme antimanomissione attivo e rilevamento automatico. Molte telecamere di
rete inoltre presentano porte input/output (I/O) che consentono connessioni a dispositivi esterni
quali sensori di movimento e relè (per il controllo, ad esempio, del bloccaggio/sbloccaggio di
porte). La gestione degli eventi riguarda la definizione di un evento che viene attivato da funzioni dei prodotti con tecnologia video di rete o da altri sistemi, nonché la configurazione dei
prodotti o dei sistemi in modo tale che questi rispondano automaticamente all’evento, ad esempio registrando un video, inviando notifiche di allarme ed attivando diversi dispositivi quali porte
e luci. L’utente può configurare i prodotti con tecnologia video di rete in modo che facciano
partire la registrazione solo quando un evento viene attivato. In questo modo, la gestione degli
eventi consente ad un sistema di sorveglianza di utilizzare in modo più efficiente l’ampiezza di
banda della rete e lo spazio di memorizzazione.
Altre caratteristiche delle telecamere di rete possono comprendere capacità audio, supporto
integrato per Power over Ethernet (PoE) ed una slot per una scheda di memoria per il salvataggio
locale delle registrazioni. Le telecamere di rete Axis supportano anche funzioni di sicurezza e
gestione di rete avanzate.
Leva zoom
Obiettivo
P-Iris
Microfono interno
Slot per scheda
di memoria
Ingresso audio Uscita audio
Leva messa
a fuoco
Connettore del
diaframma
Connettore di
alimentazione
Figura 2.1b Parte anteriore, posteriore e inferiore di una telecamera di rete.
Connettore
di rete PoE
Connettore
RS-485/422
Morsettiera
I/O
Capitolo 2 - Telecamere di rete
17
È possibile accedere alle telecamere sulla rete inserendo l’indirizzo IP del prodotto nel campo Indirizzo/Ubicazione del browser di un computer. Una volta stabilita la connessione con il prodotto
con tecnologia video di rete, nel browser Web viene automaticamente visualizzata la pagina
iniziale del prodotto insieme ad alcuni collegamenti alle pagine di configurazione del prodotto.
Le pagine web integrate dei prodotti con tecnologia video di rete Axis consentono all’utente,
fra l’altro, di definire l’accesso da parte dell’utente stesso, configurare le impostazioni della
telecamera, impostare la risoluzione, la frequenza dei fotogrammi e il formato di compressione
(H.264/Motion JPEG), nonché le regole di intervento nel momento in cui si verifica un evento.
La gestione di un prodotto con tecnologia video di rete tramite le relative pagine Web incorporate è efficace solo quando un sistema è costituito da un numero limitato di telecamere. Per
le installazioni professionali o i sistemi dotati di molte telecamere, si consiglia l’utilizzo di una
soluzione di gestione del video combinata con le pagine web integrate della telecamera. Per
ulteriori informazioni circa le soluzioni di gestione, vedere il capitolo 11.
Le telecamere di rete Axis supportano inoltre un gran numero di accessori che espandono le
capacità delle telecamere stesse. Ad esempio, le telecamere di rete possono essere connesse ad
una rete in fibra ottica utilizzando un media converter switch o a cavi coassiali utilizzando un
adattatore Ethernet over Coax con supporto per Power over Ethernet.
2.1.1 AXIS Camera Application Platform
La maggior parte dei prodotti con tecnologia video di rete Axis supporta AXIS Camera Application Platform, che consente il download nel prodotto stesso di applicazioni compatibili - tipicamente applicazioni video intelligenti - disponibili nel sito web di Axis. Ciò consente ai prodotti
di esaltare le proprie capacità IV (Intelligent Video) con applicazioni Axis o di terzi produttori di
video analytics. Un esempio di tali applicazioni è AXIS Cross Line Detection, un’applicazione
tripwire che rileva e avvia un evento quando oggetti in movimento attraversano una linea
virtuale.
Figura 2.1c AXIS Cross Line Detection è adatta a molte situazioni, incluso il monitoraggio video di entrate di
edifici, banchine di carico e aree di parcheggio.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
18 2.1.2 API (interfaccia per la programmazione di applicazioni)
Tutti i prodotti video in rete Axis sono dotati di una API (interfaccia per la programmazione di
applicazioni) denominata VAPIX®. VAPIX consente agli sviluppatori di integrare agevolmente i
prodotti video e le funzionalità in essi incorporate in soluzioni basate su software. VAPIX inoltre
consente alle telecamere Axis con firmware aggiornato di essere retrocompatibili con, ad esempio, un sistema di gestione video già esistente.
2.1.3 ONVIF
La maggior parte dei prodotti con tecnologia video di rete di Axis è conforme con ONVIF. ONVIF, che è un forum industriale aperto e globale fondato da Axis, Bosch e Sony nel 2008, ha il
compito di standardizzare l’interfaccia di rete dei prodotti con tecnologia video di rete di diversi
produttori, in modo da assicurare una maggiore interoperatività. Ciò garantisce all’utente la
flessibilità di utilizzare prodotti conformi con ONVIF di diversi produttori in un sistema con tecnologia video di rete multi-vendor. ONVIF è rapidamente cresciuto ed è attualmente sostenuto
dalla maggior parte dei più grandi produttori mondiali di prodotti video IP. Al giorno d’oggi sono
membri di ONVIF più di 400 case produttrici. Per ulteriori informazioni, visitare www.onvif.org
2.2 Caratteristiche delle telecamere per la gestione di
scenari difficili
Le telecamere di sicurezza affrontano numerose sfide che hanno un impatto sulla capacità delle
stesse di fornire video di qualità per una sorveglianza efficace. Gli scenari di ripresa possono
essere caratterizzati da livelli di luminosità ampi e variabili, e condizioni quali completa oscurità,
foschia e fumo possono creare problemi nell’utilizzabilità dei video realizzati. Per affrontare tali
scenari, le telecamere possono essere dotate di una serie di caratteristiche (vedere elenco che
segue) importanti da considerare, poiché hanno un impatto sulla qualità d’immagine.
2.2.1 Capacità di raccolta della luce dell’obiettivo (fattore f)
Gli obiettivi con numero f basso sono caratterizzati da una capacità di raccolta della luce migliore. In generale, più è basso il fattore f, migliori sono le prestazioni nelle impostazioni per
bassa luminosità. A volte un fattore f alto è preferibile nella gestione di alcuni tipi di illuminazione. La sensibilità alla luce della telecamera dipende non solo dall’obiettivo, ma anche dal
sensore d’immagine e dall’elaborazione dell’immagine. Ulteriori dettagli sugli obiettivi e i sensori
d’immagine sono reperibili al Capitolo 3..
2.2.2 Diaframma
Gli obiettivi con diaframma regolabile manualmente sono adatti a scenari con livello di illuminazione costante. Per scenari con livelli di luminosità variabili, si consiglia la scelta di un
diaframma regolabile automaticamente (DC-Iris/P-Iris) al fine di garantire un livello di esposizione corretto. Le telecamere con P-Iris consentono un miglior controllo del diaframma per una
qualità ottimale dell’immagine in tutte le condizioni di illuminazione. Ulteriori dettagli sono
reperibili al Capitolo 3..
2.2.3 Riprese diurne/notturne
Le telecamere di rete con funzionalità giorno/notte sono dotate di un filtro per gli infrarossi
automaticamente amovibile. Il filtro è attivo nelle ore diurne, consentendo alla telecamera di
produrre i colori così come essi sono visibili all’occhio umano. Nelle ore notturne, il filtro viene
rimosso per consentire alla telecamera di sfruttare l’infrarosso vicino e produrre immagini di
qualità in bianco e nero. Questo è un modo per aumentare l’utilità della telecamera di rete in
condizioni di scarsa illuminazione.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
19
Figura 2.2a Sulla sinistra, un’immagine in modalità Diurna. Sulla destra, un’immagine in modalità Notturna.
2.2.4 Illuminatori a infrarossi (IR)
In condizioni di luminosità bassa o del tutto assente, dei LED IR integrati alla telecamera o un
illuminatore a infrarosso separato rafforzano la capacità della telecamera stessa di sfruttare
la radiazione infrarossa vicina per creare immagini di qualità in bianco e nero. La radiazione
infrarossa vicina proveniente dalla luna, dall’illuminazione stradale o dagli illuminatori IR non
è visibile all’occhio umano, ma il sensore d’immagine della telecamera è in grado di rilevarla (le
radiazioni infrarosse vicine si trovano appena al di là della parte visibile dello spettro luminoso
ed hanno una lunghezza d’onda più ampia della luce visibile).
Gli illuminatori IR forniscono diverse distanze di illuminazione. L’illuminazione con LED IR integrati nelle telecamere Axis può essere regolata in modo da farla coincidere con l’angolo di
visualizzazione e può essere attivata automaticamente nell’oscurità, al verificarsi di un evento
o su richiesta da parte dell’utente. Le telecamere Axis con LED IR integrati semplificano l’installazione e costituiscono un’opzione efficiente dal punto di vista economico. Gli illuminatori IR
esterni, al contempo, garantiscono all’installatore la possibilità di scegliere l’illuminatore IR da
utilizzare - ad esempio uno a gamma lunga - e di posizionare la luce dove è necessaria e non
necessariamente nella stessa ubicazione della telecamera.
Figura 2.2b Sulla sinistra, immagine in modalità Notturna senza utilizzo degli illuminatori IR (in questo caso la
telecamera ha sfruttato una piccola quantità di luce che proviene da sotto una porta nell’angolo a sinistra della
stanza). Sulla destra, immagine in modalità Notturna con illuminatori IR.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
20 2.2.5 Tecnologia Lightfinder
Le telecamere con tecnologia Axis Lightfinder sono dotate di un’estrema sensibilità alla luce. Tali
telecamere possono produrre immagini a colori in un ambiente con una luminosità pari a 0,18
lux o inferiore. Questo risultato viene ottenuto tramite una selezione ottimale del sensore d’immagine e dell’obiettivo, la conoscenza di Axis circa l’elaborazione delle immagini e lo sviluppo di
chip ASIC in sede. Per ulteriori dettagli, consultare la documentazione Lightfinder alla pagina:
www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm
Figura 2.2c Scenario sulla sinistra (con 0,4 lux di illuminazione presso la parete posteriore) prodotto utilizzando
una telecamera che è passata alla modalità Notturna e a destra utilizzando una telecamera con tecnologia Lightfinder, impostata in modalità Diurna, che produce un’immagine a colori con dettagli quali la scatola sul pavimento
presso la parete posteriore.
2.2.6 Risoluzione/Megapixel
La risoluzione della telecamera è definita dal numero di pixel in un’immagine prodotta da un
sensore d’immagine. A seconda dell’obiettivo utilizzato, la risoluzione può tradursi o in più dettagli in un’immagine, o in un campo visivo più ampio che copre una parte più grande dello
scenario. Le telecamere con sensori di megapixel producono immagini da un milione o più di
pixel. Quando si utilizza un angolo di visualizzazione molto ampio, si riesce a coprire un’area di
dimensioni maggiori rispetto ad una telecamera non-megapixel. Quando si utilizza un angolo
di visualizzazione più ristretto, è possibile visualizzare più dettagli, che possono essere utili
per l’identificazione di persone e oggetti. Le telecamere che supportano HDTV 720p (1280x720
pixel) e HDTV 1080p (1920x1080 pixel), che consistono in una risoluzione approssimativamente
pari ad 1 e 2 megapixel rispettivamente, stanno crescendo in popolarità poiché seguono standard che garantiscono una piena frequenza dei fotogrammi, alta fedeltà dei colori e rapporto di
formato 16:9. Per ulteriori dettagli circa i sensori d’immagine e la risoluzione, vedere il capitolo
3 e 6 rispettivamente.
2.2.7 Impostazioni di controllo dell’esposizione
Quando il livello d’illuminazione cambia, le telecamere Axis si adattano automaticamente in
modo da assicurare un’esposizione ottimale. Le telecamere inoltre danno all’utente l’opzione
di modificare varie impostazioni di controllo dell’esposizione nelle situazioni più disagevoli. Ad
esempio, in situazioni caratterizzate da bassa illuminazione, l’utente può aumentare il guadagno
per consentire la visualizzazione di più dettagli. Lo svantaggio consiste nel fatto che la rumorosità potrebbe diventare più visibile. In condizioni di scarsa illuminazione, l’utente può inoltre
aumentare il tempo di esposizione per ottenere un’immagine più luminosa, ma ciò potrebbe
produrre una sfocatura degli oggetti in movimento. Possono essere disponibili anche le zone di
esposizione, che consentono all’utente di impostare la porzione di un’immagine che necessita
di essere esposta più appropriatamente. La compensazione del controluce è un’altra tecnica che
può essere utilizzata in una telecamera per consentire agli oggetti nelle zone più scure di essere
visibili contro uno sfondo molto luminoso (ad es. davanti ad una finestra/un ingresso).
Capitolo 2 - Telecamere di rete
21
2.2.8 Wide dynamic range (WDR)
Per gli scenari di sorveglianza con aree molto luminose ed altre scure, come ad esempio le porte
d’ingresso di negozi e uffici, la parte d’ingresso di un garage coperto o di un tunnel, o presso le
piattaforme dei treni, una telecamera con un’ampia gamma dinamica può costituire la soluzione
ideale. Le telecamere WDR spesso dispongono di un sensore di immagine integrato che effettua
diverse esposizioni di uno stesso scenario (ad es. un’esposizione breve per aree molto illuminate
ed un’esposizione più lunga per le zone più scure) e le combina in un’immagine unica, rendendo
visibili gli oggetti che si trovano in entrambe le zone. Per ulteriori dettagli, consultare la documentazione WDR alla pagina: www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm
Figura 2.2d Sulla sinistra, l’immagine di una telecamera convenzionale. Sulla destra, l’immagine di una telecamera WDR.
2.2.9 Radiazione termica
Oltre alla luce solare, la luce artificiale e la radiazione infrarossa vicina, vi è la radiazione termica, che può essere utilizzata per produrre immagini. Una telecamera termica di rete non necessita di nessuna fonte di luce, poiché rileva la radiazione termica emessa da qualsiasi oggetto che
si trovi ad una temperatura al di sopra degli 0 gradi Kelvin. Quanto più caldo è l’oggetto, tanto
maggiore è la radiazione. Differenze di temperatura maggiori producono immagini termiche a
contrasto maggiore. Le telecamere termiche di rete possono essere utilizzate per rilevare soggetti nella completa oscurità o in altre condizioni disagevoli quali fumo o leggera foschia, o
quando i soggetti sono nascosti nell’ombra o offuscati da uno sfondo molto complesso. Queste
telecamere inoltre non vengono accecate dalle luci forti. Le telecamere termiche sono ideali per
le rilevazioni e possono essere utilizzate a complemento di altre telecamere convenzionali per
aumentare l’efficacia del sistema di sorveglianza.
Figura 2.2e Sulla sinistra, l’immagine di una telecamera convenzionale. Sulla destra, l’immagine di una telecamera termica.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
22 2.3 Caratteristiche della telecamera per un’installazione facile
Le telecamere di rete Axis incorporano caratteristiche che rendono i prodotti facili da installare
ed utilizzare nonché più affidabili, riducendo al minimo gli errori di installazione. Esse includono
quanto segue.
2.3.1 Adatte per l’installazione all’aperto
I prodotti per l’installazione in esterni possono essere installati non appena estratti dalla confezione senza ulteriori interventi sugli stessi. Non occorre una custodia aggiuntiva. I prodotti sono
progettati in modo da essere idonei all’uso in un’ampio intervallo di temperature di esercizio
e da garantire protezione contro la polvere, la pioggia e la neve. Alcuni rispettano perfino gli
standard militari per l’utilizzo in climi particolarmente rigidi.
2.3.2 Messa a fuoco preimpostata di fabbrica
Per facilitare e velocizzare l’installazione, le telecamere Axis con un obiettivo a focale fissa sono
messe a fuoco in fabbrica, eliminando così la necessità di compiere tale operazione sul luogo
d’installazione. Ciò è possibile poiché le telecamere focali fisse con campo visivo largo o medio
solitamente sono caratterizzate da un’ampia profondità del campo (l’intervallo nel quale gli oggetti vicini e lontani sono a fuoco). Per una spiegazione relativa alla lunghezza focale, al numero
f e alla profondità del campo, vedere il capitolo 3.
2.3.3 Zoom e messa a fuoco remoti
Le telecamere varifocali con zoom e fuoco remoto eliminano la necessità di regolazione del
campo visivo e di messa a fuoco manuale nel luogo di ubicazione della telecamera stessa. La
telecamera, assieme al motore dell’obiettivo, consente la regolazione remota del fuoco e dell’angolo di visualizzazione da un computer in rete.
2.3.4 Back focus remoto
Le telecamere varifocali ad attacco CS con back focus remoto abilitano la regolazione di precisione della messa a fuoco in remoto tramite computer consentendo al sensore d’immagine di
muoversi. Questa funzionalità è presente anche con gli obiettivi opzionali.
2.3.5 Regolazione triassiale dell’angolo della telecamera
Le telecamere fisse a cupola Axis sono progettate con una regolazione triassiale dell’angolazione, che consente al supporto dell’obiettivo (comprendente l’obiettivo stesso e il sensore
d’immagine) di effettuare una panoramica, inclinarsi e ruotare. Ciò consente l’installazione della
telecamera su una parete o sul soffitto. L’utente può facilmente regolare la direzione della telecamera e livellare l’immagine. La flessibilità di regolazione della telecamera, assieme alla capacità di ruotare l’immagine utilizzando la pagina web della telecamera stessa, consente all’utente
di ottenere flussi video orientati verticalmente (Corridor Format Axis).
Figura 2.3a Regolazione triassiale dell’angolo della telecamera.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
23
2.3.6 Corridor Format
Il Corridor Format di Axis consente alle telecamere fisse/telecamere fisse a cupola di produrre
flussi video orientati verticalmente. Il formato verticale ottimizza la copertura di aree quali
corridoi e navate, massimizzando la qualità dell’immagine ed eliminando gli sprechi della larghezza di banda e dello spazio di memorizzazione. Esso consente, ad esempio, alle telecamere
di rete HDTV di produrre video con rapporto di formato 9:16. Con una cupola fissa, tale risultato
può essere ottenuto ruotando dapprima l’obiettivo triassiale di 90° (o con una telecamera fissa,
posizionandola sul lato) e successivamente ruotando l’immagine video in direzione opposta di
90° nella pagina web della telecamera.
Figura 2.3b Un’immagine della visualizzazione della telecamera con utilizzo di Corridor Format di Axis
2.3.7 Contatore di pixel
Il contatore di pixel Axis contribuisce ad assicurare che la risoluzione del video sia di qualità
sufficiente per scopi quali il riconoscimento dei volti. Esso può essere utilizzato per verificare che
la risoluzione in pixel di un oggetto rispetti le regolamentazioni o le esigenze del cliente.
Figura 2.3c Il contatore di pixel Axis è un ausilio visivo sotto forma di cornice con un corrispondente contatore
che mostra l’ampiezza e l’altezza del riquadro. Esso aiuta a verificare, ad esempio, che la risoluzione di un volto sia
sufficiente per l’identificazione dello stesso.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
24 2.4 Tipi di telecamere di rete
Le telecamere di rete possono essere classificate a seconda se sono state progettate solo per uso
in ambienti interni oppure in ambienti interni ed esterni. Una telecamera per esterni necessita
di protettiva a meno che la progettazione della telecamera stessa non preveda un involucro
protettivo integrato. Per ulteriori informazioni sulla protezione ambientale, vedere il capitolo 5.
Le telecamere di rete, sia per uso interno che esterno, possono essere ulteriormente classificate
in telecamere di rete fisse, telecamere fisse a cupola, telecamere nascoste, PTZ e termiche.
2.4.1 Fixed network cameras
Figura 2.4a Telecamere di rete fisse, compresi i modelli con caratteristiche quali wireless, illuminatori IR integrati,
HDTV/multi-megapixel, WDR, Lighfinder, design pronto per l’installazione in esterni e resistenti alle manomissioni.
Una telecamera di rete fissa è una telecamera con direzione di visualizzazione fissa una volta
terminata l’installazione. Può essere dotata di obiettivo fisso, varifocale o a zoom motorizzato,
che può essere intercambiabile su alcune telecamere. Una telecamera fissa è una telecamera
di tipo tradizionale, chiaramente visibile e con direzione di orientamento fissa. Questo tipo di
telecamera rappresenta la soluzione ideale per le applicazioni in cui è indispensabile installare
il dispositivo in un punto in cui venga notato. Le telecamere fisse possono essere installate in
custodie protettive. Le telecamere fisse per esterni Axis sono pre-installate nel relativi alloggiamenti. Esse possono inoltre essere installate su un motorino per la panoramica/l’inclinazione,
allo scopo di ottenere una maggiore flessibilità di visualizzazione.
2.4.2 Telecamere di rete fisse a cupola
Figura 2.4b Telecamere di rete fisse a cupola, compresi modelli con caratteristiche quali visualizzazione panoramica, HDTV/multi-megapixel, illuminatori IR integrati, WDR, Lighfinder, design pronto per l’installazione in esterni e
con resistenza alle manomissioni.
Una telecamera di rete fissa a cupola è una telecamera dal design a forma di cupola. Può essere
dotata di obiettivo fisso, varifocale o a zoom motorizzato, che può essere intercambiabile su alcune telecamere. Può essere orientata in qualsiasi direzione. I vantaggi principali di questo tipo
di telecamera sono il design discreto e compatto oltre alla difficoltà di stabilire in che direzione
è orientato l’obiettivo. La telecamera è anche resistente alle manomissioni. Le telecamere fisse a
Capitolo 2 - Telecamere di rete
25
cupola Axis garantiscono diversi tipi e livelli di protezione, quali la resistenza alla polvere e alle
manomissioni, nonché classificazioni IP66 e NEMA 4X per le installazioni negli esterni. Possono
essere installate a parete, sul soffitto o a palo.
Una cupola fissa con obiettivo a grandangolo e sensore megapixel che garantisca un campo
visivo di 360° è spesso nota come telecamera panoramica o a 360°.
Figura 2.4c Le telecamere fisse a cupola 360° a 5 megapixel Axis garantiscono modalità multiple di visualizzazione, quali vista globale a 360°, panoramica, area di visualizzazione con PTZ digitale e visualizzazione quad.
2.4.3 Funzionalità delle telecamere fisse multi-megapixel e delle telecamere
fisse a cupola
Le telecamere fisse multi-megapixel e a cupola sono sempre più diffuse. La risoluzione multimegapixel, come menzionato in precedenza, offre numerosi vantaggi, tuttavia al contempo è
caratterizzata da esigenze notevoli in termini di larghezza di banda e spazio di memorizzazione.
Tuttavia sono state sviluppate delle funzionalità che consentono di utilizzare questo tipo di
telecamera in modo innovativo, riducendo così il fabbisogno in detti termini. Alcune funzionalità che le telecamere multi-megapixel Axis possono supportare sono descritte nella pagina
successiva.
> Digital PTZ: Poichè le telecamere multi-megapixel sono in grado di coprire un’area molto
ampia, esse possono abilitare la funzione Pan/Tilt/Zoom (rotazione, inclinazione e zoom) con
posizioni preimpostate.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
26 > AXIS Digital Autotracking: Questa applicazione, una volta installata in una telecamera
multi-megapixel Axis, ha il compito di ridurre il fabbisogno di larghezza di banda e di spazio
di memorizzazione, in particolare in situazioni di sorveglianza a basso traffico, nelle quali
non è necessario inviare la piena visualizzazione della telecamera continuativamente alla
massima risoluzione. AXIS Digital Autotracking consente alla telecamera di rilevare automaticamente i movimenti nel proprio campo visivo e di inviare in streaming la porzione di visualizzazione nella quale vi è qualche attività. L’area di visualizzazione così ritagliata viene
puntata sugli oggetti in movimento e li segue senza nessuna perdita nella qualità d’immagine. Poichè l’applicazione non si fissa su un singolo oggetto, la visualizzazione può subire
una riduzione dello zoom in modo da coprire gli oggetti in movimento in diverse zone del
campo visivo della telecamera, assicurando così di non omettere nessun evento dalla visualizzazione stessa. Quando non vi è movimento, viene trasmessa in streaming una panoramica in scala ridotta del campo visivo completo della telecamera. Mentre le dimensioni dello
streaming vengono ridotte, la qualità delle scene zoomate viene mantenuta utilizzando la
risoluzione originale in pixel della telecamera. A seconda dello scenario, la risoluzione AXIS
Digital Autotracking in SVGA (800x600) a 30 fotogrammi al secondo può ridurre la larghezza di banda/lo spazio di memorizzazione di circa il 90% in confronto con un flusso video
continuo da 2 megapixel a 30 fotogrammi al secondo. Allo stesso modo, un flusso video
Digital Autotracking in VGA (640x480) a 12 fotogrammi al secondo può ridurre di circa il
95% in confronto con un flusso video continuo da 5 megapixel a 12 fotogrammi al
secondo.
Figura 2.4d Sulla sinistra, un’immagine a 5 megapixel in scala ridotta. Sulla destra, AXIS Digital Autotracking
fornisce una visualizzazione VGA ritagliata - senza nessuna perdita nella qualità d’immagine - dell’area dove vi è
attività.
> Flusso video Multi-view: questa funzionalità consente di inviare contemporaneamente in
streaming diverse aree di visualizzazione ritagliate da una telecamera multi-megapixel, simulando fino ad otto telecamere virtuali. Ogni singolo flusso può essere configurato individualmente. I flussi, ad esempio, possono essere inviati a diverse frequenze dei fotogrammi
per la visualizzazione in diretta o la registrazione. Il flusso video multi-view dà all’utente la
possibilità di ridurre la larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione e allo stesso tempo
di coprire un’area di grandi dimensioni con una sola telecamera.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
27
Figura 2.4e Una telecamera multi-megapixel. Panoramica completa che consente di ritagliare aree della vista.
Viste con telecamere virtuali multiple (fino a otto viste possibili).
2.4.4 Telecamere di rete nascoste
Le telecamere nascoste sono progettate in modo da mimetizzarsi con l’ambiente circostante
ed essere virtualmente impossibili da scoprire. Possono essere posizionate ad altezza d’occhio
negli ingressi o integrate in oggetti quali i bancomat per una sorveglianza discreta o nascosta.
Consentono fermo-immagine da vicino a scopi identificativi o sorveglianza panoramica. Anche il
rischio di manomissione è ridotto. Utilizzando un obiettivo pinhole, le telecamere nascoste Axis
per esterni e per interni possono garantire una risoluzione fino a 1 MP, compreso HDTV 720p,
ed essere dotate alla consegna di un cavo Ethernet pre-installato per l’alimentazione e i dati.
Queste telecamere sono ideali per l’utilizzo nei negozi, nelle banche e negli ospedali.
Unità principale con vari
connettori
Unità sensore (obiettivo e
sensore d'immagine)
Figura 2.4f Le telecamere nascoste, come la Telecamera di rete AXIS P12 illustrata qui sopra, si mimetizzano
facilmente in una grande varietà di ambienti. L’unità sensore può essere integrata in spazi molto ridotti, come
dietro una sottile lamina di metallo in una soglia, dietro una qualsiasi parete, in un bancomat o in una custodia
speciale. L’unità principale può essere posizionata fino ad una distanza massima di 8 m.
Figura 2.4g Le telecamere nascoste della serie di telecamere di rete AXIS P85, che sono pre-installate su un supporto per un posizionamento ad altezza d’occhio, garantiscono una sorveglianza discreta e un migliore angolo di
visualizzazione per l’identificazione facciale rispetto alle telecamere installate su soffitto.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
28 2.4.5 Telecamere di rete PTZ
Figura 2.4h Telecamere di rete PTZ, compreso HDTV e i modelli pronti per l’installazione negli esterni, nonché
(all’estrema destra) una telecamera PTZ doppia che combina una telecamera visiva (convenzionale) ed una termica
in una singola unità per dati di sorveglianza critici.
Le telecamere PTZ sono dotate di funzionalità di panoramica, inclinazione e zoom (con comando
manuale o automatico), garantendo una copertura ampia e dettagliata quando si effettua lo
zoom. Le telecamere PTZ Axis hanno la capacità di effettuare una panoramica a 360°, un’inclinazione a 180° o 220° e sono spesso dotate di obiettivo a zoom, cioè un obiettivo in grado
di produrre uno zoom ottico che conserva la risoluzione dell’immagine, al contrario dello zoom
digitale, che allarga l’immagine con perdita di qualità.
I comandi PTZ vengono inviati sullo stesso cavo di rete della trasmissione video (non vi è nessuna necessità di cavi RS-485 come nel caso della telecamera analogica PTZ). Le telecamere PTZ
con supporto per Power over Ethernet (PoE/PoE+/High PoE) inoltre non necessitano di cavi di
alimentazione separati, a differenza delle telecamere PTZ analogiche.
Le telecamere PTZ possono essere disponibili sotto varie forme; la più comune è una cupola
PTZ, che è ideale per l’utilizzo in installazioni discrete per via del design che la caratterizza, del
supporto (in particolare nel caso dei supporti per interni a soffitto) e della difficoltà nel vedere
l’angolo di visualizzazione della telecamera stessa. Nelle installazioni in esterno, le telecamere
sono solitamente installate su pali o sulle pareti di una costruzione.
Nelle operazioni con monitoraggio in diretta, le telecamere PTZ possono essere utilizzate per seguire una persona o un oggetto e per zoomare per un’ispezione più dettagliata. Nelle operazioni
non comandate da personale umano, le ronde di ispezione automatiche delle telecamere PTZ
possono essere utilizzare per monitorare le diverse aree di uno scenario. Nelle ronde di ispezione, una sola telecamera di rete PTZ può coprire un’area per la quale sarebbero necessarie molte
telecamere di rete fisse. Lo svantaggio principale consiste nel fatto che può essere monitorata
una sola ubicazione alla volta in qualsiasi momento.
Le cupole PTZ Axis di fascia alta garantiscono panoramica, inclinazione e zoom infiniti ad alta
velocità e sono caratterizzate da un’alta robustezza meccanica per il funzionamento continuativo in modalità ronda di ispezione. Le cupole PTZ con arresto meccanico integrano la funzionalità
Axis Inversione automatica, per consentire l’effettuazione di panoramiche a 360°.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
29
0.75:1
Figura 2.4i Sulla sinistra vista ampia e sulla destra vista zoomata 20x con cupola PTZ HDTV 1080p, che consente la
lettura delle scritte sulla nave da carico ad 1,6 km di distanza dalla telecamera.
0.75:1
Figura 2.4j Sulla sinistra vista ampia e sulla destra vista zoomata 20x con cupola PTZ HDTV 1080p, che consente
la lettura della targa a 275 m di distanza dalla telecamera.
Vale la pena di notare che una telecamera HDTV con fattore di zoom inferiore può essere in
grado di produrre, nelle visualizzazioni zoomate, lo stesso livello di dettaglio di una telecamera
a risoluzione inferiore con uno zoom maggiore. Ciò è stato illustrato quando è stata confrontata
una telecamera Axis HDTV 720p con zoom 18x con una telecamera 4CIF con zoom 36x. Per
ulteriori dettagli, vedere la documentazione sullo zoom 18x vs. 36x presso
www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm
Le cupole PTZ non sono limitate ad installazioni di fascia alta. Utilizzando le telecamere PTZ da
soffitto, delle dimensioni del palmo di una mano, installazioni sensibili al prezzo come quelle
nei negozi sono caratterizzate dalla flessibilità di poter cambiare facilmente la direzione di
orientamento della telecamera e di usarla come uno strumento atto a migliorare la gestione del
negozio e la sicurezza dei locali.
Un altro prodotto innovativo Axis combina la telecamera a cupola HDTV PTZ con un convertitore di obiettivo a grandangolo che garantisce un campo visivo a 360°. La telecamera di rete
a cupola AXIS P5544 PTZ può passare da un campo visivo a 360° per una sorveglianza a livello
panoramico ad una funzionalità di panoramica, inclinazione e zoom con un obiettivo separato
per visualizzazioni a distanza ravvicinata in risoluzione HDTV e senza perdite nella qualità d’immagine. Questo tipo di telecamera è ideale per le applicazioni di monitoraggio in diretta.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
30 Figura 2.4k Con la capacità di coprire un campo visivo di 360° e di effettuare meccanicamente panoramiche,
inclinazione e zoom senza perdite nella qualità d’immagine, AXIS P5544 può coprire un’area di più di 950 m².
L’immagine sopra a sinistra mostra la vista in diretta in modalità Panoramica (con una lente d’ingrandimento
digitale nell’angolo) e a destra la vista zoomata in modalità Normale.
Alcune delle caratteristiche che possono essere integrate nella telecamera PTZ comprendono:
> 3D privacy masking. Il mascheramento per la privacy 3D (3D privacy masking), che è supportato nella maggior parte delle telecamere PTZ Axis, consente di bloccare o mascherare
determinate aree di uno scenario impedendone la visualizzazione e la registrazione. Esso
consente il mantenimento del mascheramento delle immagini anche nel caso in cui il campo
visivo della telecamera cambi a causa della rotazione verticale od orizzontale della stessa o
a causa dello zoom, in quanto il mascheramento segue le coordinate del sistema della
telecamera.
Figura 2.4l Con la funzione ”privacy masking” integrata (rettangoli grigi nell’immagine), la telecamera può garantire la privacy di determinate aree che non devono essere controllate da un sistema di videosorveglianza.
> E-flip. Quando una telecamera PTZ viene installata su un soffitto e utilizzata per seguire i
movimenti di una persona, ad esempio, in un punto vendita, è possibile che la persona passi
esattamente sotto la telecamera. Quando si segue una persona, le immagini si vedrebbero
capovolte senza la funziona E-flip, che in questi casi ruota elettronicamente le immagini di
180°. Questa rotazione viene eseguita automaticamente e in modo impercettibile per un
operatore.
> Preset positions/guard tour (Posizioni preimpostate/ronda di ispezione). Le telecamere
PTZ consentono la programmazione di un certo numero di posizioni preimpostate, normalmente fra 20 e 100. Una volta impostate tali posizioni nella telecamera, l’operatore può
passare rapidamente da una posizione alla successiva. Nella modalità ronda d’ispezione, la
telecamera può essere programmata in modo da muoversi automaticamente da una posizione pre-impostata alla successiva in ordine predeterminato o in modo casuale. Solitamente,
è possibile impostare e attivare fino a 20 ronde di ispezione durante diversi orari del giorno.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
31
> Tour recording (Registrazione dei giri di ronda). La funzione di registrazione dei giri di
ronda della telecamera PTZ consente di configurare facilmente giri di ronda automatici con
un joystick e registrare tutti i comandi Pan/Tilt/Zoom (rotazione, inclinazione e zoom) effettuati dall’operatore nonché il tempo speso dall’operatore in ciascun punto da ispezionare.
Successivamente è possibile attivare i giri di ronda premendo un pulsante o pianificarli ad
orari prestabiliti.
> Autotracking (Autotracciamento). Autotracking è una funzione IV (Intelligent Video) che
consente di rilevare automaticamente una persona o un veicolo in movimento e seguirlo
fino al limite dell’area di copertura. La funzione è destinata soprattutto a sistemi di videosorveglianza automatici che devono rilevare l’eventuale presenza occasionale di persone o
veicoli. La funzione consente di ridurre notevolmente i costi di un sistema di videosorveglianza in quanto richiede un minor numero di telecamere per controllare una determinata
area. Essa inoltre aumenta l’efficacia della soluzione poiché consente a una telecamera PTZ
di registrare aree di una scena in cui vengono svolte attività.
> Advanced/Active Gatekeeper (Gatekeeper Avanzato/Attivo). Advanced Gatekeeper consente alle telecamere PTZ di effettuare panoramiche, inclinazioni e zoom su una posizione
pre-impostata quando viene rilevato un movimento in un’area predefinita e di tornare alla
posizione iniziale dopo un determinato lasso di tempo. Quando ciò è combinato con la capacità di continuare a tracciare l’oggetto rilevato, la funzione viene chiamata Active
Gatekeeper.
> Electronic image stabilization (EIS) (Stabilizzazione immagine elettronica). Nelle installazioni all’esterno, le telecamere PTZ con fattori di zoom al di sopra di 20x sono sensibili alle
vibrazioni e ai movimenti causati dal traffico o dal vento. EIS aiuta a ridurre le vibrazioni nel
video. Oltre a produrre video più utili, riduce la dimensione del file dell’immagine compressa,
consentendo così di risparmiare spazio di memorizzazione prezioso.
2.4.6 Thermal network cameras
Figura 2.4m Telecamere di rete termiche per esterni e interni, nonché (all’estrema destra) una telecamera PTZ doppia che combina una telecamera visiva (convenzionale) ed una termica in una singola unità per dati di sorveglianza
critici.
Le telecamere termiche creano immagini basate sul calore che viene irradiato da tutti gli oggetti. Le immagini sono generalmente prodotte in bianco e nero, ma possono essere colorate artificialmente in modo da facilitare la distinzione delle diverse ombreggiature. Le immagini termiche
hanno qualità ottimale quando vi sono notevoli differenze di temperatura in uno scenario, più è
caldo un determinato oggetto, più chiaro risulta nell’immagine termica.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
32 Le telecamere termiche sono ideali per rilevare le persone, gli oggetti e gli eventi nascosti
nell’ombra, nella completa oscurità o in altre condizioni disagevoli quali fumo e polvere. Queste
telecamere vengono utilizzate principalmente per rilevare attività sospette, poiché le immagini
termiche non consentono identificazioni affidabili. Esse servono dunque come complemento e
supporto delle telecamere di rete convenzionali nelle installazioni di sorveglianza.
Le telecamere termiche possono essere utilizzate per la protezione di aree o perimetri, garantendo un’alternativa efficace ed economica alla rilevazione delle intrusioni basata su frequenze
radio, ai recinti elettrificati ed ai riflettori. Nell’oscurità, esse garantiscono una sorveglianza
discreta poiché non vi è necessità di illuminazione artificiale. Nelle aree pubbliche, le telecamere
termiche possono contribuire alla sicurezza di aree off-limits quali tunnel, ferrovie e ponti. Gli
utilizzi negli interni comprendono la sicurezza negli edifici e la gestione delle emergenze, consentendo la rilevazione di persone all’interno di un edificio, dopo l’orario di chiusura degli uffici
o durante emergenze quali gli incendi. Le telecamere termiche sono spesso utilizzate in aree ed
edifici di alta sicurezza quali centrali nucleari, prigioni, aeroporti, oleodotti e sezioni ferroviarie
sensibili.
Le telecamere termiche richiedono un’ottica speciale poiché il normale vetro bloccherebbe la
radiazione termica. La maggior parte degli obiettivi delle telecamere sono realizzati utilizzando
germanio, che consente il passaggio della radiazione termica e infrarossa. Quanto e quanto
lontano una telecamera termica possa ”vedere” dipende dall’obiettivo. Un obiettivo grandangolare consente alla telecamera termica di avere un campo visivo più ampio, ma un raggio di
rilevazione più breve rispetto ad un obiettivo telephoto, che garantisce un raggio di rilevazione
più lungo con un campo visivo più ristretto.
Le telecamere termiche inoltre richiedono un sensore d’immagine speciale più dispendioso. I
rilevatori utilizzati per le immagini termiche possono essere grosso modo suddivisi in due tipi:
sensori d’immagine termici non raffreddati e raffreddati.
I sensori delle telecamere non raffreddate operano a temperatura ambiente o in prossimità di
essa, fra gli 8 µm e i 14 µm, nella gamma infrarossa ad onda lunga. I sensori non raffreddati sono
spesso basati sulla tecnologia dei microbolometri. I sensori di immagine termici non raffreddati
sono più piccoli e meno costosi dei sensori di immagine raffreddati. Per questo motivo, le telecamere termiche non raffreddate hanno prezzi più accessibili. Tali telecamere hanno anche una
durata maggiore.
I sensori di immagine termici raffreddati sono solitamente contenuti in un involucro sigillato a
vuoto e raffreddati a temperature che possono raggiungere i -210 °C per ridurre la rumorosità
creata dalla propria stessa radiazione termica alle temperatura più alte. Ciò consente ai sensori
di operare nella banda infrarossa ad onda media, all’incirca da 3 µm a 5 µm (banda rosa acceso
nell’immagine nella pagina successiva), garantendo così una migliore risoluzione spaziale ed un
contrasto termico più forte, poiché tali sensori sono in grado di rilevare differenze di temperatura inferiori e di produrre immagini nitide ad alta risoluzione. Gli svantaggi di tali rilevatori
consistono nel fatto che sono ingombranti, costosi, ad alto consumo di energia e gli elementi di
raffreddamento devono essere ricostruiti ogni 8.000/10.000 ore.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
33
La sensibilità delle telecamere termiche alla radiazione infrarossa è espressa come valore NETD
(Noise Equivalent Temperature Difference). Più è basso il valore NETD, migliore è la sensibilità
alla radiazione infrarossa.
Micrometri (µm)
-2
0.01(10 )
3.00
Infrarosso
medio
Infrarosso
ad onda
corta
0.70
4
5.50
Infrarosso
vicino
10-4
Ultravioletto
1.50
Visibile
Raggi X
0.40
10
Infrarosso
termico
103
(1 mm)
Microonde
Onde
Radio/TV
106
(1 m)
Figura 2.4n Le telecamere convenzionali operano nell’intervallo della luce visibile, cioè con lunghezze d’onda
fra circa 0,4-0,7 μm. Le telecamere termiche, al contrario, sono progettate per rilevare la radiazione nel molto più
ampio spettro infrarosso, fino a circa 14 μm (le distanze nello spettro qui sopra non sono in scala).
Le tecnologie per la produzione di immagini termiche, originariamente sviluppate per usi militari, sono regolamentate. Affinchè una telecamera termica possa essere liberamente esportata,
la frequenza massima dei fotogrammi non può eccedere i 9 fotogrammi al secondo (fps). Le telecamere termiche con frequenza fino ai 60 fps possono essere vendute nell’area comprendente
UE, Norvegia, Svizzera, Canada, USA, Giappone, Australia e Nuova Zelanda a condizione che
l’acquirente sia registrato e rintracciabile.
2.5 Linee guida per la scelta di una telecamera di rete
Considerando l’ampia gamma di telecamere di rete disponibile, è utile seguire alcune linee guida
per la scelta di una telecamera di rete.
> Definire lo scopo della sorveglianza: panoramica o visione dettagliata e rilevazione,
riconoscimento o identificazione. Le immagini panoramiche hanno lo scopo di visualizzare
una scena in generale o visualizzare i movimenti generali delle persone. Le immagini dettagliate sono importanti per l’identificazione delle persone o degli oggetti (ad es., riconoscimento di viso o targa automobilistica, monitoraggio di POS (Punti vendita) (Point of Sales)).
Lo scopo della sorveglianza determina il campo visivo, il posizionamento della telecamera e
il tipo di telecamera/obiettivo necessario. Per ulteriori dettagli sugli obiettivi, vedere il capitolo 3.
> Area di copertura. Per una specifica ubicazione, determinare il numero di aree interessate,
quante di queste aree devono essere monitorate e la distanza o la vicinanza tra queste aree.
In base all’area di copertura si definisce il tipo di telecamera e il numero di telecamere
necessarie.
-
Megapixel/HDTV o risoluzione inferiore. Ad esempio, se occorre monitorare due aree
relativamente piccole e vicine l’una all’altra, è possibile utilizzare una telecamera con
risoluzione HDTV/megapixel con un obiettivo grandangolare anziché due telecamere a
risoluzione inferiore.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
34 -
Fissa o PTZ. Una determinata area può essere coperta da diverse telecamere fisse/fisse
a cupola o da alcune telecamere PTZ. Considerare che una telecamera PTZ con un alto
zoom ottico può produrre immagini molto dettagliate e sorvegliare un’area di grosse
dimensioni. Una telecamera PTZ convenzionale può fornire una breve visualizzazione
di una parte della propria area di copertura alla volta, mentre una telecamera fissa
garantirà una piena copertura della propria area in modo continuativo. La speciale
cupola PTZ con il campo visivo addizionale a 360° costituisce un compromesso tramite il quale può essere garantita la copertura di un’area ampia quando la funzione Pan/
Tilt/Zoom (rotazione, inclinazione e zoom) non è utilizzata. Per utilizzare al meglio una
telecamera PTZ, è necessario un operatore oppure occorre impostare un controllo generale automatico
> Ambienti interni ed esterni.
-
Sensibilità alla luce e requisiti di illuminazione. Le telecamere sono disponibili con diverse sensibilità alla luce. Vi sono due fattori che gli acquirenti possono prendere in
considerazione: uno è il fattore f più basso sull’obiettivo della telecamera (più è basso
il numero, più sensibile essa è alla luce); l’altro è la specifica lux (più è bassa, meglio
è). La specifica lux prende in considerazione le prestazioni combinate di diversi fattori
quali l’obiettivo, il sensore d’immagine e l’elaborazione dell’immagine (ricordare che le
misurazioni lux sulle telecamere di rete non sono confrontabili fra i diversi rivenditori
di prodotti con tecnologia video poiché non vi è nessuno standard industriale per la
misurazione della fotosensibilità).
In ambienti esterni, considerare l’uso di telecamere per riprese diurne/notturne. Le
telecamere diurne/notturne con tecnologia Axis Lighfinder sono caratterizzate da fotosensibilità estesa, che garantisce la produzione di immagini a colori anche in ambienti scuri. Al contempo, le telecamere con LED IR integrati o con illuminatori IR
esterni contribuiscono a potenziare il bianco e nero in condizioni di scarsa illuminazione e producono video utilizzabili anche in condizioni di totale oscurità. Se non è possibile aggiungere illuminazione esterna con l’utilizzo di una normale lampadina o di un
illuminatore IR, è possibile prendere in considerazione l’utilizzo di telecamere termiche
per le rilevazioni nella totale oscurità.
Negli scenari in controluce (ad es. una telecamera interna rivolta verso una finestra o
una porta) o in quelli caratterizzati da aree molto luminose ed altre scure, un riposizionamento della telecamera può migliorare la qualità dei video prodotti. Se tali scenari non sono evitabili, si possono prendere in considerazione telecamere con Wide
Dynamic Range (WDR). Una telecamera per la sorveglianza WDR di buona qualità può
generare immagini che catturano i dettagli sia nelle aree ben illuminate, sia in quelle
più scure.
-
Protezione. Se la telecamera va posizionata all’esterno o in ambienti nei quali è necessaria protezione, selezionare telecamere con specifiche che rispondano a tale esigenza,
quali IP51/52 per le telecamere per interni, IP66 e NEMA 4X per le telecamere per
Capitolo 2 - Telecamere di rete
35
esterni, IK08/10 per la resistenza alle manomissioni e agli urti e per temperature di
esercizio idonee all’ambiente. Sono inoltre disponibili alloggiamenti esterni specializzati. Per ulteriori dettagli circa la protezione dagli agenti atmosferici, vedere il capitolo 5.
> Sorveglianza palese e nascosta. Questo può essere un criterio per la scelta di una telecamera, così come per la scelta del tipo di custodia e di supporto, che garantiscano un’installazione discreta o non discreta.
Altre importanti considerazioni per la scelta di una telecamera possono essere le seguenti:
> Risoluzione. Per le applicazioni che richiedano immagini dettagliate, le telecamere HDTV/
megapixel possono rappresentare la scelta ottimale. Per ulteriori dettagli circa la risoluzione
megapixel, vedere il capitolo 6.
> Compressione. I prodotti con tecnologia video di rete Axis più recenti supportano i formati
di compressione video H.264 e Motion JPEG. H.264 garantisce il miglior risparmio in termini
di larghezza di banda e spazio di memorizzazione. Per ulteriori dettagli circa la compressione, vedere il capitolo 7.
> Audio. Se occorre l’audio, valutare se è necessario audio monodirezionale o bidirezionale.
Una telecamera di rete Axis con supporto audio viene fornita con un microfono integrato e/o
un ingresso per un microfono esterno e un altoparlante o un’uscita per altoparlanti esterni.
Per ulteriori dettagli circa l’audio, vedere il capitolo 8.
> Gestione degli eventi e IV (Intelligent Video). La gestione degli eventi viene spesso configurata utilizzando un software apposito. La gestione degli eventi di un prodotto con tecnologia video di rete viene potenziata tramite l’utilizzo di porte di entrata/uscita e funzionalità
IV (Intelligent Video). Eseguire registrazioni basate su trigger di evento da porte di ingresso
e/o funzioni IV (Intelligent Video) in un prodotto con tecnologia video di rete consente di
risparmiare in termini di larghezza di banda e uso di spazio di memorizzazione e permette
agli operatori di occuparsi di un maggior numero di telecamere, poiché non tutte le telecamere devono essere monitorate in diretta, a meno che non venga attivato un allarme o si
verifichi un evento. Per ulteriori dettagli circa le funzioni di gestione degli eventi, vedere il
capitolo 11.
> Edge storage. L’edge storage consente ai prodotti con tecnologia video di rete Axis di creare, controllare e gestire registrazioni localmente, su una scheda di memoria, tramite condivisione in rete in Network Attached Storage (NAS) o su un file server. Molti prodotti con
tecnologia video di rete Axis sono dotati di una slot per scheda SD integrata o di una versione micro della stessa. Quando è integrato con il software per la gestione video, l’edge storage può costituire un’agevole soluzione per la gestione del video in sistemi caratterizzati
dalla presenza di poche telecamere in un determinato sito. Per installazioni critiche dal
punto di vista della missione, in ubicazioni remote o in situazioni mobili, l’edge storage può
contribuire a creare un sistema di videosorveglianza più resistente e flessibile. Per ulteriori
dettagli circa le funzioni di gestione del video, vedere il capitolo 11.
Capitolo 2 - Telecamere di rete
36 > Funzionalità del collegamento in/di rete. Si prendono in considerazione PoE, crittografia
HTTPS per criptare flussi video prima che vengano inviati in rete, filtraggio degli indirizzi IP,
che concede o nega i diritti d’accesso a determinati indirizzi IP, IEEE 802.1X per controllare
l’accesso ad una rete, IPv6, QoS (Qualità del servizio) (Quality of Service) per dare priorità al
traffico su una determinata rete e funzionalità wireless. Per ulteriori dettagli circa le tecnologie di sicurezza e sulla rete, vedere il capitolo 9.
> Interfaccia aperta e software applicativo. Un prodotto con tecnologia video di rete con interfaccia aperta consente una migliore integrazione con altri sistemi. È, inoltre, importante che il prodotto
sia supportato da una buona scelta di applicazioni software e da un software per la gestione che
consente una facile installazione e aggiornamenti dei prodotti con tecnologia video di rete.
I prodotti Axis sono supportati da una varietà di software di gestione video e di applicazioni IV
(Intelligent Video) prodotte da Axis e da più di 1000 dei suoi partner nel settore dello sviluppo di
applicazioni. Per ulteriori dettagli circa i sistemi di gestione video, vedere il capitolo 11
.
Un’altra importante considerazione, al di fuori della telecamera di rete stessa, è la scelta del
fornitore del prodotto con tecnologia video di rete. Poiché la soluzione scelta è soggetta ad
ampliamenti e modifiche, il fornitore deve essere visto come un partner a lungo termine. Ciò
significa che è importante scegliere un fornitore che offra una linea di prodotti e accessori con
tecnologia video di rete completa, in grado di soddisfare le esigenze attuali e future. Il fornitore
deve essere in grado di offrire soluzioni innovative, supporto, aggiornamenti e linee di prodotti
a lungo termine.
Una volta scelta la telecamera, è consigliabile acquistarne una e testarne la qualità prima di
procedere all’ordinazione della quantità necessaria.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
37
3. Elementi della telecamera
Esistono diversi elementi della telecamera che hanno un impatto sulla qualità d’immagine e sul campo visivo e che, pertanto, sono fondamentali per la scelta di una telecamera di rete. Questi elementi,
tra cui la sensibilità alla luce di una telecamera, il tipo di obiettivo, il
tipo di sensore immagini e la tecnica di scansione nonché le funzionalità di elaborazione delle immagini, vengono descritti nel presente
capitolo. Al termine del capitolo vengono fornite anche alcune linee
guida su aspetti importanti da prendere in considerazione al momento dell’installazione.
3.1 Sensibilità alla luce
La sensibilità alla luce di una telecamera di rete è definita principalmente dall’obiettivo e dal
sensore d’immagine, che verranno esaminati nelle prossime sezioni. La sensibilità alla luce è
spesso specificata in termini di lux, e corrisponde ad un livello di illuminazione al quale la telecamera produce un’immagine accettabile. Più basso è il valore lux, migliore è la fotosensibilità
della telecamera. Solitamente, per illuminare un oggetto in modo da ottenere un’immagine di
alta qualità occorrono almeno 200 lux. In generale, più luce è disponibile, migliore è la qualità
dell’immagine. Una scarsa illuminazione rende difficile la messa a fuoco e l’immagine risulterà
disturbata e/o scura.
Illuminazione
Condizioni di illuminazione
100.000 lux
Luce solare forte
10.000 lux
Piena luce del giorno
500 lux
Luce da ufficio
100 lux
Scarsa illuminazione
Tabella 3.1a Esempi di diversi livelli di illuminazione.
Diverse condizioni di illuminazione offrono luci diverse. Molte scene naturali hanno un’illuminazione piuttosto complessa, con ombre e luci che hanno valori lux diversi in parti diverse di una
scena. È importante, quindi, ricordare che un determinato valore lux misurato non si riferisce
alla condizione di illuminazione di un’intera scena.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
38 Molti produttori specificano il livello minimo di illuminazione necessario a una telecamera di
rete per produrre un’immagine accettabile. Tali specifiche, sebbene siano utili per confrontare
la sensibilità alla luce delle telecamere di uno stesso produttore, possono non essere altrettanto utili per confrontare telecamere di produttori diversi. Ciò avviene perchè diversi produttori
utilizzano diversi metodi ed hanno diversi criteri relativamente a ciò che è un’immagine accettabile. Per confrontare appropriatamente le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione
di due diverse telecamere, queste devono essere posizionate l’una di fianco all’altra e devono
visualizzare un oggetto in movimento in tali condizioni.
Per catturare immagini di buona qualità in condizioni di scarsa luminosità notturna, Axis fornisce una gamma di soluzioni. Queste comprendono telecamere con funzionalità diurna/notturna,
che sfruttano la luce infrarossa vicina per produrre video in bianco e nero di qualità, telecamere
diurne/notturne con tecnologia Lightfinder Axis, che consentono la produzione di video a colori
in condizioni di illuminazione molto scarsa, e telecamere diurne/notturne con LED infrarosso
(IR) integrato o illuminatore IR esterno per potenziare la qualità dei video in bianco e nero in
condizioni di scarsa illuminazione o nella totale oscurità. Una telecamera termica, che sfrutta la
radiazione infrarossa emanata dagli oggetti (cioè lunghezze d’onda superiori a quelle della luce
visibile), rappresenta un’altra alternativa per le rilevazioni nella totale oscurità o in condizioni
di illuminazione disagevoli. Per ulteriori dettagli circa la tecnologia Lightfinder, le telecamere con
LED IR integrato e le telecamere termiche, vedere il capitolo 2. Per ulteriori informazioni circa gli
illuminatori IR, visitare il sito web Axis presso www.axis.com/products/cam_irillum. Per ulteriori
dettagli circa la funzionalità diurna/notturna, vedere la sezione 3.3.
3.2 Elementi dell’obiettivo
Un obiettivo o un gruppo obiettivo in una telecamera di rete svolge diverse funzioni, tra cui:
> Definizione del campo visivo, ossia definizione della porzione di una scena e del livello di
dettaglio da riprendere.
> Controllo della quantità di luce che passa attraverso il sensore d’immagine per garantire una
corretta esposizione di un’immagine.
> Messa a fuoco regolando gli elementi all’interno del gruppo obiettivo o la distanza tra il
gruppo obiettivo e il sensore immagini.
3.2.1 Campo visivo
Un elemento da prendere in considerazione quando si sceglie una telecamera è il campo visivo di
cui si ha bisogno, cioè, l’area di copertura. Il campo visivo è determinato dalla lunghezza focale
dell’obiettivo e dalle dimensioni del sensore d’immagine.
La lunghezza focale di un obiettivo è definita come la distanza fra il centro di un singolo obiettivo, o uno specifico punto in un gruppo obiettivo complesso, e il punto in cui convergono tutti
i raggi di luce (normalmente il sensore d’immagine della telecamera). Maggiore è la lunghezza
focale, più è stretto il campo visivo.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
39
Il campo visivo può essere classificato in tre tipi:
> Immagine generata da un obiettivo normale: stesso campo visivo percepito dall’occhio
umano.
> Immagine generata da un teleobiettivo: un campo visivo più stretto, che produce, in generale, immagini più dettagliate di quelle prodotte dall’occhio umano. L’obiettivo telephoto
si utilizza quando l’oggetto della sorveglianza è di piccole dimensioni o si trova lontano dalla
telecamera ed è generalmente caratterizzato da una minore capacità di catturare la luce
rispetto agli obiettivi normali.
> Immagine generata da un obiettivo grandangolo: un campo visivo più ampio con meno
dettagli rispetto alla visualizzazione normale. L’obiettivo grandangolare generalmente garantisce una buona profondità del campo visivo e discrete prestazioni in condizioni di scarsa
illuminazione. Gli obiettivi grandangolari producono distorsioni geometriche quali il fisheye ed effetti a barile.
Figura 3.2a Diversi campi visivi: vista grandangolare (sulla sinistra), vista normale (al centro); telephoto (sulla
destra).
Figura 3.2b Obiettivi di telecamere di rete con diverse lunghezze focali: grandangolo (sulla sinistra); normale (al
centro); teleobiettivo (sulla destra).
Esistono tre principali tipi di obiettivo:
> Obiettivo fisso: questo obiettivo offre una lunghezza focale fissa, cioè, un solo campo visivo
(normale, teleobiettivo o grandangolo). Una lunghezza focale comune dell’obiettivo di una
telecamera di rete fissa è pari a 3 mm.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
40 > Obiettivo varifocale: questo tipo di obiettivo offre una gamma di lunghezze focali e, di
conseguenza, diversi campi visivi. Il campo visivo può essere regolato manualmente o tramite un motorino. Ogni volta che il campo visivo viene modificato, l’utente deve mettere
nuovamente a fuoco l’obiettivo. L’obiettivo varifocale delle telecamere di rete spesso fornisce lunghezze focali che vanno da 3 mm a 8 mm.
> Obiettivo zoom: è simile a un obiettivo varifocale in quanto consente all’utente di scegliere
tra diversi campi visivi. Tuttavia, con gli obiettivi zoom, non occorre mettere nuovamente a
fuoco se il campo visivo cambia. Il fuoco può essere mantenuto entro una gamma di lunghezze focali, ad esempio da 5,1 mm a 51 mm. Le regolazioni dell’obiettivo possono essere
manuali o motorizzate per il controllo remoto. L’indicazione zoom da 10x per un obiettivo,
ad esempio, si riferisce al rapporto tra la lunghezza focale più lunga e quella più breve
dell’obiettivo.
3.2.2 Corrispondenza obiettivo e sensore
Se una telecamera di rete è dotata di obiettivo intercambiabile, è importante sceglierne uno
idoneo alla telecamera stessa. Un obiettivo realizzato per un sensore d’immagine da 1/2 pollice
sarà di dimensioni sufficienti per un sensore d’immagine da 1/2 pollice, 1/3 di pollice e 1/4 di
pollice, ma non per un sensore d’immagine da 2/3 di pollice.
Se un obiettivo è realizzato per un sensore d’immagine più piccolo rispetto a quello effettivamente installato nella telecamera, l’immagine si presenterà con gli angoli neri (vedere illustrazione di sinistra nella Figura 3.2c qui sotto). Se un obiettivo è realizzato per un sensore d’immagine più grande di quello effettivamente installato all’interno della telecamera, il campo visivo
sarà più piccolo rispetto alla capacità della lente, poiché una parte delle informazioni verrà
”perduta” al di fuori del sensore d’immagine (vedere illustrazione di destra in Figura 3.2c).
1/3”
Obiettivo da 1/4”
1/3”
Obiettivo da 1/3”
1/3”
Obiettivo da 1/2”
Figura 3.2c Esempi di diversi obiettivi installati su un sensore immagini da 1/3”.
Quando si sostituisce un obiettivo su una telecamera a megapixel, è necessario utilizzare un obiettivo di alta qualità poiché i sensori megapixel sono caratterizzati da pixel molto più piccoli rispetto
a quelli dei sensori VGA (640x480 pixel). La scelta ottimale è quella di far coincidere la risoluzione
dell’obiettivo con quella della telecamera, allo scopo di sfruttare appieno la capacità della telecamera stessa nonché altri aspetti dell’obiettivo. Notare che gli obiettivi possono essere fatti ”su
misura” per uno specifico tipo di telecamera, allo scopo di ottenere le massime prestazioni. Gli
obiettivi opzionali Axis vanno scelti tenendo ciò a mente.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
41
3.2.3 Standard di montaggio per obiettivi intercambiabili
Quando si cambia un obiettivo, è importante sapere anche di quale tipo di supporto per l’obiettivo stesso sia dotata la telecamera di rete. Il supporto è l’interfaccia che collega l’obiettivo al
corpo della telecamera. Vi sono tre standard principali di supporto per gli obiettivi intercambiabili delle telecamere di rete Axis: CS, C e M12. I supporti CS e C sono utilizzati sulle telecamere
fisse, mentre M12 è utilizzato sugli obiettivi per le telecamere a cupola fissa.
I supporti CS e C sono caratterizzati da una filettatura da 1 pollice ed hanno lo stesso aspetto.
Ciò che li differenzia è la distanza tra l’obiettivo e il sensore una volta installati sulla telecamera.
Con il supporto CS, la distanza fra il sensore e la lente deve essere di 12,5 mm. Con il supporto C,
la distanza deve essere di 17,526 mm. È possibile installare un obiettivo per supporto C su una
telecamera con supporto CS utilizzando un distanziale da 5 mm (anello adattatore C/CS). Se è
impossibile mettere a fuoco la telecamera, probabilmente è stato utilizzato un tipo di obiettivo
non corretto. L’obiettivo M12 è dotato di una filettatura metrica M12 con passo da 0,5 mm.
3.2.4 Fattore f ed esposizione
In condizioni di scarsa illuminazione, in particolare in ambienti chiusi, un fattore importante
per una telecamera di rete è la capacità di raccolta della luce dell’obiettivo. Questa può essere
determinata dal fattore f dell’obiettivo, anche noto come ”f-stop”. Un fattore f definisce quanta
luce può passare attraverso l’obiettivo.
Il fattore f è il rapporto fra la lunghezza focale dell’obiettivo e il diametro d’apertura o il diaframma visti dalla parte anteriore della lente - normalmente denominata pupilla d’entrata;
quindi, fattore f = lunghezza focale/apertura. Più basso è il valore del fattore f (lunghezza focale
ridotta rispetto ad apertura o apertura grande rispetto a lunghezza focale), migliore è la capacità di raccolta della luce dell’obiettivo; ossia, più luce arriva attraverso l’obiettivo al sensore
immagini. In condizioni di scarsa illuminazione, un fattore f inferiore produce generalmente una
qualità d’immagine migliore (potrebbero esservi alcuni sensori, tuttavia, che potrebbero non
essere in grado di trarre vantaggio dal fattore f più basso in condizioni di scarsa illuminazione,
a causa della loro progettazione). Un fattore f più alto, al contrario, aumenta la profondità del
campo, il che è spiegato nella sezione 3.2.6.
I fattori f sono a volte indicati utilizzando l’espressione F/x. La barra indica il segno di divisione.
F/4 significa ad esempio che la pupilla d’entrata è uguale alla lunghezza focale divisa per 4;
così se la telecamera è dotata di una lente con lunghezza focale da 8 mm, la luce deve passare
attraverso una pupilla d’entrata dal diametro di 2 mm.
Sebbene gli obiettivi con diaframma regolabile automaticamente abbiano una gamma di numeri f, spesso viene specificato solo il valore massimo della capacità di raccolta della luce della
gamma (numero f più basso).
La capacità di raccolta della luce di una lente o numero f, e il tempo di esposizione (cioè il
lasso di tempo durante il quale il sensore d’immagine è esposto alla luce) sono i due elementi
principali che controllano la quantità di luce ricevuta dal sensore d’immagine. Un terzo elemento, il guadagno, è un fattore di amplificazione che viene utilizzato per rendere più luminosa
l’immagine. Tuttavia, aumentando il guadagno aumenta anche il livello di disturbo (granulosità)
di un’immagine; pertanto, si consiglia di modificare il tempo di esposizione o l’apertura del diaframma. Per ulteriori dettagli circa il comando dell’esposizione, vedere la sezione 3.6.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
42 3.2.5 Tipi di sistemi di controllo del diaframma: fisso, manuale, automatico,
preciso (P-Iris)
La possibilità di controllare l’apertura del diaframma della telecamera è molto importante ai
fini della qualità delle immagini. Il diaframma viene utilizzato per mantenere un livello di luce
ottimale nel sensore d’immagine, così che le immagini siano esposte in modo appropriato. Il
diaframma può inoltre essere utilizzato per controllare la profondità del campo, il che è spiegato
più dettagliatamente nella sezione 3.2.6. Il controllo del diaframma può essere fisso o regolabile, e gli obiettivi a diaframma regolabili possono essere manuali o automatici. Gli obiettivi a
diaframma automatico possono essere ulteriormente classificati come obiettivi a diaframma
automatico o a P-Iris.
Diaframma fisso
Negli obiettivi con diaframma fisso, l’apertura del diaframma stesso non può essere regolata e
viene fissata ad un certo numero f. La telecamera può compensare i cambiamenti nel livello di
luce regolando il tempo di esposizione o utilizzando il guadagno.
Diaframma manuale
Negli obiettivi con diaframma manuale, è possibile regolare il diaframma ruotando l’anello
sull’obiettivo per aprire o chiudere il diaframma. Questo tipo di diaframma non è indicato per gli
ambienti con condizioni di illuminazione variabili come quelli esterni.
Diaframma automatico (DC e video)
Vi sono due tipi di obiettivi con diaframma automatico: diaframma DC e diaframma video. Entrambi sfruttano un galvanometro per regolare automaticamente l’apertura del diaframma in risposta ai cambiamenti del livello di luce. Entrambi questi tipi di diaframmi utilizzano un segnale
analogico (generalmente un segnale video analogico) per controllare l’apertura del diaframma.
Ciò che distingue i due diaframmi è la posizione in cui è installato il circuito che converte il segnale analogico in un comando. Negli obiettivi con diaframma DC, il circuito si trova all’interno
della telecamera, mentre negli obiettivi con diaframma video è ubicato all’interno dell’obiettivo.
Se la luce è molto intensa, le telecamere munite di obiettivo con diaframma automatico possono presentare problemi di diffrazione e sfuocamento se l’apertura è troppo piccola. Questo
problema si verifica in particolare sulle telecamere con risoluzione in megapixel e HDTV, poiché
i pixel dei sensori immagini sono più piccoli rispetto a quelli delle telecamere con risoluzione
inferiore. Perciò, la qualità d’immagine dipende di più dall’ottenimento della corretta apertura
del diaframma (aperture). Per ottimizzarla, una telecamera ha bisogno di poter controllare la
posizione dell’apertura del diaframma. Gli obiettivi con diaframma automatico non consentono
però alle telecamere o agli utenti di effettuare questo controllo.
P-Iris
P-Iris è un controllo automatico e preciso del diaframma sviluppato per la
prima volta da Axis e dalla giapponese Kowa Company. Utilizza un obiettivo
P-Iris e software dedicato per ottimizzare la qualità delle immagini. Questo
sistema è stato progettato per colmare le lacune degli obiettivi con diaframma automatico. Il P-Iris consente di migliorare notevolmente il contrasto,
la nitidezza, la risoluzione e la profondità di campo. La disponibilità di una
buona profondità di campo, ad esempio nel caso in cui si mettano a fuoco più oggetti contemporaneamente a distanze diverse, può essere particolarmente importante quando si sorvegliano
corridoi molto lunghi o parcheggi.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
Vecchia tecnologia 43
P-Iris
Figura 3.2d L’immagine del P-Iris (sulla destra) fornisce una maggiore profondità del campo.
Vecchia tecnologia (vista ritagliata)
P-Iris (vista ritagliata)
Figura 3.2e L’immagine del P-Iris (sulla destra) produce un contrasto maggiore.
Quando la luce è intensa, P-Iris riduce la chiusura del diaframma per evitare lo sfocamento
(diffrazione) che si verifica quando l’apertura del diaframma diventa troppo piccola. Questo
problema si verifica generalmente sulle telecamere che usano obiettivi con diaframma DC in
combinazione con sensori con risoluzione megapixel con un numero ridotto di pixel. Riuscire a
prevenire la diffrazione e allo stesso tempo usufruire dei vantaggi di un diaframma con controllo
automatico è molto importante per la videosorveglianza di ambienti esterni.
L’obiettivo P-Iris utilizza un motore che permette di controllare in modo preciso l’apertura del
diaframma. Insieme al software, configurato per ottimizzare le prestazioni degli obiettivi e del
sensore immagini, P-Iris seleziona automaticamente la posizione del diaframma che garantisce
la migliore qualità delle immagini in tutte le condizioni di illuminazione.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
44 In una telecamera di rete di Axis con obiettivo P-Iris, la pagina web della telecamera stessa
fornisce una scala di fattori f che spaziano tra la massima e la minima apertura del diaframma.
Questa funzione permette agli utenti di impostare la posizione preferita per il diaframma, che
corrisponde alla posizione del diaframma usata dal sistema di controllo automatico nella maggior parte delle condizioni di illuminazione.
Figura 3.2f L’obiettivo P-Iris consente all’utente di regolare la posizione preferita del diaframma per la maggior
parte delle condizioni di illuminazione.
L’obiettivo P-Iris permette alle telecamere di rete di produrre immagini di qualità di gran lunga
superiore. Questo sistema di controllo avanzato del diaframma offre significativi vantaggi se
impiegato sulle telecamere con risoluzione megapixel/HDTV e nelle applicazioni di videosorveglianza complesse.
3.2.6 Profondità di campo
Un criterio che può essere importante per un’applicazione di videosorveglianza è la profondità di
campo. La profondità di campo si riferisce alla distanza davanti e oltre il punto di messa a fuoco
in cui gli oggetti appaiono nitidi. La profondità di campo può essere importante, ad esempio, per
il controllo di un parcheggio, dove è possibile che sia necessario identificare targhe di automobili
a una distanza di 20, 30 e 50 metri.
La profondità del campo dipende da quattro fattori: lunghezza focale, fattore f, distanza della
telecamera dal soggetto e il circolo di confusione, che è una misurazione della precisione con cui
un’immagine viene visualizzata. Una lunghezza focale maggiore, una pupilla d’entrata ampia,
una breve distanza fra la telecamera e il soggetto o una vista ravvicinata limitano la profondità
del campo.
Punto focale
Profondità di
campo
Figura 3.2g Profondità del campo: immaginiamo una fila di persone, una dietro l’altra. Se il fuoco è al centro della
fila, la profondità del campo consente di identificare il volto di tutti quelli che si trovano davanti e dietro il punto
centrale a più di 15 m di distanza.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
45
Figura 3.2h Apertura del diaframma e profondità di campo. L’illustrazione qui sopra è un esempio della profondità
del campo di diversi numeri f con una distanza focale di 2 m. Un numero f più alto (apertura del diaframma minore)
consente agli oggetti di essere a fuoco su un raggio più ampio (a seconda delle dimensioni dei pixel, aperture molto
ridotte del diaframma possono produrre sfocature dell’immagine a causa della diffrazione.)
3.3 Filtro di soppressione IR amovibile (funzionalità giorno/notte)
In molte telecamere, vi è un filtro di soppressione IR amovibile che si trova dietro l’obiettivo e
davanti al sensore d’immagine. Il ruolo del filtro di soppressione IR è di filtrare la luce infrarossa
per consentire alle telecamere di produrre colori visibili all’occhio umano. Tuttavia, se il filtro
viene rimosso in condizioni di scarsa illuminazione o durante la notte, il sensore della telecamera è in grado di sfruttare la luce infrarossa vicina e produrre immagini in bianco e nero anche
quando non vi è luce visibile sufficiente.
Solenoide
Filtro notturno
Protezione anteriore
Supporto ottico
Sensore immagini
Filtro diurno
Figura 3.3a Illustrazione e foto del filtro di soppressione IR (giorno/notte) sul supporto ottico, che in questa
telecamera scorre lateralmente sul retro della protezione anteriore per utilizzare il filtro rosso durante il giorno e la
parte chiara durante la notte.
La luce infrarossa vicina, che va da 0,7 micrometri (μm) a circa 1,0 μm, è superiore a quanto
l’occhio umano può percepire, ma può essere rilevata e utilizzata dalla maggior parte dei sensori
di telecamera.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
46 Modalità in bianco e nero
Modalità a colori
Luce visibile
Luce IR vicina
1.0
Risposta relativa
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Lunghezza d'onda (μm)
10,000
7,000
5,600
3,200
2,860
Kelvin
(temperatura
del colore))
Figura 3.3b Il grafico mostra come un sensore immagini risponde alla luce visibile e alla luce infrarossa vicina. La
luce infrarossa vicina va da 0,7 μm a 1,0 μm.
Le telecamere con filtro di soppressione IR amovibile sono dotate di funzionalità diurna/notturna poiché producono video a colori durante le ore diurne e durante le ore notturne video in
bianco e nero, riducendo così la rumorosità dell’immagine. Esse sono utilizzabili nelle situazioni
di sorveglianza video con scarsa illuminazione, di sorveglianza nascosta e in ambienti che limitano l’utilizzo di luce artificiale. È possibile, inoltre, utilizzare un illuminatore IR che genera luce
a infrarossi insieme a una telecamera per riprese diurne/notturne per migliorare ulteriormente
la capacità della telecamera di produrre video di alta qualità in condizioni di scarsa illuminazione o di totale oscurità. Sono inoltre disponibili telecamere diurne/notturne con illuminatori IR
esterni.
Figura 3.3c Sulla sinistra, illuminatori IR esterni; sulla destra, due telecamere con illuminatori IR integrati.
3.4 Sensori immagini
Quando la luce passa attraverso l’obiettivo, viene eseguita la messa a fuoco sul sensore immagini della telecamera. Un sensore immagini è costituito da molti fotositi e ciascun fotosito
corrisponde a un elemento immagine, (più comunemente noto come ”pixel”), su un sensore
immagini. Ogni pixel su un sensore immagini registra la quantità di luce a cui è esposto e la
converte in un numero di elettroni corrispondente. Maggiore è la luce, maggiore è il numero di
elettroni generato.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
47
Quando si assembla una telecamera, è possibile utilizzare principalmente due tecnologie per il
sensore immagini:
> CMOS (complementary metal oxide semiconductor)
> CCD (charged coupled device)
Figura 3.4a Sensori di immagine: CMOS (sulla sinistra); CCD (sulla destra).
I sensori CMOS si stanno evolvendo a ritmo molto più rapido rispetto ai CCD. La qualità dei sensori CMOS ha subito notevoli miglioramenti, per cui questi sensori sono al giorno d’oggi in grado
di produrre video multi-megapixel ad alte prestazioni. Rispetto ai sensori CCD, i sensori CMOS
offrono più possibilità di integrazione e più funzioni e sono caratterizzati da una lettura più
rapida, che risulta vantaggiosa quando sono necessarie immagini ad alta risoluzione. Essi inoltre
sono caratterizzati da una minore dissipazione di energia al livello del chip e da dimensioni inferiori del sistema. I sensori CMOS abbassano il costo totale della telecamera poiché contengono
tutta la logica necessaria per costruire telecamere attorno ad essi. I sensori CMOS in megapixel
sono maggiormente disponibili e sono spesso meno costosi dei sensori CCD in megapixel.
I sensori megapixel generalmente utilizzati nelle telecamere di videosorveglianza sono caratterizzati da pixel di dimensioni inferiori rispetto ai sensori con risoluzione inferiore. Per questo
motivo, i sensori megapixel sono meno fotosensibili rispetto ai sensori a più bassa risoluzione.
Tuttavia, gli avanzamenti nella tecnologia CMOS consentono ai nuovi sensori megapixel (e dunque, alle nuove telecamere multi-megapixel) di avere la stessa fotosensibilità di molti sensori e
telecamere a risoluzione inferiore. Mentre i sensori megapixel con dimensioni dei pixel maggiori
sono disponibili, tuttavia essi non vengono utilizzati spesso nelle telecamere di videosorveglianza, a causa della limitata disponibilità di obiettivi idonei ad essi.
I sensori d’immagine con intervallo dinamico consentono inoltre di produrre telecamere che
possano allo stesso tempo visualizzare oggetti in aree molto luminose e più scure di una stessa
scena.
I sensori CCD, che si servono di una tecnologia che è stata specificamente sviluppata per l’industria delle telecamere, sono stati utilizzati fin dagli anni 70 e presentano tuttora alcuni vantaggi
alle risoluzioni e velocità video più moderate. Questi sensori, tuttavia, sono spesso più costosi e
più complessi da incorporare in una telecamera e possono consumare molta più energia rispetto
ad un sensore CMOS equivalente.
Per ulteriori dettagli, vedere la documentazione sui sensori d’immagine presso
www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
48 3.5 Tecniche di scansione delle immagini
La scansione interlacciata e la scansione progressiva sono le due tecniche disponibili oggi per la
lettura e la visualizzazione di informazioni prodotte da sensori immagini. Le telecamere di rete
possono utilizzare entrambe le tecniche di scansione. Le telecamere analogiche possono utilizzare solo la tecnica di scansione interlacciata per trasferire le immagini su un cavo coassiale e
per visualizzarle su monitor analogici.
3.5.1 Scansione interlacciata
Quando viene prodotta un’immagine proveniente da un sensore di immagine interlacciata, vengono generati due campi di linee: uno visualizza le linee pari e uno quelle dispari. Tuttavia, per
creare il campo dispari, vengono combinate le informazioni di entrambe le linee, pari e dispari,
su un sensore. Lo stesso accade per il campo pari, dove le informazioni di entrambe le linee, pari
e dispari, vengono combinate per formare un’immagine su ogni altra linea.
Quando si trasmette un’immagine interlacciata, viene inviato solo metà numero di linee (alternando tra linee dispari e pari) alla volta, dimezzando in questo modo l’uso della larghezza
di banda. Il monitor, ad esempio, una TV tradizionale, deve utilizzare la tecnica interlacciata.
Vengono visualizzate prima le linee dispari e poi le linee pari di un’immagini e, quindi, vengono
aggiornate alternativamente a 25/50 (PAL) o 30/60 (NTSC) fotogrammi al secondo in modo che
l’occhio umano le percepisca come immagini complete. Tutti i formati video analogici e alcuni moderni formati HDTV sono interlacciati. Sebbene la tecnica dell’interlacciamento produca
artefatti o distorsioni a causa di dati ”mancanti”, tali disturbi non sono molto evidenti su un
monitor interlacciato.
Tuttavia, quando il video interlacciato viene visualizzato su monitor con scansione progressiva,
quali i monitor di computer, che eseguono la scansione delle linee di un’immagine consecutivamente, gli artefatti diventano evidenti. Gli artefatti, che possono essere visti come elementi
”dannosi”, sono causati dal leggero ritardo tra gli aggiornamenti delle linee dispari e pari, poiché
solo metà delle linee si sposta con l’immagine, mentre l’altra metà è in attesa di essere aggiornata. È particolarmente evidente quando il video viene interrotto e si analizza un fotogramma
bloccato del video.
3.5.2 Scansione progressiva
Con un sensore immagini a scansione progressiva, vengono ottenuti i valori per ciascun pixel
sul sensore e ogni linea di dati dell’immagine viene sottoposta a scansione sequenzialmente,
producendo un’immagine completa. In altre parole, le immagini acquisite non vengono divise
in campi diversi come avviene con la scansione interlacciata. Con la scansione progressiva, un
intero fotogramma di immagine viene inviato su una rete e quando visualizzato su un monitor
di computer con scansione progressiva, viene visualizzata una linea di immagine alla volta in
ordine esatto. Gli oggetti mobili sono, quindi, meglio rappresentati su monitor di computer
utilizzando la tecnica della scansione progressiva. Durante un utilizzo per videosorveglianza, la
visualizzazione dei dettagli di un soggetto in movimento (ad es. una persona che scappa via) può
essere di importanza fondamentale. Virtualmente, tutte le telecamere di rete Axis utilizzano la
tencnologia Progressive Scan.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
1° campo: linee
irregolari
2° campo: linee regolari
[17/20 ms (NTSC/PAL)
più tardi]
49
Blocco fotogramma su punto Blocco fotogramma su punto
mobile mediante scansione
mobile mediante scansione
interlacciata
progressiva
Figura 3.5a A sinistra, un’immagine sottoposta a scansione interlacciata visualizzata su un monitor con scansione
progressiva (computer). A destra, un’immagine sottoposta a scansione progressiva visualizzata su un monitor di
computer.
Figura 3.5b Sulla sinistra, un’immagine JPEG nelle sue dimensioni reali (704x576 pixel) prodotta da una
telecamera analogica utilizzando la scansione interlacciata. Sulla destra, un’immagine JPEG nelle sue dimensioni
reali (640x480 pixel) prodotta da una telecamera Axis utilizzando la tecnologia Progressive Scan. Entrambe le
telecamere utilizzano lo stesso tipo di obiettivo e la velocità dell’auto era la stessa, ossia 20 km/h (15 mph). Lo
sfondo è chiaro in entrambe le immagini. Tuttavia, l’autista è chiaramente visibile solo nell’immagine che utilizza la
tecnologia di scansione progressiva.
3.6 Controllo esposizione
Come menzionato in precedenza, il tempo di esposizione ha un effetto sulle immagini, e gli
utenti possono cambiare le impostazioni relative all’esposizione in diversi modi. I più importanti
- priorità dell’esposizione, zone di esposizione, intervallo dinamico e compensazione del controluce - sono spiegati in questa sezione.
3.6.1 Priorità d’esposizione
Gli ambienti più luminosi richiedono un tempo di esposizione più breve. Condizioni di scarsa illuminazione richiedono un tempo di esposizione più lungo, così che il sensore d’immagine possa
ricevere più luce, migliorando così la qualità dell’immagine. Tuttavia, aumentando il tempo di
esposizione si aumenta anche la sfocatura dovuta ai movimenti e diminuisce la frequenza dei
fotogrammi, poiché è necessario un tempo di esposizione maggiore per esporre ogni singolo
fotogramma.
In condizioni di scarsa illuminazione, le telecamere di rete Axis consentono all’utente di dare
la priorità alla qualità del video in termini o di movimento o di bassa rumorosità (granulosità).
Quando sono necessari movimenti rapidi o un’alta frequenza dei fotogrammi, è consigliabile
un tempo di esposizione inferiore/una velocità di chiusura maggiore, ma la qualità d’immagine
potrebbe essere ridotta.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
50 Quando si dà la priorità alla bassa rumorosità, il guadagno (amplificazione) deve essere mantenuto più basso possibile per migliorare la qualità d’immagine, ma la frequenza dei fotogrammi
potrebbe risultare ridotta in conseguenza. Ricordare che in condizioni di oscurità, impostare un
guadagno basso può produrre come risultato un’immagine molto scura. Un valore di guadagno
più alto consente di osservare una scena scura, ma con maggiore rumorosità.
Figura 3.6a La pagina web di una telecamera con opzioni per l’impostazione dell’esposizione in condizioni di
scarsa illuminazione
3.6.2 Zone di esposizione
Oltre a gestire aree limitate con una forte illuminazione, l’esposizione automatica di una telecamera di rete deve anche identificare l’area di un’immagine che determina il valore dell’esposizione. Ad esempio, la parte in primo piano (solitamente la sezione più bassa di un’immagine)
potrebbe contenere informazioni più importanti rispetto allo sfondo, ad esempio, il cielo (solitamente la sezione più alta dell’immagine). Le aree meno importanti di una scena non devono
determinare l’esposizione complessiva. In molte telecamere di rete Axis, l’utente può utilizzare
le aree di esposizione per selezionare l’area di una scena, centrale, sinistra, destra, superiore o
inferiore, che deve essere esposta in modo più corretto.
3.6.3 Range dinamico
Il range dinamico, riferendosi alla luce, è il rapporto fra il valore di illuminazione più grande e
quello più piccolo. Molte scene sono caratterizzate da un range dinamico alto, con aree molto
luminose ed altre molto scure. Questo è un problema per le telecamere standard, che sono caratterizzate da range dinamico limitato. In tali scenari o in situazioni di retroilluminazione dove
una persona si trova davanti una finestra luminosa, una telecamera solitamente produce un’immagine in cui gli oggetti nelle aree scure sono difficilmente visibili. Per aumentare il range dinamico di una telecamera e consentire agli oggetti che si trovano nelle aree scure e luminose di
essere visti, possono essere applicate varie tecniche. L’esposizione può essere controllata e la
mappatura dei toni può essere utilizzata per aumentare il guadagno nelle aree scure.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
51
Figura 3.6b Sopra vi sono due immagini della stessa scena, ma l’immagine sulla destra gestisce in modo migliore il
range dinamico nella scena, poiché sono visibili dettagli sia nelle aree luminose, sia in quelle scure.
3.6.4 Compensazione controluce
Sebbene l’esposizione automatica di una telecamera provi a rendere la luminosità dell’immagine
simile a quella percepita dall’occhio umano, può essere facilmente distorta. Una forte retroilluminazione può rendere gli oggetti in primo piano più scuri. Le telecamere di rete con compensazione della retroilluminazione cercano di ignorare aree di forte illuminazione, proprio come se
non esistessero. Questa funzione consente di vedere gli oggetti in primo piano, sebbene le aree
chiare saranno sovraesposte.
3.7 Installazione di una telecamera di rete
Una volta acquistata una telecamera di rete, è importante valutare attentamente come installarla. Di seguito, alcuni consigli su come ottenere un sistema di videosorveglianza di alta qualità
considerando il posizionamento della telecamera e le condizioni ambientali.
> Obiettivo della sorveglianza e posizionamento della telecamera. Se l’obiettivo è ottenere
una panoramica di un’area per tenere sotto controllo i movimenti di persone od oggetti,
accertarsi di collocare una telecamera adatto allo scopo in una posizione corretta.
Se lo scopo è l’identificazione di una persona o di un oggetto, la telecamera deve essere
posizionata o messa a fuoco in modo da catturare il livello di dettaglio necessario per l’identificazione richiesta. La funzionalità contatore di pixel Axis, che è disponibile nella maggior
parte delle telecamere Axis, può essere utilizzata per verificare che la risoluzione in pixel di
un oggetto rispetti le regolamentazioni o le esigenze del cliente, ad esempio per l’identificazione dei volti.
Se una scena di sorveglianza è più efficace con una vista orientata verticalmente, l’installazione di una telecamera con Corridor Format Axis potrebbe risultare vantaggioso.
Le telecamere con obiettivi varifocali inoltre consentono la regolazione del campo visivo,
quindi assicurarsi di effettuare le regolazioni necessarie e di regolare nuovamente la messa
a fuoco per ottimizzare la visualizzazione. Le autorità locali di polizia possono inoltre fornire
linee guida su come posizionare al meglio una telecamera. Vedere Capitolo 2 per ulteriori
informazioni circa funzionalità quali Corridor Format e il contatore di pixel.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
52 > Utilizzare molta luce o aggiungere luce se necessario. Solitamente è facile e vantaggioso
da un punto di vista economico aggiungere lampade potenti in ambienti interni ed esterni
per migliorare le condizioni di illuminazione e acquisire immagini nitide.
> Evitare di puntare la telecamera direttamente verso il sole, poiché ciò la ”accecherebbe”
e potrebbe ridurre le prestazioni del sensore d’immagine. Se possibile, posizionare la telecamera in modo che i raggi del sole siano dietro la stessa.
> Evitare il controluce. Questo problema si verifica generalmente quando si tenta di riprendere un oggetto davanti a una finestra. Per evitare tale problema, riposizionare la telecamera o utilizzare tende e chiudere le serrande, se possibile. In caso contrario, cambiare la posizione della telecamera e aggiungere una fonte di luce frontale. Le telecamere che supportano
la funzione Wide Dynamic Range sono consigliate per la gestione di uno scenario con
retroilluminazione.
> Ridurre il range dinamico di una scena. Negli ambienti esterni, la visualizzazione di una
porzione troppo ampia di cielo potrebbe risultare in un range dinamico eccessivo. Se la telecamera non supporta l’ampio range dinamico, è possibile installarla in un punto rialzato
rispetto al terreno, utilizzando un’asta se necessario.
> Regolare le impostazioni della telecamera. È possibile che a volte sia necessario regolare
le impostazioni per il bilanciamento del bianco, la luminosità e la nitidezza per ottenere
un’immagine di qualità ottimale. In situazioni di scarsa illuminazione, gli utenti devono
anche stabilire la priorità tra la velocità di trasmissione e la qualità dell’immagine.
Prima di installare una telecamera, è consigliabile testarla. Nei casi in cui la distanza fra la
telecamera e l’oggetto della sorveglianza, nonché le dimensioni dell’oggetto, siano note o
possano essere approssimate, l’impostazione del campo visivo di un obiettivo varifocale ed
una prima messa a fuoco possono essere effettuate prima dell’installazione della telecamera
stessa. Una volta che la telecamera è stata installata, aspetti quali il campo visivo, la messa
a fuoco ed altre impostazioni possono essere regolati con precisione.
Telecamere di rete Axis
PoE
AXIS T8412
Installation Display
Figura 3.7a Un dispositivo display palmare a batteria, come ad esempio il display d’installazione AXIS T8414, può
essere d’aiuto presso il sito d’installazione per la regolazione di precisione delle impostazioni della telecamera. AXIS
T8414 si connette alla telecamera e le fornisce alimentazione di energia, offrendo all’installatore un’alternativa
più comoda rispetto all’uso di un laptop, più disagevole da utilizzare mentre ci si trova in cima ad una scala o ad un
montacarichi
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
53
> Considerazioni legali. La videosorveglianza può essere limitata o vietata dalle leggi che
variano in base al paese. È consigliabile controllare le leggi locali prima di installare un sistema di videosorveglianza. Può essere necessario, ad esempio, registrare o richiedere una
licenza di videosorveglianza, in particolare per le aree pubbliche. È possibile che sia richiesto
di installare delle insegne o anche di inserire data e ora nelle videoregistrazioni. La durata
della conservazione dei video può essere regolata da specifiche norme. Le registrazioni audio
non sempre sono consentite.
Capitolo 3 - Elementi della telecamera
54 Capitolo 4 - Codificatori video
55
4. Codificatori video
I codificatori video consentono l’integrazione di un sistema analogico
di videosorveglianza TVCC esistente con un sistema con tecnologia
video di rete. I codificatori video svolgono un ruolo significativo in
impianti in cui occorre gestire un numero elevato di telecamere analogiche. Questo capitolo fornisce una panoramica dei codificatori video e ne descrive i diversi tipi disponibili. È inoltre inclusa una breve
discussione sulle tecniche di deinterlacciamento, in aggiunta ad una
sezione sui decodificatori video.
4.1 Cos’è un codificatore video?
Un codificatore video rende possibile convertire un sistema analogico TVCC in un sistema con
tecnologia video di rete. Consente agli utenti di sfruttare i vantaggi della tecnologia video di rete
senza dover rinunciare alle risorse analogiche esistenti, come ad esempio le telecamere TVCC
analogiche e i cavi coassiali.
Un codificatore video si connette ad una telecamera video analogica tramite un cavo coassiale
e converte i segnali video analogici in flussi video digitali che vengono successivamente inviati
su una rete basata su IP con fili o wireless (ad es. LAN, WLAN o Internet). Per visualizzare e/o
registrare il video digitale possono essere utilizzati monitor per computer e PC invece di monitor
analogici DVR o VCR.
Accesso remoto
dal computer in
ufficio/casa mediante
browser Web
Telecamere di rete Axis
Codificatori video Axis
PS1
NETWORK
ACTIVITY
1
2
3
LOOP
PS2
4
FANS
0 -
INTERNET
Power-one
FNP 30
100-240 AC
50-50 Hz
4-2 A
AC
0 -
P ower-one
FNP 30
AXIS Q7900 Rack
100-240
50-50 Hz
4-2 A
AC
POWER
POWER
AXIS Q7406
Video Encoder
Blade
AXIS Q7406
Video Encoder
Blade
Telecamere
analogiche
Computer con software
per la gestione video
Computer con software
per la gestione video
Figura 4.1a Un’illustrazione di come le videocamere analogiche ed i monitor analogici possano essere integrati
con un sistema con tecnologia video di rete utilizzando codificatori e decodificatori video.
Capitolo 4 - Codificatori video
56 Utilizzando i codificatori video, le telecamere video analogiche di tutti i tipi, ad esempio telecamere fisse, per ambienti interni/esterni, a cupola, PTZ e telecamere speciali, quali le telecamere
microscopiche, possono essere controllate e gestite in remoto tramite una rete IP.
Il codificatore video offre anche altri vantaggi, come ad esempio le funzioni IV (Intelligent Video)
e per la gestione degli eventi, nonché opzioni di protezione avanzate. Può inoltre essere compresa una slot per schede di memoria, per il salvataggio locale di registrazioni. Un codificatore video
garantisce inoltre la scalabilità e una facile integrazione con altri sistemi di sicurezza.
Entrata analogica
Audio
Scheda di memoria
I/O
Power over Ethernet (PoE)
RS-485 RS-422
Alimentazione
Figura 4.1b Un codificatore audio indipendente a quattro canali con audio, porte I/O (input/output) (entrata/
uscita) per il controllo di dispositivi esterni quali sensori ed allarmi, porte seriali (RS-422/RS-485) per controllare
telecamere analogiche PTZ, connessione Ethernet con supporto Power over Ethernet ed una slot per scheda di
memoria per salvataggio locale delle registrazioni.
4.1.1 Considerazioni e componenti del codificatore video
I codificatori video Axis offrono molte delle stesse funzioni disponibili nelle telecamere di rete.
Alcuni dei componenti principali di un codificatore video sono:
> Ingresso video analogico per collegare una telecamera analogica utilizzando un cavo
coassiale.
> Processore per eseguire il sistema operativo del codificatore video, per le funzionalità di
collegamento in/di rete e di sicurezza, per codificare video analogici utilizzando diversi formati di compressione e per analisi video. Il processore determina le prestazioni di un codificatore video, solitamente misurate in fotogrammi al secondo a una risoluzione molto elevata. I codificatori video avanzati sono in grado di offrire massima velocità di trasmissione a
una risoluzione molto elevata per ciascun canale video (30 fotogrammi al secondo con telecamere analogiche basate su NTSC o 25 fotogrammi al secondo con telecamere analogiche basate su PAL). I codificatori video Axis sono inoltre dotati di rilevazione automatica, per
riconoscere automaticamente se il segnale video analogico in entrata è uno standard PAL o
NTSC. Per ulteriori dettagli circa le risoluzioni NTSC e PAL, vedere il capitolo 6.
> Memoria per la memorizzazione del firmware (programma) mediante Flash, nonché per effettuare il buffering di sequenze video (mediante RAM).
> Slot per scheda di memoria che consente il salvataggio locale di registrazioni su una scheda
di memoria.
Capitolo 4 - Codificatori video
57
> Porta Ethernet/PoE per la connessione a una rete IP per inviare e ricevere dati e per alimentare l’unità e la telecamera collegata se è supportata la tecnologia Power over Ethernet. Per
ulteriori dettagli circa Power over Ethernet, vedere il capitolo 9.
> Porta seriale (RS-232/RS-422/485) utilizzata spesso per controllare la funzionalità PTZ (Pan/
Tilt/Zoom - rotazione, inclinazione e zoom) di una telecamera PTZ analogica.
> Porte I/O (input/Output) (entrata/uscita) per il collegamento di dispositivi esterni; ad esempio, sensori per rilevare un evento allarme e relè per accendere, ad esempio, luci in seguito
a un evento.
> Ingresso audio per collegare un microfono o altri dispositivi con ingresso linea e uscita audio
per il collegamento agli altoparlanti.
Quando si seleziona un codificatore video, gli elementi chiave da tenere in considerazione per i
sistemi professionali sono l’affidabilità e la qualità. Altre considerazioni includono: numero di
canali analogici supportati, qualità delle immagini, formati di compressione, risoluzione, velocità
di trasmissione e funzioni quali il supporto PTZ, audio, gestione degli eventi, IV, funzioni di sicurezza e Power over Ethernet.
Figura 4.1c Involucro protettivo a classificazione IP66 per codificatori video.
La resistenza alle condizioni ambientali può essere un altro requisito da prendere in considerazione se il codificatore video deve resistere ad eventi quali vibrazioni, urti e temperature
estreme. In tale caso, dovrebbe essere preso in considerazione un involucro protettivo o un
codificatore video di buona robustezza.
4.1.2 Funzioni per la gestione degli eventi e IV
Uno dei vantaggi principali dei codificatori video Axis è la capacità di offrire funzionalità IV (Intelligent Video) e per la gestione degli eventi, capacità non disponibili in un sistema video analogico. Funzioni IV incorporate, quali la funzione per il rilevamento di oggetti in movimento nel
video in più finestre, la funzione per il rilevamento audio e l’allarme anti-manomissione attivo
nonché le porte di ingresso per sensori esterni, consentono a un sistema di videosorveglianza di
rete di essere sempre attivo in modo da rilevare eventuali eventi. Al momento del rilevamento di
un evento, il sistema può attivare automaticamente la registrazione del video e la trasmissione
degli allarmi, ad esempio per e-mail e SMS, l’accensione di luci, l’apertura/la chiusura di porte
e la generazione di allarmi. Per ulteriori dettagli circa la gestione degli eventi e l’IV (Intelligent
Video), vedere il capitolo 11.
Capitolo 4 - Codificatori video
58 4.2 Codificatori video indipendenti
Figura 4.2a Codificatori video indipendenti che vanno da un singolo canale a 16, compresa una versione particolarmente robusta.
Il tipo più comune di codificatore video è la versione standalone, che offre collegamenti a canale
singolo o multiplo alle telecamere analogiche. Un codificatore video multi-canale è l’ideale in
situazioni dove vi sono più telecamere analogiche situate in una struttura remota o in un luogo
che si trovi ad una certa distanza da una sala di monitoraggio centrale. Attraverso il codificatore
video a più canali, i segnali video delle telecamere remote possono quindi condividere gli stessi
cavi di rete, riducendo di conseguenza i costi di cablaggio.
In situazioni in cui sono stati effettuati alcuni investimenti per l’acquisto di telecamere analogiche, ma non sono ancora stati installati cavi coassiali, è consigliabile utilizzare e posizionare i
codificatori video indipendenti vicino alle telecamere analogiche. Questo accorgimento riduce i
costi di installazione poiché elimina la necessità di collegare nuovi cavi coassiali a un’ubicazione
centrale, consentendo l’invio dei video tramite una rete Ethernet. Questa configurazione evita
anche il peggioramento della qualità delle immagini che può verificarsi quando si utilizzano cavi
coassiali per inviare video a lunghe distanze. Con i cavi coassiali, la qualità del video diminuisce
con l’aumentare della distanza che i segnali devono percorrere. Un codificatore video produce
immagini digitali, quindi non vi è nessuna riduzione nella qualità d’immagine dovuta alla distanza percorsa dal flusso video digitale.
Figura 4.2b Un’illustrazione di come può essere posizionato un codificatore video a canale singolo accanto a una
telecamera analogica in una custodia per telecamere.
4.3 Codificatori video montati su rack
I codificatori video montati su rack sono la soluzione ottimale quando sono presenti molte
telecamere analogiche con cavi coassiali collegati a una stanza di controllo dedicata. Essi consentono a molte telecamere analogiche di essere connesse e gestite da un rack situato in un’ubicazione centrale. Un rack consente il montaggio di diversi blade per codificatori video e dunque
Capitolo 4 - Codificatori video
59
offre una soluzione ad alta densità flessibile ed espandibile. Un blade per codificatore video può
supportare una, quattro o sei telecamere analogiche. Esso può essere considerato un codificatore video senza scatola esterna, tuttavia non può funzionare in modo indipendente poiché deve
essere installato in un rack per poter funzionare.
Figura 4.3a Blade per codificatore video e rack che supportano varie quantità di telecamere analogiche e funzionalità. Quando il rack AXIS Q7900 (all’estrema destra) è dotato di blade per codificatore video a 6 canali, può essere
collegato ad un numero massimo di 84 telecamere analogiche.
I rack per codificatori video supportano funzioni quali l’hot swapping dei blade. In altre parole, i
blade possono essere rimossi o installati senza togliere alimentazione al rack. I rack forniscono
inoltre una comunicazione seriale e porte I/O (input/output) (entrata/uscita) per ciascun blade
per codificatori video, oltre a un alimentatore comune e a connessioni di rete Ethernet condivise.
4.4 Codificatori video con telecamere PTZ analogiche
In un sistema con tecnologia video di rete, i comandi Pan/Tilt/Zoom (rotazione, inclinazione e
zoom) inviati da un pannello di controllo vengono trasportati sulla stessa rete IP della trasmissione video e vengono inoltrati alla telecamera PTZ analogica tramite la porta seriale del codificatore video (RS-232/RS-422/RS-485). I codificatori video, dunque, consentono alle telecamere
analogiche PTZ di essere controllate su lunghe distanze, anche tramite internet (in un sistema
analogico CCTV, ogni telecamera PTZ richiederebbe un cablaggio di segnale separato e dedicato
che parte dal pannello di controllo - con joystick ed altri pulsanti di comando - ed arriva fino
alla telecamera).
Per controllare una specifica telecamera PTZ, è necessario caricare un driver nel codificatore
video. Molti produttori di codificatori video forniscono driver PTZ per la maggior parte delle telecamere analogiche PTZ. Un driver PTZ può anche essere installato sul PC su cui viene eseguito
il software per la gestione video se la porta seriale del codificatore è impostata come server
seriale che semplicemente inoltra i comandi.
Doppino intrecciato
RS-485
I/O
IO
AUD
1
2
3
4
5
6
OUT
IN
Cavo coassiale
Telecamere a
cupola analogica
Codificatori video
RETE IP
PC workstation
Joystick
Figura 4.4a La telecamera PTZ a cupola analogica può essere controllata tramite la porta seriale del codificatore
video (ad esempio, RS-485), quindi in remoto mediante una rete IP.
Capitolo 4 - Codificatori video
60 La porta seriale più comunemente utilizzata per controllare le funzioni PTZ è la RS-485. Uno dei
vantaggi della porta RS-485 è la possibilità di controllare più telecamere PTZ utilizzando cavi
con doppini intrecciati in una connessione a catena a margherita da una telecamera a cupola
all’altra. La lunghezza massima di un cavo RS-485, senza l’utilizzo di un ripetitore, è di 1.200 m.
4.5 Tecniche di deinterlacciamento
Le immagini delle telecamere analogiche sono progettate per essere visualizzate su monitor
analogici, come i televisori tradizionali, che utilizzano una tecnica chiamata scansione interlacciata. Con la scansione interlacciata, vengono visualizzati due campi di linee interlacciate consecutive per formare un’immagine. Quando un’immagine di questo tipo viene visualizzata sullo
schermo di un computer, che utilizza una tecnica diversa detta ”scansione progressiva”, è possibile che si rilevino alcuni effetti di interlacciamento (ossia, l’effetto slittamento o l’effetto pettinato) provocati dagli oggetti in movimento. Per ridurre gli effetti di interlacciamento indesiderati, è possibile utilizzare diverse tecniche di deinterlacciamento. Nei codificatori video Axis
avanzati, gli utenti possono scegliere tra due diverse tecniche di deinterlacciamento: interpolazione adattiva e “blending” (fusione di immagini).
Figura 4.5a A sinistra, l’ingrandimento di un’immagine interlacciata visualizzata sullo schermo di un computer; a
destra, la stessa immagine interlacciata con l’applicazione della tecnica di deinterlacciamento.
L’interpolazione adattiva offre la migliore qualità delle immagini. La tecnica consiste nell’utilizzare uno solo dei due campi consecutivi e l’interpolazione per creare l’altro campo di linee e
formare un’immagine completa.
La mescolanza consiste nella fusione di due campi consecutivi e nel visualizzarli come un’immagine unica, in modo tale che tutti i campi siano presenti. L’immagine quindi è filtrata per
appianare gli artefatti da movimento o l’effetto combinato causati dal fatto che i due campi
sono stati registrati in momenti leggermente diversi. La tecnica della mescolanza non utilizza lo
stesso numero elevato di risorse del processore dell’interpolazione adattiva.
4.6 Decodificatori video
I decodificatori video Axis consentono di usare monitor analogici o digitali per visualizzare o
collegarsi a video in diretta generati dai prodotti con tecnologia video di rete Axis e da codificatori video. I decodificatori sono in grado di decodificare video e audio digitali di codificatori
video o telecamere di rete in segnali analogici, che successivamente potranno essere utilizzati
da monitor analogici quali televisori tradizionali e switch video. I decodificatori video possono
inoltre generare output digitali di alta qualità su schermi LCD. Essi sono ideali per l’utilizzo con
Public View Monitor e nei sistemi di sorveglianza di piccole e grandi dimensioni. I decodificatori
Capitolo 4 - Codificatori video
61
video hanno la capacità di decodificare e visualizzare video provenienti da molte telecamere in
sequenza, ossia di decodificare e visualizzare per alcuni secondi video provenienti da una determinata telecamera prima di passare ad un’altra, e così via. Essi sono inoltre dotati di allarme a
connessione automatica, che visualizza automaticamente il video sollecitato dall’allarme stesso.
In situazioni in cui è necessaria solo la visualizzazione in diretta, come ad esempio con un
Public View Monitor all’ingresso di un negozio, un decodificatore video offre una soluzione più
efficiente dal punto di vista dei costi rispetto alla connessione di un monitor alla rete tramite un
PC. Esso può inoltre fungere da complemento ad un sistema di gestione video, evitando al server
di decodificare i flussi digitali a semplice scopo di visualizzazione.
Un’altra applicazione comune per un decodificatore video consiste nell’utilizzarlo in una configurazione analogico-digitale-analogico per trasferire video a lunghe distanze. La qualità delle
immagini digitali non è influenzata dalla distanza, a differenza di quanto accade nel caso in cui
vengono inviati segnali analogici a lunghe distanze. L’unico svantaggio potrebbe essere costituito da un certo livello di latenza, che va da 100 ms a pochi secondi, in base alla distanza e alla
qualità della rete tra i punti terminali.
I/O
IO
AUD
1
2
3
4
5
6
OUT
IN
Videocamera
analogica
Codificatore
video Axis
Decodificatore
video Axis
Monitor
analogico
Figura 4.6a È possibile utilizzare un codificatore e un decodificatore video per trasferire immagini a lunghe
distanze da una telecamera analogica a un monitor analogico.
Capitolo 4 - Codificatori video
62 Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
63
5. Protezione dagli agenti atmosferici
Le telecamere di sorveglianza sono spesso posizionate in ambienti
molto impegnativi. Telecamere, codificatori video ed alcuni accessori potrebbero avere bisogno di protezione dalla pioggia, dalle alte
e basse temperature, dalla polvere, dalle sostanze corrosive, dalle
vibrazioni e dalle manomissioni. Possono essere applicati vari metodi
per rispondere a tali esigenze ambientali.
Nelle seguenti sezioni vengono trattati diversi argomenti, quali protezione dagli agenti atmosferici, alloggiamenti esterni, coperture,
posizionamento di telecamere fisse in involucri protettivi, protezione
contro manomissioni e atti vandalici e tipi di montaggio.
5.1 Protezione e rating
Le minacce ambientali principali ai prodotti con tecnologia video di rete - in particolare nei
confronti di quelli installati in ambienti esterni - sono rappresentate dalle alte e basse temperature, dall’acqua, dalla polvere e dalla neve. Attualmente, molti prodotti con tecnologia video
di rete Axis sono progettati in modo da resistere alle sollecitazioni ambientali - così come sono
nella confezione - e non necessitano di custodie separate. Ciò risulta in una telecamera/un
codificatore video dalla maggiore compattezza e dalla più facile installazione. Ad esempio, le
telecamere Axis progettate per l’utilizzo a temperature fino a 75 °C sono molto compatte, pur
comprendendo un sistema di raffreddamento attivo integrato.
La progettazione di una telecamera può inoltre garantire conservazione e manutenzione della
durabilità della telecamera stessa, specialmente in condizioni di esercizio estreme. Ad esempio,
alcune telecamere fisse e a cupola PTZ Axis integrano Arctic Temperature Control, che consente
alla telecamera di avviarsi a temperature fino ai -40 °C senza rischio di usura extra o danneggiamenti. Questa funzione consente ai diversi elementi dell’unità telecamera di ricevere alimentazione elettrica in momenti diversi. Anche alcune cupole fisse Axis prive di Arctic Temperature
Control possono avviarsi a -40 °C ed inviare video immediatamente.
Il livello di protezione garantito dagli involucri, integrati o separati dal prodotto con tecnologia
video di rete, è spesso indicato tramite classificazioni impostate da standard quali i rating IP,
NEMA e IK. IP sta per Ingress Protection (a volte conosciuto anche come International Protection) ed è applicabile su scala mondiale. NEMA sta per National Electrical Manufacturers Association ed è applicabile negli Stati Uniti. Le classificazioni IK sono relative agli impatti meccanici
esterni ed sono applicabili internazionalmente.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
64 Figura 5.1a Da sinistra, una telecamera a robustezza speciale progettata per resistere al particolare ambiente di
un autobus, una cupola fissa pronta per l’installazione in esterni, una telecamera fissa per esterni con Arctic Temperature Control, una cupola PTZ con raffreddamento attivo integrato e un codificatore video a robustezza speciale.
I rating ambientali più comuni per i prodotti per interni Axis sono IP42, IP51 e IP52, che
garantiscono resistenza alla polvere e all’umidità/agli sgocciolamenti. I prodotti per esterni Axis
hanno solitamente rating IP66 e NEMA 4X. IP66 garantisce protezione contro la polvere, la
pioggia e i getti d’acqua potenti. NEMA 4X garantisce protezione non solo contro la polvere,
la pioggia e l’acqua proveniente da un tubo flessibile, ma anche dalla neve, dalla corrosione e
dai danneggiamenti causati dalla formazione esterna di ghiaccio. Alcune telecamere Axis che
sono progettate per ambienti estremi rispettano inoltre gli standard militari USA MIL-STD-810G
per le alte temperature, gli shock termici, le radiazioni e l’azione del sale e della sabbia. Per
i prodotti resistenti alle manomissioni, IK08 e IK10 sono i rating più comuni per la resistenza
agli impatti. Ulteriori dettagli sui rating IP possono essere reperiti alla pagina: www.axis.com/
products/cam_housing/ip66.htm
Nelle situazioni in cui le telecamere possono essere esposte a sostanze acide, come ad esempio
nell’industria alimentare, sono necessarie custodie in acciaio inossidabile. Custodie speciali possono essere richieste inoltre per motivi di tipo estetico. Alcuni alloggiamenti speciali possono
essere pressurizzati, sommergibili e antiproiettile. Quando una telecamera deve essere installata
in un ambiente potenzialmente esplosivo, entrano in gioco altri standard - quali IECEx, una
certificazione globale, e ATEX, una certificazione europea.
5.2 Alloggiamenti esterni
In situazioni nelle quali le esigenze ambientali vanno oltre le condizioni di operatività di un
prodotto con tecnologia video di rete, è necessario l’utilizzo di involucri esterni. Le custodie per
telecamere sono disponibili in varie dimensioni e materiali e con caratteristiche diverse.
Possono esservi custodie per telecamere con riscaldatori e ventole (ventilatori) per la resistenza
alle variazioni di temperatura. Alcune custodie dispongono, inoltre, di periferiche quali antenne
per applicazioni wireless. Un’antenna esterna è necessaria solo se la custodia è in metallo. Una
telecamera wireless all’interno di una custodia in plastica funzionerà senza utilizzo di antenna.
Nelle installazioni all’esterno, potrebbero inoltre essere necessari involucri speciali per i codificatori video e gli accessori quali i moduli audio I/O e i decodificatori video. Attrezzature di
sistema critiche quali alimentazione di potenza, midspan e switch, possono inoltre richiedere
protezione dagli agenti atmosferici e dalle manomissioni.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
65
Le custodie sono in metallo o in plastica. Quando si sceglie una custodia, occorre considerare
diversi fattori, tra cui:
>
>
>
>
>
Facile accesso al prodotto con tecnologia video di rete
Staffe di montaggio
Copertura per cupola trasparente od oscurata (per custodie di telecamere a cupola)
Gestione cavi
Temperatura e altre classificazioni (eventuale necessità di utilizzare riscaldatore, ventola e
parasole)
> Alimentazione di potenza (12 V, 24 V, 110 V, 230 V, PoE ecc.)
> Livello di resistenza alle manomissioni
Figura 5.2a Mobiletti pronti per l’installazione in esterni, resistenti alle manomissioni, per la protezione di attrezzature quali alimentazione di potenza ed interruttori, che forniscono inoltre uno spazio per l’installazione delle
telecamere Axis. All’estrema destra, un involucro per codificatori video, moduli audio I/O e decodificatori video
pronto per l’installazione in ambienti esterni.
5.3 Coperture trasparenti
Il “vetrino” o copertura trasparente di una custodia di solito è realizzata in acrilico - PMMA o
plastica in policarbonato. Poiché i vetrini fungono da obiettivi ottici, devono essere di qualità
elevata per ridurre al minimo l’impatto sulla qualità dell’immagine. Quando sono presenti imperfezioni interne del materiale, la trasparenza è compromessa.
Le esigenze più elevate sono associate alle coperture trasparenti delle custodie per telecamere
PTZ. Non solo le coperture devono essere appositamente concepite a forma di cupola, ma devono anche avere una trasparenza elevata poiché le imperfezioni (ad esempio, le particelle di
polvere) possono essere ingrandite, in particolare quando vengono installate telecamere con
alta risoluzione e fattori di zoom elevati. Inoltre, se lo spessore della copertura non è uniforme,
le linee dritte potrebbero apparire curve nell’immagine risultante. Una copertura per cupola di
alta qualità deve garantire il minimo impatto sulla qualità d’immagine, indipendentemente dal
livello di zoom della telecamera e dalla posizione dell’obiettivo.
È possibile aumentare lo spessore di una copertura per cupola per una maggiore resistenza ai
colpi di vento forti, ma più una copertura è spessa, più le possibilità di imperfezioni sono elevate. Un maggiore spessore può inoltre creare riflessi e rifrazioni di luce indesiderati. Pertanto,
per ridurre al minimo l’impatto sulla qualità dell’immagine, le coperture con maggior spessore
dovrebbero soddisfare requisiti più elevati.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
66 È disponibile una varietà di coperture per cupole, che comprende versioni trasparenti e sfumate.
Benché le versioni sfumate consentano un’installazione più discreta, esse producono effetti
simili agli occhiali da sole riducendo la quantità di luce disponibile per la telecamera. Ciò ha,
quindi, un impatto sulla sensibilità alla luce della telecamera stessa.
5.4 Posizionamento di una telecamera fissa in un
alloggiamento
Quando una telecamera fissa viene installata in una custodia, è importante che l’obiettivo della
telecamera sia posizionato correttamente contro la finestra per impedire qualsiasi bagliore, per
evitare che i riflessi della telecamera e dello sfondo siano visibili nell’immagine. Per ridurre i
riflessi è possibile anche applicare uno speciale rivestimento sulla superficie in vetro posta davanti all’obiettivo. Attualmente, le telecamere fisse per esterni Axis vengono fornite preinstallate
in una custodia per esterni, il che garantisce un risparmio di tempo durante l’installazione ed
assenza di errori.
Vetro
i
ss
fle
i
R
Vetro
CORRETTO
i
ss
fle
i
R
NON CORRETO
Figura 5.4a Quando una telecamera viene installata dietro un vetro, il posizionamento corretto della telecamera
diventa importante per evitare i riflessi.
5.5 Protezione contro manomissioni e atti vandalici
In alcune applicazioni di sorveglianza, le telecamere sono a rischio di manomissione o distruzione. Mentre una telecamera o una custodia non possono mai garantire una protezione al 100%
da comportamenti distruttivi in qualsiasi situazione, le manomissioni possono essere rese meno
efficaci prendendo in considerazione vari aspetti: progettazione della custodia/della telecamera,
supporto, posizionamento e utilizzo delle funzionalità IV (Intelligent Video)..
5.5.1 Livelli di resistenza alle manomissioni
La resistenza alle manomissioni e agli impatti può essere indicata dalla classificazione IK sulla
telecamera o sulla custodia. I rating IK specificano il grado di protezione che gli involucri delle
attrezzature elettriche possono garantire contro gli impatti meccanici esterni. Ad esempio, un
rating IK 10 significa che il prodotto può resistere ad un impatto da 20 joule, che è equivalente
ad un oggetto da 5 kg di peso lasciato cadere da un’altezza di 40 cm.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
67
5.5.2 Design telecamera/custodia
La forma della custodia o della telecamera è un fattore importante. Una custodia o una telecamera fissa tradizionale che sporge da una parete o da un soffitto è più vulnerabile agli attacchi
(ad es. calci o colpi) rispetto a custodie o scatole dalla progettazione più discreta per cupole fisse
o telecamere PTZ. La copertura arrotondata e compatta di una cupola fissa o PTZ installata a
soffitto rende più difficile, ad esempio, bloccarne il campo visivo tentando di appendere un indumento davanti alla telecamera. Più una custodia o una telecamera sono integrate in un ambiente o sono camuffate in qualcosa di diverso da una telecamera - ad esempio, una luce per
esterni - maggiore è la protezione contro le manomissioni.
Figura 5.5a Esempi di telecamere ed alloggiamenti resistenti alle manomissioni
5.5.3 Montaggio
Un altro fattore importante riguarda il modo in cui le telecamere e le custodie sono montate.
Come menzionato in precedenza, una telecamera fissa tradizionale o una telecamera PTZ il cui
supporto sporga da una parete o da un soffitto è più vulnerabile agli attacchi. È importante
anche come è montato il cablaggio della telecamera. La massima protezione è garantita quando
il cavo viene fatto passare direttamente attraverso la parete o il soffitto, dietro la telecamera.
Questo accorgimento evita che ci siano potenziali cavi visibili da manomettere. Se ciò non è
possibile, è necessario proteggere i cavi utilizzando una conduttura.
5.5.4 Posizionamento della telecamera
Il posizionamento della telecamera è un fattore altrettanto importante per evitare gli atti di
vandalismo. Ad esempio, l’installazione della telecamera a una certa altezza dal suolo o sul
soffitto consente di ridurre al minimo il rischio di manomissioni. Lo svantaggio potrebbe essere
l’angolo di visualizzazione, che in una certa misura è possibile compensare scegliendo un obiettivo diverso.
5.5.5 Tecnologia IV
La funzione di allarme antimanomissione attivo Axis contribuisce a proteggere le telecamere
da atti vandalici. Questa innovativa funzione è in grado di rilevare se una telecamera è stata
spostata, oscurata o manomessa e di inviare automaticamente un allarme agli operatori. È utile
soprattutto in installazioni con centinaia di telecamere in ambienti particolari, dove è difficile
tenere traccia del corretto funzionamento di tutte le telecamere. È inoltre utile in situazioni in
cui non sono previste visualizzazioni in diretta e la manomissione delle telecamere viene notificata agli operatori.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
68 5.6 Tipi di montaggio
Le telecamere devono essere installate in tutti i tipi di ambienti e, pertanto, è necessario un
numero elevato di possibilità di montaggio.
Parete/Palo
Angolo
Kit pendente
Parapetto
Soffitto
Figura 5.6a Esempi di accessori di supporto
5.6.1 Montaggi a soffitto
I montaggi a soffitto sono utilizzati principalmente nelle installazioni in ambienti interni. La
custodia può essere:
> Un supporto a superficie: montata direttamente sulla superficie di un soffitto, quindi completamente visibile
> Un supporto da soffitto a caduta: montata all’interno del soffitto, solo alcune pareti della
telecamera e della custodia (solitamente la copertura trasparente della cupola) sono
visibili
> Un supporto pendente: appesa al soffitto come un ciondolo
5.6.2 Montaggi a parete
I montaggi a parete sono spesso utilizzati per montare le telecamere all’interno o all’esterno di
un edificio. La custodia è collegata a un braccio, che a sua volta è montato a una parete. I montaggi avanzati dispongono di un pressacavo interno per proteggere il cavo. Per installare una
custodia all’angolo di un edificio, è possibile utilizzare un normale supporto a parete, insieme a
un adattatore ad angolo aggiuntivo..
5.6.3 Montaggi su palo
Un montaggio su palo spesso è utilizzato con una telecamera PTZ in ambienti come ad esempio
un parcheggio. Questo tipo di montaggio di solito prende in considerazione l’impatto del vento.
Le dimensioni del palo e il montaggio stesso dovrebbero essere progettati per ridurre al minimo
le vibrazioni. I cavi sono spesso rinchiusi all’interno del palo e le uscite devono essere accuratamente sigillate. Alcune telecamere PTZ sono dotate di stabilizzazione dell’immagine elettronica
integrata, per limitare gli effetti del vento e delle vibrazioni.
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
69
5.6.4 Montaggi su parapetti
I montaggi su parapetti sono utilizzati per gli alloggiamenti montati sul tetto o per sollevare la
telecamera per un angolo di visualizzazione migliore.
Axis fornisce uno strumento online che può aiutare l’utente nell’identificazione della custodia e
degli accessori di supporto più idonei alle proprie necessità.
Visitare www.axis.com/products/video/accessories/configurator/
Capitolo 5 - Protezione dagli agenti atmosferici
70 Capitolo 6 - Risoluzioni video
71
6. Risoluzioni video
Anche se la risoluzione video nel settore analogico non è molto diversa da quella del settore digitale, vi sono alcune differenze sostanziali
nella rispettiva definizione. Nei video analogici l’immagine è composta da linee (o linee TV) in quanto la tecnologia video analogica
deriva dall’industria televisiva. Nei sistemi digitali le immagini sono
costituite da pixel quadrati.
Nelle seguenti sezioni vengono descritte le diverse risoluzioni disponibili nella tecnologia video di rete, ossia NTSC, PAL, VGA, megapixel
e HDTV.
6.1 Risoluzioni NTSC e PAL
Le risoluzioni NTSC (National Television System Committee) e PAL (Phase Alternating Line) sono
standard video analogici. Sono rilevanti per la tecnologia video di rete in quanto i codificatori
video offrono tali risoluzioni quando digitalizzano i segnali provenienti da telecamere analogiche. Anche le telecamere di rete PTZ Axis più vecchie producono risoluzioni NTSC e PAL, poiché
esse comprendono un blocco telecamera compatibile con tali standard (che integra il sensore
della telecamera con obiettivo integrato che consente lo zoom, la messa a fuoco automatica e
le funzioni automatiche del diaframma) realizzato per le telecamere video analogiche, in congiunzione con una scheda codificatore video integrata.
Entrambi gli standard NTSC e PAL originano dall’industria televisiva. NTSC ha una risoluzione di
480 linee di scansione ed utilizza una frequenza d’aggiornamento di 60 campi interlacciati al
secondo (o 30 fotogrammi completi al secondo). La denominazione convenzionale per questo
standard è 480i60, che definisce il numero di linee, il tipo di scansione (”i” sta per scansione interlacciata) e la frequenza di aggiornamento. PAL ha una risoluzione di 576 linee di scansione ed
utilizza una frequenza di aggiornamento di 50 campi interlacciati al secondo (o 25 fotogrammi
completi al secondo). La denominazione convenzionale di questo standard è 576i50. La quantità
totale di dati al secondo è la stessa in entrambi gli standard.
Se un video analogico viene digitalizzato, il numero massimo di pixel che può essere creato varia
a seconda del numero di righe TV disponibili per la digitalizzazione. La dimensione massima di
un’immagine digitalizzata di solito è D1 e la risoluzione utilizzata più frequentemente è 4CIF.
Capitolo 6 - Risoluzioni video
72 D1 720 x 576
D1 720 x 480
Quando visualizzato su un monitor di computer, il video analogico digitalizzato può mostrare
effetti di interlacciamento, quali slittamenti e forme leggermente deformate perché i pixel generati possono non corrispondere ai pixel quadrati sul monitor del computer. Gli effetti di interlacciamento possono essere ridotti utilizzando tecniche di deinterlacciamento (vedere il capitolo
4.5). La correzione del rapporto di formato (il rapporto della larghezza di un’immagine rispetto
alla sua altezza) può essere applicata al video prima che venga visualizzato per assicurarsi, ad
esempio, che un cerchio in un video analogico resti un cerchio quando viene visualizzato sullo
schermo di un computer.
4CIF 704 x 480
4CIF 704 x 576
2CIF 704 x 288
2CIF 704 x 240
CIF 352 x 288
CIF 352 x 240
QCIF 176 x 120
QCIF 176 x 144
Figura 6.1a A sinistra, diverse risoluzioni NTSC. A destra, diverse risoluzioni PAL.
6.2 Risoluzioni VGA
4CIF 704 x 480
VGA 640 x 480
SVGA 800 x 600
Con sistemi digitali al 100% basati su telecamere di rete, sono disponibili risoluzioni che derivano dall’industria informatica, standardizzate a livello mondiale e che garantiscono una maggiore
flessibilità. Le limitazioni di NTSC e PAL diventano irrilevanti. VGA (Video Graphics Array) è un
sistema di visualizzazione di grafica per PC originariamente sviluppato da IBM. La risoluzione è
di 640x480 pixel. Le telecamere Axis attualmente offrono una risoluzione superiore a questa.
Esse comprendono SVGA (Super VGA), che corrisponde ad 800x600 pixel, e le risoluzioni HDTV e
megapixel, che sono spiegate ulteriormente nelle sezioni a seguire.
HDTV 720p 1280 x 720
1 MP 1280 x 800
2 MP / HDTV 1080 1920 x 1080
~2 MP 1600 x 1200
3 MP 2048 x 1536
5 MP 2592 x 1944
Figura 6.2a Risoluzioni comuni nei prodotti Axis.
Capitolo 6 - Risoluzioni video
73
6.3 Risoluzioni megapixel
Una telecamera di rete che offre risoluzione megapixel utilizza un sensore megapixel per offrire
un’immagine contenente un milione o più pixel. Maggiore è la quantità di pixel di un sensore,
maggiore è il potenziale per acquisire dettagli e produrre un’immagine di alta qualità. Le telecamere di rete con risoluzione megapixel possono essere utilizzate per visualizzare maggiori
dettagli (ideali per l’identificazione di persone e oggetti) o per visualizzare un’area più grande
di una scena. Questo vantaggio è una considerazione importante nell’ambito delle applicazioni
di videosorveglianza.
La risoluzione megapixel è un’area in cui le telecamere di rete eccellono rispetto alle telecamere
analogiche. La massima risoluzione di una telecamera analogica convenzionale dopo la digitalizzazione del segnale video in un registratore video digitale o un codificatore video è D1, ossia
720x480 pixel (NTSC) o 720x576 pixel (PAL). La risoluzione D1 corrisponde ad un massimo di
414.720 pixel o 0,4 megapixel. In confronto, un formato megapixel comune di 1280x1024 pixel
offre una risoluzione a 1,3 megapixel. Ciò equivale a più di 3 volte la risoluzione che può essere
offerta da telecamere TVCC analogiche.
La risoluzione megapixel fornisce inoltre un maggior grado di flessibilità in termini di capacità
di produrre immagini con diversi rapporti di formato. Un monitor TV convenzionale visualizza
un immagine con un rapporto di formato di 4:3. Le telecamere di rete megapixel Axis possono
offrire lo stesso rapporto, così come altri, quali ad esempio il 16:9. Il vantaggio del rapporto di
formato 16:9 consiste nel fatto che i dettagli di minore importanza, solitamente posizionati
nella parte superiore e inferiore di un’immagine di dimensioni convenzionali, non sono presenti
e dunque è possibile ridurre la larghezza di banda e lo spazio necessario per la memorizzazione
4:3
16:9
Figura 6.3a Proporzioni 4:3 e 16:9.
Capitolo 6 - Risoluzioni video
74 6.4 Risoluzioni HDTV (High-definition television)
L’industria video ha adottato i formati HDTV e attualmente questo formato è quello prevalente.
HDTV garantisce una risoluzione fino a 5 volte superiore rispetto a quella della TV analogica
standard, una maggiore fedeltà dei colori (ossia i colori sono come quelli reali) ed un formato
da 16:9. Definiti da SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers), i due standard
HDTV più importanti sono SMPTE 296M e SMPTE 274M.
Lo standard SMPTE 296M (HDTV 720p) definisce una risoluzione di 1280x720 pixel con alta
fedeltà dei colori in un formato 16:9 utilizzando la scansione progressiva a 25/30 hertz (Hz), che
corrisponde a 25 o 30 fotogrammi al secondo in base al paese, e a 50/60 Hz (50/60 fotogrammi
al secondo).
I paesi che utilizzano le frequenze da 25/50 Hz comprendono quelli europei, molti in Asia ed
Africa, l’Australia ed alcuni paesi del Sud America, quali ad esempio l’Argentina. I paesi che utilizzano 30/60 Hz comprendono quelli dell’America settentrionale e centrale, nonché la Corea del
Sud, il Brasile e l’Arabia Saudita. Alcuni paesi come il Giappone utilizzano 25/50 Hz e 30/60 Hz.
SMPTE 274M (HDTV 1080) definisce una risoluzione di 1920x1080 pixel con alta fedeltà dei colori in formato 16:9 utilizzando scansione interlacciata (rappresentata da una ”i” come in HDTV
1080i) o progressiva (rappresentata da una ”p” come in HDTV 1080p) a 25/30 Hz e 50/60 Hz.
Una telecamera conforme agli standard SMPTE indica aderenza alla qualità HDTV e deve fornire tutti i vantaggi dei sistemi HDTV in termini di risoluzione, fedeltà dei colori e velocità di
trasmissione.
Lo standard HDTV si basa su pixel quadrati, simili a quelli dei monitor di computer, e quindi
i video HDTV prodotti con sistemi con tecnologia video di rete possono essere visualizzati su
schermi HDTV o su monitor di computer standard. Con video HDTV con scansione progressiva,
non occorre alcuna conversione o tecnica di deinterlacciamento quando il video deve essere
elaborato da un computer o visualizzato su un monitor di computer.
Capitolo 7 - Compressione video
75
7. Compressione video
Le tecnologie di compressione video hanno lo scopo di ridurre e rimuovere i dati video ridondanti affinché il file video digitale risultante possa essere trasmesso tramite una rete e memorizzato sulle
unità disco del computer in modo più efficiente. Con tecniche di compressione efficaci, è possibile ottenere una riduzione notevole delle
dimensioni file con effetti minimi o comunque non negativi sulla qualità video. Tuttavia, è possibile che la qualità sia compromessa se le
dimensioni del file vengono ulteriormente ridotte aumentando il livello di compressione per una determinata tecnica di compressione.
Sono disponibili diverse tecnologie di compressione, sia standard proprietari che di settore. Oggi la maggior parte dei fornitori di tecnologie video di rete utilizza tecniche di compressione standard. Gli standard sono importanti per garantire compatibilità e interoperabilità.
Sono particolarmente utili per la compressione video poiché i video
possono essere utilizzati per diversi scopi e, in alcune applicazioni di
videosorveglianza, è necessario che siano visualizzabili anche molti
anni dopo la data di registrazione. Quando si progetta un sistema di
videosorveglianza, essendo i sistemi di videosorveglianza basati su
standard, gli utenti finali possono scegliere tra diversi fornitori, anziché essere legati a un solo fornitore.
Axis utilizza per lo più due standard di compressione video: H.264 e
Motion JPEG. H.264 è lo standard di compressione più recente ed efficiente. L’utilizzo di MPEG-4 Part 2 (spesso denominato semplicemente MPEG-4) sta venendo gradualmente eliminato. In questo capitolo
viene descritto il concetto di compressione e viene fornita una descrizione degli standard di compressione sopra menzionati.
7.1 Concetto di compressione di base
7.1.1 Codec video
Il processo di compressione consiste nell’applicare un algoritmo al video di origine allo scopo
di creare un file compresso pronto per la trasmissione o la memorizzazione. Al momento della
Capitolo 7 - Compressione video
76 riproduzione del file compresso, viene invece applicato un algoritmo inverso chiamato decompressione che genera un video contenente praticamente lo stesso contenuto del video originale.
Il tempo richiesto per comprimere, trasmettere, decomprimere e visualizzare un file rappresenta
la cosiddetta latenza. Più avanzato è l’algoritmo di compressione, più alta è la latenza.
Una coppia di algoritmi che lavorano assieme è chiamata codec video (codificatore/decodificatore). I codec video di diversi standard sono normalmente incompatibili l’uno con l’altro, il contenuto video compresso utilizzando uno standard non può essere decompresso con uno standard
diverso. Un decodificatore che supporta lo standard MPEG-4 Parte 2 non può ad esempio essere
usato con un codificatore che supporta lo standard H.264, Ciò avviene semplicemente perché
uno dei due algoritmi non è in grado di decodificare l’output dell’altro algoritmo correttamente;
tuttavia, è possibile implementare più algoritmi nello stesso software o hardware e consentire
la coesistenza di più formati.
7.1.2 Confronto tra compressione delle immagini e compressione video
I vari standard di compressione utilizzano metodi diversi per ridurre i dati e offrono, quindi, velocità di trasmissione in bit, qualità e latenze diverse. Gli algoritmi di compressione sono suddivisi
in due tipi: compressione delle immagini e compressione video.
La compressione delle immagini utilizza la tecnologia di codifica intra-fotogramma. I dati vengono ridotti all’interno di un fotogramma immagine semplicemente rimuovendo le informazioni
non necessarie che potrebbero essere non visibili all’occhio umano. Motion JPEG è un tipico
esempio di standard di compressione di questo tipo. In una sequenza Motion JPEG le immagini
sono codificate o compresse come singole immagini JPEG.
Figura 7.1a Nel formato Motion JPEG le tre immagini della sequenza mostrata vengono codificate e trasmesse
come immagini univoche distinte (fotogrammi di tipo I) senza dipendenze tra loro.
Gli algoritmi di compressione di video, quali H.264 e MPEG-4, utilizzano la predizione interfotogramma per ridurre i dati video tra una serie di fotogrammi. Questo implica tecniche come
la codifica differenziale, dove ciascun fotogramma viene confrontato con quello di riferimento
e vengono codificati solo i pixel modificati rispetto al fotogramma di riferimento. Pertanto, il
numero dei valori dei pixel codificati e trasmessi risulta significativamente ridotto. Quando si
visualizza una sequenza codificata di questo tipo, le immagini vengono riprodotte come nella
sequenza video originale.
Capitolo 7 - Compressione video
Transmesso
77
Non transmesso
Figura 7.1b Nella codifica differenziale, viene codificata interamente solo la prima immagine (fotogramma di tipo
I). Per le due immagini successive (fotogrammi di tipo P), vengono stabiliti dei collegamenti agli elementi statici
della prima immagine, come la casa. Solo gli oggetti in movimento, come l’uomo che corre, vengono codificati
usando vettori di movimento, in modo da ridurre la quantità di informazioni trasmesse e memorizzate.
Per ridurre ulteriormente i dati, è possibile utilizzare altre tecniche come la compensazione del
movimento basata su blocchi. Questa tecnica individua la parte di un nuovo fotogramma di una
sequenza video che corrisponde a quella di un fotogramma precedente, anche se riferito a una
posizione diversa, questa tecnica divide un fotogramma in una serie di macroblocchi (blocchi di
pixel). Blocco dopo blocco, un nuovo fotogramma può essere composto o ”predetto” cercando
un blocco corrispondente in un fotogramma di riferimento. Se si rileva una corrispondenza, il
codificatore codifica la posizione in cui si trova il blocco corrispondente all’interno del fotogramma di riferimento. La cosiddetta codifica del vettore di movimento richiede una minore
velocità in bit rispetto alla codifica del contenuto effettivo del blocco.
Finestra di ricerca
Vettore di
movimento
Blocco corrispondente
Blocco di
destinazione
Fotogramma P
Fotogramma di
riferimento precedente
Figura 7.1c Illustrazione della compensazione del movimento basata su blocchi.
Con la predizione inter-fotogramma, ciascun fotogramma di una sequenza di immagini viene
classificato come un determinato tipo di fotogramma, ad esempio I, P o B.
Capitolo 7 - Compressione video
78 Un fotogramma I o intra-fotrogramma è un fotogramma a sé stante che può essere decodificato in modo indipendente senza fare riferimento ad altre immagini. La prima immagine in una
sequenza video è sempre un fotogramma I (I-frame). Gli I-frame sono necessari come punti di
partenza per chi visualizza per la prima volta o come punti di risincronizzazione se il flusso di
bit trasmesso è danneggiato. Gli I-frame possono essere utilizzati per implementare il fastforward, il rewind ed altre funzioni ad accesso casuale. Generalmente i codificatori inseriscono
automaticamente fotogrammi I a intervalli regolari o su richiesta, se il flusso video deve essere
visualizzato su nuovi client. Lo svantaggio di questo tipo di fotogrammi è rappresentato dal
fatto che richiedono una maggiore quantità di bit, ma non producono molti artefatti, causati
da dati mancanti.
Un fotogramma P (P-frame), che sta per inter frame predittivo, fa riferimenti a parti di I-frame
e/o P-frame precedenti per codificare il fotogramma. I P-frame solitamente richiedono meno bit
rispetto agli I-frame, ma uno svantaggio risiede nel fatto che sono molto sensibili ad errori di
trasmissione, a causa della complessa dipendenza dagli altri P-frame e/o I-frame.
I fotogrammi B o ”bi-predittivi, fanno riferimento sia ai fotogrammi precedenti che a quelli
successivi. L’uso di fotogrammi di tipo B aumenta la latenza.
I
B
B
P
B
B
P
B
B
I
B
B
P
Figura 7.1d Una sequenza tipica con I-frame, B-frame e P-frame. Un P-frame può fare riferimento solo agli
I-frame e P-frame precedenti, mentre un B-frame può fare riferimento agli I-frame e P-frame precedenti e
successivi.
Quando un decodificatore video ripristina un video decodificando il flusso dei bit fotogramma
dopo fotogramma, la decodificazione deve sempre iniziare con un I-frame. I P-frame e i B-frame,
se utilizzati, devono essere decodificati assieme al fotogramma/ai fotogrammi di riferimento.
I prodotti con tecnologia video di rete Axis consentono agli utenti di impostare la lunghezza
GOV (Group Of Video), che determina la quantità di P-frame da inviare prima dell’invio di un
altro fotogramma di tipo I. Riducendo la frequenza di I-frame (con sequenza GOV più lunga),
è possibile ridurre la velocità di trasmissione in bit. Tuttavia, se vi è congestione della rete, la
qualità del video può diminuire.
Oltre alla codifica differenziale e alla compensazione del movimento, possono essere utilizzati
altri metodi avanzati per ridurre ulteriormente e migliorare la qualità video. H.264, ad esempio,
supporta tecniche avanzate che comprendono schemi di predizione per la codifica degli I-frame,
Capitolo 7 - Compressione video
79
compensazione del movimento migliorata fino a raggiungere una precisione a livello di subpixel ed un filtro di deblocking in-loop per eliminare il problema della blocchettatura sui bordi
(artefatti). Per ulteriori informazioni sulle tecniche H.264, vedere libro bianco Axis relativamente
ad H.264 presso www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm
7.2 Formati di compressione
7.2.1 Motion JPEG
Motion JPEG o M-JPEG è una sequenza video digitale costituita da una serie di singole immagini
JPEG (JPEG sta per Joint Photographic Experts Group). Quando 16 o più fotogrammi d’immagine
vengono visualizzati ogni secondo, chi guarda percepisce un video contenente movimenti. I
video full motion vengono percepiti a 25 (50 Hz) o 30 (60 Hz) fotogrammi al secondo.
Uno dei vantaggi dello standard Motion JPEG risiede nel fatto che le varie immagini di una
sequenza video possono avere la stessa qualità, che varia a seconda del livello di compressione
scelto per la telecamera di rete o per il codificatore video. Maggiore è il livello di compressione,
minore è la qualità delle immagini e la dimensione file. In alcune condizioni, ad esempio di
scarsa illuminazione o quando una ripresa diventa complessa, le dimensioni del file immagine
possono diventare piuttosto grandi e utilizzare una larghezza di banda e uno spazio di memorizzazione maggiori. Per impedire l’aumento della larghezza di banda e dello spazio di memorizzazione utilizzati, i prodotti con tecnologia video di rete Axis consentono all’utente di impostare
un limite massimo di dimensione file per un fotogramma immagine.
Poiché non esistono legami tra i fotogrammi in formato Motion JPEG, il video Motion JPEG è
”solido”, nel senso che se durante la trasmissione si perde un fotogramma, il resto del video non
verrà compromesso.
Il formato Motion JPEG è uno standard che non prevede l’acquisto di una licenza. Esso è caratterizzato da ampia compatibilità e può essere necessario quando si deve effettuare un’integrazione con sistemi che supportino solo Motion JPEG. È inoltre popolare nelle applicazioni nelle
quali sono necessari singoli fotogrammi di una sequenza video - ad esempio, per le analisi - e
nelle quali siano utilizzate frequenze dei fotogrammi più basse, tipicamente 5 fotogrammi al
secondo o inferiori.
Lo svantaggio principale dello standard Motion JPEG è rappresentato dal fatto che non utilizza
tecniche di compressione video per ridurre i dati, poiché consiste in una serie di immagini fisse
e complete. Il risultato è una velocità di trasmissione in bit relativamente alta o un rapporto di
compressione basso per la qualità offerta rispetto agli standard di compressione video H.264 e
MPEG-4.
7.2.2 MPEG-4
Quando si parla di standard MPEG-4 in applicazioni di videosorveglianza, di solito si fa riferimento allo standard MPEG-4 Parte 2, noto anche come MPEG-4 Visual. Come tutti gli standard
MPEG (Moving Picture Experts Group), esso è uno standard con licenza, di conseguenza gli
utenti devono pagare una licenza per ciascuna stazione di monitoraggio. MPEG-4 è stato sostituito in molte applicazioni dalla più efficiente compressione H.264.
Capitolo 7 - Compressione video
80 7.2.3 H.264 o MPEG-4 Parte 10/AVC
H.264, conosciuto anche come MPEG-4 Parte 10/AVC per Advanced Video Coding, è lo standard
MPEG più recente per la codificazione video e rappresenta lo standard video più scelto attualmente. Un codificatore che supporta lo standard H.264 è infatti in grado di ridurre le dimensioni
dei file video digitali di oltre l’80% rispetto al formato Motion JPEG e fino al 50% rispetto allo
standard MPEG-4 Part 2, senza compromessi in termini di qualità delle immagini. Ciò significa
che per la gestione dei file video sono necessari, meno spazio di memorizzazione e meno larghezza di banda, ovvero che è possibile ottenere immagini di qualità migliore a parità di velocità
di trasmissione in bit.
Lo standard H.264 è frutto del lavoro congiunto delle organizzazioni responsabili della definizione di standard per i settori delle telecomunicazioni (Video Coding Experts Group di ITU-T) e
IT (Moving Picture Experts Group di ISO/IEC). Esso è lo standard più comunemente adottato.
Lo standard H.264 accelera la diffusione delle telecamere di rete con risoluzione megapixel/
HDTV, poiché questa tecnologia di compressione ultra-efficiente è in grado di ridurre le dimensioni dei file di grandi dimensioni e la velocità di trasmissione in bit senza compromettere la
qualità delle immagini. Il nuovo standard presenta tuttavia anche degli svantaggi. Benché lo
standard H.264 offra vantaggi significativi in termini di larghezza di banda e spazio di memorizzazione, richiede però l’implementazione di telecamere di rete e stazioni di monitoraggio ad
alte prestazioni.
Il profilo di base per H.264 utilizza solo I-frame e P-frame, mentre il profilo principale può utilizzare anche B-frame in aggiunta a questi ultimi. I prodotti con tecnologia video di rete Axis
utilizzano H.264 profilo di base o principale. Il profilo di base consente ai prodotti con tecnologia
video di rete di avere una bassa latenza. Nei prodotti video con processori più potenti, Axis utilizza il profilo principale senza B-frame per ottenere una maggiore compressione e allo stesso
tempo una bassa latenza ed una qualità video inalterata. Utilizzando la compressione H.264
profilo principale Axis, i flussi video VGA vengono ridotti di una percentuale fra il 10% e il 15%
ed i flussi video HDTV dal 15% al 20% rispetto alla compressione H.264 profilo di base Axis.
Confronto profilo H.264
500,000
Base
Principale
Velocità in bit
400,000
300,000
200,000
100,000
0
0
500
1,000
Ora
1,500
2,000
2,500
3,000
Figura 7.2a Pur mantenendo la stessa qualità, la compressione H.264 profilo principale Axis genera meno bit al
secondo rispetto alla compressione H.264 profilo di base.
Capitolo 7 - Compressione video
81
7.3 Velocità di trasmissione in bit fisse e variabili
Con gli standard MPEG-4 e H.264, gli utenti possono fare in modo che un flusso video codificato
abbia una velocità di trasmissione in bit fissa o variabile. La scelta ottimale dipende dall’applicazione e dall’infrastruttura di rete.
Con la velocità di trasmissione VBR (Variable Bit Rate, velocità in bit variabile), è possibile
mantenere un livello di qualità delle immagini predefinito indipendentemente dalla presenza o
meno di oggetti in movimento in una scena. Questo significa che l’uso della larghezza di banda
aumenterà quando si riprende una scena con molte attività e diminuirà in caso di assenza di
oggetti in movimento. Tale opzione è spesso necessaria in applicazioni di videosorveglianza in
cui è necessaria una qualità elevata, in particolare in caso di oggetti in movimento in una scena.
Poiché la velocità di trasmissione in bit può variare, anche quando è definita una velocità di
trasmissione in bit target media, l’infrastruttura di rete (larghezza di banda disponibile) deve
essere in grado di gestire velocità di trasmissione elevate.
Con una larghezza di banda disponibile limitata, è solitamente consigliata la modalità CBR
(Constant Bit Rate, velocità in bit fissa), poiché genera una velocità di trasmissione in bit fissa
che può essere predefinita dall’utente. Lo svantaggio della trasmissione CBR è rappresentato dal
fatto che quando, ad esempio, in una scena si svolge una maggiore attività che richiede una
velocità di trasmissione in bit superiore alla velocità di trasmissione target, la limitazione per
mantenere fissa la velocità di trasmissione in bit comporta una qualità delle immagini e una velocità di trasmissione inferiori. I prodotti con tecnologia video di rete Axis consentono all’utente
di assegnare una priorità alla qualità delle immagini o alla velocità di trasmissione, se la velocità
di trasmissione in bit supera la velocità di trasmissione in bit target.
7.4 Confronto degli standard
Quando si mettono a confronto le prestazioni degli standard MPEG, quali MPEG-4 e H.264,
è importante notare che tra codificatori che utilizzano lo stesso standard i risultati possono
variare. Ciò avviene perché il codificatore può essere progettato per implementare strumenti
diversi definiti da uno stesso standard. L’applicazione di più implementazioni è sempre possibile
se l’output del codificatore è conforme al formato dello standard e del decodificatore. Uno
standard MPEG, perciò, non può garantire una data velocità di trasmissione in bit o una data
qualità, e non è possibile effettuare raffronti attendibili senza prima definire come gli standard
sono implementati in un codificatore. Un decodificatore, diversamente dal codificatore, deve
implementare tutte le parti richieste di uno standard allo scopo di decodificare un flusso di bit
conforme. Uno standard specifica con esattezza come un algoritmo di decompressione deve
ripristinare ogni singolo bit di un video compresso.
Il grafico alla pagina seguente fornisce un raffronto della velocità di trasmissione in bit, dato lo
stesso livello della qualità d’immagine, fra i seguenti standard video: Motion JPEG, MPEG-4 Part
2 (nessuna compensazione del movimento), MPEG-4 Part 2 (con compensazione del movimento)
e H.264 (profilo di base).
Capitolo 7 - Compressione video
82 Ripresa di un'area di ingresso
H.264 (profilo di base)
MPEG-4 Parte 2 (senza compensazione del movimento)
MPEG-4 Parte 2 (con compensazione del movimento)
Velocità di trasmissione in bit (kbit/s)
7,000
Motion JPEG
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
50
100
Tempo
Figura 7.4a Axis’ Baseline Profile H.264 compression generated up to 50% fewer bits per second for a sample
video sequence than an MPEG-4 compression with motion compensation. The H.264 compression was at least
three times more efficient than an MPEG-4 compression with no motion compensation and at least six times more
efficient than with Motion JPEG.
Capitolo 8 - Audio
83
8. Audio
Sebbene non sia ancora molto diffuso, l’uso dell’audio nei sistemi di
videosorveglianza può migliorare la capacità del sistema di rilevare
e interpretare gli eventi, nonché consentire la comunicazione audio
su una rete IP. L’uso dell’audio, tuttavia, può essere soggetto a limitazioni in alcuni Paesi, pertanto si consiglia di verificare questa condizione presso le autorità locali.
Gli argomenti descritti in questo capitolo includono gli scenari di applicazione, l’apparecchiatura audio, le modalità audio, l’allarme di
rilevamento di suoni, la compressione audio e la sincronizzazione di
audio e video.
8.1 Applicazioni audio
L’uso dell’audio come parte integrante di un sistema di videosorveglianza può rappresentare
una preziosa aggiunta alla capacità di un sistema di rilevare e interpretare eventi e situazioni
di emergenza. La capacità dell’audio di coprire un’area a 360° consente a un sistema di videosorveglianza di estendere la propria copertura oltre il campo visivo di una telecamera. Il sistema
può indicare a una telecamera PTZ (o segnalare all’operatore di una telecamera) di verificare
visivamente un allarme audio.
L’audio può essere utilizzato anche per consentire agli utenti non solo di ascoltare ciò che accade in un’area, ma anche di impartire ordini o richieste a visitatori e malintenzionati. Ad esempio, se una persona nel campo visivo di una telecamera mostra un comportamento sospetto,
aggirandosi nei paraggi di un bancomat o entrando in un’area riservata, un sorvegliante remoto
può inviare un avviso verbale a tale persona. In una situazione in cui una persona è stata ferita,
anche la possibilità di comunicare in remoto con la vittima e di indicarle che sta per ricevere
soccorso può risultare utile. Il controllo dell’accesso, ovvero un ”portiere” remoto posizionato
all’ingresso, può rappresentare un’altra area di applicazione. Altre applicazioni includono una
situazione di centro di assistenza remoto (ad esempio, nel caso di un parcheggio pubblico privo
di personale) e video conferenze. Un sistema di sorveglianza audiovisivo aumenta l’efficacia di
una soluzione di sicurezza o di monitoraggio in remoto, migliorando la capacità di un utente
remoto di ricevere e comunicare informazioni.
Capitolo 8 - Audio
84 8.2 Supporto e apparecchiatura audio
Il supporto per audio può essere implementato più facilmente in un sistema con tecnologia video di rete che in un sistema TVCC analogico. In un sistema analogico, i cavi audio e video dedicati devono essere installati da terminale a terminale, ossia dall’ubicazione della telecamera e
del microfono all’ubicazione di visualizzazione/registrazione. Se la distanza tra il microfono e la
stazione è eccessiva, è necessario utilizzare l’apparecchiatura audio bilanciata, che aumenta la
difficoltà e i costi di installazione. In un sistema video di rete, una telecamera di rete con supporto per audio elabora l’audio e invia sia l’audio che il video tramite lo stesso cavo di rete per
il monitoraggio e/o la registrazione. Ciò elimina la necessità di cavi aggiuntivi e facilita notevolmente la sincronizzazione di audio e video.
Flusso AUDIO
IP NETWORK
Flusso VIDEO
Registrazione/Monitoraggio
Figura 8.2a Un sistema con tecnologia video di rete con supporto per audio integrato. I flussi audio e video
vengono inviati mediante lo stesso cavo di rete.
Flusso AUDIO
I/O
IO
AUD
1
2
3
4
5
6
RETE IP
OUT
IN
Videocamera
analogica
Codificatore video
Flusso VIDEO
Registrazione/Monitoraggio
Figura 8.2b Alcuni codificatori video sono dotati di audio integrato, consentendo l’aggiunta di audio anche se
vengono utilizzate telecamere analogiche in un’installazione.
Figura 8.2c Un esempio di microfono a condensatore omnidirezionale Axis.
Capitolo 8 - Audio
85
In una telecamera di rete o in un codificatore video con funzionalità audio integrata è spesso
disponibile un microfono incorporato e/o una presa microfono/linea in ingresso. Con il supporto
per microfono/linea in ingresso, gli utenti possono utilizzare un altro tipo o qualità di microfono
rispetto a quello incorporato nella telecamera o nel codificatore video. Inoltre, tale supporto
consente al prodotto con tecnologia video di rete di collegarsi a più microfoni e di utilizzare
microfoni distanti dalla telecamera. Il microfono deve essere sempre posizionato il più vicino
possibile alla sorgente del suono al fine di ridurre i disturbi. In modalità Full-duplex bidirezionale, è necessario che un microfono sia girato nella direzione opposta e che sia posizionato a una
certa distanza da un altoparlante per ridurre il ritorno dell’altoparlante.
Molti prodotti con tecnologia video di rete Axis non vengono forniti con altoparlante integrato.
È possibile collegare direttamente un altoparlante attivo, ossia un altoparlante con amplificatore incorporato, a un prodotto con tecnologia video di rete dotato di supporto per audio. Se un
altoparlante non dispone di amplificatore integrato, è necessario collegarlo a un amplificatore,
a sua volta collegato a una telecamera di rete o a un codificatore video.
Per ridurre al minimo disturbi e rumori, utilizzare sempre un cavo audio schermato ed evitare
di farlo passare accanto ai cavi di alimentazione che trasportano segnali di commutazione ad
alta frequenza. I cavi audio, inoltre, devono essere tenuti il più corti possibile. Se è necessario un
cavo audio lungo, si consiglia di utilizzare l’apparecchiatura audio bilanciata (composta da cavo,
amplificatore e microfono, tutti bilanciati) per ridurre i disturbi.
8.3 Modalità audio
In base all’applicazione, potrebbe essere necessario inviare l’audio in una sola direzione o in
entrambe (contemporaneamente o una direzione alla volta). Vi sono tre modalità di base per la
comunicazione audio: simplex, half duplex e full duplex.
8.3.1 Simplex
Audio inviato dalla telecamera
LAN/WAN
Altoparlante
Video inviato dalla telecamera
PC
Telecamera di rete
Microfono
Figura 8.3a In modalità simplex, l’audio è inviato in una sola direzione. In questo caso, l’audio viene inviato dalla
telecamera all’operatore. Le applicazioni includono il monitoraggio remoto e la videosorveglianza..
Audio inviato dall'operatore
LAN/WAN
Microfono
Video inviato dalla telecamera
PC
Telecamera di rete
Altoparlante
Figura 8.3b In questo esempio di modalità simplex, l’audio viene inviato dall’operatore alla telecamera. È possibile
utilizzare questa modalità, ad esempio, per fornire istruzioni orali a una persona mostrata dalla telecamera o per
spaventare un potenziale ladro di macchine e allontanarlo da un parcheggio.
Capitolo 8 - Audio
86 8.3.2 Half duplex
Altoparlante
Audio inviato dall'operatore
Audio inviato dalla telecamera
LAN/WAN
Video inviato dalla telecamera
Cuffie audio
PC
Telecamera di rete
Microfono
Figura 8.3c In modalità Half-duplex, l’audio viene inviato in entrambe le direzioni, ma l’invio è consentito solo ad
una delle due parti alla volta. Questa modalità è simile al funzionamento di un walkie-talkie.
8.3.3 Full duplex
Altoparlante
Audio Full-duplex inviato e ricevuto dall'operatore
LAN/WAN
Video inviato dalla telecamera
Cuffie audio
PC
Telecamera di rete
Microfono
Figura 8.3d In modalità Full-duplex, l’audio viene inviato contemporaneamente all’operatore e dall’operatore.
Questa modalità di comunicazione è simile a una conversazione telefonica. La modalità Full-duplex richiede che sul
PC client sia installata una scheda audio con supporto per l’audio Full-duplex.
8.4 Allarme di rilevamento dei suoni
È possibile utilizzare l’allarme di rilevamento dei suoni come complemento alla funzionalità di
rilevamento di oggetti in movimento nel video, in quanto tale allarme è in grado di reagire agli
eventi che si verificano in aree eccessivamente scure per garantire un corretto funzionamento
di tale funzionalità. È anche possibile utilizzarlo per rilevare attività in aree esterne al campo
visivo della telecamera.
Il rilevamento di suoni quali la rottura di una finestra o voci in una stanza può attivare una
telecamera di rete e causare l’invio e la registrazione di video e audio, l’invio di un messaggio
e-mail o di altri avvisi e l’attivazione di dispositivi esterni quali gli allarmi. Allo stesso modo, è
possibile utilizzare fattori di allarme quali il rilevamento di oggetti in movimento nel video e i
contatti della porta per attivare registrazioni video e audio. In una telecamera PTZ il rilevamento
dell’audio può fare in modo che la telecamera si giri automaticamente per inquadrare un’ubicazione preimpostata, come ad esempio una determinata finestra.
8.5 Compressione dell’audio
I segnali audio analogici devono essere convertiti in audio digitale mediante un processo di
campionamento e successivamente compressi per ridurne la dimensione e garantire una trasmissione e una memorizzazione efficaci. La conversione e la compressione vengono eseguite
utilizzando un codec audio, un algoritmo in grado di codificare e decodificare i dati audio.
Capitolo 8 - Audio
87
8.5.1 Frequenza di campionamento
Sono disponibili molti codec audio diversi che supportano frequenze di campionamento e livelli
di compressione diversi. La frequenza di campionamento si riferisce al numero di volte al secondo che un campione di un segnale audio analogico viene prelevato ed è definita in hertz (Hz). In
generale, più è alta la frequenza di campionamento, migliore è la qualità dell’audio e maggiore
è il fabbisogno di larghezza di banda e di spazio di memorizzazione.
8.5.2 Velocità di trasmissione in bit
La velocità di trasmissione in bit è un’impostazione importante nell’audio in quanto determina il livello di compressione e, di conseguenza, la qualità dell’audio. In generale, un livello
di compressione elevato (velocità di trasmissione in bit ridotta) determina una qualità audio
ridotta. Le differenze nella qualità dell’audio dei codec possono essere particolarmente notevoli
ad alti livelli di compressione (bassa velocità di trasmissione in bit), ma non a quelli bassi (velocità di trasmissione in bit alta). Livelli di compressione più alti possono inoltre produrre più
latenza o ritardo, ma consentono maggior risparmi in termini di larghezza di banda e spazio di
memorizzazione.
La velocità di trasmissione in bit selezionata più frequentemente con i codec audio è compresa
tra 32 kbit/s e 64 kbit/s. Allo stesso modo della velocità di trasmissione video in bit, la velocità
di trasmissione audio in bit rappresenta un’importante impostazione da tenere in considerazione
durante il calcolo dei requisiti totali di larghezza di banda e unità di memorizzazione.
8.5.3 Codec audio
I prodotti con tecnologia video di rete Axis supportano tre codec audio. Il primo è AAC-LC
(Advanced Audio Coding - Low Complexity), noto anche come MPEG-4 AAC, che richiede l’acquisto di una licenza. AAC-LC, in particolare ad una frequenza di campionamento di 16 kHz o
superiore e ad una velocità di trasmissione in bit di 64 kbit/s o superiore, è il codec consigliato
da utilizzare quando è necessaria la migliore qualità possibile dell’audio. Gli altri due codec
sono G.711 e G.726, che sono standard ITU-T che non richiedono licenza. Questi producono un
ritardo minore e richiedono meno potenza di calcolo rispetto ad AAC-LC. G.711 e G.726 sono codec vocali utilizzati principalmente nella telefonia ed hanno una bassa qualità audio. Entrambi
hanno una frequenza di campionamento di 8 kHz. G.711 ha una velocità di trasmissione in bit
di 64 kbit/s. L’implementazione G.726 di Axis supporta 24 e 32 kbit/s. Con G.711, i prodotti Axis
supportano solo µ-law, che è uno dei due algoritmi di compressione del suono utilizzati nello
standard G.711. Quando si utilizza G.711, è importante che anche il client utilizzi la compressione µ-law.
8.6 Sincronizzazione audio e video
La sincronizzazione di dati audio e video è gestita da un lettore multimediale (un programma
informatico utilizzato per riprodurre file multimediali) o da un’infrastruttura multimediale quale
Microsoft DirectX, costituita da una raccolta di interfacce di programmazione di applicazioni in
grado di gestire file multimediali..
Capitolo 8 - Audio
88 I flussi audio e video vengono inviati mediante una rete come due flussi di pacchetti separati.
Affinché il client o il lettore possano sincronizzare perfettamente i flussi audio e video, è necessario che nei pacchetti video sia riportata l’indicazione della data e dell’ora. È talvolta possibile
che l’indicazione della data e dell’ora nei pacchetti video mediante la compressione Motion JPEG
non sia supportata in una telecamera di rete. In questo caso, e se è importante sincronizzare
video e audio, è consigliabile scegliere il formato video MPEG-4 o H.264 in quanto tali flussi
video, insieme al flusso audio, vengono inviati mediante il protocollo RTP (Real-time Transport
Protocol), che inserisce l’indicazione della data e dell’ora nei pacchetti video e audio. Esistono
tuttavia molti casi in cui la sincronizzazione dell’audio non è rilevante o è addirittura non richiesta, ad esempio nel caso in cui l’audio debba essere monitorato ma non registrato.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
89
9. Tecnologie di rete
Per offrire e supportare i numerosi vantaggi di un sistema con tecnologia video di rete, vengono utilizzate diverse tecnologie di rete. Questo capitolo inizia con una descrizione della rete locale, in particolare
delle reti Ethernet, e dei componenti che la supportano. Viene inoltre
illustrato l’uso di Power over Ethernet.
Quindi, viene approfondita la comunicazione via Internet, con riferimento agli indirizzi IP (Internet Protocol), inclusa la descrizione delle
relative caratteristiche e funzionalità, nonché delle modalità di accesso ai prodotti con tecnologia video di rete su Internet. Viene anche fornita una panoramica dei protocolli di trasporto dei dati utilizzati nei sistemi con tecnologia video di rete.
Altri argomenti illustrati nel capitolo includono le reti VLAN e QoS
(Qualità del servizio) (Quality of Service), nonché le diverse modalità
di protezione dei dati durante le comunicazioni su reti IP. Per ulteriori
informazioni sulle tecnologie wireless, vedere il capitolo 10.
9.1 Rete LAN ed Ethernet
Una rete locale (LAN, Local Area Network) è un gruppo di computer connessi in un’area locale
per comunicare tra loro e condividere risorse quali le stampanti. I dati vengono inviati sotto
forma di pacchetti la cui trasmissione può essere regolata utilizzando diverse tecnologie. La
tecnologia LAN più utilizzata è Ethernet ed è specificata in uno standard denominato IEEE 802.3
(altri tipi di tecnologie di rete LAN comprendono token ring - rete ad anello con passaggio del
testimone - e FDDI).
Attualmente la tecnologia Ethernet utilizza una topologia a stella in cui i singoli nodi (dispositivi) sono collegati in rete tra di loro mediante dispositivi di rete attivi, come gli switch. Il numero
di dispositivi collegati in rete in una LAN può variare da due a diverse migliaia.
Il mezzo di trasmissione fisica di una LAN via cavo sono i cavi, principalmente sotto forma di
doppino intrecciato o fibra ottica. Un cavo a doppino intrecciato è costituito da otto cavi, che
formano quattro coppie di fili in rame attorcigliati, ed è utilizzato con prese e spine RJ45. La
lunghezza massima del cavo di un doppino intrecciato è 100 m, mentre nel caso del cavo in fibra
ottica, la lunghezza massima varia da 10 km a 70 km, in base al tipo di fibra ottica. A seconda
dei tipi di cavi a doppino incrociato o in fibra ottica utilizzati, la velocità di trasmissione dei dati
può variare da 100 Mbit/s a 100.000 Mbit/s.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
90 Figura 9.1a Cavo a doppino intrecciato che include quattro coppie di cavi incrociati, in genere collegati a una
spina RJ45 all’estremità.
È consigliabile costruire sempre una rete con una capacità maggiore rispetto a quella attualmente necessaria. Per garantire l’espandibilità della rete, progettarla in modo che ne venga utilizzato solo il 30% della capacità. Poiché sulle reti odierne è in esecuzione un numero crescente
di applicazioni, sono necessarie prestazioni di rete sempre più elevate. Sebbene gli switch di
rete (illustrati di seguito) possano essere facilmente aggiornati dopo alcuni anni, i cavi sono in
genere molto più difficili da sostituire.
9.1.1 Tipi di reti Ethernet
Di seguito sono elencati i tipi più comuni di rete Ethernet nell’industria della videosorveglianza.
Fast Ethernet
Fast Ethernet si riferisce ad una rete Ethernet che può trasferire dati ad una frequenza di 100
Mbit/s. Essa può essere basata su cavi a doppino intrecciato o in fibra ottica (la precedente rete
Ethernet a 10 Mbit/s viene ancora installata ed utilizzata, ma non fornisce la larghezza di banda
necessaria per alcune applicazioni di video di rete).
La maggior parte dei dispositivi connessi a una rete, come ad esempio un laptop o una telecamera di rete, è dotata di un’interfaccia Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX, più comunemente
denominata interfaccia 10/100, che supporta sia 10 Mbit/s che Fast Ethernet. Il tipo di cavo a
doppino intrecciato che supporta la rete Fast Ethernet è denominato cavo Cat-5.
Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet, che può essere basata anch’essa su un cavo a doppino intrecciato o in fibra
ottica, produce una velocità di trasmissione dati pari a 1.000 Mbit/s (1 Gbit/s) ed è attualmente
più utilizzata della rete Fast Ethernet. La rete Ethernet ad 1 o 10 Gbit/s può essere necessaria
per la dorsale che connette molte telecamere di rete.
Il tipo di cavo a doppino intrecciato che supporta la rete Gigabit Ethernet è un cavo Cat-5e,
in cui per ottenere l’elevata velocità di trasmissione dei dati vengono utilizzate tutte le quattro coppie di cavi intrecciati nel cavo. Per i sistemi con tecnologia video di rete, si consiglia
di utilizzare cavi Cat-5e o categorie di cavi più avanzate. Molte interfacce sono compatibili
con reti esistenti Ethernet da 10 e 100 Mbit/s e vengono comunemente denominate interfacce
10/100/1000.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
91
Per la trasmissione su grandi distanze, è possibile utilizzare cavi in fibra ottica quali 1000BASE-SX
(fino a 550 m) e 1000BASE-LX (fino a 550 m con fibre ottiche multimodali e 5.000 m con fibre
ottiche monomodali)..
Figura 9.1b Distanze maggiori possono essere coperte utilizzando cavi in fibra ottica. La fibra è tipicamente utilizzata nella dorsale di una rete.
10 Gigabit Ethernet
La rete 10 Gigabit Ethernet produce una velocità di trasmissione dati da 10 Gbit/s (10.000
Mbit/s) e può essere basata su cavo a doppino intrecciato o in fibra ottica. 10GBASE-LX4,
10GBASE-ER e 10GBASE-SR basate su un cavo di fibra ottica possono essere utilizzate per fare
da ponte su distanze fino a 10 km. Nel caso in cui si scegliesse una soluzione basata su doppino
intrecciato, è necessario utilizzare un cavo di qualità molto elevata (Cat-6a or Cat-7) . La rete
10 Gbit/s Ethernet è utilizzata principalmente per la dorsale nelle applicazioni di fascia alta che
richiedono un’alta velocità di trasmissione dati.
9.1.2 Collegamento dei dispositivi di rete e switch di rete
Quando due dispositivi devono comunicare direttamente tra loro mediante un cavo a doppino
intrecciato, può essere necessario un cosiddetto cavo incrociato. Il cavo incrociato si limita a
connettere direttamente la coppia trasmittente a un’estremità del cavo con la coppia ricevente
all’altra estremità e viceversa. Poichè molti dispositivi sono dotati di interfacce di rete che rilevano automaticamente tali situazioni, è possibile utilizzare un cavo di rete ordinario.
Per connettere più dispositivi in una rete LAN è necessario un dispositivo di rete quale uno
switch. Quando si utilizza uno switch di rete, va utilizzato un cavo di rete ordinario. La funzione
principale di uno switch di rete consiste nell’inoltrare i dati da un dispositivo a un altro sulla
stessa rete. Lo switch esegue questa operazione in modo efficace in quanto i dati possono essere diretti da un dispositivo a un altro senza incidere in alcun modo sugli altri dispositivi nella
stessa rete.
Uno switch di rete funziona registrando gli indirizzi MAC (Media Access Control) di tutti i dispositivi ad esso connessi (ogni dispositivo di collegamento in/di rete ha un indirizzo MAC unico,
che consiste in una serie di numeri e lettere in notazione esadecimale ed è impostato dal produttore. Gli indirizzi si trovano spesso sull’etichetta del prodotto). Quando uno switch di rete
riceve dati, li inoltra solo alla porta connessa al dispositivo con l’indirizzo MAC di destinazione
appropriato.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
92 Le prestazioni degli switch di rete sono normalmente indicate in ”per port rate” e in ”backplane”
o ”internal rate” (entrambi espressi in velocità di trasmissione in bit e in pacchetti per secondo).
I port rate indicano la velocità massima di specifiche porte. In altre parole, la velocità di uno
switch, ad esempio 100 Mbit/s, corrisponde spesso alle prestazioni di ciascuna porta.
Figura 9.1c Con uno switch di rete, il trasferimento dei dati viene gestito in modo molto efficace, in quanto il
traffico dei dati può essere diretto da un dispositivo a un altro senza incidere in alcun modo sulle altre porte dello
switch.
In genere uno switch di rete supporta contemporaneamente diverse velocità di trasmissione dei
dati. Le velocità più comunemente utilizzate erano in passato 10/100 Mbit/s,che supportavano
gli standard 10 Mbit/s e fast Ethernet. Attualmente, gli switch di rete sono spesso dotati di
interfacce da 10/100/1000, in modo da supportare 10 Mbit/s, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet
simultaneamente. La modalità e la velocità di trasferimento fra la porta di uno switch ed un
dispositivo connesso sono normalmente determinate tramite auto-negoziazione, laddove vengono utilizzate la velocità di trasferimento dati comune più alta e la modalità di trasferimento
migliore. Uno switch di rete inoltre consente ad un dispositivo connesso di funzionare in modalità full-duplex, cioè di inviare e ricevere dati allo stesso tempo, aumentando così le prestazioni.
Gli switch di rete possono essere dotati di diverse funzionalità o funzioni. Alcuni switch includono la funzionalità di un router (vedere la sezione 9.2). Uno switch può inoltre supportare
Power over Ethernet o QoS (Qualità del servizio) (Quality of Service) (vedere la sezione 9.4), che
controllano quanta larghezza di banda viene utilizzata dalle diverse applicazioni.
9.1.2 Power over Ethernet
La tecnologia Power over Ethernet (PoE) consente di alimentare dispositivi collegati a una rete
Ethernet utilizzando lo stesso cavo in uso per la comunicazione dei dati. Power over Ethernet
viene utilizzato principalmente per alimentare telefoni IP, punti di accesso wireless e telecamere
di rete in una LAN.
Il vantaggio principale della tecnologia PoE è il risparmio. Non è necessario assumere un elettricista certificato e installare una linea di alimentazione dedicata. Ciò risulta particolarmente vantaggioso in aree difficili da raggiungere. Il fatto che non sia necessario installare alcun
cavo di alimentazione consente di risparmiare, in base alla posizione della telecamera, fino ad
alcune centinaia di dollari per telecamera. L’uso della tecnologia PoE facilita anche lo spostamento di una telecamera in una nuova posizione o l’aggiunta di telecamere a un sistema di
videosorveglianza.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
93
Inoltre, PoE può rendere un sistema video più sicuro. Un sistema di videosorveglianza con PoE
può ricevere alimentazione di potenza dalla server room, che spesso dispone di un gruppo di
continuità (UPS - Uninterruptible Power Supply) di backup. Ciò significa che il sistema di videosorveglianza può essere operativo anche durante un’interruzione della corrente elettrica.
A causa dei vantaggi offerti dalla tecnologia PoE, è consigliabile utilizzarlo con il maggior numero di dispositivi possibile. L’alimentazione disponibile dallo switch o midspan PoE deve essere
sufficiente per i dispositivi collegati e i dispositivi devono supportare la classificazione dell’alimentazione. Per ulteriori dettagli, consultare le sezioni riportate di seguito.
Standard 802.3af PoE+ e High PoE
La maggior parte dei dispositivi PoE è conforme allo standard IEEE 802.3af, pubblicato nel 2003.
Lo standard IEEE 802.3af utilizza cavi standard Cat-5 o più avanzati e garantisce che il trasferimento dei dati non venga influenzato. Nello standard, il dispositivo che fornisce l’alimentazione
di potenza è denominato power sourcing equipment (PSE). Quest’ultimo può essere un midspan
o uno switch abilitati PoE. Il dispositivo che riceve l’alimentazione di potenza è denominato powered device (PD). La funzionalità è normalmente integrata in un dispositivo di rete quale una
telecamera di rete, o in uno splitter indipendente (vedere sezione seguente).
È garantita la compatibilità con dispositivi di rete precedenti non compatibili con la tecnologia
PoE. Lo standard include un metodo per identificare automaticamente se un dispositivo supporta la tecnologia PoE e, solo una volta ottenuta una conferma, l’alimentazione viene fornita
al dispositivo. Ciò significa inoltre che il cavo Ethernet collegato a uno switch PoE non fornirà
l’alimentazione se non è collegato ad alcun dispositivo compatibile con la tecnologia PoE. In
questo modo viene eliminato il rischio di scossa elettrica durante l’installazione o il nuovo cablaggio di una rete.
Un cavo a doppino intrecciato contiene quattro coppie di cavi intrecciati. La tecnologia PoE può
utilizzare le due coppie di cavi ”di scorta” oppure sovrapporre la corrente sulle coppie di cavi
utilizzate per la trasmissione dei dati. Gli switch con tecnologia PoE incorporata spesso forniscono l’elettricità tramite le due coppie di cavi utilizzate per trasferire i dati, mentre i midspan
in genere utilizzano le due coppie di scorta. Un PD supporta entrambe le opzioni.
In base allo standard IEEE 802.3af, un PSE offre un voltaggio pari a 48 V CC con un’alimentazione massima di 15,4 W per porta. Considerando che la perdita di alimentazione si verifica in un
cavo a doppino intrecciato, per un PD è garantito solo un voltaggio di 12,95 W. Lo standard IEEE
802.3af specifica diverse categorie di prestazioni per i PD.
PSE quali switch e midspan normalmente forniscono un certo quantitativo di potenza, tipicamente da 300 W a 500 W. Su uno switch a 48 porte, ciò significherebbe da 6 W a 10 W per
ciascuna porta se tutte le porte sono connesse a dispositivi che utilizzano PoE. A meno che i
PD non supportino la power classification, 15,4 W devono essere riservati a ciascuna porta che
utilizzi PoE, il che significa che uno switch da 300 W può fornire alimentazione di potenza a
sole 20 porte su 48. Tuttavia, se tutti i dispositivi comunicano allo switch di essere dispositivi di
Classe 1, i 300 W saranno sufficienti per fornire alimentazione a tutte le 48 porte.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
94 Classe
Livello minimo
alimentazione
in PSE
Livello massimo
alimentazione
utilizzata da PD
Uso
0
15,4 W
0,44 W - 12,95 W
predefinito
1
4,0 W
0,44 W - 3,84 W
facoltativo
2
7,0 W
3,84 W - 6,49 W
facoltativo
facoltativo
3
15,4 W
6,49 W - 12,95 W
4
30 W
12,95 W - 25,5 W
Tabella 9.1a Le Power classification in conformità con IEEE 802.3af e IEEE 802.3at.
La maggior parte delle telecamere di rete fisse può ricevere l’alimentazione mediante la tecnologia PoE utilizzando lo standard IEEE 802.3af e viene in genere classificata come dispositivi di
Classe 1 o 2.
Un altro standard PoE è IEEE 802.3at, conosciuto anche come PoE+. Utilizzando PoE+, il limite
di potenza è aumentato ad almeno 30 W tramite due coppie di cavi provenienti da un PSE. Nei
casi in cui la necessità di potenza è superiore allo standard PoE+, Axis utilizza il termine High
PoE. Con High PoE, i limiti di potenza sono aumentati ad almeno 60 W tramite quattro coppie di
cavi, così che 51 W siano garantiti per Power over Ethernet.
I midspan e gli splitter PoE+ e High PoE possono essere utilizzati per dispositivi quali le telecamere PTZ con controllo a motore, nonché le telecamere dotate di riscaldatori e ventole, che
richiedono una maggiore alimentazione supportata dallo standard IEEE 802.3af. Per PoE+ e High
PoE si consiglia l’utilizzo di un cavo almeno Cat-5e o superiore.
Midspan e splitter
I midspan e gli splitter (anche noti come splitter attivi) sono i dispositivi che consentono a una
rete esistente di supportare Power over Ethernet.
Gruppo di
continuità (UPS)
3115
Telecamera di rete con
tecnologia PoE integrata
Switch di rete
Midspan
Alimentazione
Ethernet
Telecamera
di rete senza
tecnologia
PoE integrata
Splitter attivo
Power over Ethernet
Figura 9.1d Un sistema esistente può essere aggiornato con la funzionalità PoE utilizzando un midspan e uno splitter.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
95
Il midspan, che aggiunge alimentazione a un cavo Ethernet, è posizionato tra lo switch di rete e
i dispositivi alimentati. Per assicurarsi che il trasferimento dati non sia disturbato, è importante
tenere a mente che la distanza massima fra la sorgente dei dati (ad es. lo switch) e il prodotto
con tecnologia video di rete non deve essere superiore a 100 m. Ciò significa che il midspan e lo/
gli splitter attivo/i devono essere posizionati entro tale distanza.
Uno splitter viene utilizzato per separare l’alimentazione di potenza e i dati che passano in un
cavo Ethernet in due cavi separati, che possono poi essere connessi ad un dispositivo privo di
supporto PoE integrato. Poiché PoE e PoE+ alimentano solo 48 V di corrente continua, un’altra
funzione dello splitter è di ridurre la tensione al livello più appropriato per il dispositivo, ad
esempio 12 V o 5 V.
9.2 Trasmissione di dati su Internet
Per inviare dati tra un dispositivo su una rete LAN e un altro dispositivo su un’altra LAN, è necessario un metodo di comunicazione standard, in quanto è possibile che le reti LAN utilizzino
tipi di tecnologie diversi. Questa esigenza porta allo sviluppo degli indirizzi IP e dei diversi protocolli basati su reti IP per la comunicazione su Internet, costituendo un sistema globale di reti
informatiche collegate. Prima di illustrare gli indirizzi IP, vengono descritti di seguito alcuni degli
elementi di base della comunicazione su Internet, quali i router, i firewall e i provider di servizi
Internet (ISP, Internet Service Provider).
Router
Per inoltrare pacchetti dati da una LAN ad un’altra tramite internet, è necessario utilizzare
un’attrezzatura di collegamento in/di rete denominata router di rete. Un router dirige le informazioni da una rete ad un’altra sulla base degli indirizzi IP. Esso inoltra solo i pacchetti dati
da inviare ad un’altra rete. L’utilizzo più comune dei router è per collegare una rete locale ad
internet. I router vengono comunemente denominati gateway.
Firewall
I firewall impediscono gli accessi non autorizzati a/da una rete privata. I firewall possono essere
implementati sia nell’hardware che nel software o in entrambi. I firewall vengono spesso utilizzati per impedire a utenti Internet non autorizzati di accedere a reti private connesse a Internet.
I messaggi in arrivo o in uscita da Internet passano attraverso il firewall, che li esamina e blocca
quelli che non soddisfano i requisiti di sicurezza specificati.
Connessioni a Internet
Per connettere una LAN a Internet, è necessario stabilire una connessione di rete tramite un provider di servizi Internet (ISP). Quando si esegue una connessione a Internet, vengono utilizzati
termini quali upstream e downstream. Il termine upstream descrive la velocità di trasferimento
(larghezza di banda) a cui è possibile caricare i dati dal dispositivo a Internet; ad esempio, quando si invia un video da una telecamera di rete. Downstream è la velocità di trasferimento per
lo scaricamento di file, ad esempio, quando viene ricevuto un video da un PC di monitoraggio.
Nella maggior parte degli scenari - ad esempio, un laptop connesso ad internet - la velocità di
scaricamento da internet è il fattore più importante da prendere in considerazione. In un’applicazione con tecnologia video di rete con una telecamera di rete in modalità remota, la velocità
di upstream risulta più rilevante in quanto i dati (video) della telecamera di rete vengono caricati
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
96 su Internet. Le tecnologie internet con larghezza di banda asimmetrica quali la ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) potrebbero non essere idonee per le applicazioni video di rete, poiché
la velocità di trasferimento dati in upstream potrebbe essere troppo ridotta.
9.2.1 Indirizzi IP
Qualsiasi dispositivo che voglia comunicare con altri dispositivi tramite internet deve essere
dotato di un indirizzo IP unico ed appropriato. Gli indirizzi IP vengono utilizzati per identificare
i dispositivi che inviano e ricevono. Vi sono attualmente due versioni dell’IP: IP versione 4 (IPv4)
ed IP versione 6 (IPv6). La differenza principale fra i due consiste nel fatto che la lunghezza di un
indirizzo IPv6 è maggiore (128 bit rispetto ai 32 bit degli indirizzi IPv4). Gli indirizzi IPv4 sono i
più comunemente utilizzati al giorno d’oggi.
9.2.2 Indirizzi IPv4
Gli indirizzi IPv4 sono raggruppati in quattro blocchi separati da punti. Ciascun blocco rappresenta un numero compreso tra 0 e 255; ad esempio, 192.168.12.23.
Alcuni blocchi di indirizzi IPv4 sono riservati all’uso su reti private. Questi indirizzi IP privati vanno da 10.0.0.0 a 10.255.255.255, da 172.16.0.0 a 172.31.255.255 e da 192.168.0.0 a
192.168.255.255. Questi indirizzi possono essere utilizzati solo su reti private e non possono
essere inoltrati su internet tramite un router. Tutti i dispositivi che vogliono comunicare su
internet devono avere il proprio indirizzo IP pubblico. Un indirizzo IP pubblico è un indirizzo
assegnato da un provider di servizi internet (ISP). Un ISP può assegnare un indirizzo IP dinamico,
che può cambiare durante una sessione, o un indirizzo IP statico, che in genere viene fornito con
una tariffa mensile aggiuntiva.
Porte
Un numero di porta definisce un determinato servizio o applicazione in modo da indicare al
server ricevente (ad esempio, la telecamera di rete) come elaborare i dati in ingresso. Quando un
computer invia dati correlati a una determinata applicazione, in genere aggiunge automaticamente il numero di porta a un indirizzo IP senza che l’utente ne sia a conoscenza.
I numeri assegnati alle porte possono variare da 0 a 65535. Alcune applicazioni utilizzano per
le porte numeri preassegnati dalla Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Ad esempio, un
servizio web tramite HTTP è tipicamente mappato alla porta 80 di una telecamera di rete.
Impostazione degli indirizzi IPv4
Affinché una telecamera di rete o un codificatore video possa essere utilizzato in una rete IP, è
necessario che a tale dispositivo sia stato assegnato un indirizzo IP. L’impostazione di un indirizzo IPv4 per un prodotto con tecnologia video di rete Axis può essere effettuata principalmente
in due modi: automaticamente utilizzando DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) e manualmente. L’impostazione manuale può essere effettuata in due modi. Uno consiste nell’utilizzare la pagina web del prodotto con tecnologia video di rete per inserire l’indirizzo IP statico,
la subnet mask (maschera di sottorete), nonché gli indirizzi IP del router predefinito, il server
DNS (Domain Name System) e il server NTP (Network Time Protocol) per la sincronizzazione del
tempo del prodotto con tecnologia video di rete. Il secondo modo consiste nell’utilizzo di uno
strumento software di gestione quale AXIS Camera Management.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
97
DHCP gestisce un pool di indirizzi IP, che può assegnare dinamicamente a una telecamera di
rete o a un codificatore video. La funzione DHCP è spesso assolta da un router a banda larga. Il
router a banda larga a sua volta è tipicamente connesso ad internet e riceve il proprio indirizzo
IP pubblico da un ISP. L’uso di un indirizzo IP dinamico implica che l’indirizzo IP di un dispositivo
di rete può cambiare ogni giorno. Con gli indirizzi IP dinamici, si consiglia agli utenti di registrare
un dominio (ad es. www.miatelecamera.com) per il prodotto con tecnologia video di rete presso
un server DNS dinamico, che può sempre associare il nome del dominio relativo al prodotto ad
un qualsiasi indirizzo IP che sia in quel momento assegnato ad esso (è possibile registrare un
dominio utilizzando alcuni popolari siti di DNS dinamici quali www.dyndns.org. Anche Axis mette a disposizione il proprio server denominato Dynamic DNS Service presso www.axiscam.net,
accessibile dalla pagina web dei prodotti con tecnologia video di rete Axis).
Di seguito viene illustrato l’uso di DHCP per l’impostazione di un indirizzo IPv4. Quando un
prodotto con tecnologia video di rete viene collegato online, questo invia una richiesta di configurazione a un server DHCP. Il server DHCP risponde con la configurazione richiesta dal prodotto
con tecnologia video di rete. In ciò sono normalmente compresi l’indirizzo IP, la subnet mask
(maschera di sottorete) e gli indirizzi IP per il router, il server DNS e il server NTP. Il prodotto con
tecnologia video di rete dapprima verifica che l’indirizzo IP offerto non sia già in uso sulla rete
locale, assegna l’indirizzo a se stesso e può successivamente aggiornare un server DNS dinamico
con il proprio indirizzo IP attuale in modo che gli utenti possano avere accessi al prodotto utilizzando un dominio.
Con AXIS Camera Management, è possibile trovare e impostare gli indirizzi IP, nonché visualizzare lo stato della connessione automaticamente. L’applicazione può essere utilizzata anche per
assegnare indirizzi IP privati e statici per i prodotti con tecnologia video di rete Axis. Si consiglia
di eseguire questa operazione quando si utilizza un software di gestione dei video per l’accesso
ai prodotti con tecnologia video di rete. In un sistema con tecnologia video di rete che contiene
potenzialmente centinaia di telecamere, un software quale AXIS Camera Management è necessario per gestire il sistema stesso con efficacia. Per ulteriori dettagli circa la gestione video,
vedere il capitolo 11.
NAT (Network Address Translation)
Quando un dispositivo di rete con un indirizzo IP privato viene utilizzato per inviare informazioni
via Internet, è necessario che tale operazione venga effettuata utilizzando un router che supporta la tecnologia NAT. Questa tecnica consente al router di convertire un indirizzo IP privato
in un indirizzo IP pubblico, senza inviare informazioni sull’host.
Inoltro delle porte (port forwarding)
Per accedere alle telecamere che si trovano su una LAN privata via Internet, è necessario utilizzare l’indirizzo IP pubblico del router insieme al numero di porta corrispondente per il prodotto
con tecnologia video di rete sulla rete privata.
Poichè un servizio web via HTTP è tipicamente mappato alla porta 80, cosa succede quando vi
sono diversi prodotti con tecnologia video di rete che utilizzano tale porta per HTTP in una rete
privata? Invece di cambiare il numero di porta HTTP predefinito per ciascun prodotto con tecnologia video di rete, un router può essere configurato per associare un numero di porta HTTP unico
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
98 all’indirizzo IP e alla porta HTTP predefinita di un particolare prodotto con tecnologia video di
rete. Questo processo viene denominato inoltro delle porte.
Di seguito viene illustrato il funzionamento dell’inoltro delle porte. I pacchetti di dati in ingresso
raggiungono il router mediante il relativo indirizzo IP pubblico (esterno) e uno specifico numero
di porta. La configurazione del router prevede l’invio di qualsiasi dato in arrivo in un numero di
porta predefinito a un dispositivo specifico sul lato della rete privata del router. Il router sostituisce l’indirizzo del router stesso con l’indirizzo privato del dispositivo ed inoltra i dati al dispositivo. Il contrario si verifica con i pacchetti di dati in uscita. Il router sostituisce l’indirizzo IP
privato del dispositivo con l’indirizzo IP pubblico del router stesso prima che i dati vengano inviati in internet. Per il client esterno, è come se esso comunicasse con il router quando in realtà
i pacchetti inviati originano dal dispositivo sulla rete privata.
Port mapping nel router
Indirizzo IP esterno
del router
193.24.171.247
193.24.171.247
193.24.171.247
Porta
esterna
8028
8030
8032
Indirizzo IP interno
del dispositivo di rete
192.168.10.11
192.168.10.12
192.168.10.13
Porta
interna
80
80
80
192.168.10.11
Port 80
Richiesta HTTP
URL: http://193.24.171.247:8032
192.168.10.12
Port 80
INTERNET
193.24.171.247
Router
192.168.10.13
Port 80
Figura 9.2a Grazie al port forwarding nel router, è possibile accedere in internet alle telecamere di rete con
indirizzo IP privato su una rete locale. In questa figura, il router deve inoltrare i dati (richiesta) in arrivo nella porta
8032 a una telecamera di rete con indirizzo IP privato 192.168.10.13 porta 80. La telecamera di rete può quindi
iniziare a inviare il video.
L’inoltro delle porte viene in genere eseguito alla prima configurazione del router. Router diversi
prevedono metodi diversi di port forwarding ed esistono siti Web quali www.portforward.com
che offrono istruzioni dettagliate per ciascun router. In genere, l’inoltro delle porte implica la
visualizzazione dell’interfaccia del router su un browser Internet e l’immissione dell’indirizzo IP
pubblico (esterno) del router e di un numero di porta univoco che viene quindi mappato all’indirizzo IP interno dello specifico prodotto con tecnologia video di rete e al relativo numero di
porta per l’applicazione.
Per faciltare il port forwarding, Axis mette a disposizione il protocollo NAT Trasversal nei propri
prodotti con tecnologia video di rete. NAT Trasversal, una volta abilitato, cerca di configurare
la mappatura delle porte in un router NAT sulla rete utilizzando UPnP. Sulla pagina web del
prodotto con tecnologia video di rete gli utenti possono inserire manualmente l’indirizzo IP del
router NAT. Se non si specifica manualmente alcun router, il prodotto con tecnologia video di
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
99
rete ricerca automaticamente i router NAT sulla rete e seleziona il router predefinito. Inoltre,
se non si immette manualmente alcuna porta HTTP, il protocollo NAT Trasversal ne seleziona
automaticamente una.
Figura 9.2b I prodotti con tecnologia video di rete Axis consentono di impostare il port forwarding utilizzando
NAT Trasversal.
9.2.3 Indirizzi IPv6
Un indirizzo IPv6 è scritto in notazione esadecimale, suddiviso da due punti in otto blocchi di 16
bit ciascuno; ad esempio, 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847
I vantaggi principali di IPv6, oltre alla disponibilità di un enorme numero di indirizzi IP, includono
la possibilità di consentire a un dispositivo di configurare automaticamente il proprio indirizzo IP
utilizzando l’indirizzo MAC. Per la comunicazione su Internet, l’host richiede e riceve dal router il
prefisso necessario per il blocco dell’indirizzo pubblico e ulteriori informazioni. Quindi, vengono
utilizzati il prefisso e il suffisso dell’host rendendo in tal modo non più necessario l’uso di DHCP
per l’assegnazione dell’indirizzo IP e l’impostazione manuale degli indirizzi IP con IPv6. Neanche
il port forwarding è più necessario. Altri vantaggi derivanti dall’uso di IPv6 includono la rinumerazione volta a semplificare il passaggio delle intere reti aziendali tra fornitori, la maggiore
rapidità di inoltro, la crittografia da punto a punto in base a IPSec e la connettività basata sullo
stesso indirizzo in reti in evoluzione (Mobile IPv6).
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
100 Un indirizzo IPv6 è scritto fra parentesi quadre in un URL ed una specifica porta può essere
indirizzata nel seguente modo: http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/ Per
impostare un indirizzo IPv6 per un prodotto con tecnologia video di rete Axis è sufficiente spuntare una casella per abilitarlo nel prodotto stesso. Il prodotto riceverà quindi un indirizzo IPv6 in
base alla configurazione del router di rete.
9.2.4 Protocolli per il trasporto dei dati per i video di rete
TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol) sono i protocolli basati
su reti IP utilizzati per l’invio dei dati. Questi protocolli di trasporto fungono da vettori per
molti altri protocolli. Ad esempio, il protocollo HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), utilizzato
per visualizzare le pagine Web su server a livello mondiale tramite Internet, è trasportato dal
protocollo TCP.
TCP fornisce un canale di trasmissione affidabile basato sulla connessione. Esso assicura che i
dati inviati da una parte vengano ricevuti dall’altra. La sua affidabilità tramite la ritrasmissione
può essere minata da ritardi significativi. Il protocollo TCP viene generalmente usato quando la
sicurezza delle comunicazioni ha la priorità sulla latenza di trasmissione.
UDP è un protocollo privo di connessione e non garantisce la consegna dei dati inviati, lasciando
così l’intero meccanismo di controllo delle trasmissioni e di verifica degli errori all’applicazione
stessa. UDP non effettua trasmissioni di dati perduti, per cui non produce ulteriori ritardi.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
Protocollo
FTP
(File
Transfer
Protocol)
SMTP
(Send Mail
Transfer
Protocol
HTTP
(Hyper Text
Transfer
Protocol
HTTPS
(Hypertext
Transfer
Protocol
over Secure
Socket
Layer)
Protocollo
di trasporto
TCP
TCP
TCP
TCP
101
Porta
Uso comune
Uso video di rete
21
Trasferimento di
file su Internet/
Intranet
Trasferimento di immagini o
video da una telecamera di rete
o codificatore video a un server
FTP o a un’applicazione
25
Protocollo
per l’invio di
messaggi e-mail
Una telecamera di rete o un
codificatore video può inviare
immagini o notifiche di avviso
utilizzando il proprio client
e-mail incorporato
80
Utilizzato
per spostarsi
nel Web, ad
esempio per
recuperare
pagine Web dai
server Web
Il modo più comune per trasferire video da una telecamera di
rete o codificatore video in cui il
dispositivo con tecnologia video
di rete funge essenzialmente
da server Web rendendo il
video disponibile per l’utente
o il server di applicazioni
richiedente
443
Utilizzato per
accedere alle
pagine Web in
modo sicuro
utilizzando la
tecnologia di
crittografia
Trasmissione sicura di video da
telecamere di rete o codificatori
video
Un metodo comune di
trasmissione di video di rete
basati su H.264/MPEG e per
la sincronizzazione di video
e audio in quanto RTP offre
la numerazione sequenziale
e l’indicazione della data
e dell’ora sui pacchetti di
dati, che consentono il
riassemblaggio dei pacchetti di
dati nella sequenza corretta. La
trasmissione può essere di tipo
Unicast o Multicast.
RTP
(Real Time
Protocol)
UDP/TCP
Non
definito
Formato di
pacchetto
standardizzato
RTP per la
consegna di
audio e video su
Internet. Spesso
utilizzato nei
sistemi di supporto in streaming o nelle
videoconferenze
RTSP
(Real Time
Streaming
Protocol)
TCP
554
Utilizzato per configurare e monitorare le sessioni
multimediali su RTP
Tabella 9.2a Protocolli e porte TCP/IP comuni utilizzati per sui sistemi video di rete.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
102 9.3 VLAN
Quando si progetta un sistema con tecnologia video di rete, spesso si desidera tenere separata
la rete dalle altre reti, per motivi di sicurezza e di prestazioni. A prima vista, la scelta più logica
dovrebbe essere quella di creare una rete dedicata. Mentre la progettazione ne risulterebbe
semplificata, i costi di acquisto, installazione e manutenzione della rete risulterebbero spesso
maggiori rispetto a quelli derivanti dall’uso di una tecnologia denominata VLAN (Virtual Local
Area Network).
La tecnologia VLAN consente la segmentazione virtuale delle reti, una funzionalità supportata
dalla maggior parte degli switch di rete. È possibile ottenerla suddividendo gli utenti di rete in
gruppi logici. Solo gli utenti in un determinato gruppo sono in grado di scambiare dati o accedere a determinate risorse sulla rete. Se un sistema con tecnologia video di rete è segmentato in
una VLAN, solo i server localizzati su tale VLAN possono accedere alle telecamere di rete. Le
VLAN rappresentano una soluzione più flessibile ed efficiente dal punto di vista dei costi rispetto
ad una rete separata. Il principale protocollo utilizzato per la configurazione delle VLAN è IEEE
802.1Q, che contrassegna ciascun fotogramma o pacchetto con byte aggiuntivi, ad indicare la
rete virtuale a cui appartiene il pacchetto.
VLAN 30
VLAN 20
VLAN 20
VLAN 30
Figura 9.3a In questa figura, le VLAN sono impostate su diversi switch. Prima, ognuna delle due diverse LAN viene
segmentata in VLAN 20 e VLAN 30. I collegamenti fra gli switch trasportano i dati dalle diverse VLAN. Solo i membri
della stessa VLAN hanno la possibilità di scambiare dati, nella stessa rete o su reti differenti. Le VLAN possono essere utilizzate per separare una rete video da una rete d’ufficio.
9.4 QoS (Quality of Service)
Poiché è possibile che applicazioni diverse (ad esempio, telefono, e-mail e videosorveglianza)
utilizzino la stessa rete IP, è necessario controllare in quale modo sono condivise le risorse di
rete per soddisfare i requisiti di ciascun servizio. Una possibile soluzione consiste nel lasciare ai
router e agli switch di rete la libertà di selezionare la modalità operativa a seconda del tipo di
servizio (voce, dati e video), man mano che i dati vengono trasferiti in rete. L’uso di QoS (Quality
Of Service ) consente di utilizzare applicazioni diverse sulla stessa rete senza occupare la larghezza di banda dedicata delle singole periferiche.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
103
Il termine Quality of Service si riferisce ad alcune tecnologie, come ad esempio DSCP (Differentiated Service Codepoint), in grado di identificare il tipo di dati in un pacchetto e di suddividere
i pacchetti in classi di traffico a cui è possibile assegnare la priorità per l’inoltro. I principali
vantaggi di una rete QoS includono la possibilità di assegnare priorità al traffico per consentire
l’elaborazione dei flussi di dati critici prima di quelli con priorità minore e una maggiore affidabilità in una rete grazie al controllo della quantità di larghezza di banda utilizzata dalle singole
applicazioni e dal conseguente controllo della concorrenza tra le applicazioni relativamente alla
larghezza di banda. Un esempio di possibilità di utilizzo di QoS (Quality of Service) (Qualità del
Servizio) è con i comandi PTZ, per garantire risposte rapide della telecamera ai movimenti richiesti. Il prerequisito per l’uso di QoS in una rete video è che tutti gli switch, i router e i prodotti
con tecnologia video di rete supportino QoS.
PC 3
PC 1
FTP
Router 1
100 Mbit
100 Mbit
Switch 1
Telecamera 1
Video
Router 2
FTP
10 Mbit
Switch 2
PC 2
Video
100 Mbit
Telecamera 2
Figura 9.4a Rete ordinaria (non QoS). In questo esempio, PC1 aspetta due flussi video dalle telecamere 1 e 2, con
ciascuna delle due telecamere che produce un flusso da 2,5 Mbit/s. Improvvisamente, PC2 avvia un trasferimento di
file da PC3. In questo scenario, il File Transfer Protocol (FTP) cercherà di utilizzare l’intera capacità da 10 Mbit/s fra i
router 1 e 2, mentre i flussi video cercheranno di mantenere il proprio totale di 5 Mbit/s. La quantità di larghezza di
banda fornita al sistema di sorveglianza non può più essere garantita e la frequenza dei fotogrammi del video verrà
probabilmente ridotta. Nel caso peggiore, è possibile anche che il traffico FT consumi tutta la larghezza di banda
disponibile.
PC 3
PC 1
FTP
Router 1
100 Mbit
Switch 1
Telecamera 1
Video
Router 2
FTP
HTTP
2
3
Video
5
100 Mbit
10 Mbit
Switch 2
PC 2
100 Mbit
Telecamera 2
Figura 9.4b Rete QoS. In questo caso, il router 1 è stato configurato in modo da utilizzare fino a 5 Mbit/s dei 10
disponibili per il flusso video. Al traffico FTP è consentito utilizzare 2 Mbit/s, mentre il protocollo HTTP e tutto il
traffico restante possono utilizzare un massimo di 3 Mbit/s. Applicando questa suddivisione, i flussi video avranno
sempre a disposizione la larghezza di banda necessaria. I trasferimenti dei file sono considerati meno importanti
e utilizzano pertanto una minore larghezza di banda, ma sarà comunque disponibile della larghezza di banda per
la navigazione su Internet e altre applicazioni. Tenere presente che questi limiti massimi si applicano solo nel caso
in cui ci sia traffico in rete. Eventuale larghezza di banda inutilizzata può essere utilizzata da qualsiasi tipo di
applicazione.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
104 9.5 Protezione della rete
Esistono diversi livelli di sicurezza relativamente alla protezione delle informazioni inviate su reti
IP. Il primo riguarda l’autenticazione e l’autorizzazione. L’utente o il dispositivo si identificano
presso la rete e il lato remoto tramite un nome utente e una password, che vengono quindi verificati prima dell’autorizzazione all’accesso al sistema. Per ottenere ulteriore sicurezza, è
possibile crittografare i dati al fine di impedire che altri utenti li utilizzino o li leggano. Metodi
comuni sono rappresentati da SSL/ITS (noto anche come HTTPS), VPN e WEP o WPA nelle reti
wireless (per ulteriori dettagli circa la sicurezza wireless, vedere il capitolo 10). L’utilizzo della
crittografia può rallentare le comunicazioni, a seconda del tipo di implementazione e di crittografia applicato.
9.5.1 Autenticazione del nome utente e della password
L’uso dell’autenticazione del nome utente e della password è il metodo di protezione dei dati
di base su una rete IP e può risultare sufficiente nei casi in cui non sono necessari livelli elevati
di sicurezza o quando la rete video è segmentata rispetto alla rete principale, impedendo agli
utenti non autorizzati di accedervi fisicamente. Sebbene le password possano indifferentemente
essere o non essere crittografate quando vengono inviate, la crittografia offre una maggiore
protezione.
I prodotti con tecnologia video di rete Axis offrono la protezione tramite password multi-livello.
Sono disponibili tre livelli: Amministratore (accesso a tutte le funzionalità), Operatore (accesso
a tutte le funzionalità ad eccezione delle pagine di configurazione) e Visitatore (accesso limitato
ai video in diretta).
9.5.2 Filtri per indirizzi IP
I prodotti con tecnologia video di rete Axis forniscono il filtraggio degli indirizzi IP, che concede
o nega i diritti d’accesso a determinati indirizzi IP. Una configurazione tipica consiste nel configurare le telecamere di rete in modo che consentano l’accesso ai prodotti con tecnologia video
di rete solo agli indirizzi IP del server in cui è allocato il software di gestione video.
9.5.3 IEEE 802.1X
Molti prodotti con tecnologia video di rete Axis supportano IEEE 802.1X, che è un metodo
utilizzato per proteggere una rete dalle connessioni a dispositivi non autorizzati. IEEE 802.1X
stabilisce una connessione point-to-point o impedisce l’accesso dalla porta LAN se l’autenticazione fallisce. IEEE 802.1X impedisce il cosiddetto ”port hijacking”, cioè l’accesso ad una rete
da parte di un computer non autorizzato tramite un jack di rete situato all’interno o all’esterno
di un edificio. IEEE 802.1X è utile nelle applicazioni video di rete poiché le telecamere di rete
sono spesso ubicate in spazi pubblici, dove un jack di rete accessibile può costituire un rischio
per la sicurezza. Nelle reti aziendali odierne, IEEE 802.1X sta diventando un requisito di base per
qualsiasi elemento connesso a una rete.
In un sistema con tecnologia video di rete, IEEE 802.1X può funzionare come segue: 1) una telecamera di rete configurata per IEEE 802.1X invia una richiesta per l’accesso di rete a uno switch
o a un punto di accesso. 2) Lo switch o il punto di accesso inoltrano la richiesta a un server di
autenticazione; ad esempio un server RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service),
quale un server Microsoft Internet Authentication Service. 3) Se l’autenticazione ha esito positivo, il server indica allo switch o al punto di accesso di aprire la porta per consentire ai dati della
telecamera di rete di passare attraverso lo switch per essere inviati nella rete.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
1
Richiedente
(telecamera di rete)
105
2
Autenticatore
(switch)
3
Server di autenticazione
(RADIUS)
o altre risorse
LAN
Figura 9.5a IEEE 802.1X supporta la protezione basata sulla porta e implica un richiedente (telecamera di rete),
un autenticatore (switch) e un server di autenticazione. Fase 1: viene richiesto l’accesso alla rete; fase 2: la richiesta
viene inoltrata ad un server di autenticazione; fase 3: l’autenticazione riesce e lo switch riceve l’istruzione di consentire alla telecamera di rete di inviare dati sulla rete.
9.5.4 HTTPS o SSL/TLS
HTTPS (Hyper Text Transfer Protocol Secure) è un metodo di comunicazione sicuro che invia HTTP
all’interno di una connessione Secure Socket Layer (SSL) o Transport Layer Security (TLS). Ciò
significa che l’HTTP e i dati stessi sono criptati.
Molti prodotti con tecnologia video di rete Axis dispongono di supporto incorporato per HTTPS,
che consente di visualizzare i video in modo sicuro utilizzando un browser Web. Per consentire alla telecamera di rete Axis o al codificatore video di comunicare su HTTPS, devono essere
installati un certificato digitale ed una chiave asimmetrica nel prodotto Axis stesso. La chiave
doppia è generata dal prodotto Axis. Il certificato può essere generato ed auto-firmato dal prodotto Axis oppure emesso da un’autorità preposta alla certificazione. Con HTTPS, il certificato
viene utilizzato per l’autenticazione e la crittografia. Ciò significa che il certificato consente ad
un web browser di verificare l’identità della telecamera o del codificatore video e la criptazione
della comunicazione utilizzando chiavi generate dalla crittografia a chiave pubblica.
9.5.5 VPN (Virtual Private Network)
Con VPN, è possibile creare un ”tunnel” sicuro tra due dispositivi comunicanti, supportando una
comunicazione sicura e protetta su Internet. In una configurazione di questo tipo, il pacchetto
originale, inclusi i dati e le relative intestazioni, che potrebbe contenere informazioni quali gli
indirizzi di origine e di destinazione, il tipo di informazioni inviate, la lunghezza e il numero del
pacchetto nella sequenza, viene crittografato. Il pacchetto criptato è successivamente incapsulato in un altro pacchetto che mostra solo gli indirizzi IP dei due dispositivi in comunicazione
(cioè i router). Questa impostazione protegge il traffico ed i relativi contenuti dagli accessi non
autorizzati, e solo i dispositivi con la ”chiave” corretta potranno lavorare nel VPN. I dispositivi di
rete fra il client e il server non potranno avere accesso ai dati o visualizzarli.
Capitolo 9 - Tecnologie di rete
106 Criptazione SSL/TLS
DATI
Tunnel VPN
PACCHETTO
Sicuro
Non sicuro
Figura 9.5b La differenza fra SSL/TLS e VPN è che in SSL/TLS solo i dati effettivi di un pacchetto vengono criptati.
Con VPN, l’intero pacchetto può essere criptato e incapsulato in modo da creare un ”tunnel” sicuro. Le due tecnologie possono essere utilizzate in parallelo, ma non è consigliabile poiché ogni tecnologia aggiunge overhead e
diminuisce le prestazioni del sistema.
Capitolo 10 - Tecnologie wireless
107
10. Tecnologie wireless
Per le applicazioni di videosorveglianza, la tecnologia wireless offre
una soluzione flessibile, economicamente vantaggiosa e rapida per
la distribuzione delle telecamere, in particolare in un’area grande
come un parcheggio o un centro cittadino. Non occorre stendere alcun cavo. In edifici antichi protetti, la tecnologia wireless può essere
l’unica alternativa se non è possibile installare cavi Ethernet standard.
Axis offre telecamere con supporto wireless incorporato. Le telecamere di rete senza tecnologia wireless incorporata possono comunque
essere integrate in una rete wireless utilizzando un bridge wireless.
10.1 802.11 Standard WLAN
Il set di standard più comune per le reti wireless locali (WLAN) è IEEE 802.11. Sebbene siano
disponibili altri standard oltre a tecnologie proprietarie, il vantaggio degli standard wireless
802.11 è che funzionano tutti in un’ampia gamma di reti senza licenza, ossia non esiste una
tariffa associata alla licenza quando si configura o si utilizza la rete. Le modifiche più rilevanti
degli standard per i prodotti Axis sono 802.11b, 802.11g e 802.11n.
802.11b, che è stato approvato nel 1999, opera nella gamma da 2,4 GHz e produce velocità
di trasmissione dati fino a 11 Mbit/s. 802.11g, che è stato approvato nel 2003, opera nella
gamma da 2,4 GHz e produce velocità di trasferimento dati fino a 54 Mbit/s. I prodotti WLAN
sono solitamente conformi con 802.11b/g. La maggior parte dei prodotti wireless attualmente
supporta 802.11n, che è stato approvato nel 2009 ed opera nella banda da 2,4 GHz o 5 GHz. A
seconda di quali funzionalità dello standard sono implementate, 802.11a consente una velocità
di trasferimento dati massima compresa fra 65 Mbit/s e 600 Mbit/s. La velocità di trasferimento
dati, in pratica, può essere molto inferiore rispetto ai massimi teorici. Lo standard in arrivo IEEE
802.11ac, che opererà nella banda da 5 GHz, è destinato a garantire velocità di trasferimento
dati ancora più elevate.
Quando si configura una rete wireless, bisogna tenere in considerazione la capacità di larghezza
di banda del punto di accesso e i requisiti di larghezza di banda dei dispositivi di rete. In generale, il throughput di dati utile supportato da un determinato standard WLAN è circa la metà
della velocità in bit definita da uno standard a causa dell’overhead dei segnali e dei protocolli.
Con le telecamere di rete che supportano lo standard 802.11g, è possibile collegare un massimo
di quattro o cinque telecamere a un punto di accesso wireless.
Capitolo 10 - Tecnologie wireless
108 10.2 Sicurezza WLAN
La natura stessa delle comunicazioni wireless fa sì che qualsiasi utente in possesso di un dispositivo wireless, che si trovi nell’area di copertura di una rete wireless, possa condividere la rete e
intercettare i dati trasferiti se la rete non è protetta.
Per impedire l’accesso non autorizzato ai dati trasferiti e alla rete, sono state sviluppate alcune
tecnologie di sicurezza, quali WEP e WPA/WPA2, per impedire l’accesso non autorizzato e crittografare i dati inviati tramite la rete.
10.2.1 WEP (Wired Equivalent Privacy)
Il protocollo WEP è stato progettato per impedire l’accesso alla rete senza la chiave corretta.
Tuttavia non è una tecnologia di sicurezza consigliata a causa di punti deboli quali le chiavi che
sono relativamente brevi e la facilità nella ricostruzione delle stesse partendo da una quantità
relativamente ridotta di traffico intercettato.
10.2.2 Accesso protetto Wi-Fi
Wi-Fi Protected Access (WPA) e il suo successore Wi-Fi Protected Access II (WPA2™) sono basati
su standard IEEE 802.11i. Essi aumentano in modo significativo la sicurezza wireless colmando
le lacune in WEP.
WPA-Personal, noto anche come WPA-/WPA2PSK (Pre-shared key) è progettato per le reti di modeste dimensioni e non richiede un server di autenticazione. Con WPA-Personal (WPA-/WPA2PSK), le telecamere wireless Axis utilizzano un PSK per l’autenticazione col punto d’accesso. La
chiave può essere inserita come un numero da 256 bit espresso con 64 cifre esadecimali (da 0
a 9, da A a F) o tramite una passphrase che utilizza da 8 a 63 caratteri ASCII. Per compensare i
punti deboli di questo metodo di sicurezza è consigliabile l’utilizzo di passphrase lunghe.
WPA-/WPA2-Enterprise è invece progettato per le reti di grandi dimensioni e richiede un server
di autenticazione con utilizzo di IEEE 802.1X. Vedere il capitolo 9 per ulteriori dettagli circa IEEE
802.1X.
Per semplificare il processo di configurazione della WLAN e di collegamento ad un punto d’accesso, alcune telecamere wireless Axis supportano un meccanismo di abbinamento WLAN compatibile con la configurazione tramite pulsante (push-button configuration) di Wi-Fi Protected
Setup™. Tale metodo sfrutta un pulsante di abbinamento (pairing button) sulla telecamera ed un
punto d’accesso con un pulsante push button configuration (PBC). Quando il pulsante sulla telecamera e quello del punto d’accesso vengono premuti entro un lasso di tempo di 120 secondi,
i dispositivi si rilevano a vicenda e coordinano una configurazione. La funzione di WLAN pairing
(abbinamento) deve essere disabilitata una volta che la telecamera è installata, allo scopo di
impedire che qualcuno che possa accedere fisicamente alla telecamera possa collegarla ad un
punto d’accesso pirata.
Capitolo 10 - Tecnologie wireless
109
Figura 10.2a Alcune telecamere wireless Axis supportano un meccanismo di abbinamento WLAN compatibile con
il protocollo Wi-Fi Protected Setup™, che semplifica il processo di configurazione della sicurezza sulle reti wireless.
10.2.3 Suggerimenti
Alcune linee guida per la sicurezza quando si utilizzano telecamere wireless per la sorveglianza:
> Abilitare l’accesso alle telecamere mediante nome utente/password.
> Utilizzare WPA/WPA2 ed una passphrase con almeno 20 caratteri casuali in una combinazione comprendente lettere maiuscole e minuscole, caratteri speciali e numeri.
> Abilitare la crittografia (HTTPS) nel router/nelle telecamere wireless. Tale operazione va
effettuata prima di impostare le chiavi o le credenziali per la WLAN, per impedire a chiunque
di vedere le chiavi stesse, poiché esse vengono inviate alla/configurate nella telecamera.
10.3 Bridge wireless
Alcune soluzioni possono utilizzare standard diversi, rispetto all’ultra-diffuso standard IEEE
802.11, che garantiscono prestazioni di gran lunga superiori e la possibilità di usare cavi di
maggiore lunghezza con un livello di protezione molto elevato. Due tecnologie comunemente
utilizzate sono micro-onde e laser, che consentono di collegare edifici o luoghi con un collegamento dati point-to-point ad alta velocità.
10.4 Rete wireless mesh
Una rete wireless mesh rappresenta una soluzione comune per le applicazioni di videosorveglianza dei centri storici delle città, dove possono essere coinvolte centinaia di telecamere,
assieme ai mesh router e ai gateway. Una rete di questo genere è caratterizzata da numerosi
nodi di connessione che servono a ricevere, inviare e trasmettere dati, creando percorsi di connessione singoli e ridondanti fra l’uno e l’altro. È importante mantenere una bassa latenza in
applicazioni quali il video in diretta e nei particolare in casi in cui sono utilizzate telecamere PTZ.
Capitolo 10 - Tecnologie wireless
110 Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
111
11. Sistemi per la gestione video
Un aspetto importante di un sistema di videosorveglianza è la gestione di video per la visualizzazione in diretta, la registrazione, la
riproduzione e la memorizzazione, oltre alla gestione dei prodotti con
tecnologia video di rete. Se il sistema è costituito da solo una o poche
telecamere, la visualizzazione e la registrazione video di base possono essere gestite tramite le pagine Web integrate nelle telecamere di
rete e nei codificatori video. Quando il sistema comprende più di un
numero ristretto di telecamere, è consigliabile l’utilizzo di un sistema
di gestione video di rete - nonché in alcuni casi le pagine web integrate ai prodotti.
Attualmente sono disponibili centinaia di diversi sistemi di gestione
video su diverse piattaforme hardware e software che coprono diversi sistemi operativi (Windows, UNIX, Linux e Mac), segmenti di
mercato e lingue.
Axis offre soluzioni centralizzate e decentralizzate per Windows, con
supporto per diverse lingue ed accesso remoto alla visualizzazione
in diretta e alla registrazione utilizzando un laptop, un iPhone/iPad
o uno smartphone con Android ed accesso a internet. Inoltre, la rete
aziendale dei partner ADP (nel settore dello sviluppo di applicazioni)
offre soluzioni per sistemi di qualsiasi tipo, dimensione o complessità.
Le sezioni seguenti forniscono una descrizione delle soluzioni di gestione video Axis, delle caratteristiche del sistema nonché delle possibilità di integrazione con altri sistemi quali point of sale o gestione
di edifici.
11.1 Tipi di soluzioni di gestione video
Le soluzioni di gestione video coinvolgono una combinazione di piattaforme hardware e software che possono essere impostate in diversi modi. La registrazione, ad esempio, può essere
effettuata in modo decentrato presso le svariate ubicazioni delle telecamere, hosted o in modo
centralizzato presso una singola ubicazione. Le soluzioni basate su PC offrono flessibilità e prestazioni massime per la specifica progettazione del sistema, con la possibilità di aggiungere funzionalità, quali ad esempio memorizzazione aumentata o esterna, firewall, protezione antivirus
ed applicazioni IV (Intelligent Video).
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
112 Le soluzioni sono spesso commisurate al numero di telecamere supportate. Per i sistemi di dimensioni inferiori, con minori esigenze di gestione video, le soluzioni con funzionalità limitata
sono l’ideale. La scalabilità della maggior parte del software per la gestione di video, in termini
di numero di telecamere e fotogrammi al secondo supportati, è perlopiù limitata dalla capacità hardware anziché dal software. La memorizzazione di file video sovraccarica l’hardware di
memorizzazione, perché ne può richiedere il funzionamento in continuo e non solo durante il
normale orario lavorativo. Inoltre, il video per sua natura genera grandi quantità di dati, che
richiedono dunque una soluzione di memorizzazione gravosa. Per ulteriori dettagli circa i server
e la memorizzazione, vedere il capitolo 12.
11.2 Soluzione decentralizzata per sistemi di piccole dimensioni
- AXIS Camera Companion
Per gli utenti finali che desiderano una soluzione semplice per la visualizzazione e la registrazione di video anche in HDTV, Axis mette a disposizione AXIS Camera Companion. Questa soluzione
supporta da una a 16 telecamere per sito - ideale per i punti vendita al dettaglio, gli uffici e gli
alberghi. Si tratta di una soluzione di gestione video decentralizzata che consente alle registrazioni di essere memorizzate su una scheda di memoria SD/SDHC/SDXC in una telecamera Axis o
in un codificatore video. Essa abilita la visualizzazione in diretta, la riproduzione di registrazioni,
l’esportazione di video e l’effettuazione delle impostazioni di registrazione in remoto da qualsiasi ubicazione dotata di accesso internet. AXIS Camera Companion consente agli utenti finali
con alcune installazioni localizzate di accedere a ciascuna di esse individualmente.
Figura 11.1a Visualizzazione in diretta AXIS Camera Companion con quattro telecamere (sulla sinistra); visualizzazione di riproduzione con linea del tempo della registrazione
Il client del software AXIS Camera Companion necessita di essere utilizzato solo al momento
dell’installazione per le impostazioni di scaricamento e configurazione nei prodotti con tecnologia video di rete. Una volta che i prodotti con tecnologia video di rete sono configurati, essi
operano indipendentemente senza bisogno di un server centrale o di DVR. Poichè le registrazioni
avvengono localmente nei prodotti video senza l’utilizzo di altre reti, un’eventuale anomalia
nella rete non le interrompe. La larghezza di banda della rete viene utilizzata solo quando è
necessaria la visualizzazione in diretta o la riproduzione.
Utilizzando le impostazioni predefinite della registrazione basata sul movimento, risoluzione
HDTV 720p e 15 fotogrammi al secondo, una scheda SDXC da 64 GB può contenere più di un
mese di ripresa video.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
113
INTERNET
Figura 11.1b Sulla sinistra, un’impostazione AXIS Camera Companion che coinvolge telecamere con schede di
memoria, switch PoE, router (per wireless e per accesso a internet), laptop e smartphone. Sulla sinistra, visualizzazione su uno smartphone.
11.2.1Soluzione hosted video per aziende con molti siti di piccole dimensioni
L’hosted video rappresenta una soluzione di monitoraggio su internet priva di problematiche per
gli utenti finali. Esso solitamente implica un abbonamento presso un monitoring service provider
(fornitore di servizi di monitoraggio), quale un security integrator o un alarm monitoring center
che fornisca anche servizi quali guardie e supporti altre aree di business quali la protezione del
contante.
Con la soluzione hosted video di Axis, gli investimenti dell’utente finale sono limitati alla telecamera Axis o al codificatore video e alla connessione internet. Non vi è necessità di conservare la
registrazione e di monitorare la stazione localmente. Utilizzando un web browser su un computer o uno smartphone, un utente autorizzato può connettersi ad un portale di servizi su internet
per accedere al video in diretta o registrato. Il servizio è abilitato da una rete di provider di hosting che utilizza software AXIS Video Hosting System (AVHS), che facilita i security integrator
e gli alarm monitoring center nell’offerta di servizi di monitoraggio video in internet. Questa
soluzione è idonea per i sistemi con un numero limitato di telecamere per ogni sito, in ubicazioni
singole o multiple, ed è ideale per i rivenditori al dettaglio così come per i convenience store, le
stazioni di servizio, le banche e i piccoli uffici.
Presso il cliente
VIDEO SERVICE
PROVIDER
Telecamere
di rete
Axis
Network-attached
storage
Server AVHS e
memorizzazione
INTERNET
Router/Switch
Cliente
finale
Figura 11.1c Un’impostazione dell’AXIS Video Hosting System con registrazione video salvata in remoto. I clienti
finali accedono alla visualizzazione dal vivo e alle registrazioni effettuando il login nel portale del fornitore dei
servizi.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
114 11.2.2Soluzione generale client-server centralizzata per sistemi di medie dimensioni
- AXIS Camera Station
AXIS Camera Station offre funzionalità di gestione video avanzate, fornendo un sistema completo di monitoraggio e registrazione capace di gestire fino a 100 telecamere per ciascun server.
Il software è ideale per i negozi di rivendita al dettaglio, gli alberghi e le scuole con più di 10
telecamere e un PC standard connesso localmente per l’esecuzione del software. Esso è facile
da installare e configurare con rilevazione automatica della telecamera, un wizard di configurazione esaustivo ed una efficace gestione dei prodotti con tecnologia video di rete Axis. Ulteriori
dettagli circa le funzionalità di sistema supportate sono reperibili alla sezione 11.2.
Utilizzando un software client-server Windows, AXIS Camera Station rappresenta una soluzione
centralizzata che richiede l’esecuzione continuativa del software per la gestione video su un
computer locale. Le registrazioni sono effettuate sulla rete locale, sullo stesso computer sul
quale è installato il software AXIS Camera Station o su dispositivi di memorizzazione separati.
Viene fornito un client software che può essere installato su qualsiasi computer per visualizzare,
riprodurre e per le funzioni amministrative, operazioni che possono essere eseguite localmente
o in remoto via internet. Poichè è supportata la funzionalità multi-site, il client consente agli
utenti di accedere a telecamere che sono supportate da diversi server AXIS Camera Station. Ciò
consente di gestire video in molti siti remoti o in un sistema di grandi dimensioni.
AXIS Camera Station offre una API (interfaccia per la programmazione di applicazioni) aperta
per l’integrazione con altri sistemi quali point of sale, il sistema di controllo degli accessi, il
tracciamento (ad es. identificazione frequenza radio), la gestione dell’edificio e il controllo industriale. Quando il video è integrato, le informazioni provenienti dagli altri sistemi possono essere
utilizzate per avviare funzioni quali le registrazioni basate su eventi nel sistema con tecnologia
video di rete, e viceversa. Inoltre, gli utenti possono utilizzare un’interfaccia comune per la
gestione di sistemi diversi.
11.2.3Soluzioni personalizzate per sistemi di piccole e grandi dimensioni dei
partner di Axis
Axis lavora con oltre 800 partner ADP (esperti nello sviluppo di applicazioni) in tutto il mondo per garantire soluzioni software altamente integrate che supportano i prodotti video Axis.
I partner mettono a disposizione un’ampia gamma di soluzioni software personalizzate. Tali
soluzioni possono offrire caratteristiche ottimizzate e funzionalità avanzate, caratteristiche su
misura per uno specifico settore/segmento di mercato o soluzioni adattate alle esigenze locali
del paese di riferimento. Vi sono inoltre soluzioni che supportano più di 1000 telecamere e svariati marchi di prodotti con tecnologia video di rete. Per reperire applicazioni compatibili, visita
la pagina www.axis.com/partner/adp
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
Visualizzazione,
Riproduzione
e Amministrazione
AXIS Camera Station
Client software
Visualizzazione,
Riproduzione
e Amministrazione
Accesso remoto tramite
software client
AXIS Camera Station
Client Software
Telecamere analogiche
Cavi
coassiali
Switch
di rete
115
RETE IP
Codificatore video Axis
INTERNET
Router a
banda larga
Telecamere di rete Axis
Software
AXIS Camera Station
Visualizzazione,
Riproduzione
Amministrazione e
Background service
DATABASE DI
ARCHIVAZIONE
Figura 11.1d Un sistema di videosorveglianza basato su una piattaforma PC server aperta con software per la
gestione di video AXIS Camera Station.
11.3 Caratteristiche del sistema
Un sistema per la gestione video può supportare diverse funzioni. Di seguito sono descritte
alcune delle funzioni più comuni:
> Visualizzazione contemporanea di video da più telecamere
> Registrazione di video e audio
> Funzioni per la gestione di eventi incluse funzioni IV (Intelligent Video), ad esempio funzioni
per il rilevamento di oggetti in movimento nel video
> Amministrazione e gestione delle telecamere
> Opzioni di ricerca e riproduzione
> Controllo dell’accesso utente e registrazione attività (audit)
11.3.1Visualizzazione
Una funzione chiave di un sistema per la gestione video è la possibilità per l’utente di visualizzare in modo efficiente e facile video in diretta e registrati. La maggior parte delle applicazioni
software per la gestione video consente a più utenti di visualizzare video in diverse modalità,
quali visualizzazione a schermo diviso (più telecamere contemporaneamente), visualizzazione
a schermo intero o sequenza di più telecamere (dove le visualizzazioni di diverse telecamere
vengono mostrate automaticamente, una dopo l’altra).
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
116 Menu
Barra degli strumenti
Indicatore di registrazione
Collegamenti a
spazi di lavoro
Visualizzazione
gruppi
Controlli audio e
PTZ
Registro allarmi
Figura 11.2a Schermata di visualizzazione in diretta AXIS Camera Station.
11.3.2Supporto per più flussi
Software quali AXIS Camera Station supportano la capacità di multi-streaming dei prodotti
con tecnologia video di rete Axis. I flussi video multipli provenienti da una telecamera di rete o
da un codificatore video possono essere configurati individualmente con diverse frequenze di
fotogrammi, formati di compressione e risoluzioni, ed inviati a diversi destinatari contemporaneamente. Questa funzionalità ottimizza l’uso della larghezza di banda di rete.
INTERNET
Videocamera
analogica
Registrazione/
visualizzazione in
remoto a velocità di
trasmissione e
risoluzione media
Registrazione/
visualizzazione in
locale alla massima
velocità di
trasmissione e
ad alta risoluzione
Codificatore
video
INTERNET
Visualizzazione con
telefono cellulare
con frequenza dei
fotogrammi media
e bassa risoluzione
Figura 11.2b I flussi video multipli configurabili singolarmente consentono di inviare video con diversa frequenza
dei fotogrammi e risoluzione a diversi destinatari..
11.3.3Registrazione di video
Con un software per la gestione video, quale AXIS Camera Station, i video possono essere registrati manualmente, in modo continuativo o su attivazione (da parte di un evento/allarme). È
possibile programmare l’esecuzione di registrazioni continuative e attivate in orari predefiniti
per ogni giorno della settimana.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
117
La registrazione in continuo solitamente utilizza una quantità maggiore di spazio su disco rispetto alla registrazione attivata da un evento. Una registrazione attivata da evento può essere, ad esempio, avviata dal rilevamento di oggetti in movimento nel video o da input esterni
attraverso la porta di ingresso di una telecamera o un codificatore video. Con le registrazioni
programmate, è possibile definire tabelle di orari per entrambi i tipi di registrazione, in continuo
e attivata da un evento.
Figura 11.2c Impostazioni della registrazione programmata con una combinazione di registrazioni in continuo e
attivate da un evento applicate utilizzando il software per la gestione video AXIS Camera Station.
La qualità della registrazione può essere determinata selezionando il formato video (ad esempio, H.264, MPEG-4, Motion JPEG), la risoluzione, il livello di compressione e la frequenza dei
fotogrammi. Questi parametri influenzano la larghezza di banda utilizzata nonché la quantità di
spazio di memorizzazione richiesto.
I prodotti con tecnologia video di rete possono avere diverse velocità di trasmissione in base alla
risoluzione. La registrazione e/o la visualizzazione alla massima velocità di trasmissione (ossia
25 fotogrammi al secondo per 50 Hz e 30 fotogrammi al secondo per 60 Hz) su tutte le telecamere supera sempre i requisiti della maggior parte delle applicazioni. Le velocità di trasmissione
in condizioni normali possono essere impostate su un valore più basso, ad esempio, da uno a
quattro fotogrammi al secondo, per ridurre notevolmente i requisiti di memorizzazione. Nel caso
di un allarme, ad esempio, se è attivata la funzione per il rilevamento di oggetti in movimento
nel video o un sensore esterno, è possibile inviare un flusso separato con una frequenza dei
fotogrammi più elevata.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
118 11.3.4Registrazione e memorizzazione
La maggior parte del software per la gestione video utilizza il file system standard di Windows,
per cui qualsiasi disco di sistema o file sharing di rete può essere utilizzato per la memorizzazione dei video. Un software per la gestione video può consentire più di un livello di memorizzazione; ad esempio, le registrazioni sono effettuate su un hard disk primario (l’hard disk locale)
e l’archiviazione può avvenire sui dischi locali, su un drive in rete o su un hard disk remoto.
Gli utenti possono specificare per quanto tempo le immagini devono rimanere sull’unità disco
rigido principale prima che vengano eliminate o spostate sull’unità di archiviazione. Gli utenti
possono anche impedire l’eliminazione automatica di video attivati da eventi, applicando loro
un contrassegno specifico o bloccandoli nel sistema.
11.3.5Funzioni per la gestione degli eventi e IV
La gestione degli eventi riguarda l’identificazione o la creazione di un evento che viene avviato
da input, provenienti da funzionalità integrate nel prodotto con tecnologia video di rete o da
altri sistemi quali terminali di punti vendita o software IV (Intelligent Video). Il sistema di videosorveglianza in rete può successivamente essere configurato in modo da rispondere automaticamente all’evento, ad esempio registrando un video, inviando notifiche di allarme ed attivando
diversi dispositivi quali porte e luci.
Le funzionalità per la gestione degli eventi e IV possono essere utilizzate insieme per consentire
a un sistema di videosorveglianza un uso più efficiente della larghezza di banda e dello spazio
di memorizzazione di rete. Il monitoraggio in diretta tramite telecamera non è sempre richiesto,
poiché è possibile inviare notifiche di avviso agli operatori quando si verifica un evento. Tutte le
risposte configurate possono essere attivate automaticamente, migliorando i tempi di risposta.
La gestione degli eventi consente agli operatori di controllare più telecamere.
Entrambi, le funzionalità di gestione degli eventi e IV, possono essere incorporati e utilizzati in
un prodotto con tecnologia video di rete o in un programma software per la gestione video. Possono anche essere gestiti da entrambi, ossia un programma software per la gestione video può
sfruttare la funzionalità IV integrata in un prodotto con tecnologia video di rete. Per esempio, le
funzionalità IV (Intelligent Video), come ad esempio quella per il rilevamento di oggetti in movimento nel video e tentativi di manomissione, possono essere gestite dal prodotto con tecnologia
video di rete e segnalate al programma software per la gestione video affinché intraprenda
ulteriori azioni. Questo processo offre numerosi vantaggi:
> Consente un uso più efficiente della larghezza di banda e dello spazio di memorizzazione,
perché elimina la necessità per una telecamera di inviare continuamente video a un server
per la gestione video per rilevare possibili eventi. L’analisi viene eseguita dal prodotto con
tecnologia video di rete e i flussi video vengono inviati per la registrazione e/o visualizzazione quando si verifica un evento.
> Non richiede che il server per la gestione video disponga di capacità di elaborazione elevate,
riducendo quindi notevolmente i costi. La conduzione di algoritmi IV (Intelligent Video) è un
processo molto impegnativo per la CPU (central processing unit).
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
119
> Consente la scalabilità. Se gli algoritmi IV dovessero essere eseguiti da un server, solo poche
telecamere potrebbero essere gestite in un determinato momento. Essendo la funzionalità
IV ”on the edge”, ossia localizzate nella telecamera di rete o nel codificatore video, è possibile ridurre i tempi di risposta e gestire in modo proattivo un numero elevato di
telecamere.
Rilevatore
PIR
Computer con software
per la gestione video
RETE IP
Telecamera di rete
Axis
Sirena allarme
Server
registrazione
video
Home
Uffici
INTERNET
Telefono
cellulare
Relé
Figura 11.2d Le funzioni per la gestione degli eventi e IV (Intelligent Video) consentono al sistema di sorveglianza di
essere sempre attivo e di analizzare costantemente gli input in modo da rilevare eventuali eventi inattesi. Al momento del rilevamento di un evento, il sistema attiva automaticamente la registrazione o la trasmissione di allarmi.
Trigger di eventi
Un evento può essere programmato o attivato. Gli eventi possono essere attivati, ad esempio,
mediante:
> Porta/e d’entrata: la porta/le porte d’entrata di una telecamera di rete o di un codificatore
video possono essere connesse a dispositivi esterni quali un sensore di movimento, PIR (rilevazione passiva infrarosso che rileva i movimenti sulla base dell’emissione di calore), un rilevatore di contatto con la porta o di rottura dei vetri (rileva il cambiamento nella pressione
dell’aria). La gamma di dispositivi che possono essere connessi alla porta d’entrata di un
prodotto con tecnologia video di rete è quasi infinita. In linea di massima è possibile infatti
collegare a una telecamera di rete o a un codificatore video qualsiasi dispositivo che preveda
un’alternanza di stato di tipo ”aperto”/”chiuso”.
> Avvio manuale: un operatore può utilizzare dei pulsanti per attivare manualmente un
evento.
> Rilevazione di oggetti in movimento nel video: quando una telecamera rileva un oggetto in
movimento in una finestra per il rilevamento di movimenti, può essere attivato un evento. Il
rilevamento di oggetti in movimento nel video (Video motion detection) (VMD) determina
un’attività in una scena mediante l’analisi dei dati delle immagini e le differenze in una serie
di immagini. Con questa funzione, è possibile rilevare i movimenti in qualsiasi parte del
campo visivo di una telecamera. Gli utenti possono configurare una finestra ”inclusa” (un’area specifica nel campo visivo di una telecamera che deve essere monitorata per rilevare
eventuali oggetti in movimento) ed una finestra ”esclusa” (un’area all’interno di una finestra
”inclusa” che deve essere ignorata).
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
120 Figura 11.2e Impostazione della funzione VDM nel software per la gestione video AXIS Camera Station.
> Manomissione: questa funzione, che consente a una telecamera di rilevare se è stata intenzionalmente coperta, spostata o messa fuori fuoco, può essere utilizzata per attivare un
evento.
> Rilevazione audio: consente ad una telecamera con supporto audio integrato di avviare un
evento se rileva audio al di sotto o al di sopra di una certa soglia. Per ulteriori dettagli circa
la rilevazione audio, vedere il capitolo 8.
> Registrazione failover: questa espressione significa che le immagini possono essere temporaneamente memorizzate su una scheda di memoria in una telecamera di rete/un codificatore video in caso di anomalia nella rete. Quando la connessione di rete viene ripristinata e
il sistema ritorna al normale funzionamento, il sistema di gestione video è in grado di recuperare e unire le registrazioni video locali con continuità. Ciò assicura che l’utente abbia le
registrazioni video senza interruzioni. La funzionalità offre maggiore affidabilità del sistema
e tutela il funzionamento del sistema.
> Temperatura: se la temperatura supera o scende al di sotto dell’intervallo operativo di una
telecamera, può essere attivato un evento
Le applicazioni che sono compatibili con la AXIS Camera Application Platform possono anche
essere utilizzate come trigger. Vedere il capitolo 2 per ulteriori informazioni circa AXIS Camera
Application Platform.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
121
Risposte
Prodotti con tecnologia video di rete o un programma software per la gestione video possono
essere configurati per rispondere agli eventi sempre o in determinati momenti specifici. Quando
un evento viene attivato, alcune risposte comuni che è possibile configurare sono:
> Caricamento di immagini o registrazione di flussi video ad una o più specifiche ubicazioni
con uno specifico formato di compressione e una data frequenza dei fotogrammi.
> Attivazione di porte d’uscita: la porta/le porte d’uscita di una telecamera di rete o di un
codificatore video può/possono essere connessa/e a dispositivi esterni quali allarmi e relè di
porte per controllare il bloccaggio/lo sbloccaggio delle porte stesse.
> Invio di notifiche via e-mail: notifica l’utente che è avvenuto un evento. È possibile allegare
al messaggio e-mail anche un’immagine.
> Invio di notifica HTTP/TCP: viene inviato un avviso a un sistema per la gestione video, che
può, ad esempio, avviare le registrazioni.
> Passaggio ad una preimpostazione PTZ: questa funzionalità può essere disponibile con le
telecamere PTZ. La telecamera può essere rivolta verso una specifica posizione quale una
finestra quando avviene un evento, o può avviare la ronda di ispezione o l’autotracking.
> Invio di un SMS (Short Message Service) con informazioni di testo sull’allarme o un MMS
(Multimedia Messaging Service) con un’immagine che mostra l’evento.
> Attivazione di un allarme audio sul sistema per la gestione video.
> Attivazione di un popup su schermo, che mostra le aree controllate da una telecamera in cui
è stato attivato un evento.
> Visualizzazione di procedure che l’operatore deve seguire.
Inoltre, è possibile impostare buffer di immagini pre-allarme e post-allarme, che consente a un
prodotto con tecnologia video di rete di inviare un video di lunghezza e velocità di trasmissione
preimpostate acquisito prima e dopo l’attivazione di un evento. Ciò può essere utile per fornire
un’immagine più completa di un evento.
11.3.6Funzioni di amministrazione e gestione
Tutte le applicazioni software per la gestione video consentono di aggiungere e configurare impostazioni di base della telecamera, velocità di trasmissione, risoluzione e formato di compressione, ma alcune includono anche funzionalità più avanzate, quali il rilevamento delle telecamere e la gestione completa dei dispositivi. Più grande diventa un sistema di videosorveglianza, più
importanza acquisisce la possibilità di gestire in modo efficiente i dispositivi in rete.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
122 I programmi software che consentono di semplificare la gestione delle telecamere di rete e dei
codificatori video in un’installazione spesso offrono le seguenti funzionalità:
>
>
>
>
>
>
Identificazione e visualizzazione dello stato di connessione dei dispositivi video in rete
Impostazione di indirizzi IP
Configurazione di una o più unità
Gestione di aggiornamenti del firmware di più unità
Gestione dei diritti di accesso degli utenti
Creazione di un foglio di configurazione, che consente agli utenti di ottenere, in una sola
posizione, una panoramica di tutte le configurazioni delle telecamere e di registrazione.
Figura 11.2f Il software AXIS Camera Management consente di individuare, installare e configurare facilmente
prodotti con tecnologia video di rete.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
123
11.3.7Protezione
Una parte importante della gestione video è la sicurezza. Un prodotto con tecnologia video di
rete o un software per la gestione video devono abilitare le seguenti possibilità:
>
>
>
-
Definire/impostare gli utenti autorizzati
Impostare le password ed avere la possibilità di criptarle
Definire/impostare diversi livelli di accesso utente, ad esempio:
Amministratore: accesso a tutte le funzionalità (nel software AXIS Camera Station, ad
esempio, un amministratore può scegliere le telecamere e le funzionalità alle quali un utente può accedere)
- Operatore: accesso a tutte le funzionalità eccetto determinate pagine di configurazione
- Visitatore: accesso solo al video in diretta acquisito dalle telecamere selezionate
> Supportare IEEE 802.1X per impedire gli accessi non autorizzati alla rete. Vedere il capitolo
9 per ulteriori dettagli circa IEEE 802.1X e la sicurezza in rete.
11.4 Sistemi integrati
Quando un video è integrato con altri sistemi, ad esempio un sistema POS o un sistema per la
gestione degli edifici, le informazioni di altri sistemi possono essere utilizzate per attivare funzioni, quali registrazioni basate su eventi nel sistema con tecnologia video di rete e viceversa.
Inoltre, gli utenti possono utilizzare un’interfaccia comune per la gestione di sistemi diversi.
11.4.1Sistema POS
L’introduzione della tecnologia video di rete nel settore della vendita al dettaglio ha reso più
facile l’integrazione di video in sistemi point of sale (POS).
L’integrazione consente di collegare tutte le transazioni del registro di cassa a video effettivi
delle transazioni stesse. Essa contribuisce a scoprire e prevenire frodi e furti da parte di impiegati e clienti. Eccezioni POS quali resi, valori inseriti manualmente, correzioni di righe, cancellazioni di transazioni, acquisti da parte di dipendenti, sconti, oggetti con etichettatura speciale,
cambi e rimborsi possono essere verificati visivamente con il video catturato. Un sistema POS
con videosorveglianza integrata facilita la scoperta e la verifica di attività sospette.
È possibile applicare registrazioni basate su eventi. Ad esempio, una transazione o un’eccezione
POS oppure l’apertura del cassetto di un registratore di cassa, possono essere utilizzate per attivare una telecamera, registrare l’attività e contrassegnare la registrazione. La scena precedente
e successiva a un evento può essere acquisita utilizzando buffer di registrazione pre e postevento. Le registrazioni basate sugli eventi migliorano la qualità del materiale registrato e riducono i requisiti di memorizzazione e la quantità di tempo necessario per ricercare gli incidenti.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
124 Figura 11.3a Un esempio di sistema POS integrato con videosorveglianza. Questa schermata visualizza la ricevuta
assieme ai video clip dell’evento. Immagine per gentile concessione di Milestone Systems.
11.4.2Controllo di accesso
L’integrazione di un sistema per la gestione video con un sistema di controllo degli accessi
consente la registrazione su video dell’accesso alla struttura e ai diversi ambienti. Ad esempio, è
possibile riprendere l’accesso o l’uscita di tutte le persone a/da una struttura attraverso tutte le
porte. Ciò consente di verificare visivamente eventuali eventi eccezionali. Inoltre, consente di rilevare eventuali eventi di ”tailgating”, ossia ingressi abusivi sulla scia di altre persone autorizzate. Il ”tailgating” si verifica quando, ad esempio, la persona che passa il badge consapevolmente
o inconsapevolmente consente ad altri di entrare senza un badge.
11.4.3Sistemi di gestione degli edifici
La tecnologia video può essere integrata in un sistema di gestione degli edifici (BMS, Building
Management System) che controlla diversi sistemi quali il sistema di riscaldamento, di ventilazione e di condizionamento dell’aria (HVAC, Heating, Ventilation and Air Conditioning) o i sistemi di sicurezza, energia elettrica e allarmi antincendio. Di seguito alcuni esempi di applicazione:
> Un allarme per guasto apparecchiatura può attivare una telecamera per mostrare l’evento a
un operatore, oltre ad attivare allarmi nel sistema di gestione degli edifici.
> Un sistema di allarme antincendio può attivare una telecamera per monitorare le porte di
uscita e avviare la registrazione ai fini della sicurezza. Ciò consente agli operatori di primo
soccorso e ai gestori dell’edificio di valutare la situazione presso tutte le uscite d’emergenza
in tempo reale e di concentrare i propri sforzi dove sono più necessari.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
125
> È possibile utilizzare la funzione IV (Intelligent Video) per rilevare un flusso contrario di
persone in un edificio a causa di una porta aperta o non protetta in caso di eventi quali
evacuazioni.
> Possono essere impostati allarmi video automatici quando qualcuno entra in un’area o una
stanza ad accesso ristretto.
> Le informazioni acquisite dalla funzionalità VMD (Video Motion Detection) di una telecamera che si trova in una sala riunioni possono essere utilizzate con sistemi di illuminazione e
riscaldamento per accendere la luce e spegnere il riscaldamento quando la stanza è vuota,
con un conseguente risparmio energetico.
11.4.4Sistemi di controllo industriali
Verifiche visive in remoto sono spesso utili e necessarie per i sistemi di automazione industriali più complessi. Avendo accesso alla tecnologia video di rete mediante la stessa interfaccia
utilizzata per monitorare un processo, un operatore non deve lasciare il pannello di controllo
per verificare visivamente la parte di un processo. Inoltre, quando un’operazione non viene
eseguita correttamente, la telecamera di rete può essere attivata per inviare immagini. La videosorveglianza può essere di fatto l’unico sistema idoneo per controllare visivamente processi
in ambienti sterili o in stabilimenti adibiti alla lavorazione di sostanze chimiche pericolose.
Analogamente, questi sistemi sono particolarmente idonei per monitorare impianti elettrici con
sottostazioni ubicate in aree remote.
11.4.5RFID
Sistemi di registrazione che prevedono l’identificazione a radiofrequenza (RFID) o metodi simili
vengono utilizzati in molte applicazioni per tenere traccia degli oggetti. Ad esempio, gli oggetti
etichettati in un negozio possono essere tracciati assieme alla ripresa video per prevenire i furti
o reperire delle prove. Un altro esempio è la gestione dei bagagli negli aeroporti, nel corso della
quale RFID può essere utile per tracciare il bagaglio e mandarlo alla destinazione corretta. Se
integrato con la videosorveglianza, tale sistema fornisce una prova visiva in caso di perdita o
danni di bagagli e facilita le procedure di ricerca.
Capitolo 11 - Sistemi per la gestione video
126 Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
127
12. Considerazioni sulla larghezza di
banda e lo spazio di memorizzazione
I requisiti di larghezza di banda e spazio di memorizzazione sono
fattori importanti che devono essere attentamente valutati quando
si progetta un sistema di videosorveglianza. Altri fattori di cui tener
conto comprendono il numero di telecamere installate, la risoluzione
immagini utilizzata, il tipo e il rapporto di compressione, le velocità di trasmissione in fotogrammi e la complessità della scena da riprendere. In questo capitolo vengono fornite alcune linee guida sulla
progettazione di un sistema, insieme ad informazioni su soluzioni di
memorizzazione e varie configurazioni di sistema.
12.1 Calcolo della larghezza di banda e dello spazio di
memorizzazione
I prodotti con tecnologia video di rete utilizzano larghezza di banda e spazio di memorizzazione
di rete in base alla relativa configurazione. Come precedentemente menzionato, la configurazione dipende da:
> Numero di telecamere installate
> Registrazione continuativa o innescata da un evento
> Edge recording nella telecamera/nel codificatore video, registrazione basata su server o una
combinazione
> Numero di ore di registrazione al giorno effettuate dalla telecamera
> Velocità in fotogrammi al secondo
> Risoluzione dell’immagine
> Tipo di compressione video: H.264, MPEG-4, Motion JPEG
> Scenario: complessità dell’immagine (ad esempio, parete grigia o bosco), condizioni di illuminazione e quantità di movimenti (ad es. ambiente d’ufficio o stazione ferroviaria
affollata)
> Periodo di memorizzazione dei dati
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
128 12.1.1Esigenze di larghezza di banda
In un sistema di videosorveglianza di piccole dimensioni che prevede l’uso di meno di 10 telecamere, è possibile utilizzare uno switch di rete base a 100 megabit (Mbit) senza dover considerare
le limitazioni di larghezza di banda. La maggior parte delle società può implementare un sistema
di sorveglianza di questa dimensione utilizzando la rete esistente. Quando si utilizzano 10 o più
telecamere, il carico di rete può essere stimato utilizzando alcune regole generali:
> Una telecamera configurata per fornire immagini di alta qualità a velocità di trasmissione
elevate utilizzerà circa 2-3 Mbit/s della larghezza di banda di rete disponibile.
> Con più di 12-15 telecamere, considerare l’uso di uno switch con una dorsale Gigabit. Se si
utilizza uno switch che supporta Gigabit, sul server sul quale risiede il software per la gestione video deve essere installato un adattatore di rete Gigabit.
Le tecnologie che consentono la gestione del consumo della larghezza di banda comprendono
l’utilizzo di VLAN su una rete con switch, QoS (Qualità del servizio) (Quality of Service) e registrazioni innescate da eventi. Per ulteriori dettagli a riguardo, vedere i capitoli da 9 a 11.
12.1.2Calcolo delle esigenze di spazio di memorizzazione
Uno dei fattori che influiscono sulla necessità di spazio di memorizzazione è il tipo di compressione video utilizzato. Il formato di compressione H.264 è la tecnica di compressione video più
efficace disponibile al momento. Un codificatore video H.264 è in grado di ridurre le dimensioni
di un file video digitale di oltre l’80% rispetto al formato Motion JPEG. Ciò significa che per la
gestione di un file video H.264 è necessaria una quantità inferiore di spazio di memorizzazione
e larghezza di banda.
I calcoli campione relativi allo spazio di memorizzazione dei due formati di compressione, H.264
e Motion JPEG, sono elencati nella tabella che segue. A causa di diverse variabili che influenzano
i livelli di velocità in bit medi, i calcoli non sono così chiari per il formato H.264. Con il formato
Motion JPEG, esiste una formula precisa perchè tale formato prevede un singolo file per ciascuna immagine. I requisiti di memorizzazione per le registrazioni Motion JPEG variano in base alla
velocità di trasmissione, alla risoluzione e al livello di compressione.
Calcolo H.264:
Velocità di trasmissione in bit / 8(bit in un byte) x 3600 s = KB all’ora / 1000 = MB all’ora
MB all’ora x ore d’uso al giorno / 1000 = GB al giorno
GB al giorno x periodo di archiviazione richiesto = Spazio richiesto per l’archiviazione
Calcolo Motion JPEG:
Dimensione immagine x fotogrammi al secondo x 3600 s = KB all’ora / 1000 = (MB) all’ora
MB all’ora x ore d’uso al giorno / 1000 = (GB) al giorno
GB al giorno x periodo di archiviazione richiesto = Spazio richiesto per l’archiviazione
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
129
Risoluzione
Velocità in
fotogrammi
al secondo
Velocità di
trasmissione
in bit (Mbit/s)
GB/ora
Ore d’uso
GB/giorno
4CIFv
5
0,569
0,26
8
2,1
12
1,07
0,48
8
3,9
24
1,65
0,74
8
5,9
30
1,88
0,84
8
6,7
5
1,70
0,76
8
6,1
12
3,23
1,46
8
11,7
24
4,93
2,22
8
17,8
30
5,61
2,52
8
20,2
5
3,82
1,72
8
13,8
12
7,28
3,28
8
26,2
24
11,1
5,00
8
40
30
12,6
5,68
8
45,4
HDTV 720p
HDTV 1080p
Tabella 12.1a Le cifre soprastanti sono basate su una registrazione continuativa con molto movimento nella
scena, ad esempio una stazione. Considerando una quantità di movimenti più limitata in una scena, le cifre possono
essere ridotte del 20%. La quantità di movimenti in una scena può avere un grande impatto sulla quantità di spazio
di memorizzazione richiesto.
Risoluzione
Velocità in
fotogrammi
al secondo
Velocità di
trasmissione
in bit (Mbit/s)
GB/ora
Ore d’uso
GB/giorno
4CIF
5
1,84
0,83
8
6,64
12
4,39
1,98
8
15,1
24
8,75
3,94
8
31,5
30
10,9
4,91
8
39,3
5
5,30
2,38
8
19,0
12
12,6
5,67
8
45,4
24
25,2
11,3
8
90,4
30
31,5
14,2
8
114
5
11,9
5,36
8
42,9
12
28,5
12,8
8
102
24
56,7
25,5
8
204
30
70,8
31,9
8
255
HDTV 720p
HDTV 1080p
Tabella 12.1b The Figuras above are based on continuous recording with lots of motion in a scene, e.g. at a station. With fewer changes in a scene, the Figuras can be 20% lower. The amount of motion in a scene can have a big
impact on the amount of storage required.
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
130 Uno strumento utile per stimare i requisiti di larghezza di banda e spazio di memorizzazione è
AXIS Design Tool, accessibile tramite il seguente indirizzo Web:
www.axis.com/products/video/design_tool/
Figura 12.1a AXIS Design Tool include funzionalità avanzate per la gestione di progetto che consentono il calcolo
della larghezza di banda e dello spazio di memorizzazione per un sistema di dimensioni elevate e complesso.
12.2 Archiviazione su dispositivi edge
L’edge storage - a volte denominato anche memorizzazione locale (local storage) o registrazione
a bordo (onboard recording) - è un concetto proprio delle telecamere di rete e dei codificatori
video Axis che consente ai prodotti con tecnologia video di rete di creare, controllare e gestire
registrazioni localmente su una scheda di memoria SD (Secure Digital), un network-attached
storage (NAS) o un file server.
L’edge storage dà la possibilità di progettare soluzioni di registrazioni flessibili ed affidabili. Queste implicano affidabilità del sistema, video di alta qualità in installazioni con bassa larghezza
di banda, registrazione per sorveglianza remota e mobile e integrazione con software per la
gestione video.
AXIS Camera Companion è un esempio di sistema di gestione video basato su edge storage, nel
quale tutti i video vengono registrati sulla scheda di memoria della telecamera di rete o del
codificatore video, eliminando così la necessità di memorizzazione centralizzata. Una scheda
SDXC da 64 GB può contenere più di un mese di riprese video sfruttando la registrazione basata
sui movimenti con risoluzione HDTV 720p e 15 fotogrammi al secondo. Per ulteriori informazioni
su AXIS Camera Companion, vedere il capitolo 11.
L’edge storage può servire da complemento alla memorizzazione centralizzata. Esso è in grado
di registrare i video localmente quando il sistema centrale non è disponibile o di registrare continuativamente in parallelo. Quando viene utilizzato assieme al software per la gestione video
come AXIS Camera Companion, è possibile gestire le registrazioni failover. Ciò significa che i
video clip mancanti a causa di interruzioni della rete o della manutenzione del sistema centrale
possono essere reperiti successivamente dalla telecamera e uniti alla memorizzazione centralizzata, assicurando così all’utente di ottenere registrazioni video prive di interruzion.
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
131
Esempio di ridondanza di sistema
Video
GAP
Video edge storage riparato in seguito a guasto
Figura 12.2a Edge storage per ridondanza (registrazione failover).
Oltre a ciò, l’edge storage può facilitare le indagini tramite video della polizia scientifica con
sistemi a bassa larghezza di gamma della rete, nei quali lo streaming non può avvenire alla massima qualità. Supportando il monitoraggio a bassa larghezza di banda con registrazioni locali
di alta qualità, gli utenti possono ottimizzare le limitazioni nella larghezza di banda e tuttavia
reperire video di alta qualità di vari eventi per un’accurata analisi degli stessi.
L’edge storage può inoltre essere utilizzato per gestire registrazioni in ubicazioni remote ed altre
installazioni nelle quali vi sia servizio di rete intermittente o del tutto assente. Sui treni ed altri
veicoli su rotaie, l’edge storage può essere utilizzato per registrare dapprima video a bordo e
successivamente trasferirli al sistema centrale quando il veicolo termina la corsa al deposito.
12.2.1Edge storage con schede SD o NAS
Vi sono pro e contro nell’utilizzo di schede SD o l’edge storage NAS (ulteriori dettagli circa NAS
sono reperibili nella sezione 12.4 che segue). Sono da prendere in considerazione i seguenti
aspetti:
> Le schede SD sono più facili da utilizzare e configurare rispetto a NAS.
> Le schede SD hanno uno spazio di memorizzazione limitato in confronto con NAS. NAS può
memorizzare terabyte di dati.
> Le schede SD possono essere manomesse se sono accessibili a personale autorizzato. Un NAS
può essere localizzato in un luogo sicuro.
> Le schede SD sono resistenti ai single point of failure (singolo punto di vulnerabilità). Se il
NAS o le relative connessioni subiscono interruzioni, le telecamere multiple ne subiranno gli
effetti negativi.
> La longevità attesa del disco di un NAS è superiore a quella delle schede SD. Il NAS può avere
configurazione RAID. Vedere la sezione 12.5 per ulteriori dettagli su RAID.
> Le schede SD possono essere costose da sostituire se la telecamera è installata in punti di
difficile accesso come ad esempio su un palo o una parete a più di 4,5 m dal suolo.
> NAS è l’unica opzione di edge storage per le telecamere prive di slot per scheda SD.
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
132 12.3 Memorizzazione basata su server
La memorizzazione basata su server implica l’utilizzo di un PC server connesso localmente ai
prodotti con tecnologia video di rete per la registrazione e la gestione dei video. Il server esegue
un’applicazione software per la gestione video che registra video sull’hard disk locale (denominato direct-attached storage) o su un NAS.
In base alla CPU (Central Processing Unit) di un server PC, alla scheda di rete e alla RAM (Random Access Memory) interna, un server può gestire un determinato numero di telecamere, fotogrammi al secondo e dimensione di immagini. La maggior parte dei PC può contenere diversi
hard disk, e ciascun disco può contenere anche diversi terabyte. Con il software per la gestione
di video AXIS Camera Station, ad esempio, un hard disk è idoneo alla memorizzazione delle
registrazioni effettuate da un numero di telecamere fino a 15 quando si utilizza H.264, o fra 8 e
10 quando si utilizza Motion JPEG.
12.4 NAS e SAN
Quando la quantità di dati memorizzati e i requisiti di gestione superano i limiti di un’unità di
memorizzazione collegata al server, un sistema NAS (Network-Attached Storage) o uno storage
area network (SAN) consentono di aumentare lo spazio di memorizzazione, la flessibilità e le
capacità di ripristino.
Network-attached
storage
Telecamere di rete Axis
Switch di rete, router
a banda larga o
Computer server con software
corporate firewall
per la gestione video
Figura 12.4a Network-attached storage
NAS fornisce un singolo dispositivo di memorizzazione direttamente collegato ad una LAN e
mette a disposizione uno spazio di memorizzazione condiviso per tutti i client sulla rete. Un
dispositivo NAS è di semplice installazione e facile da amministrare, rappresentando così una
soluzione di memorizzazione a basso costo. Tuttavia, la velocità di ricezione dei dati è piuttosto
limitata perché esiste una sola connessione di rete, che può diventare un problema in sistemi
ad alte prestazioni.
I sistemi SAN sono reti ad alta velocità e dedicate per la memorizzazione, generalmente collegati
a uno o più server tramite cavi in fibra ottica. Gli utenti possono accedere alle unità di memorizzazione del sistema SAN tramite i server e lo spazio di memorizzazione è scalabile fino a centi-
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
133
naia di terabyte. La centralizzazione della memorizzazione dei dati semplifica l’amministrazione
e offre una soluzione di memorizzazione ad alte prestazioni e flessibile utilizzabile in ambienti
con più server. La tecnologia dei canali a fibra ottica viene solitamente utilizzata per consentire
il trasferimento di dati fino a 16 Gigabit al secondo e la memorizzazione di grandi quantità di
dati con un elevato livello di ridondanza.
TCP/IP LAN
Server
Server
Fiber channel
Server
Server
Fiber channel
Switch fiber channel
Nastro
Disk array
RAID
Disk array
RAID
Figura 12.4b Un’architettura SAN nella quale i dispositivi di memorizzazione sono uniti fra di loro e i server condividono la capacità di memorizzazione.
12.5 Archiviazione ridondante
I sistemi SAN creano ridondanza nell’unità di memorizzazione. La ridondanza in un sistema di
memorizzazione consente di salvare video o qualsiasi altro tipo di dati contemporaneamente
in più posizioni. In questo modo, si ottiene un backup per il ripristino di video se una parte del
sistema di memorizzazione diventa illeggibile. Esistono diverse opzioni per fornire questo livello
di memorizzazione aggiuntivo in un sistema di sorveglianza IP, incluso un array ridondante di
dischi indipendenti (RAID, Array Redundant Array of Independent Disks), la replica di dati, il
cluster di server e l’invio di video a più destinatari.
RAID. RAID è un metodo di organizzare hard disk standard in modo che il sistema operativo li
veda come un singolo hard disk di grandi dimensioni. Un’impostazione RAID distribuisce i dati su
hard disk multipli con una ridondanza sufficiente a che sia sempre possibile il recupero se uno
dei dischi si guasta. Esistono diversi livelli di RAID, a partire da una totale assenza di ridondanza
sino ad arrivare a una soluzione completamente speculare in cui non esiste l’eventualità di interruzione e perdita di dati in caso di guasto di un’unità disco rigido.
Replica dei dati. Questa è una funzione generalmente disponibile in molti sistemi operativi per
reti che consente di configurare file server in una rete per replicare i dati degli uni sugli altri,
fornendo un backup in caso di problemi su un serve.
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
134 Figura 12.5a Replica di dati.
Server clustering. Un metodo comune per eseguire il cluster di server consiste nel configurare
due server in modo che utilizzino la stessa unità di memorizzazione, ad esempio un sistema
RAID. Quando si verifica un problema su un server, l’altro server con la stessa identica configurazione assume il controllo. Questi server possono anche condividere lo stesso indirizzo IP, che
rende il ”failover” completamente trasparente per gli utenti.
Destinatari video multipli. Un altro metodo comunemente usato per il disaster recovery e la
memorizzazione in remoto quando si utilizza la tecnologia video di rete consiste nell’inviare
contemporaneamente il video a due server diversi in ubicazioni diverse. Questi server possono,
a loro volta, essere dotati di sistemi RAID, lavorare in cluster o replicare i dati su altri server
situati in ubicazioni diverse. Questo è un approccio particolarmente utile quando i sistemi di
sorveglianza sono in aree pericolose o facilmente accessibili, ad esempio trasporti pubblici o
stabilimenti di produzione.
12.6 Configurazioni di sistema
Sistemi di piccole dimensioni
Adottando una soluzione edge storage quale AXIS Camera Companion, gli utenti possono gestire
le registrazioni video su schede di memoria per un numero di telecamere/codificatori fino a 16.
Poichè tutti i video sono memorizzati ”on the edge” (localmente), non vi è necessità di disporre
di attrezzature di registrazione quali un server durante il funzionamento, rendendo così il sistema molto semplice.
Router
INTERNET
Switch
Figura 12.6a Un sistema di piccole dimensioni che si avvale di una soluzione edge storage quale AXIS Camera
Companion.
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
135
Sistema hosted video
In un’impostazione hosted video (spesso denominata cloud computing), i requisiti di sistema
sono gestiti da un provider host e da un video service provider quale un security integrator o
un alarm monitoring center, che a sua volta garantisce agli utenti finali l’accesso su internet ai
video in diretta e registrati. In un’impostazione AXIS Video Hosting System (AVHS), il software
AVHS viene installato sul server di un hosting provider che funge sia da web, sia da server di
registrazione. Assieme alla caratteristica One-Click Camera Connection che è supportata nei
prodotti con tecnologia video di rete Axis, è facile installare telecamere/codificatori nel sistema
indipendentemente dalle impostazioni dell’Internet Service Provider (ISP), dei router e del firewall. Questa soluzione supporta fino a 10 telecamere per sito in ubicazioni singole o multiple.
Presso il cliente
VIDEO SERVICE
PROVIDER
Telecamere
di rete
Axis
Network-attached
storage
Server AVHS e
memorizzazione
INTERNET
Router/Switch
Cliente
finale
Figura 12.6b Un sistema hosted video implica la presenza di un hosting provider con la propria server farm, un
video service provider che fornisce servizi di sicurezza, e telecamere/codificatori video sul luogo da monitorare. Gli
utilizzatori finali ottengono accesso ai video effettuando il login su un sito internet
Sistemi di medie dimensioni
Un tipico sistema di dimensioni medie è costituito da un server con diverse unità di memorizzazione collegate. Il dispositivo di memorizzazione viene solitamente configurato con un sistema
RAID per aumentare le prestazioni e l’affidabilità. I video vengono solitamente visualizzati e
gestiti da un client anziché dal server di registrazione stesso.
RETE IP
Server di
memorizzazione e
applicazione
Client workstation
(opzionale)
Memorizzazione RAID
(opzionale)
Figura 12.6c Un sistema di medie dimensioni
Capitolo 12 - Considerazioni sulla larghezza di banda e lo spazio di memorizzazione
136 Sistema centralizzato di grandi dimensioni
Un sistema di dimensioni elevate richiede alte prestazioni e affidabilità per gestire la grande
quantità di dati e la larghezza di banda. Ciò richiede server multipli con compiti dedicati. Un
master server controlla il sistema e decide che tipo di video va memorizzato su quale server
di memorizzazione. Poiché esistono server di memorizzazione dedicati, è possibile bilanciare
il carico di lavoro. In tale configurazione, è anche possibile espandere il sistema aggiungendo
altri server di memorizzazione quando necessario ed eseguire la manutenzione senza rallentare
l’intero sistema.
RETE IP
Master server 1
Master server 2
Storage server 1
Storage server 2
Workstation
di sorveglianza
Figura 12.6d Un sistema centralizzato di grandi dimensioni.
Sistema distribuito di grandi dimensioni
Quando occorre sorvegliare più luoghi con una gestione centralizzata, è possibile utilizzare sistemi di registrazione distribuiti. Ogni luogo registra e memorizza il video da telecamere locali.
L’unità di controllo principale può visualizzare e gestire le registrazioni di ciascun luogo.
Workstation
RETE IP
LAN, WAN,
INTERNET
RAID server di memorizzazione
Surveillance
workstations
Workstation
RAID server di memorizzazione
Figura 12.6e Un sistema distribuito di grandi dimensioni.
Capitolo 13 - Strumenti e risorse
137
13. Strumenti e risorse
Axis offre un’ampia gamma di strumenti e risorse informative di
supporto nella progettazione di sistemi di sorveglianza IP. Molti
sono accessibili dal sito web Axis: www.axis.com/tools
Axis Product Selector (Selettore prodotti Axis)
Questo strumento aiuta a selezionare le telecamere corrette o i codificatori più appropriati per il tuo progetto. Una versione mobile di questo strumento, l’applicazione per iPhone
AXIS Guide, è disponibile per iPhone, iPod Touch e iPad.
Capitolo 13 - Strumenti e risorse
138 Axis Accessory Selector Tool (Strumento di selezione accessori Axis)
Questo strumento aiuta nella scelta della custodia, della staffa e degli accessori elettrici
per le telecamere comprese nel tuo progetto.
AXIS Camera Companion Buyers Tool
Scegli le telecamere e i dispositivi di memorizzazione e di rete di cui hai bisogno per un
sistema di sorveglianza di piccole dimensioni con questo strumento di facile utilizzo.
Calcolatore delle dimensioni dell’obiettivo Axis
Utilizza il Calcolatore delle dimensioni dell’obiettivo Axis per determinare facilmente la
posizione ottimale di una specifica telecamera e la lunghezza focale necessaria per le
dimensioni e la risoluzione di una particolare scena.
AXIS Design Tool
Valuta il fabbisogno di spazio di memorizzazione e di larghezza di banda del tuo sistema.
Questo strumento ti consente di sperimentare le opzioni di visualizzazione, di registrazione
e di compressione disponibili per ciascuna telecamera.
Axis Coverage Shapes per Microsoft Visio
Questo strumento visualizza la copertura delle telecamere in un disegno di layout che
aiuta ad assicurarsi che tutte le aree critiche siano coperte.
Famiglie di telecamere per Autodesk® Revit®
Progetta sistemi di sorveglianza basati sulle telecamere Axis direttamente nel layout di costruzione del
tuo CAD 3D Autodesk Revit. Le innovative famiglie
di telecamere di sicurezza Revit ® di Axis offrono
modelli di telecamere 3D per mostrare come sarà
la configurazione delle telecamere nella vita reale e
quali aree saranno coperte dal sistema di sorveglianza dopo l’installazione.
Intelligent Network Video: capire i sistemi di sorveglianza moderni
Manuale di 390 pagine redatto da Fredrik Nilsson e Axis Communications. Rappresenta la prima risorsa che descrive dettagliatamente le funzionalità di rete digitali e IV avanzate. Pubblicato nel settembre 2008, il
manuale è disponibile per l’acquisto tramite Amazon, Barne & Noble e
CRC Press, o contattando il tuo ufficio locale Axis.
Capitolo 14 - Axis Communications’ Academy
139
14. Axis Communications’ Academy
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continuo sviluppo dei punti di forza e dall’essere sempre all’avanguardia nell’ambito delle
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Per ulteriori informazioni,
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60874/IT/R1/1501
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conoscenze e prodotti di rete innovativi per mercati nuovi e già consolidati.
Axis ha oltre 1.800 dipendenti dedicati in più di 40 paesi in tutto il mondo, assistiti
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