Kameraövervakningssystem

Det finns två sensortyper som används i övervakningskameror. De kallas CCD ­respektive CMOS och det är samma typer av sensorer som används i vanliga digital­kameror. ­Sedan den digitala fotograferingens genombrott har det diskuterats friskt kring de båda sensor­typernas för- och nackdelar. Idag presterar de relativt likvärdigt och det finns andra egenskaper som är betydligt väsentligare än sensortypen.

En kameras upplösning berättar hur pass detaljerad bild den kan registrera. Ju högre upplösning desto bättre. På övervakningskameror med analog bildutgång mäts den ­relevanta upplösningen i antalet linjer (läs mer). Enklare kameror har ofta upplösningar på runt 360 linjer, medan mer avancerade modeller har upplösningar på runt 420 linjer eller ännu högre. Som en referenspunkt kan nämnas att den standardupplösta TV-bilden i Sverige består av 576 linjer och en Full HD-bild består av 1080 linjer.

Så kallade "ljusskygga personer" slår per definition gärna till under dygnets mörka timmar. För att fånga dem på bild behövs kameror som fungerar när det är mörkt. Övervakningskameror brukar märkas med den lägsta ljusstyrka som de kan användas i. Ju lägre "lux-tal" desto mörkare kan det vara. Det kan exempelvis stå att en kamera kan användas i ljusstyrkor ner till 1,0 lux. Bildmaterialet som kameran skapar vid så lite ljus är dock sällan användbart i praktiken. Det är också svårt att jämföra olika kameror eftersom varje kameratillverkare själv definierar vad den "lägsta ljusstyrkan" egentligen innebär.

När det är helt mörkt måste kameran ha "IR-seende" (infraröd syn) för att ­fungera. ­Genom infraröda lysdioder och en sensor som registrerar infrarött ljus fungerar ­kameran trots att det är kolsvart. Det är denna "night vision"-teknik som även används i diverse dokusåpor och underhållningsprogram.

Kamera med IR-seende. Lägg märke till IR-lysdioderna runt om objektivet.

Exempel på IR-strålkastare

Bilden som kameran skapar av IR-ljuset blir i gråskala, men den är ofta fortfarande fullt tillräcklig för att kunna känna igen människor.

En övervakningskameras IR-strålkastare kan, likt en ficklampa, inte "lysa upp" ett hur stort område som helst. Med några få IR-lysdioder och en bra sensor går det att se ungefär fem meter. Kameror likt den på föregående bild, som är utrustade med riktigt många IR-lysdioder, kan se uppemot 15 meter. Det finns även IR-strålkastare för att öka räckvidden ytterligare.

Kameraövervakningsbild tagen med ljuset tänt.

Samma bild med ljuset släckt men med nätverkskamerans IR-belysning påslagen.

Det är inte alla kameror som kan monteras utomhus. Kameror som står emot väta är märkta med en IP-klass såsom IP44 (klarar strilande vatten från alla vinklar) eller IP67 (vattentäta). Vad de olika IP-klassningarna betyder behandlas närmare här.

Om kamerorna ska kunna vara monterade utomhus året runt ställs det även vissa krav på hur de klarar av de låga temperaturerna. I kamerornas datablad brukar det stå vilket temperaturområde de är gjorda för att arbeta i. Det finns även speciella kamerahus med inbyggd värmeslinga som håller fukt, kondens och snö borta.

Vissa kameramodeller har inbyggda mikrofoner för att ta upp omgivningsljudet. ­Observera att reglerna kring ljudupptagning och ljudinspelning är strängare än reglerna för kameraövervakning och videoinspelning. Läs mer om detta hos Länsstyrelsen (www.lst.se) eller Datainspektionen (www.datainspektionen.se).

Symbol för kamera med zoomoptik och symbol för kamera med PTZ

PTZ är en förkortning för Pan, Tilt and Zoom. Kameror som har stöd för PTZ är inte fast positionerade utan kan panorera (vrida sig i sidled), tilta (riktas uppåt och neråt) och zooma. Detta är användbart om en kamera ska kunna övervaka ett större område. För att det ska fungera måste även DVR:en eller övervakningsdatorn (läs mer) ha stöd för det.

Panorering

Tiltning

Kamerorna kan vara försedda med olika typer av optik beroende på var de sitter och vad de ska övervaka. Med ett teleobjektiv kan de se riktigt långt bort, men bildvinkeln blir väldigt snäv. Med ett vidvinkelobjektiv blir effekten den motsatta. Då får kameran en väldigt bred bildvinkel på bekostad av att objekt långt bort blir otydliga. Bredast av alla kameror ser modeller med fisheye-objektiv, men de gör tyvärr att bilden blir förvrängd.

I traditionella kameraövervakningssystem används 75 Ω-koaxialkabel med BNC-­kontakter för att överföra bildsignalen. Normalt går det att dra över 200 meter sådan kabel, men det är viktigt att tänka på att ju längre kabeln är desto sämre blir bilden. Bildsignalen i koaxialkabeln är trots allt fortfarande analog och känslig för störningar (läs mer).

Eftersom kamerorna också behöver någon typ av strömförsörjning är det vanligt med kombinationskablar (en koaxialkabel och en strömkabel som sitter ihop).  Då behöver nätadaptern inte sitta i anslutning till kameran utan kan kopplas in vid DVR:en eller övervakningsdatorn istället. Ibland sitter det ytterligare en koaxialkabel sammanfogad med de två övriga. Den har en impedans på 50 Ω och används för att skicka ljudet från den eventuella inbyggda mikrofonen.

Kombinationskablage för både videoöverföring och strömförsörjning

För att skicka bildsignalen riktigt långa sträckor är inte koaxialkabel det bästa ­valet; då är det bättre att skicka signalen över nätverkskabel. Med sådan kabel går det att skicka färgsignaler upp till 400 meter (gråskala upp till 600 meter). Lösningen är ­också ­användbar om huset redan har befintlig nätverkskabel i väggarna. Då går det att ­använda nätverkskabeln istället för att dra ny koaxialkabel.

Exempel på balun (termen "balun" är en sammanslagning av orden BALanced och UNbalanced).

För att kunna skicka en vanlig analog videosignal över nätverkskabel krävs två så ­kallade baluner; en i vardera änden. Balunen har en BNC-kontakt på ena sidan och en nätverkskontakt på andra sidan. Förutom att byta kontakt anpassar balunen även ­impedansen, vilket behövs eftersom impedansen skiljer mellan koaxialkabel och ­nätverkskabel. ­Observera att balunen är en helt passiv komponent. Den har inte som uppgift att ­digitalisera bilden och skicka ut den som en riktig nätverkssignal, utan ­signalen som skickas vidare ut på nätverkskabeln är fortfarande en helt vanlig analog videosignal. I och med detta måste nätverkskabeln som används för att skicka videosignalen vara helt separerad från övrig nätverksutrustning. Det går exempelvis inte att koppla in en switch på vägen. Läs mer här för nätverksbaserade lösningar.

Lösning som skickar den analoga videosignalen över nätverkskabel.

Varje övervakningskamera behöver en egen videoingång på DVR:en eller övervakningsdatorn. Om det inte finns tillräckligt många ingångar kan en bildväxlare användas, även om det har sina klara nackdelar. Bildväxlaren visar de anslutna kamerornas bilder genom att byta mellan dem i ett jämnt intervall eller genom att skala ner bilderna och visa flera kamerabilder samtidigt. Om bildväxlaren alternerar mellan bilderna påverkas inte bildkvaliteten, men det är inte säkert att rätt kamera visas vid rätt tillfälle. Det går heller inte att dra nytta av någon rörelsedetekteringsfunktion (eng. motion detection) eftersom den i så fall triggas vid varje bildväxling. Om bilderna skalas ner så att flera bilder kan visas samtidigt blir bildkvaliteten sämre.

Bildväxlare kan fungera på olika sätt, men är närmast en nödlösning i inspelningssammanhang.

Ett sammanhang där det däremot är lämpligt att använda bildväxlare är om övervaknings­bilderna ska visas direkt på en TV. Då kan övervakningskamerorna ­kopplas till bild­växlaren, vilken i sin tur kopplas till en av TV:ns AV-ingångar. Då ­behöver det inte bytas mellan olika AV-ingångar på TV:n för att se olika kamerabilder, utan bildväxlaren presenterar bilderna på ett överskådligt sätt (se bilden ovan). Genom att koppla bild­växlaren till en RF-modulator (läs mer) och skicka ut signalen i antennätet går det att få bilderna från de olika övervakningskamerorna i alla husets TV-apparater.

Det som behövs för att göra om en vanlig dator till en övervakningsserver är dels ett videoimportkort och dels en kompatibel mjukvara. Många videoimportkort levereras med en mjukvara som är optimerad för att arbeta tillsammans med det aktuella kortet, något som är värt att väga in vid val av lösning. Det är även viktigt att fundera över vilka funktioner som ska finnas (läs mer).

Exempel på videoimportkort för PCI- respektive USB-anslutning

Med en fristående DVR (Digital Video Recorder) behöver ingen dator vara igång för att kunna spela in. DVR:en är dessutom oftast något enklare att komma igång med eftersom ingen mjukvara behöver installeras. Datorn har dock en fördel jämfört med DVR:en när det kommer till utbyggnadsmöjligheterna. DVR:en är (oftast) låst till det befintliga antalet ingångar och hårddiskplatser, vilket datorn inte är. Om det behövs mer lagringskapacitet i en vanlig dator är det oftast bara att utöka med fler hårddiskar. Behövs det fler ingångar för att koppla in fler kameror går det att komplettera med ­ytterligare ett videoimportkort. Detta är sällan möjligt med fristående DVR:er.

Det finns en begränsning i hur många kameror både hårdvaran och mjukvaran klarar av att hantera. Mjukvaran kan ha en maxgräns på till exempel 4, 8, 16 eller till och med 32 kameror. Om systemet består av många kameror är det väl värt att undersöka hur många kameror mjukvaran kan hantera. Observera att ökat antal aktiva kameror också ställer högre krav på datorns prestanda (se mjukvarutillverkarens angivna systemkrav). När det gäller hårdvaran räcker det med att undersöka hur många ingångar som finns på videoimportkortet eller DVR:en.

Till vanliga datorer är det sällan problem att hitta hårddiskar som är kompatibla och skulle hårddisken som sitter i datorn bli full går det oftast att installera en till. När det gäller fristående DVR:er kan det däremot vara värt att undersöka tillverkarens kompatibilitets­lista för att försäkra sig om att de tilltänkta hårddiskarna är ­kompatibla. Tidigare var de hårddiskrelaterade kompatibilitetsproblemen ganska få, men nu ­befinner vi oss mitt i en övergångsperiod som ställer till problem. Bland annat börjar allt fler hårddiskar använda 4 kB-sektorer istället för 512 B-sektorer (läs mer) och många produkter har problem med hårddiskar som är större än 2,2 TB (läs mer). Av dessa anledningar är det viktigt att undersöka kompatibiliteten.

Utan rörelseaktiverad inspelning finns det två sätt att styra inspelningar. Antingen kan det vara kontinuerlig inspelning eller så konfigureras mjukvaran så att den endast ­spelar in vid specifika tidpunkter. I båda fallen skapas onödigt mycket filmmaterial, vilket tär på systemets begränsade lagringskapacitet. Lösningen på problemet är att använda rörelseaktiverad inspelning, vilket är en smart teknik för att endast spela in när något händer i bilden. I system med flera övervakningskameror går det ibland till och med att låta en kamera trigga de andra. Det gör att endast en av kamerorna behöver upptäcka en rörelse för att inspelningen av samtliga kamerabilder ska starta.

Konfigurationen av rörelsedetekteringsfunktionen inleds med att administratören väljer vilket eller vilka områden av bilden som systemet ska reagera på förändringar i. Det går exempelvis att exkludera svajande buskar och träd. När systemet därefter ­märker kraftiga förändringar bland de markerade pixlarna startas inspelningen. Hur stora ­förändringar som ska behövas för att trigga inspelningen går nästan alltid att ­konfigurera, men hur pass detaljerat konfigurationen kan göras varierar. I lite enklare system går det bara att ställa in ett övergripande känslighetsreglage, medan det kan ­finnas en hel uppsättning parametrar i mer avancerade system.

Exempel på avancerad rörelsedetekteringsfunktion med flera justerbara parametrar (objektstorlek, historik och känslighet)

Funktionen för rörelseaktiverad inspelning måste testas ordentligt innan systemet driftsätts eftersom det annars finns risk för att systemet antingen missar rörelser eller spelar in alltför mycket. Vid för låg känslighet finns risken att någon rör sig i området utan att systemet reagerar. Vid för hög känslighet finns risken att systemet även reagerar när solen går i moln eller på de minimala vibrationer som uppstår när någon stänger en dörr.

Med en maskeringsfunktion går det att välja specifika områden som inte ska spelas in. Om exempelvis en entré med en kodförbikopplare övervakas kan förbikopplaren ­maskeras så knapptryckningarna på den inte spelas in. Istället visas bara ett svart fält över det maskerade området.

En annan vanlig inställning för rörelseaktivering är hur pass mycket som ska spelas in före och efter en upptäckt rörelse. Efterinspelning (eng. postrecording) handlar helt enkelt om hur många sekunder efter att en rörelse upptäckts som systemet ska fortsätta spela in. Förinspelning (eng. prerecording) är en väldigt smart funktion som spelar in film i ett bestämt antal sekunder innan en rörelse har inträffat. Om systemet ställs in på att spela in exempelvis fem sekunder innan en rörelse upptäcks, så håller systemet hela tiden fem sekunders film i buffert. Om det inte inträffar någon rörelse så slängs de fem buffertsekunderna, men om det detekteras en rörelse så läggs de fem buffertsekunderna in i ett videoklipp som sparas tillsammans med rörelseinspelningen och eventuell efterinspelning.

En händelse varar under sex sekunder. Kameran spelar även in två sekunder före och två sekunder efter händelsen.

Kameror med PTZ (läs mer) kan panorera, tilta och zooma. Hur och när de ska göra detta styrs av övervakningsdatorn eller DVR:en. Det är dock inte alla video­importkort och DVR:er som har stöd för att styra PTZ-kameror. Om de har stöd för att göra det är de normalt utrustade med en tvåpolig plintkontakt dit en tvåledad kabel kan anslutas. Plinten kan antingen vara märkt med "PTZ" eller "RS-485" vilket betyder samma sak (RS-485 är kommunikationsstandarden som PTZ använder).  Kamerorna som ska styras är i sin tur utrustade med motsvarande plintar. Till övervaknings­kameror med PTZ-stöd är det alltså sammanlagt tre eller fyra kablar som ska anslutas: en för ­videosignalen, en för PTZ-signalen, en för strömmatning och eventuellt även en för ljudet.

Anslutning för PTZ

Tyvärr är det inte så enkelt att alla övervakningskameror är kompatibla med alla ­styrenheter när det gäller PTZ. Båda parterna måste kommunicera med samma protokoll (t.ex. Pelco-D) och i samma symbolhastighet (t.ex. 2400 Baud). Styrenheten har ofta inställningsmöjligheter för detta för att den ska fungera med så många kamera­modeller som möjligt. Kontrollera därför vilket protokoll och vilken symbolhastighet (antal Baud) som kameran är gjord för och ställ in DVR:en eller övervaknings­mjukvaran enligt kamerans krav.

Om flera övervakningskameror ska styras kopplas de till separata videoingångar, men de delar på PTZ-utgången. Kamerorna måste därför adresseras med unika adresser för att PTZ-styrkommandona ska justera avsedd kamera. Det görs helt enkelt genom att första kameran får adressen 1, andra kameran får adressen 2 och så vidare.

Precis som på övriga punkter finns det stora variationer när det gäller användar­gränssnittet. Det kan exempelvis skilja mellan hur programmet kan presentera ­kamerabilderna och hur ingående administratören kan anpassa mjukvaran efter sitt behov.

Exempel på olika visningslägen (K = kamera)

Även sättet som mjukvaran använder för att låta administratören leta efter inspelat material kan variera. Ett smidigt sätt är att låta administratören välja ett tidsintervall, utifrån vilket systemet plockar fram alla inspelningar (strukturerat efter kamera).

Exempel på inspelningsöverblick. Färgerna indikerar inspelning.

För möjligheten att kunna komma åt live-videoströmmar och inspelningar över Internet är det viktigt att mjukvaran eller DVR:en har nätverksuppkoppling. Då går det att logga in i systemet via webbläsaren för att se hur det ser ut där hemma eller för att plocka fram en inspelning. Med en nätverksanslutning tillkommer ofta också möjligheten att få ett mail skickat till sig vid en upptäckt rörelse. Då tar systemet en ögonblicksbild och skickar iväg i ett mail till angiven adress.

En mycket användbar funktion är möjligheten att styra kameraövervakningssystemet via en mobiltelefon. I takt med att allt fler använder smartphones har många ­tillverkare av övervakningsmjukvaror till datorer och DVR:er börjat satsa på appar (mobil­applikationer) till dessa. Det gör att administratören, var än han eller hon befinner sig, kan se hur det ser ut där hemma genom sin smartphone (t.ex. Iphone eller Android­baserade telefoner).