Videovigilância sobre IP - Uma oportunidade para o Canal

Existe atualmente uma apetência de empresas e instituições por adotarem soluções de videovigilância, ou reformarem os velhos sistemas analógicos e IP de primeira geração, mas existem também frequentemente clientes que subvalorizam as exigências de um projeto. Ir ao supermercado e comprar um câmara de IP WiFi para monitorizar um bebé ou a porta da garagem acaba por dar um falso sentido de simplicidade a quem decide pela aquisição destes sistemas para uso profissional.

Portanto, é frequente os clientes subestimarem a complexidade e os valores envolvidos quando se trata de cobrir a segurança de forma eficiente, fiável e útil em determinado espaço empresarial ou público. Em sistemas que vão trabalhar 24/7 sem interrupções durante muitos anos, sujeitos às mais variadas condições, a fiabilidade dos equipamentos, nomeadamente das câmaras e dos gravadores, é crítico para que não tenha problemas futuros com o seu cliente, mas, mais importante, na “hora da verdade”, as imagens têm de ser úteis.

Neste artigo vamos descrever de forma sumária cada um dos componentes de um sistema de videovigilância, assim como a sua integração e gestão. 

1- As câmaras

A caraterística determinante de cada câmara é a resolução do seu sensor. Se a imagem captada não tiver resolução suficiente para um visionamento eficaz, só pode esperar mesmo que esta seja inútil, pois não será possível a identificação clara da cena. Só mesmo na ficção policial televisiva uma imagem de má qualidade pode ser ampliada indefinidamente e otimizada como por “milagre”. Se pensarmos que o visionamento ocorre no mínimo num monitor ou televisor HD (1080p), estabelecemos a resolução de referência.

2- As óticas

Todos temos alguma experiência de fotografia enquanto amadores. Os conceitos óticos aplicáveis são similares nas câmaras de CCTV: existem câmaras com objetivas que não podem ser removidas do chassi ( a maioria) , e câmaras preparadas para objetivas intermutáveis, onde se pode optar pela gama de lentes oferecida pelo próprio fabricante ou por um fabricante independente. 

Como na fotografia, os dois parâmetros fundamentais para entender uma objetiva é a sua luminosidade ótica (abertura na escala f ) e a sua distância focal. A distância focal é o parâmetro-chave para o planeamento prévio do numero de câmaras necessárias e para a área que elas vão cobrir. 

Como os sensores variam de tamanho, a distância focal de uma objetiva não é comparável entre câmaras diferentes e temos de usar o ângulo de visão como valor de referência. Para câmaras com focal fixa, a maioria dos modelos tem um ângulo de visão superior a 45 graus horizontais, ( 45º é a referencia comparativa com o olho humano ), portanto produzem imagens mais “afastadas” para abrangeram uma cena maior. Com um custo adicional, uma objetiva variável manual pode ser a melhor solução, porque se afina o zoom durante a instalação, escolhendo assim o enquadramento ideal.

3- Frame rate

Um dos aspetos mais importantes é o frame rate (fps) ou imagens por segundo que o sensor capta. Abaixo de 25 imagens por segundo (varrimento do antigo televisor), a perceção visual humana começa a distinguir as frames individualmente e perde-se a noção de continuum. Mas em videovigilância o frame rate torna-se um problema de armazenamento e de rede. Com exceção de aplicações muito específicas cujo alvo está em movimento muito rapidamente (exemplo da videovigilância do transito automóvel), o frame rate é sempre menor, porque a avaliação de potenciais riscos pode ser feita com muito menos frames por segundo. É óbvio que por software é possível baixar os fps de uma câmara, mas o reverso não é verdade. 

Câmara box da Vivotek com objetiva de distância focal variável; pode fazer até 60 fps, o que a torna ideal para situações de monitorização de viaturas. 

Esta variação de frame rate é em algumas câmaras possível de ser automaticamente programada. Assim, se a câmara não detetar alteração na imagem faz um frame rate abaixo de 1/s e quando deteta movimento usa o frame rate máximo, poupando assim largura de banda e armazenamento. Muitas marcas profissionais usam atualmente o padrão de 30 fps (existem com taxas superiores), mas uma boa câmara com 10 fps pode ser suficiente para a maioria das situações e existe uma diferença de preços a considerar.

4- Ver o invisível

O desenvolvimentos dos sensores nos últimos anos tem permitido sensibilidades de luminância antes consideradas absurdas. A Sony acaba de anunciar uma máquina fotográfica com 400.000 ISO num nível aceitável de ruído. Estas tecnologias de sensores estão a chegar ao CCTV. Mesmo em condições de frame rate de 30, alguns fabricantes apresentam funcionamento em modo de cor com tão pouco como 0,02 lux. Claro que a relação sinal/ruído (S/N) se deteriora. Abaixo dos 40 db a imagem é considerada de fraca qualidade. Mas existem condições extremas de baixa luminosidade que, para distâncias até alguns metros, podem ter ajuda de uma fonte de luz infravermelha incorporada na câmara. O ponto negativo é que a imagem é monocromática.

5- Sem alimentação

7- Sem Ethernet?

Existem muito poucas câmaras profissionais Wi-Fi e a razão é facilmente entendida: largura de banda. No wi-fi 802.11n a largura de banda media é de 150 Mbps, o streaming em MJPEG de um frame rate 30 em HD 1080 é de 60 Mbps, logo duas câmaras apenas bastariam para saturar um access point. Claro que em situações especificas onde existe energia elétrica, mas não é possível mesmo levar cablagem de rede é uma situação praticável, usando menos frame rate e uma maior compressão em H.264

8- Entendendo a compressão 

O streaming transporta três tipos de compressão de video/áudio possível; O motion jpeg (MJPG) , o MPEG-4 (Moving Picture Experts Group) e no seu codec mais evoluído o H.264 (MPEG-4 AVC), que é usado por exemplo nos Blu-ray e em muitos operadores de TV cabo. As diferenças na qualidade da imagem são subtis, mas o seu impacto na rede e no armazenamento não.

Centremo-nos no que ocorre em dois tipos de compressão e qual o seu impacto na rede e no armazenamento. Para uma câmara 1080 full HD em 10 fps e alta qualidade de compressão: Num projeto de 10 câmaras com ficheiros guardados durante uma semana: 

 Para uma câmara 1080 full HD em 10 fps e alta qualidade de compressão: 

 
Num projeto de 10 câmaras com ficheiros guardados durante uma semana:

Esta quantidade de armazenamento de vídeo necessita de servidores de armazenamento dedicados, mas existe outra opção: a gravação ser inteligente, mas sobre isso falaremos no final do artigo.

Este Vivotek NVR (Network Video Recorder) tem 8 portas PoE ,saidas para alarmes, servidor de HTTP, acesso por Mobile, e tem os seu próprio software de visionamento e controlo dispensando um PC.
 

 A grande vantagem é que a maioria dos NVR na verdade cumprem várias funções para além do armazenamento. Muitos são também switches de PoE (se este requisito fizer parte do projeto), adaptando-se às caraterísticas do streaming de vídeo.
Os controladores dos discos RAID são otimizados para vídeo, correm o software de vídeovigilância do fabricante e têm outputs diretos para alarmes e outros dispositivos externos. Alguns NVR no mercado não são mais caros que um PC com configuração média.

Dependendo dos requisitos de armazenamento em função do tipo e número de câmaras, todos os NVR permitem a ligação de discos externos ou de NAS, e mesmo Cloud Storage, o que é um recurso inteligente para o caso de furto. Lembramos que, no limite, uma câmara true HD pode consumir mais de 1 TB por semana, e se o projeto for em espaço público o Artigo 9º da Lei 1/ 2005 obrigada a guardar as imagens por 30 dias. Existam vários processos de não gravar em continuum a imagem, como veremos no ponto seguinte..

O software de videovigilância incluído na compra do hardware cumpre a maioria das funções necessárias, mas pode estar limitado. 

Neste caso é preciso ajudar o técnico a saber o que é relevante, e o que é relevante em segurança é o que foge à normalidade: um aumento súbito de barulho, uma pessoa a correr onde o normal seria andar, um objeto que não deveria estar parado mais que X minutos, uma variação súbita de luminância ou mesmo de crominância que pode indicar uma explosão ou um início de incêndio. E essa monitorização automática é feita para cada imagem, até centenas de câmaras, dependendo da dimensão projeto, dando imediatamente ao operador a possibilidade de verificar se a ocorrência é mesmo um problema de segurança.

As principais marcas

Não pretendemos dar uma lista exaustiva de fabricantes, mas apenas indicar as mais relevantes marcas com distribuição direta em Portugal, que trabalham com o Canal de IT.

Podemos dividir as marcas em três grupos, pela sua própria origem.

O grupo das marcas que tem origem no vídeo profissional e são elas próprias fabricantes dos seus sensores, casos da Canon , Panasonic e Sony. Todos oferecem um array de produtos de gama muito vasta, incluindo servidores de armazenamento e software de videovigilância, sendo que destes, a Canon é o fabricante que tem mais tradição em Portugal na relação com o Canal das TI.

No segundo grupo as empresas exclusivamente da área da segurança, como a Bosch Security e a Vivotek.

Por último, o grupo as empresas que são do universo IT, como a Axis (agora parte do grupo Canon)  e a D-Link.

Conclusões:

1. Faça o planeamento rigoroso das áreas a cobrir
2. Escolha preferencialmente câmaras com resolução igual ou superior a 2 Mp ( HD 1080p)
3. O uso de objetivas de distância focal variável manual permite maior liberdade de opções dos locais de instalação
4. As câmaras PoE facilitam a instalação por dispensarem alimentação, especialmente em situações no exterior
5. Os NVR são frequentemente melhor opção que o uso de PC para armazenamento do vídeo.
6. Providencie o espaço de discos para no mínimo uma semana de gravação de todas as câmaras.
7. Para videovigilância de espaços públicos, as gravações têm de ser guardadas 30 dias
8. O software oferecido gratuitamente pelas marcas de hardware pode estar limitado em número de câmaras ou funções (veja custo de upgrade)
9. Optar por um fabricante com a solução completa pode garantir um mais rápido projeto
10. A videovigilância está sugeita a leslislação, com requisitos adicionais para locais públicos.
    Consulte o site da Comissão Nacional de Proteção de Dados . www.cnpd.pt