Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Радиотехника  кафедрасы

 

 

БЕЙНЕБАҚЫЛАУ ЖӘНЕ ҒАРЫШТЫҚ БАҚЫЛАУ ЖҮЙЕЛЕРІ

Дәрістер жинағы

5В071900- Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін

  

 

 

Алматы 2012

Құрастырушылар: Артюхин В.В., Кондратович А.П., Сүйеубаев О.Б. Бейнебақылау және ғарыштық бақылау жүйелері. 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы – Алматы: АЭжБУ, 2012. – 32б.  

 

 Дәрістер жинағы өз бетінше «Ұялы телекоммуникация мен сандық тарату жүйесі» бағытында оқуға арналған. Дәрісте Ұялы телекоммуникация мен сандық тарату жүйесі бойынша негізгі элементтеріне шолу. Ұялы телекоммуникация мен сандық тарату жүйесінің дамуына байланысты бұл дәрістер жинағына қажеттілік туып отыр. Телекоммуникация   дамуы бір орында тұрмайды, телекоммуникациялық жүйелерді құрудың жаңа технологиялық тәсілдері пайда болып жатыр. Мысалы: ақпаратты таратудың жаңа стандарттары, сондықтан дәрістер жинағында  техникалық сұлбалардың негізгі құру принциптерінен басқа, әдебиеттерге сілтеулер көрсетілген. Бұл сілтеулер  тақырыптарды оқығанда керек болады. Телекоммуникация облысындағы үдерістерді зерттеуге арналған негізгі құрылымдық және принципиалды сұлбалары берілген.

5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы.

Сурет 10, кесте 3, әдеб. көрсеткіштері – 17 атау 

 

Пікір берушілер: техн. ғыл. канд., проф. Медеуов У.И. доцент Қалиева С.А.

  

         «Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. басылым жоспары бойынша басылады.

  

 ã «Алматы энергетика және байланыс университеті» ҚЕАҚ, 2012 ж.

 

Дәріс 1. Кіріспе. Бейне бақылау жүйелерінің даму тарихы

 

Дәріс мақсаты: бейне бақылау жүйелерінің даму тарихын зерттеу.

Дәріс мазмұны: қорғаныш теледидары жүйелерінің пайда болуы. Аналогты жүйелер. Бейнекоммутаторлар, квадраторлар, мультиплексорлар, бейнетіркеуіштер.

 

Ең көп таралған техникалық амалдарды қорғайтын жүйелердің бірі -  қорғаныш теледидары (бейне бақылау жүйесі), ол активті кең түрде мемлекетті, коммерциялық және жеке объектілерді қорғау әдістерінің бірі ретінде қолданылады. Орнату жеңілдігі және пайдаға асыру сенімділігі арқасында жеке дүкендерде, пансионаттарда, жеке үйлерде және пәтерлерде де қолданысы көп.  

Қорғаныш теледидарының негізгі жағымды қасиеттерінің бірі - ол тек қана объекті қорғау режиміндегі бұзылымдарды ғана көрсетпей, осыған қоса ол объектінің айналасындағы жағдайды да бақылайды. Қорғаныш дабылының ойнау барысын анықтап беру,  жасырын бақылау жүргізу және болып жатқан нәрселерді бейнежазбаға жазып, бұзушының әр қимылын белгілейді. Қорғаныш теледидарының жоғарыда көрсетілген мүмкіншіліктері арқасында бұл технология батыс жақта ең белгілі. Барлық банктер өз ғимараттарында  бұл технологияны пайдаланады. Әр дүкендерде қорғаныш теледидары кең қолданылады, өйткені ол  арқылы сауда залы мен бағалы нәрселерді бақылау жеңілге түседі.  Бейне бақылау камералары автокөліктердің қозғалысын бақылау үшін орнатылған. Бұл технологияның қолданбаған сферасы өте аз деп айтуға болады.  Отандық  және шетелдік практикада бұл тележүйелер кейде басқаша аталады: жабық бейне аппаратурасы  (Closed Circuit Video Equipment - қысқартылғанда CCVE), кейде  ССТV.   "Тұйық - жабық" термині жай теледидармен салыстырғанда түбегейлі айырмашылықты көрсетеді, ол арқылы әртүрлі телехабарларды қабылдауға болады. Ал қорғаныш теледидарлама жүйесінде  монитор қалқанында бірнеше камерадан жинаған суреттерді көреміз. Бұл камералар жан-жақта орнатылады. Оператордан (күзетші) басқа бұл суреттерді ешкім қарай алмайды, сол үшін бұл жүйені тұйық және жабық деп атайды.

Қылмыс бірлестіктерінің ақшасы көп объектілерге, мәдениеттік құндылықтарға жоғары қызығушылығы, комплексті ыңғай іздеп, бұл нәрселерді сақтау мәселелерін қарастырып отыр. Дербес жағдайларда интегралды қорғау жүйелерін (ИҚЖ) пайдаланады. Оның ішіне бейнебақылау, өрттік қорғау дабылы, кіруді бақылау, инженерді қорғау амалдары және т.б. олар ортақ жүйеге біріктіріліп, басқаруға және бірлескен жұмысқа арналған.

Бейнебақылаудың телевизиондық жүйелері (БТЖ) ИҚЖ-ның негізгі түйіні болып табылады. Бірақта  БТЖ күрделі және қымбат техникалардың бірі, сол үшін оның жұмысы туралы және оның тактика-техникалық, функционалды мүмкіншіліктері туралы нақты мәліметтерді білу керек. БТЖ-ның сөзсіз артықшылықтары арқасындағы бұл технологияға сұраныс, базарларда әртүрлі арнайы телевизиондық технологиялардың пайда болуына алып келді. Бірақ та жабдықтаушы мен сатушы пайдасы үшін тапсырыс берушіге төменгі сапалы және квалификациялық емес қызмет ететін аппаратура ұсынады. Кей жағдайларда сатып алушыларда да тәжірибе болмайды. Қорытындысында маңызды объектілерде профессионалды емес жүйелерді кездестіруге болады. Телевизионды қорғау жүйесін жобалағанда паспортта рұқсат етілген телевизионды камераның мүмкіншілігіне байланысты орнатады. Осыған байланысты бақылау зонасы мен телевизионды орнату орнын анықтайды және көру өрісінің бұрышын есептеп, объективті таңдайды. Содан кейін тіркеуіштер, мультиплексорлар, бейнемагнитафон және т.б. құрылғыларды сатып алады. Өңдеушілер кабель салады, телекамера мен аппаратураны орнатады, осыдан кейін жүйені қосады. Бір қарағанда бәрі жақсы жұмыс істеп тұрады, яғни мониторда ғимараттың және объектінің территориясының суреті көрсетіледі. Бірақ бірінші оқиғадан бастап, бұзақының түрі көрінбейтінін байқауға болады. Шыққан автокөліктің нөмері көрінбейді, кей жағдайда маркасын да анықтауға болмайды. Кеш уақытында, жағдай бұдан да қиын болады: бөлшектердің суреті анық емес, қозғалмалы объектілер дұрыс көрінбейді. Қорытындысында, телевизионды жүйе толық бақылаудың орнына, бұл жүйе жай қорғаныш көрсеткіш сияқты жұмыс істейді. Оның бұлай жұмыс істеу себебі: жүйені жобалау барысында телевизиондық камераның реалды мүмкіндіктерін және оның жарық түсуіне, кенеттілік тереңдігі, кабельді желілердің рұқсат етілген жоғалтымдары ескерілмейді. 

Фотосуреттердің пайда болғанынан бастап, бәрінде «жылжымалы суреттерді» қалай түсіруге болады деген бір ғана сұрақ болды.  1877 ж. Эдвард Майбридж (Edward Muybridge) тәжірибе жасады: ат трек бойынша шауып келеді, ал 24 қозғалмайтын камералар оны суретке түсіреді. 24 суретті тез қараған кезде, ат қозғалып бара жатқан сияқты болады.

20 жылдан кейін 1889 жылы кинетоскопты ойлап тапты. Бұл құрылғыда кішкентай тесік болатын, ол арқылы жәшіктің ішін қарауға болды. Ал жәшіктің ішінде суреттерден құралған дөңгелек орналасқан. Дөңгелек  тұтқа арқылы қозғалысқа келетін. Тұтқаны қозғаған кезде, суреттер қозғалып тұрған сияқты бейне пайда болатын. 1889 жылы Ганнибал Гудвинның целлулоидты таспасы ойлап табылғаннан кейін, қозғалмалы суреттер индустриясы тезірек дами бастады. Көп жылдар бойы дауыс және түспен толықтырылған целлулоидты таспа киноиндустрияның негізгі стандарты болды. Тек қана 1956 жылы "Ампекс" (Ampex) атты компания нарыққа ең бірінші  коммерциялық өмір мүмкіншілікті ленталық бейнетіркеуіш (Video Tape Recorder, VTR) моделі VR-1000 ды шығарды.  VR-1000-ның төрт басы және қара-ақ суреттерді жазатын және кең (2 дюйм) магниттік лентада екі дауыстық жолы болды. Әрине, бұл машиналар коммерциялық теледидар үшін ғана пайдаланылды, өйткені бағасы өте қымбат болды. Тек қана 70-ші жылдары ленталық бейнетіркеуіштер арзандағаннан және мықтырақ болғаннан кейін ғана көп адамдар қолдана алатын болды.

Қымбат емес бейнекамералар мен кассеталық бейнетіркеуіштердің (Video Cassette Recorder - VCR) пайда болуынан бастап, локальді теледидарлама индустриясы (CCTV - Industry), яғни қазіргі түрдегі технология пайда болды.  Әрине, қарама-қайшылықтар болды. Мысалы: әртүрлі бейнестандарт, ТД -  PAL  үшін жасалған, көбінесе Европа мен Азияда және NTSC солтүстік Америка мен Жапония үшін, және басқа түрлері  BETA мен VHS форматтарының арасындағы айырмашылықтар. Сдандартты кассеталы бейнетіркеуіштерді CCTV индустриясында  қолдануының екі негізгі қиыншылығы: әр бейнекамера жеке бейнетіркеуішті қажет етті және стандартты түрдегі жазу жылдамдығы екі сағат қана болды. Сондықтан, төрт камераның жазбасы үшін 24 сағат аралығында төрт бейнетіркеуіш, 48 кассета және кассеталарды ауыстырып тұратын адам қажет болушы еді.  Бірақ бұл екі қиыншылықтар тез арада шешілді.

Ұзақ уақыт аралығында тіркеу жасау үшін өндірушілер таспа таратушы механизмді ойлап тапты. Ол баста-тоқта режимінде жазба жасай алады, сондықтан суреттер жеке-жеке болды. Бастау мен тоқтату мөлшерін тере отырып, стандартты екі сағатты таспа 12 сағаттық жазба үшін қолданыла алады, егер 5 кадр/с жылдамдықпен тіркеу жүрсе 30 сағаттық жазба жазылады (NTSC форматында). Осыған қоса, әр сурет немесе бейнекадр екі өрістен тұрады, сонда екеудің орнына бір өріске жазса, онда таспа 24 сағатқа жетеді және оны күніне бір рет қана ауыстыру керек болады. Бұл режим қазіргі кезде стандартты 24-сағаттық режим (24 - Hour Time Lapse Mode) ретінде  танымал. «баста» мен «тоқта» командаларын түрлендіре отырып, жазбаны 72, 480 тіпті 960 сағатқа дейін ұзартуға болады.

Тізбекті коммутатор жүйелері кіші дүкендерде, жеке үйлерде, автокөлікті тұрақтарда қолданылады. Орталық құрылғылар, коммутаторлар қолмен және автоматты түрде мониторлар мен камераны  басқаруға арналған. Бірақ камералар көп болған сайын, индивидуалды камералар арасындағы уақыттық аралықтар ұзақ болады. Сол үшін сурет жүйелері келді, яғни суретте және квадрода. Бұл жүйелер электронды әдіс арқылы екі немесе төрт суретті біріктіреді және бірыңғай бейнеағынға жиналып тіркеледі. Бұл технология бойынша барлық камералар бір уақытта тіркеледі және әр бейнесурет реалдың бөлігі болып табылады. Ал сапасы нашарлайды. Мұндай технология үлкен үйлерде, жайлы кооперативтерде, автокөлік тұрақтарында, кеңселерде, дүкендерде,  орнатуға арналған. Бұл бейнелерді қарауды жеңілдетеді.  Квадраторды жазба үшін және бейнемагнитафонға қосып пайдалануға болады. Бұл жағдайда бейнемагнитафонға төрт камераның бейнесі бір мезетте жазылады. Төрт камераның бейнесі квадратор арқылы бір мониторға мультиэкран 2х2 форматында жазылады және ол бүкіл жағдайды басқаруға мүмкіндік береді. Квадраторлар  коммутаторларға қарағанда, өңдеуге байланысты түсті және қара-ақ бейнесигналдар болып бөлінеді.

Квадраторлар пайда болғаннан бастап қосымша мүмкіндіктер пайда болды:  реалды уақыт мезетінде бейнені өңдеу (1.1 суретті қара); коммутатор функция мүмкіндігі (толық формат режиміндегі камерадан суретті алу); экранға мәтіндік ақпаратты шығару; әр бейнекамерадағы жоғалған бейнесигналдардың детекциясы. Алдыңғы уақытта бұдан да күрделі  бейнеқорғау жүйелері пайда болды. Олар тек қана бейнебақылау ғана емес, аумақтың бейнежазбасында жасай алады.  Егер үрейлі жағдайлар туса, автоматты түрде қосылады. Егер бұзушының қозғалысын бір немесе бірнеше маркерлік әйнектерде анықталған жағдайда, қозғалыс детекторы үрей сигналын тудырады. Бұл үрейдің әсерінен бейнемагнитафонға үзіліссіз жазба жазылады да, соңғы мониторда осы уақыт мезетіндегі оқиғалар көріне бастайды. Бұл жүйеде екі бейнемонитор қолданылады. Бірінші бейнемонитор оператордікі, ол тікелей квадраторға жалғанады және оператордың қалауы бойынша төрт бейнекамерадағы ашық немесе квадраторлық бейнелерді көрсетеді. Екінші бейнемонитор, қорытынды монитор, ол бейнемагнитафонға қосылып, тек қана бейнемагнитафонға жазылатын квадраторлық бейнені көрсетеді. Арнайы бейнемагнитафон квадраторланған бейнені  не тұрақты жазады, не үрейлі жағдай туған кезде ғана қосылады. Аналогты қозғалыс детокторларының анықтау зоналары негізі көп емес (төрт зонаға дейін), сол үшін мұндай құрылғылар адамы аз келетін ғимараттардың ішіне орналастыралады.

1980 жылдың ортасында ең ақырғы құрылғы - мультиплексор пайда болды. Тізбекті айырып- қосқыш тез арада қоса алмады, (секундына бір рет), ал мультиплексор бір секундта 20 рет қосып- айыруға мүмкіндігі бар еді. Сонда ол бір секундта 16 әр түрлі камераны тіркеу жасауға мүмкіндігі болды. Кассеталық бейнетіркеуіштерге 20 бейне/с жылдамдықпен бейнені жазуға талап пайда болғаннан кейін, реалды уақыт мезетіндегі 24-сағаттық режимдердің пайда болуы туындады. Бірақ баста-тоқта режимінің арқасында емес, ол таспа жылдамдығының азаюының арқасында болды. Мұндай жүйелер супермаркеттерде, банктерде, ойынханаларда, заводтарда, ауруханаларда, көп қабатты көлік тұрақтарда орнатылды.

 

1.1 сурет  – мультиплексорлы бейнетіркеуіш жүйесі

         Мультиплексор бірнеше бейнекамералардан (16) бейнелерді бір арнайы бейнемагнитафонға жазуға мүмкіндік береді. Бейнекамерадағы бейнелер бейнемагнитафонға толық экранды режимде рұқсатын өзгерпей жазылады (квадратордан жазылған квадраторлық бейнеге қарағанда).  Бүкіл арналардан кадрлар тізбекті жазылғандықтан, мультиплексор көп бейнекамералардан бір магнитафонға жазбаны жазу кезінде ең көп қолданылады.  Осыған қоса, мультиплексорлардың көптеген моделдерінде орнатылған қозғалыс детекторлары бар. Ол бекітілген зонадағы қозғалыстарды анықтайды. Егер бейнекамераның бейнесі өзгерсе, онда мультиплексор бейнемагнитафонға толығырақ жазба жазады. Нәтижесінде, қай бейнекамерадан кадрлар  жазылды сол бейнекамера көрсетіледі. Бұл арқылы бейнекассетадағы орын  үнемделеді.  Ал бейне көрсетілгенде, бейненің дискреттілігі азаяды. Қозғалыс детекторынан басқа, мультиплесорларда қорғаныш сигналдарының қосатын кірістері және жоғалған бейнесигнал детекторы болады. Мультиплексорлардың типтері бойынша бірнеше класқа жіктеуге болады: симплексті, дуплексті және триплексті.  

CCTV-ның бүкіл тарихында көптеген дәлелдерді сақтау үшін өте көп бейнелерді тіркеуге талап қойылған. Бірақ соңында мультиплексордың жұмысын практикаға енгізгенде, негізгі мәселе көбірек бейнені тіркеу емес, керек бейнені анықтап тауып алу болды.

    

         Дәріс 2. Сандық тіркеуіш. Бейненің қашықтыққа тасымалы

   

Дәріс мақсаты: бейнесигналды тіркеу кезінде бейне бақылау жүйесін ұйымдастырудағы негізгі айырмашылықтарды зерттеу.

Дәріс мазмұны:  тіркеудің сандық жүйесіне көшу, қашықтан бейнесигнал тарату.

 

90-шы жылдардың басынан компаниялар  өнімділігі жоғары чипсеттер беретін және бейнені жалпылай сандық түрде жазатын әдістерді пайдаланды. Сол кезде аналогты бейнелер кассеталық бейнетіркеуіштерге жазылса, ал бейнені сандық күйде жазу үшін, алдымен оны аналогтық сандыққа конверттеу керек  (2.1 суретті қара).

2.1 сурет - сандық бейненің форматы

Бұдан көретініміз, 640х480 размерлі бейне 320x240 пен салыстырғанда төрт есе көп ақпаратты құрайды. Егер 320х240 бейне 7 Мб размерлі болса, онда  480х240 28 Мб болады. Қолданылатын чипсетке байланысты, сандық бейне әр түрлі пиксельдер санынан тұрады. Ал олар аналогты сигналдан алынады. Ең көп таралған бейне размері - 640х480 немесе 320х240. Аналогты бейне екі өрістен тұратынын естен шығармау керек. Әр өріс орташа аналогты бейне бойынша шамамен  262-1/2 сызықтан тұрады. Одан  320х240-та өрістің конверттелуін  жеңіл көруге болады.  Әр екінші пиксельді көлденең арқылы және әр сызықты тік түрінде әр өріс үшін таңдауға болады. Екінші өріс 1/60 с-қа кеш жүргендіктен, екі сандық бейне «тарқатылған» (de-interlaced) болу керек. Сол кезде соңғы бейне артефаксыз болады. Time-Laps VCR қолданған кезде сыйымдылығы 30 күндік архив сандық бейнетіркеуіштер үшін 30 таспаны және 24 сағаттық режимді  қолданады, біріншіден, олар қымбатырақ болады, екіншіден оларды ауыстырып пайдалану қиынға түседі. Сол үшін сандық бейнетіркеуіш бейнені сақтау үшін сығуды (компрессия) қажет етеді, бірақ визуалды шығындар минималды болуы тиіс. Сығу әдістері әртүрлі болуы мүмкін, бірақ олардың барлық бейнекомпрессорларға ортақ бір ерекшелігі: компрессияның нақты бір деңгейінде видеобейне деградацияға ұшырайды (2.2 суретті қара).

2.2 сурет  –  бейненің сығу дәрежесі мен сапаның нашарлануы арасындығы  байланыс

 

Сығу дәрежесі және бейненің өлшемі (пиксельде) бейненің санымен ыңғайландыру керек, оларды қатаң дискте сақтау керек. Сонымен қатар, көптеген сандық бейнетіркеуіштер қазіргі кезде тек бір өрістерді тіркейді себебі, әржолдың бұралуы және мәліметтер саны екі есе кесіледі, бұл кезде бейненің өлшемін 640х480-нен 640х240-қа дейін сығу керек. Осы уақытта 320х240 бейне VHS сапасында ойнатылады, SVHS сапасында бейнені алу үшін  640х240 немесе 640х480 өлшемділер қажет. Әдетте қателік мынадай: 640х480 форматтағы бейне әр уақытта 320х240 форматтыға қарағанда сапалы болады. Мысалы - 320х240 бейнесін 1000:1 дейін сықсақ, сонда өзгеретін бейненің өлшемі 7 Мб-тан 7 кб-қа дейін кішірейеді. Тура осындай 7 кб өлшемге жету үшін 640х480 пиксель 4000:1-ге дейін сығылуы керек. Осындай жоғарғы компрессия деңгейінде сығылу кезінде бейне сапасы 320х240-қа қарағанда 640х480 пикселде төмендеуі мүмкін. Нақты алгоритм компрессиялары кең шектеулерде индустриалды стандарттардан (JPEG, MPEG) "өзі жасалуына" дейін өзгеруі мүмкін, бірақ та олар ең басты екі топқа бөлінеді: толық кадрлы (Full Frame) және жағдай бойынша жаңартылатын (Conditional Refresh). Мультиплексорлармен бірге енгізілген жаңа қасиет – ол активті детектор. Активті детектор мультиплексорға кассеталы бейнетіркеуішке жіберілетін бейнелердің жиілігін өзгертуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде "қозғалыспен" бейнелер "қозғалыссызға" қарағанда жоғарғы жылдамдықпен тіркеледі. Кейбір алғашқы мультиплексор моделдері бейнелерде қозғалыс байқалған кезде ғана бейнелерді бейнетіркеуішке жіберетін  режим қосты. Кассеталы бейнетіркеуші магнитті таспаны орнатылған жылдамдықпен қозғалтты, бұл таспаға жазуға алып келді. Теориялық жағынан бұл режим 16 камера жазбасы бар таспаларды көруді оңайлатуы керек, өйткені активтілігі бар бейнелер ғана көрсетіледі, бұл режим қолданысқа енбеді. Сандық бейнетіркеуіштер үшін бұл режим өте пайдалы, өйткені ол қатаң дискте орын қалдырады және жадының сыйымдылығын арттыра алады. Дегенмен сандық тіркеуіштер – мультиплексорлы комбинацияның және кассеталы бейнетіркеуіштің дамыған түрі. Көбіне сандық бейнетіркеуіштерде ұсынылатын үшінші қасиеті бар, ол осы ғасырда қосымша құрылғыны, яғни арақашықтықты бейнетрансмиттерді қолдануды қажет етеді. Модемдер 9600 бодтан тезірек бола бастағанда, пайдаланушылар өздерінің жұмыс істеп отырған жерлерінде қолданғылары келді. Бейнелерді қашықтыққа жіберу тек таспаларды жіберу уақытын ғана үнемдеп қоймай, сонымен қатар пайдаланушыларға бір объектіден екінші объектіге қосылуға және бірнеше объектіні бір уақытта бақылауға мүмкіндік береді. Кассеталы бейнетіркеуіштер, мультиплексорлар және бейнетрансмиттерді біріктіру күрделі мәселе тудырады (әсіресе жаңғыртуға байланысты), көптеген сандық бейнетіркеуіштер мұны дестені оңай қолданатын интегралданудың бөлігі ретінде ұсынады. Нарық әртүрлі сандық бейнетіркеуіштерді талап етеді. Аз жүйелі сандық бейнетіркеуіштер стандартты күзет сызбасында мультиплексорлы жүйесінің орнына пайдалануы мүмкін, егер камералар саны төртеу немесе одан аз болса және оның бағасы басты факторы болса ғана пайдаланылады. Сандық бейнетіркеуіштердің көбі үш негізгі артықшылықтарын ұсынады: бір уақытта жазу және жаңғырту, интелектуалды алгаритм және т.б. Сандық бейнетіркеуіштердің үлкен жүйесі мынадай технологияларды пайдаланады, әр камерамен тіркеу жасауды толық кадрлы режимде  және толық жылдамдықпен, мәліметтерді қабылдау үшін артық сыйымдылық ұсынады, RAID сияқты, ол – жүйеішілік және жүйелік архитектура, бұл тіркеуіштер үлкен қосымшаларда ашуды оңайлатады, мысалы әуежайлар, супермаркетер, ойынханалар және тағы басқалары. Сонымен, қосымша дәстүрлі сандық бейнетіркеуіштерде тағы да кеңейтілген DVR қосымшасы бар, олар интерфейсті банкоматтар және басқару жүйесінің қосымшасы. Мәліметтерді тіркеу кезінде осы және басқа да бейнелерді сорттап және іздеу жылдам және тапқыр жолмен жүзеге асырылуы мүмкін. Сандық бейнетіркеуіштердің CCTV нарығында тез өсуші сегменттердің бірі болып табылуына таңғаларлық нәрсе жоқ. Мекемелерді басқаруға байланысты көптеген мамандар компьютерлі желілермен мамандандырылған компьютер арқылы мәліметтер жіберу жүйесін кеңінен пайдалануда. Олар компьютер арқылы мәліметтердің жіберілуін, телефондық ара–қатынастарды, бейнеконференцияларды және көптеген басқа тапсырмаларды шешеді. Технологияның мәліметтері мекеменің басқарушы бейнебақылаушысын жасауда пайдаланылуы мүмкін. Бейнекамералар негізінде жасалған күзетті байқаудың әртүрлі жүйелері белгілі. Мұндай жүйелердің кемшілігі олардың шектеулі бір ауқымдағы жұмысы: аналогты бейнесигналдың жіберілу қашықтығы физикалық арна бойынша бірнеше жүз метрді құрайды. Арақашықтықтығы арттыру бейнелердің сапасының төмендеуіне әкеледі, бақылауға алынған нысанды қадағалау қиынға соғады, яғни жүйе өзінің негізгі жұмысын орындауды тоқтатады. Сонымен қатар аналогты қағидадағы үлкен бақылау жүйесін жасау қиындық тудырады. Қазіргі заманғы сандық технологиялар жүйелерді сенімдірек және әмбебап қылып ғана қоймай, сонымен қатар бағаларын да қол жеткізетіндей етеді. Бейнебақылаушылар, сандық құрылғылар негізінде жасалған, жоғарғы сапалы бейнесигналдарды әр түрлі қашықтықтарда айналмалы бейнекамералармен басқару мүмкіндіктерін біріктіреді. Бейнесигнал және бейнекамерадағы қосымша сигнал дәл сол уақытта кешігусіз байланыс жүйесінде сандық түрінде басқару пультіне түседі, ол сол ғимаратта да және де басқа жерде орналасуы мүмкін.  Оператордың жұмыс орны дербес компьютер, бейнемонитор және телевизор болуы мүмкін. Оператордың дербес компьютерді пайдалануына байланысты оның бағдарламалық жабдықталуы міндетті түрде компьютерге орнатылады. Пайдалануға өте оңай және ыңғайлы графикалық интерфейс барлық басқару функцияларына және бейнесуреттің компьютер мониторының экранында көрсетілуіне  тікелей қосылуды қамтамасыз етеді. Бұрылысты құрылғыларды басқару үшін джойстиктер, графикалық интерфейстер және стандартты пернетақталар пайдаланылады. Осыдан бейнесерверге қосылу үшін локальді желі немесе Internet жүйелерімен бірге әр түрлі қосылулар болуы мүмкін. Егер жүйеде екі немесе одан да көп бақылау посты бар болса, керекті деңгейлер және мүмкіншіліктер орындалатын болады. Бір бейнесерверге бір уақытта бірнеше бейнеағым және телеметрикалық қабылдағыштар қосылуы мүмкін. Әр түрлі дайындаушылардың қашықтықтан басқаратын операцияларды орындайтын құрылғылары да әр түрлі,  олардың бір-бірімен сәйкес келмейтін  басқару жүйелері және протокалдары бар. Дегенмен құрылғы басқа жүйелерге оңай бағытталады және көптеген шығарушыларды бір жүйеге біріктіре алады.  Көрсетілген жүйелер технологиялық үрдістерді, автотранспорттың іс-әрекеттерін, медицинаны, оқуды, бейнебақылаудың  ойын бизнесінде, күзет жүйесінде бақылау үшін пайдаланылуы мүмкін. Олар пайдалану кезіндегі оңайлылығымен, әмбебаптылығымен және жоғарғы қорғанысымен ерекшеленеді.

 

Дәріс 3. Бейнебақылау жүйесінің негізгі компоненттері

 

Дәрістің мақсаты: негізгі құрылғылар, бейнебақылаудың жүйесіне және олардың сипаттамаларына кіретіндерді оқып үйрену.    

Дәрістің құрамы: телевизиялы камералары, объективтер, бейнемониторлар, коммутация құрылғылары, тіркеу құрылғылары, қорек көзінің жүйесі, мәліметтер жіберу арнасы.

 

Телевизиялық камера (бейнекамера) – бұл құрылғы, бақыланылатын объектіні оптикалық суреттерді электрлік бейнесигналдарға өзгертеді. Телевизиондық камера жүйенің ең негізгі элементі болып табылады, өйткені дәл осыдан объект туралы ең алғашқы мәліметтер түседі және соның сипаттамаларымен суреттің сапасы толығымен анықталынады. Бейнекамера теледидарлы күзеттің ең керекті элементі болып табылады, сондықтан қазіргі уақытта олардың көптеген модельдері мен түрлері жасалып және шығарылып жатыр. Жарықсезуші элементтің орнына әдейі жасалған азгобаритті жартылай өткізгішті сенсор пайдаланылады (ағылшынша  CCD - Charge Coupled Device – қорек көзінің желісі бар құрылғы (ҚКҚ матрицасы). Бұл салыстырмалы жаңа камера түрі, габариттері бойынша видиконтты камералардан кішірек, рұқсат етілетін қабілеттілігі жоғары және ұзаққа шыдайды. Сонымен қатар CCD камералары 0,1 люкс және одан да төмен жарықтылықта жұмыс істей алады. Бірақ та бұндай камералардың қазіргі кездегі бағасы өте жоғары, бағасы түсуінің мүмкіндігі бар.

Телевизиялы камераның сапасы бір қатар көрсеткіштерімен анықталады, көп жағдайда белгілі бір жүйелер үшін камералар таңдаған кезде мына сипаттамаларға жүгінген жөн. ГОСТ Р 51558-2000 бойынша телекамераның үш техникалық сипаттамаларын тексеру керек: рұқсаттылық; жарықтылық жұмысының диапозоны және сигнал/шуыл арақатынасы. Сол уақытта телевизиялы құрылғылар жіберуінде егжей-тегжейлі көп параметрлері көрсетіледі.

Рұқсат етілетін қабілеттілік (рұқсат етушілік) – максималды телевизиялы желілер саны (ТДЖ), камераның кірісіндегі сигналдың рұқсат етілген  модуляция тереңдігі минималды 10% болған кезде ажыратады. Ақтан қараға қарай және қарадан аққа қарай бір-бірлеп үдемелеуге рұқсат етілген камераның ортасындағы экраннан анықталынады. Экраннның шетіндегі кейбір суреттердің сапасының нашарлауы рұқсат етіледі. Камераның рұқсат етілуі артқан сайын, кішкене бөлшектерді көруге болады. Қара-ақ желілер үшін  жай рұқсат етілулер 380…420 және әртүрлі желілер камерасында 300…320 болады. Жоғарғы сатыдағы жүйелерде жоғарырақ рұқсат етілудегі камералар пайдаланылады (500…600 ақ-қара желілер үшін және әртүрлі желілер үшін 375…450). ҚКҚ матрицасын толық немесе эффективті пиксель санымен сипаттауға болады. Толық санды пикселдерге жарық түспейтін немесе сандық бейнені тұрақтандыру үшін пайдаланылатын сонғы жолдағылар да кіреді,  ал солардың ішінде бейнені құрау үшін  шынымен де пайдаланылатындары эффективті болып саналады. Басқа тура жағдайлар үшін неғұрлым жоғары болса соғұрлым жақсы. Пиксельдер саны жоғарғы жолдағы рұқсат етулер санымен анықталады, өз ашылу жолында кадрлар биіктігіндей 700 пикселдері бар матрица, 700 ТД-желі/h артық емес рұқсат етілулерді қамтамасыз етеді.

Шекті сезімталғыштық (сезімталғыштық) - ҚКҚ - матрицасындағы минималды жарықтандырғыш кезінде камера жұмысқа қабілеттілігін сақтайды. Қара-ақ камералар үшін сезімталғыштығы 0,1…0,5 лк, түрлі-түсті үшін 1…3лк. Жүйелерде әлсіз жарықталған объектілерді бақылауға арналған және шағылу қабілеттілігі аз болады, онда сезімталғыштығы жоғары камералар пайдаланылады  (0,01 лк шамасында). ҚКҚ -матрицасы өте қажетті қасиетке ие -  тастай қараңғыда инфрақызыл жарық жағдайында нақты кескін алуға болады  (әсіресе "жылы" объектілерді, мысалы - адам). Осыған байланысты кейбір камералар орнатылған ИҚ-көмескі жарықпен жасалынады. ҚКҚ сенсоры, фотоэлектрлік теледидарлық камера (ТК)  теледидарлы бақылау жүйесінде түрлендіргіш ретінде пайдалануға ыңғайлы, сызықты жарық түсті сезгіштігі қасиетінен жарықтанудың қанығуына дейін қамтиды.  Стандартты жиналу уақытында биіктік жарықтанудың  мәні, жарық сезгіштік элементінің мөлшеріне және төменгі потенциалына тәуелді, яғни ҚКҚ сенсорының размеріне. 1/3", 1/4" типтік мағыналы сенсор үшін 0,7…1,0 люкс болады. Жарықтық қасиеттерінің жұмыстық нүктесін былай таңдайды,  кадрдағы максималды жарықтану  20…30 % - ке жарықтану қанығуы нақтылы даналы ҚКҚ сенсоры үшін, ал  бейнетрактегі күшейту ТК сол кезде 75 Ом кедергісінде толық 1В бейнесигнал алынуы қамтамасыздандырылды (0,7 В меншік бейнесигнал). 3.1-суретте ТД камераның өтпелі сезгіштік сипаттамасының жарықтың өзгеруіне тәуелсіздігі көрсетілген.

3.1 сурет - ҚКҚ сенсорының сезгішті жарықтық сипаттамасы

 

 Телевизионды сигналдың жоғары сапасы керек кезде «сигнал/шуыл» қатынасын санайды,. Ол жоғарылаған сайын бейненің сапасы жақсарады. Қалыпты  "сигнал/шуыл" қатынасы 40 дБ болып саналады. Жоғары класты камералар үшін бұл қатынас 58 дБ-ге дейін жетеді, бұл  КАР-ді  45 дБ және одан да көпке көтеруге рұқсат етіледі.

Камераның маңызды бөлінбес қасиеті - объектив болып табылады. Объективтің сипаттамалары көбінесе фотографиялықтармен сәйкес келеді:

- ұзынфокусты объективтер алыстағы объектілерді немесе үлкен емес мөлшердегі заттарды бақылауға пайдаланылады;

 - кеңбұрышты объективтер объектіге панорамалық бақылау керек жерлерге құрылады;

 - фокусты ара қашықтығы өзгеретін объективтер (ZOOM-ы бар) бақылау объектісін жақындату үшін қолданылады. Фокусты ара қашықтықты өзгерту қашықтан басқару арқылы жүзеге асырылады.

Объектив – объектідегі ҚКҚ -матрицасындағы жазықтықтағы кескінді өзгертуші құрылғы. Объективсіз теледидарлы камера жұмыс істей алмайтыны айдан анық. Атап өткендей, объектив, камераға орнатылған немесе ауысатын болуы мүмкін. Қосылатын «С»  түйіншегі бар камералар үшін тек ғана «С» түрлі объективі барлары қолданылады. Егер камерада «CS» түйіншегі болса, онда оған арнайы өтпелі сақинасы бар объективтер «CS» және «С» керек.

Фокустық ара – қашықтық f (мм) көру бұрышының үлкендігін белгілі оптикалық форматта сипаттайды. Фокустың ара – қашықтығы азайған сайын, бақылайтын кеңістіктің көру бұрышын көбірек алуға болады және керісінше. Дегенмен өте үлкен көру  бұрыштарында (жуық шамамен 90… 120° және одан да көп) қажетті суреттің бөлшектерін және ауқымын қарау өте қиын, кейде тіпті мүмкін емес.

Объективтің фокустық ара–қашықтығы мына формула бойынша табылады:

f = h·L/V,                                                              (3.1)

 

мұндағы f - қажетті фокустық ара қашықтық (мм);

h – ҚКҚ - матрицасының тік бойынша мөлшері (мм);

L – бақылаудың максималды ұзақтығы (м);

V – бақылаудың максималды ұзақтығы бойынша көру өрісінің өлшемі (м).

 

Бейнемониторлар - бейнесигналдарды екі өлшемді бейнеге өзгертетін құрылғы. Бейнемониторлар бейнебақылау жүйелері үшін арнайы қолданылатын аспап болып табылады (ол тәуліктік жұмысқа, кадрларды жекелей қосуға ыңғайлы), сондықтан оларды қарапайым телевизиялы бейне қабылдағыштарымен немесе компьютерлі мониторлармен ауыстыру тиімсіз, тіпті мүмкін емес. Бұдан басқа, көп бейнемониторлар бiрнеше камералардан сигналдарды қабылдауы үшiн кiрiстiрiлген бейнекоммутаторлармен жабдықталған. Мониторлар екi сыныптарға жiктеледi – ақ-қара  және түрлi түстi суреттiң мониторлары. Мониторлардың негiзгi сипаттамалары диагональ бойынша экранның өлшемi және көлденең бойынша рұқсат ету қабiлеттiлiгi болып табылады. Көбінде 9" және 12 "  өлшемді мониторлары өте жиi қолданылады. Суреттiң қосарланулары (квадраторлар) құрылымдардың қолдануында монитордың үлкен өлшемi барлары қолданылады: 15", 17" немесе 20".

Коммутацияның құрылғыларын келесi түрлерге бөлуге болады:

Тізбектейтін бейнекоммутаторлар - бұл құрылғы тізбектеп қосуды  бейнесигналдардың бiрнеше телекамераларынан бiр немесе бiрнеше шығуларға ауыстырып қосуды қамтамасыз етеді (мониторлар). Тізбектей қосудың бейнекоммутаторларында камераны автоматты («аударатын») және қолмен ауыстырып қосу режимдері болады, ол барлық камералардан немесе  кейбiреулерден саралап көруге мүмкiндiк береді. Кiретiн бейнеарналарының саны 4-тен 16-ға дейін, ал коммутацияның бiрнеше блоктарының қолдануында – 64-ке дейiн болады. Тізбектеліп қосылудың бейнекоммутаторлар құрылымдары салыстырмалы түрде оңай құрылғылар болып табылады, өйткені олар  үлкен емес және қымбат емес жүйелерде қолданылады.          

Бейнеквадраторлар - бұл құрылғы бейнелерді 4 бейнекөздердегі бір экранға орналастыруды қамтамасыз етеді, бұл жағдайда ол 4 бөлікке бөлінеді (квадранттар ) және жүйедегі монитор санын азайтуға мүмкіндік береді. Жоғары рұқсат етілудегі квадраторлар 8 камераларға бiр мониторда жұмыс iстеуге мүмкiндiк бередi: олар 4 камерадан тұратын екi топ құрады және кезекпен   экранға шығарады.  Кейбiр квадраторларда орнатылған қозғалыс бейнедетекторлары болады.

Қозғалыстың бейнедетекторы - орнатылған немесе автономды электрондық блок болып табылады, ол жадында ағымдағы телекамера бейнелерін сақтайды және  қорғалатын аймақта өзгерiстердiң пайда болуына байланысты үрей сигналын береді. Қозғалыстың бейнедетекторлары негiзiнен, операторлар көп камераларды қадағалауды қажет ететін iрi объекттілерде пайдаланылады. Сандық қозғалыстың бейнедетекторлары жоғарғы кластың күрделi жүйелерiнде қолданылады.

Бейнемультиплексорлар – бейнежазу мен басқарудың жоғары технологиялық жүйесін ұсынады, оның кең функционалды мүмкіншіліктері бар, ол кодталған кассеталарды жаңғыртуға және үрей сигналдарын өңдеуге, кодтау арқылы бiр бейне кассетаға бiрнеше камералардан (16-ға дейiн)  бейнесигналдарды жазуға арналған. Мультиплексорлар жазудың әр түрлi әдiстерi арасындағы ауыстырып қосуды жүзеге асырады, ол экранда пайда болғанды жазып алуға немесе экранда пайда болған бейнені көруге және бір мезгілде басқа камераға жазуға мүмкіндік береді. Бейнелердiң экранға шығуының бірнеше режимдері болуының арқасында жазып алынған бейнені бір мониторда толық экран режимінде көруге болады. Квадратталған экран режимінде және «суреттегі сурет» мультиэкранды режимінде (8+2, 9, 4+3, 12+1) немесе 16 сегмент бір экранда қаралуы мүмкін. 

Матрицалық коммутаторлар орнатылған процессорға ие және олар кез келген мониторда көп мөлшерде енумен бейнесигналдардың тәуелсiз коммутациясын қамтамасыз етедi. Қозғалыс детекторы бар болса коммутатор өз бетімен жағдайды қадағалайды және қауіпті кезде дәл сол жердің бейнесін шығарады, сонымен қатар оператордың назарын аудару үшін дыбыстық сигнал береді. Матрицалық коммутаторлар оларды бұрылу құрылғысы мен вариообъективі арқылы басқарудың кез келген ретімен камерадан бірнеше тізбектей бейнелерді  жасауға мүмкіндік береді, сонымен бiрге үрей сигналын туғызып, ағымдағы уақыт пен датасын операторға нұсқау арқылы олардың орналасқан камера нөмiрлерi мен бөлмелердiң атауын шығарады. Бейнебақылау жүйелерiндегі компьютерлік техниканы қолдану нәтижесі соңғы үлгідегі сапалы және техникалық деңгейге жеткізеді. Компьютер басқару құрылғылары, бейнеменеджерлер деген аппаратты немесе бағдарламалық сығуы бар компьютер карталары болатын iс берушiнiң кез-келген талаптарын қанағаттандыруға мүмкiндiк бередi. Барлық бейнеменеджерлердiң функцияларын санап шығу қиын, сондықтан кейбiрi ғана олардың iшiнен мысал ретiнде келтіріледi.

Жүйе бiрнеше жұмыс режимдерiн қамтамасыз етедi. Оператор «әзiрлеу» режимінде машинаның жадына керекті ресми мәлiметтi енгізеді: үрей жағдайында автоматты түрде қоңырау шалынатын телефон нөмiрi және модем арқылы алыстағы орынға ақпараттың берілуі, кодтық құлыптардың шифры, кезекшiлiкке түскен операторлар туралы мәліметтер, объектiң уақытша күзеттен бос қалуы немесе оған еркін жету мүмкіндігі, күзет автокөлiктердiң нөмiрлері және т.с.с.

  «Тестілеу» режимінде қорғау дабылы құралдарының жұмысқа қабiлеттiлiгi тексеріледi. «Күзет» режимінде қорғау хабаршысы экран мониторында тексерiлетiн зонаның жоспарын және қажеттi үлкейтілген телекамера аймағының бейнесін жасайды.

Жүйе бұзушының бағдарламалауымен сандық бейнедетектор қозғалысы функциясын атқара алады: (қозғалыс бағыты, жылдамдық, өлшемдер т.с.с.), жазу режимдерін басқару, жаңғырту және бейнені экранға шығару, бақылау алгаритмдерін бағдарламалау, күнделікті және апта сайынғы циклды бейнетіркеу, сандық әдістермен бейне ақпаратты қайта өңдеу, бүлінген камераларды автоматты тіркеу, күзет бақылау режимін аралас орындауғ сөйлеу арқылы оператормен диалог жүргізу және т.б. Компьютерлік жүйелердің функционалды мүмкiндiктері мен тиімділігі, оларды интеграциялы қорғау жүйесі көмегiмен ұйымдастыру кезінде байқалады. 

     

Дәріс 4. Бейнебақылаудың негізгі компоненттері (жалғасы)

 

Дәрістің мақсаты: бейнебақылаудың құрамына кіретін негізгі құрылғыларды зерттеу және оларға мінездеме беру.

Дәрістің мазмұны: хабар тарату жолдары, тіркеу құрылғысы, қорек көздері.

        

Мамандандырылған бейнемагнитофондар (VCR - Video Cassette Recorder) қорғалатын аймақтарда өтетін оқиғаларды ұзақ уақыт аралығында тіркеуге және құжаттандыруға арналған. Бейнемагнитофондар екі режимде жұмыс істейді: үздіксіз уақыт аралығында (стандартты кассеталарға жазылу уақыты 180 минут немесе 3 сағат) және үзілмелі (жазылу уақыты 24, 480 немесе 960 сағат). Үзілмелі режимде барлық кадрлар жазыла бермейді, кейбіреулері ғана жазылады (4.1 кестені қара).

3 сағаттық кассеталарды пайдаланатын 24 сағаттық режим жазылудың ең көп қолданылатын түрі болып саналады. Бұл кездегі жазылудың сәйкес жылдамдығы 6,25 полей/сек және көршілес бейнелердің арасындағы аралық - 0,16 сек. Егер жүйеде бір камерадан көп болса, онда қайта өңдеу аспаптары ретінде - мультиплексорлар мен бейнеквадраттар қолданылады.

 

 4.1 кесте - Бейнемагнитофондардың жазылу режимі      

Бір кассетаға жазу режимдері
Сағат	Кадрлар	Кадрлар саны / N секунд уақытында
3	барлық кадрлар	25/1
24	әрбір 8-кадр	3/1
480	әрбір 160-кадр	1/7
960	әрбір 320-кадр	l/14

  

 

 

 

 

 

 

Бейнемагнитофон таспасына бейнеквадраторды қолдану кезінде бейнелер барлық 4 немесе 8 камерадан бір мезгілде жіберіледі (бейнеквадратордың моделіне байланысты), монитор экранында яғни, 4 немесе 9 бөлікке «бөлінген» экранда қалай көрініп тұрса, тура солай беріледі. Бірақ бұл кезде жылдамдық жоғалмайды: әрбір 4 және 8 бейнеден алынған көріністер 6,25 полей/сек жылдамдықпен жаңарып отырады, бірақ алынған бейненің сапасы өте нашар болады. Қарапайым Time Lapse VCR-дің көлденеңінен  жазба жасауға рұқсаты ақ және қара бейнелер үшін  330...350 ТД – желілер, бірақ оның сапасына бірден 4 немесе 9 бейне қосылатындықтан көлденеңінен  жазба жасауға берілетін рұқсат  сәйкесінше 2-ге немесе 3-ке бөлінеді және 4 каналды квадраторды пайдаланып жазылған әр камера үшін 165...175 ТВ желіні құрайды; ал 9 каналдықты пайдаланып жазылғандар үшін – 110...117 ТВЖ –ні құрайды. Нәтижесінде толық, бірақ сапасы нашар таспа алынады.

Сандық бейнетіркегіштер (DVR). Сандық жүйелер аналогты сигналды жеке-жеке бейнелер немесе суреттер қатарына жіктейді. Әрбір суреттің ішінде белгілі бір уақыт аралығындағы толық және қозғалмайтын бейнебейнелер бар. Бейнелер  суреттегі нүктелердің реттелген матрицасы ретінде анықталады, әрбір нүктенің мазмұны санмен сипатталады. Бейненің рұқсаты пиксель санымен анықталады: сандық рұқсаты неғұрлым көп болса, бейнені сипаттауға соғұрлым көп сандар қажет болады. Сандық бейнесурет компьютерлік мәліметтер сияқты формада болып келеді, сондықтан алынған мәліметтерді сақтауға және өңдеуге компьютерлік технологияларды қолдануға болады. Оның кемшілігі - әрбір сурет өте көп мәліметтен тұрады,  сақтауда және өңдеуде мұның мәні бар. Қазіргі уақытта сандық бейнетаспа жасаудың екі негізгі әдісі бар:

- әмбебап жеке компьютерге орнатылған бейнекіріс тақтасын қолдану;

-мамандандырылған өндірістік компьютерлердің негізінде кешенді жүйе жасау;

Бейнебақылаудың сандық жүйесін жасаудың бірінші әдісі экономикалық жағынан  тартымды болып көрінгеніне қарамастан, сандық бейнежазбаның «өндірістік» жүйесімен салыстырғанда кемшіліктері көп: бейне енгізудің «үнемді» карталарын  қолдану компьютер ресурстарын максималды пайдалануды қажет етеді, яғни бейнетаспа сапасына келесі параметрлер тікелей әсер етеді:

-Процессор жиілігі,

-Жүйелік шинаның жиілігі,

-Оперативті жадының көлемі т.с.с.

Компьютердің жүйелік ресурстарын максималды түрде босату үшін аппараттық өңдеуіші бар қуаты жоғары бейнекіріс карталарын қолдану керек. Бұл компьютердің бағасының өсуіне негіз болады.

Жүйенi құрастырудың (өнеркәсiптiк) екiншi жолы аппаратты - бағдарламалық құралдар кешенінiң ең жақсы баланс жасалған өңдеуiмен сипатталады. Соңғы кездері техникалық құралдар нарығында және қауiпсiздiк жүйелерінде сандық өңдеуде, бейне ақпаратты тарату мен сақтауда қолданылатын қорғау теледидарламалар жүйелері (ҚТЖ) кең қолданылуда. Сәйкесiнше сандалған сигналда оның өңдеуіне, бағдарламалық-математикалық құралдардың қуатты арсеналдарын талдауына және моделдеуіне қажет барлық мүмкін болатын спектрлер ашылады. Сандық технологиялардың дауланбайтын артықшылықтарының бiрi – сандалған сигналға орау мен ақпаратты сығудың қуатты математикалық аппаратын қолдану мүмкіндігі. 4.1-суретте бiр үлгiдегi DVR-лердi блок-сызбасы көрсетiлген.  

                       

4.1 сурет – Сандық тіркеушінің блок-сызбасы (DVR)

 

ҚТЦЖ-де сандық технологияны пайдаланудың басқа бағыты технологиялардың дәстүрлi аппаратты құрылымдарының аудармасы болып табылады.

Ең алдымен, бұлар телекамералар және сандық бейнемагнитофондар немесе көп қызметтi тiркеуіштер (Digital Video Recorder - DVR). Олардың базасында ДК ЦСОТ қолданусыз қалады. Ең алдымен оларды жүйенiң иілгіштігі төмен конфигурациясы көмегімен қарапайым басқаруы ерекшелендіреді.

Linux сияқты тұрақты операциялық жүйелерді пайдалану арқылы жүргізілетін  сандық бейнетіркеуіштер  сенімділігі бойынша ортақ қолданудағы жүйенің ДК базасында жоғарырақ болуы керек.  4.2-суретте күзетілетін теледидарламалы сандық тіркеуіштің және басқарушы камера жүйесiнiң бiр үлгiдегi сызбасы көрсетiлген (DVR).  

   

4.2 сурет - DVR базасында типтік ҚТЦЖ

 

Негізінде ҚТЦЖ аналогтық жүйеден келесі ерекшеліктермен ерекшеленеді:      

- конфигурациялау мен модернизациялаудың шектеусіз мүмкіншіліктері;

- белгілі объектіге жоғары функционалдылық және дайындылық;

-бейнеақпараттың енгізу жылдамдығы мен оның жазылу сапасының жоғары сипаттамалары;

- жазбаны шектеусіз сақтау уақыты мен архив тереңдігі;

- архивке әртүрлі критерия мен приоритет бойынша жылдам ену;

- өшірілген енудің видеобейнелеуге мен архивтеуге мүмкіндігі;

-интеллектуалды қозғалыс детекторы.

Бейне мен бейнеақпараттың жазылуының сапасына әсер ететін келесі фактор, жүйеде қолданылатын компрессия алгаритмі немесе бейненің сандалған сығылуы  болады. Көбінесе сандық технология нарығында компрессияның келесі типтерін қолданатын жүйелер: JPEG, MIPEG, MPEG-2, MPEG-4 (немесе Н-264 MPEG-4 дамуы сияқты), Wavelet көрсетілген.  Бейнеақпаратты сығудың негізгі қағидалары төмендегідей:

- мәліметтерді бөлек кадрларың ішінде сығу;              

- кадрлар арасындағы өзгерістердің оптимизациясы.

 

Телевизиялық сигналдар тарататын арналар. Телевизиялы сигналдарды жіберу үшін сымды байланыс арнасы (коаксиалды кабель, телефон желісі, оптикалық талшықты желілер) және сымсыз байланыс арнасы мен ИҚ- арнасын қолдануға болады. Жүйенің тұрақты және сапалы жұмыс істеуі коаксиалды кабельді қолданғанда ғана жүзеге асады. Жоғары жиіліктегі кабельдердің басты параметрлерінің бірі – толқындық кедергі. Аз шығынға ие толқындық кедергі желісі келесі формуламен анықталады:

                                                                                       (4.1)

мұндағы Z - толқындық кедергі (Ом); Lк — қысқартылған желі индуктивтілігі (Гн); Ск — тұйық желі сыйымдылығы (Ф).     

 

Бейнекүшейткіш пен модемдер сигналдарды алыс қашықтықтарға жіберу үшін қолданылады (модулятор-жібергіштер және қабылдағыш- демодуляторлар). Бейнекүшейткіштің сигналын монитордың қасына орналастыру ұзын байланыс кабелін «соратын» пайдалы сигналдың немесе шуылдың күшеюіне әкеледі. Осы жағдайда бейнесигналдың шуылдану  эффектісі мониторда айқын көрінеді және берілген күшейткіш байланыс кабелінің бейнесигналында  жоғалтылған жолақтарды қайтадан қалпына келтірмейді. Манитор кірісіндегі кірген сигнал дәрежесі тұрақты болғандықтан видеобейне де тұрақты болады, бірақ сол сигнал аз жолақ пен сигнал деңгейінің шуылға қатынысының аз мәніне ие болады.

Сондықтан, бейнесигналдың күшейткіші бейнекамераның қасында ұзын байланыс желісіне орналасу керек. Мұндай күшейткіштің сызықтылығы да жоғары болу керек, және байланыс желісі ұзындығы мен мұндағы есептелген басылуға байланысты күшейтілген сигналдың белгілі коэффициенті болады. Бірнеше тұтынушыға бейнесигналын трансляциялау қажет болса бейнетаратқыш қолданылады. Бейнетаратқыштың басты сипаттамаларының бірі кіріс және шығыс кедергілер және де шығыстардың саны (яғни мүмкін болатын тұтынушылар саны).

"Twisted Pair" – бұрылмалы жұбы бір қабық ішінде бір-бірімен оралған жұп сымдардан және де басқа жұптермен оралған  сымдардан тұрады. Әрбір жұп "Ring" және "Tip" атты сымдардан тұрады. Бұл атаулар телефониядан пайда болған. Әрбір жұп өз қабығында өзінің нөмеріне ие, соған орай әрбір сымдарды Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, ... сияқты идентифицирлеуге болады. Нөмірлеуден бөлек сымдар өзінің өзінше уникалды түстік сызбасына ие. Мысалы, көк/ақ 1-жұпқа, қызғылт сарғыш/ақ 2-ге, жасыл/ақ 3-ге, қоңыр/ақ  4-ге және т.с.с.  Егерде жұптар саны аз болса (4 жұп), онда басты сымды бояу жұмысы қажет етілмейді. Осындай кезде сымдар жұп түске яғни, көк және ақ көк сызықтармен, қызғылт-сары және ақ-қызғылт сары сызықтармен, жасыл және ақ жасыл сызықтармен, қоңыр және ақ қоңыр сызықтармен болады. Диаметрді белгілеу үшін көбінесе AWG (American Wire Gauge) (Gauge - калибр, диаметр) - америкалық өлшеуі қолданылады. Стандартқа сәйкес өткізгіштік қасиетіне қарай сымдар бірнеше категорияларға бөлінеді. Көбінесе сымда оның категориясы жазылады, мысалы - "CATEGORY 5 UTP".

«Бұралмалы жұп» кабелі қиылысуы дәл осындай болып келетін коаксиалды кабелмен салыстырғанда бірқатар артықшылықтарға ие – бейнесигнал симметриясы бойынша кедергіге төзімділігі жоғары, хабарды алысқа тарата алады, бағасы арзан. Түрлі түсті және ақ-қара бейнесигналдарды «бұралмалы жұп» арқылы таратуға арналған таратқыш камераға тікелей қосылатын BNC-ажыратулы біртұтас құрылғы болып табылады. Аз қуатты қажет еткендіктен таратқышты тоқ көзімен қамтамасыздандыру тікелей камера арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

Жоғары кедергі қорғағыштықты, ақпараттың құпиялық және жоғары рұқсат етушілікті қажет ететін бейнебақылаудың арнайы жүйелерінде талшықты – оптикалық байланыс желісі қолданылады.  Мұндай жүйелердің жұмыс істеу қашықтығы (телефондық желімен  таратылғанда да) көп жағдайларда шектелмеген. Талшықты-оптикалы байланыс желісінің салыстырмалы қымбаттылығы - бейнекамералардың оптикалы-талшықты қосылуы үшін шығыстың болмауынан, сондықтан жүйеге электр сигналын оптикалыққа және керісінше ауыстыратын түрлендіргіш орнату керек.

Мобильді және ауыспалы жүйелерді жасау кезінде және де кабельді желілердің төсемесі қойылмаған жағдайда радио немесе инфрақызыл байланыс арнасы қолданылады. Осы кезде, таралу қашықтығы бірнеше жүз метрден бірнеше шақырымға дейін созылады. Қарапайым жағдайда камера дециметрлік диапазондағы радиотартқышқа қосылып, сигнал кәдімгі теледидармен қабылданады.        Бірақ, мұндай жүйелердің біршама кемшіліктері бар, тұрмыстық телехабартаратуға кедергі туғызуы мүмкін, ал хабартаратқыш орналасқан аймақта қылмыскерді қабылдауы мүмкін. Мұндай кемшіліктері жоқ жүйелер – сантиметрлік диапазонды радиожүйелер мен инфрақызыл жүйелер. Соңғылары қолданысқа рұқсатты қажет етпейді, бірақ олар тек тікелей көру аймағында ғана жұмыс істейді және оның жұмыс істеу алшақтығы ортаның оптикалық тығыздығына байланысты болады (қар, жаңбыр, тұман, шаң және т.б.).

Қорек жүйесі. Телевизиялық бейнетексеру жүйесінің басты қорек компоненттері  50 Гц жиілікті 220 В айнымалы ток және 12 В тұрақты ток кернеулері. 220 В айнымалы ток кернеуі барлық мониторлар, коммутаторлар, квадраторлар, мультиплексорлар, бейнетаспалар, бейнепринтерлері, бұралмалы құрылғылар, герметикалық қаптар және де кейбір камералардың қорек көзі болып табылады. 12 В кернеуімен барлық камералар, кейбір бұралмалы құрылғылар және бейнесигнал өңдегіштері (квадраторлар, коммутаторлар және т.с.с.) қоректенеді. Кейбір жағдайларда компоненттерді тоқ көзімен қоректендіру 24 В айнымалы және тұрақты, сонымен қатар  9 В тұрақты тогымен жүзеге асады. CCTV жүйесіне сонымен қатар электр қорегіне  техникалық талаптар қойған нормаланған құжат МЕСТ Р 51558 – 2000 «Телевизиялық қауіпсіздік жүйелері. Жалпы техникалық талаптар мен сынау әдістері» болып табылады, ол алғаш 1.01.2001ж. күшіне енген. енгізілген. Буферлі ҚКЖ (4.3 суретті қара) бейнебақылау аппаратуралар арасында көп қолданысқа ие болды. Буферлі қорек көзі жүйесінің артықшылықтары: құрылғыны тұрақты қорек көзімен қамтамасыздандыру, АБ-ны динамикалық сүзгіш ретінде қолдану, түрлендіргіш құрылғылары арқасында параллель қуат көзін орнату мүмкіндіктері.

4.3 сурет - Буферлі қорек көзі жүйесі

 

Дәріс 5. Объектіні жабдықтау үшін бейнебақылау жүйесі компоненттерін классификациялау және таңдау

 

Дәріс мақсаты: бейнебақыылау жүйесінің компоненттерін таңдау кезінде негізгі талаптар мен шарттарды зерттеу.

Дәріс мазмұны: жүйенің бағалану белгісі, бейнекамералардың орнату ерекшеліктері.

 

Жүйенің маңыздылығына қарай қорғап отырылған объектінің категорияларына сәйкес  жоғары, орта және жалпы қолдану кластарына жіктейміз.

Қолданылуына байланысты жүйені  жұмыс істеуге арналған жүйелерге (жүйе бөліктеріне) бөлеміз:

- жылу орнатылған жабық ғимараттарда;

- жылу орнатылмаған жабық ғимараттарда;

- орташа салқын климатты жағдайға арналған төбесі жабылған алаңда;

- орташа салқын климатты жағдайға арналған далада;

- ерекше жағдайларда (жоғары ылғалдылық, шаң, діріл және т.б.).

Жұмыстың түріне, атқарылатын ісіне және орындалатын мәселелеріне қарай жүйенің жұмыс режимі төмендегідей бөлінеді (жүйе бөліктері):

- 1-режим - бейнебақылау;

- 2-режим -бейнежазбасы бар бейнебақылау;

- 3-режим - бір уақыттағы бейнебақылау мен бейнеқорғау;

- 4-режим – үрей сигналы болған бейнебақылау мен бейнежазбалар камерасына арналған бейнежазбасы мен приоритетті таңдауы бар  бейнебақылау мен бейнеқорғау;

- 5-режим – өрт сигналы, ҚЖИ кешеніндегі бейнебақылау жүйесіне кіретін үрей сигналы болған бақылау аймағындағы бейнебақылау мен бейнежазбалар камерасына арналған бейнежазбасы мен приоритетті таңдауы бар  бейнебақылау мен бейнеқорғау немесе бейнекүзету.

Бейнебақылау жүйесі көмегімен объектіде:

- бейнебақылау аймағы – телевизиондық камералары арқылы бақылау жүргізілетін объект аймағы;

 - бейнеқорғау аймағы – телевизиондық камералы және ситуацияның өзгеруі кезінде қауіп сигналының жаңғырылуы арқылы жүргізілетін объект аймағы;

 - қорғау аймағы – қорғаудың интегрирделген жүйесімен жабдықталған объект  аймағы, (сигнализация, бақылау құрылғылары және т.б.) мұнда бейнебақылау үрей сигналымен жүзеге асырылуы мүмкін.

Бейнебақылаудың телевизиялы жүйелері модулді принцип бойынша жасалады. Модуль дегеніміз - белгілі функционалды мәселені шешетін байланыстың желілірімен біріктірілген техникалық құралдардың, аспаптар мен құрылғылардың жиынтығы.

Қолданылған техникалық құралдар, аспаптар, құрылғылар мен байланыс желілерінің қызметіне байланысты төмендегідей бөлінеді:

- жалпы қолданыстағы модуль;

- орташа класс модулі;

- жоғары класс модулі.

Жалпы қолданыстағы модуль қарапайым техникалық құрылғыларға (телевизияды камера мен оларды орнату құралдары, коммутаторлар, мониторлар және т.б.) ие. ҚЖИ құрамына кірмейтін қарапайым жүйелер үшін   объекттерде Б және В категориясын қолдануға болады.

Орташа класс модулі үрейдің шығысы мен кірісі болатын қарапайым және жақсартылған техникалық құралдан (телевизиялы камералар және олардың қолданылуы, коммутаторлар, квадраторлар, мониторлар, мүмкіндігі шектеулі бейнемультиплексорлар, қозғалыстың қарапайым бейнедетекторлары, бейнемагнитафондар, цифрлық бейнетіркеуіштер және т.б.)  тұрады. Орташа класс модулі үшін объектіде Б категориясын қолданған дұрыс.                              

Жоғары класс модулі, үрейдің шығысы мен кірісі бар жақсартылған техникалық құралдан тұрады (телевизиялы камералар және оларды қолдану құралдары, қозғалыстың кәсіби бейнедетекторы, маниторлар және жоғары рұқсатты қорғалған бейнемагнитафондар  (S-VHS класты), көп функционалды мультиплексорлар, матрицалы коммутаторлар, сандық бейнетіркеуіштер  және т.б.). Жоғары және орташа класта объект үшін (ҚЖИ-ды қоса) А және Б категорияларын да қолдану ұсынылады.

Модулдердің атқаратын қызметіне байланысты келесі түрге бөледі:

- бейнебақылау модулі;

- бейнежазу модулі;

-  бейнеқорғау модулі;

- бейнетарату модулі.

Жүйе классы. Барлық категориясы бірдей объектіні табу қиын.Тіпті А категориясында, Б және В категорияларын табуға болады. Төмен категориялы аймақтар, ереже бойынша, «жауапты» аймақтан жойылған және оларға ену жоғары категориялы аймақтарға енген кездегіге қарағанда шығынының көп болуына байланысты емес. Тапсырыс беруші объектінің маңыздылық категориясын таңдайды, сәйкесінше аймақтық класс бүтіндей алынуы мүмкін. Алайда категорияның маңыздылығына сәйкес модулдің әрбір объект аймағы үшін таңдау рационалды, әрі тиімді болып келеді.

Жүйенің жұмыс істеу режимі. Алынған сипаттамаларға сәйкес объектіні қорғау көрсетілімдері таңдалынады. Бұл аймақтардың біреуі -  бейнебақылаулы, екіншісі – бейнеқорғаулы, үшіншісі – бейнеқорғанысты аймақтар болады. Осыған сәйкес жүйенің жұмыс істеу режимі жасалады. 5.1. кестесінде жүйенің жұмыс істеу режимі мен қорғаныс түрлері категорияға байланысты көрсетілген.

5.1 кесте – Категорияға байланысты жұмыс істеу режимі

Маңыздылық бойынша объект категориясы (аймақ)	Қорғаныс түрі	Жұмыс істеу режимі
А	Бейнеқорғаныс	4,5
Б	Бейнеқорғау және бейнеқорғаныс	4,5
В	Бейнеқорғаныс және бейнебақылау	1…4

Жүйенің жұмыс істеу режиміне құрылғылардың құрамы мен бағасы, операторға жүктеме мен бағдарламаны жабдықтау қиындығы тәуелді болады. Қиын және қымбат болып келетін аппаратты –  бағдарламалық жабдықтау 4 және 5 – режимдерге сәйкес.

Жүйенің құрамына қойылатын алғашқы бағалау. Аппараттарды сатып алудан бұрын алдын ала болашақ жүйенің қиындығының деңгейін елестетіп алу қажет. Ол үшін алғашында камералардың санын анықтап, кейін жүйені белгілі бір сәйкес келетін топқа енгізеді:

- 1- топ - 8 камераға дейін;

- 2- топ – 9 дан 16 камераға дейін;

- 3- топ -16 камераға дейін бола алатын жүйелер.

          Телевизиялы камералардың дұрыс таңдалынуы жүйені жобалаудың түптеп келгенде ең маңызды кезі болады, себебі камералардың сипаттамалары арқасында барлық басқа компоненттер мен баға анықталады. Телекамера таңдағанда ескерілетін жағдайлар:

          - аймақтың маңыздылық категориясы;

          - аймақтың геометриялық аймағы;

          - бақыланып отырған заттың сәйкестендірілуі;

          - аймақтың жергілікті жердегі бағдарлауы;

          - бақылау объектісінің жарықтандырылуы;

          - әлсіз жерлердің орналасуы (терезе, есік, люктер және т.б.);

          - қолдану талабы;

          - бақылау түрі – жабық немесе ашық.

         Камералардың басты параметрлерін анықтау үшін камералардың топтардан топтарға сәйкес талабы бойынша аймақтарға бөлу ыңгайлы болып келеді.

Бақылау аймағында камераны орнату. Камераның дұрыс жұмыс істеуіне қолайлылық камераның орнатылу жеріне байланысты. Мұнда 2 жағдайға көңіл аудару қажет. Біріншіден, қуатты жарық түсіретін құралдар мен күн сәулесінің шағылысуы болмайтындай етіп орналастыру. Екіншіден, камераны барлық әлсіз жерлерді көрсететіндей етіп келтіріп және бұзушы сол жерлер арқылы кіріп кетпеуі қажет. Шағылысудан құтылу үшін камераны оңтүстік жаққа қаратпай, камераны төбеге немесе бұрышқа төмен қаратып, және де жылтырақ заттарға бағыттамай, шатыршамен жауып қою керек. Жүйені жобалау кезінде басты сұрақ – бейнекамера  астындағы жансыз аймағын есептеу. Жансыз аймақтың ұзындығын m - ді анықтау үшін ADG үшбұрышын зерттеу қажет, яғни AG-ге PQ перпендикулярын түсіру керек (5.1 суретті қара). PQ перпендикуляры n ұзындығымен адам бойын көрсетуі мүмкін. Қарапайым тілде айтқанда, егер n бойлы адам Q нүктесінің оң жағында болса, онда ол бейнемониторында көрінеді.

 

 

 

 

 

            

5.1 сурет - Бейне камера астындағы жансыз аймақты анықтау

Жансыз  аймақтың ұзындығын анықтау формуласы

                         m = L*(N – n) / N.                                                    (5.1)

Жансыз аймаққа қарап, шартты жансыз аймағы деген терминді енгізуге болады, ол жылжымалы объектілер үшін сектордың көрінбейтін горизонталды көрінісі (5.2 суретті қара).

 

 

 

5.2 сурет - Шартты түрдегі горизонталды жансыз аймақты анықтау

Жол ұзындығы p қозғалыс жылдамдығы v мен осы объекттің уақыттық қиылысуымен t көбейтіндісіне тең.

                                     p = v∙t.                                                        (5.2)

Алыс аймақ. Объекттер бейнекамерадан алыстаған сайын, экранда олар кішірейтіліп көрсетіледі, соған орай оларды  табу және идентифицирлеу қиынға соғады. Бейнежабдықтауға болмайтын, қорғауға берілген аймақты алыс аймақ деп атаймыз. Объектіні табу туралы айтудан бұрын, шарт бойынша объектіні табу керек екендігі туралы келісіп алайық. Мысалы автокөлік өлшемдері каталогтан алынуы мүмкін, ал адамды табу қиын. МЕСТ Р 51558 – 2000 «Телевизиялық қауіпсіздік жүйелері» бойынша адамды стандарт бойынша (50-70) кг салмақты, (165-180) см бойлы, ақ мақта маталы халат киген деп қарастырады. Телекөріністік қорғау жүйелері объектіні салмақ және бой бойынша анықтай алмайды, себебі бойды еңбектеу немесе тізе бүгу арқылы өзгертуге болады.

 

Дәріс 6. Бейнесигналдарды тарату арналарына қойылатын талаптар

 

Дәріс мақсаты: арналардың жиіліктік қасиеттеріне қойылатын талаптарды зерттеу.    

Дәріс мазмұны: бейнежүйелердің рұқсат етілу мүмкіндігіне ие бейнесигналдардың жиіліктік сипаттамалары.

 

Сигналдарды спектрлік және  уақыттық түрде көрсету. Тұйық теледидарламалар жүйелерінде қолданылатын жаймалану кезінде кадр ауысуының жиілігі f_кадр = 25 Гц. Осы кезде бейнесигналдардың максималды жиілігі f_макс = 4х625²х25/3х2 = 6 510 416 Гц-ке тең, жуықтап айтқанда 6,5 МГц. Жоларалық  жаймалану 50Гц электржелі жиілікті экранның жылтылдауын анықтайтын және ауыспалы тоқ желсінен кедергіні бәсеңдететін жарты кадрлардың жиілігін алуға мүмкіндік береді, осы жағдайда кадр жиілігі f_кадр 25 Гц ке тең, бұл бейне сигналының жоғары жиілігін 6,5 МГц  береді. Жоларалық жаймалану F_кадр = 50 Гц кезінде  бейне сигналының жоғары жиілігі – 13 МГц болады. Бейне сигналының минималды жиілігі   fс.мин кадрлық жаймалану жиілігіне  F_кадр = 50 Гц тең болып қалады. сигналдың минималды мәні кадрлық жаймалану, яғни 50Гц.  Бейнесигнал жолағының жиілігі 50 Гц-тен 6,5 МГц-ке дейін созылады, олардың барлығы сигналға толы. Жоларалық жаймалану кезінде көршілес бейнесигналдардың аумағы мен кадрлары арасында тәуілділік болады. Бұл жылжымайтын объектілер бейнесін тарату кезінде кадрлық жаймалану жиілігімен бейнесигналды периодты деп есептеуге мүмкіндік береді. Бейнесигналға көршілес жолақтардың байланыс сигналының жоғары деңгейдегі нәтижесі жолақ жиілігімен периодты болып келеді . Жоғары жолақ және кадр араларындағы келісімді байланысын есепке алғанда жолдық – Т_ж.л. және кадрлық - Т_к.р. жаймаларды сигнал кернеуінің уақыттық функциясы деп қарастыруға болады. Қозғалыссыз объектілердің бейнелерін таратудағы бейнесигналдардың периоды, оның басты ерекшелігі болып табылады. Периодтық тербелістер тұрақты құраушылар (жиілігі нөлге тең) мен гармоникалық (синусоидалық) тербелістердің қатарынан тұрады. Телевизиялық сигналдардың жиілікті құраушылардың амплитудасы  жиіліктің өсуімен кемиді (гармоника нөмірлері).  Бірінші гармоникалық құраушының жиілігі f_к1 = F_кадр = 50 Гц. Спектрдің келесі төмен жиілікті аймағы кадрлық жаймалаудың гармоникаларымен толтырылған. Екінші гармоника f_к2 = 2F_кадр = 100 Гц жиілігіне ие. Жолдардың жиілігі (625-ші кадр жиілігі гармоникасы) және оның барлық гармоникалары кадр жиілігі гармоникалары болып табылады:

F_жол = Zf_кадр.= 625х25 = 15625 Гц.

Қозғалыссыз бейнелерді тарату кезінде f_жол – спектр жолының гармоникалық құраушыларының қасында шеттік спектрлер топталады, ол дискретті желі түріндегі кадрлық жаймалаудың жиілігіне F_кадр (± 50 Гц) тең. Жиіліктік кадр 0-ге ұмтылғанда және спектрлік жолақтар біріккенде бір кадрлы тарату болғанда үздіксіз спектрге айналады. Толық телевизиялы сигналда жолдық бәсеңдеткіш және синхрондық импульстер болғанда, спектр гармоникасының сигналы олардың мәні мен амплитудасы арқасында өседі. Бейненің динамикасының өзгерісінде спектрлік жолақтардың орналасуы да өзгереді. Спектр жолдардың жиіліктік гармоникасына байланысты «тынысталады». Жіберілетін объектілердің бөлшектерінің жылдамдығына қарай сигнал жолақтары ұзақ, ал бос аралар аз болады. Бірақ салыстырмалы үлкен жылдамдықтарда сигнал спектріндегі бос аралар көрнекті болғандықтан оның ішіне жіберілетін объектілердің түсі туралы ақпарат енгізуге болады.   Сөз түс тасымадағыш туралы болып жатыр, оның ұзақтығы 2,25 мкс , ал тасымалдағыш жиілігі 4,4336 МГц және ол радиоимпульс болып табылады. Түстік синхроимпульс спектр жолағы үлкен және дискретті деген «импульстік сипаттамаларға» тән. Гармоникалық құраушылар сигналды құрауға көп қатысқан сайын, ол бастапқы сигналға, яғни  дәлірек кіріс және шығыс сигналдарына сәйкес келеді.  Үлкен жиілікті гармоникалар аз амплитудаға ие болуының айтарлықтай әсері жоқ. Олар сондай болуы қажет және олардың мәнін ескермеуге болмайды. 3 МГц жиілікті шектеп, жүйеден жақсы жұмысты күтуге болмайды. Бұл жүйе тек қана күн мен түнді жақсы ажыратуға мүмкіндік береді. Түсті синхронизация тасымалдаушы жарқылдағы болатын радиоимпульс спектрі өте кең таралған. Ол  3,10 МГц-тен 5,77 МГц аралықтағы жиілік жолағын алады, ал орталық жиілігі 4,43 МГц болады (6.1-суретте көрсетілген).

6.1 сурет - Радиоимпульс спектрі

 

Сондықтан түсті бейнесигналын тарату үшін жүйенің өткізу жолағы 5,77 Мгц-тен төмен болмауы керек. Бұл - біз анықтаған бейнесигналдың максималды шектік жиілік шамасы 6,5 МГц-ке сәйкес.

Енді осциллограммадағы радиоимпульстің неге аз амплитудамен көрсетілетіні белгілі болды - күшейткіш осцилографы 5 МГц жолақ жиілігін «кесіп тастады». Радиоимпульстің спектрінің осцилограф арқылы өтуінің шегі болмас үшін, осцилографтың өткізу жолағы 6 МГц-тен төмен болмауы керек, тіпті - 10 МГц болғаны жөн. Осындай спектр шектеулері күшейткіш құрылғылары мен бейнесигналан тарату желісінде байқалады. Егер құрылғылардың өткізу ұзындығын оның спектрі шектесе, қабылдау шетінде біз сигналдың бұзылғанын, ал мониторда бұзылған бейнені көреміз.

Бейнежүйенің рұқсат ету мүмкіндігі.  Телевизиялы кадрдың форматы 4:3 форматында екенін, ал практикада вертикалды рұқсаты 400 ТВЖ екендігі және максималды мәні 430ТВЖ екендігін ескере отырып, телевизиялық желілердің горизонталды рұқсатын табамыз

430х4/3 = 573 ТВЖ.

Бейнежүйенің горизонталды рұқсаты 570 ТВЖ рұқсаты бар бейнекамерасына ие бола тұра, тарату жүйесінің орындалмаған жоғары жиілікті бейнесигнал спектрі құраушыларының жоғалтуымен сапасы төмендейді. 570 ТВЖ–ды тәжірбиелік кестеде көру үшін, бізге өткізу жолағы 7МГЦ-тен кем емес жолақ керек. Ал бұл керек емес болса, онда ол басқа жағдай. Қажетті жолақ жиілігі мен берілген рұқсатқа байланысты мәліметтер бойынша 6.1- кестесі құрылған.

6.1 кесте - Берілген рұқсатқа байланысты талап етілген өткізу жолағы

        

Негізгі қорытындылар:

 - аналогтық бейнесигналдың таңдау тәсіліне тәуелсіз желіге енгізілген бейнесигнал жолағының кемінде 50 Гц-тен 6 МГц-ке дейін болатын жиіліктік ауытқуын коррекциялайтын тарату құрылғысын пайдалану керек;

- 300-400м аралығында бейнесигналды тарату үшін  коаксалді кабель қолданған кезде олардың тоқталу қасиеттерін де ескеру керек. Егер коаксалді кабель бейнесигнал жиілігінде 3,6 дБ/100 м тоқталу болса, онда 200 метрлік трассада жоғары жиілікті бейнесигнал 7,2 дБ тоқталуға ие болады, бұл бейнесигналдың неғұрлым жоғары жиілікті гармоника  амплитудасын төмендетуге, яғни рұқсат етілген қабілеттіліктің төмендеуі мен бейненің кішкентай бөлшектері туралы ақпараттарды жойылуға әкеледі. Манитор экранындағы бейне жыртылып кеткендей көрінеді, сондықтан оны көрген кезде бейнекамера объективінің нашар фокустелуінен деген пікір қалыптасады;

- қабылдау бөлігінде бейнекүшейткіш-корректор (БКК) пайдалану арқылы коаксалді кабелде жиіліктік бұрмаланудың сәл де болса орнын толтыруға болады;           

- кабелдік трасса ұзындығы 300-400метрден жоғары болса бейнесигнал таратудың бұралмалы жұбын қолдану керек. Бұл бейнесигнал тарату арнасының кедергіден қорғағыштығын қалай жоғарлату керек мәселесін шешіп береді, сонымен қатар берілген бейненің сапасын жақсартады.  Локалді есептеуіш желілер үшін кампьютерлік кабелді «бұралмалы жұп» деп түсінуге болмайды;

- 2000 метрге дейінгі аралықта «бұралмалы жұп» бойынша бейнесигналды тарату үшін ең жақсы сипаттама болып қалалық телефондық байланыстың экрандалған кабелі саналады.  1000м және одан да жоғары ұзындықта өзінің жиіліктік сипаттамасы бойынша ол AWG 24 (5- категория) және П-274М (өрісті)-ден де асып түседі. Соңғы екі кабель тек қана 1000м-ге дейін бейнесигналды сапалы тарату кезінде қолдануға жіберіледі және қосымша жиіліктік дұрыстауды енгізуді талап етеді;

- жобалау сатысында бейнесигнал тарату жүйесінің сапасын бағалауды тарату құрылғысының өтетін амплитуда-жиіліктік сипаттамасы бойынша  жүргізуге болады. «Нөлдік» бұрылған (± 0 дБ) жиілікті өтетін АЖС  идеалды болып келеді. Сондықтан аяқталған жүйе идеалдыққа жақын болады.

- «нөлдік» өтетін АЖС «тарату жүйесі кірісіне қандай бейнесигнал келсе, тарату жүйесі шығысында сондай болатындығын» анықтайды. Сонымен қатар, барлық бейнесигнал спектрлерінің жиіліктік  құраушыларының таралатын дәл орнын береді. Бейнесигналды таратудың идеалды өнімі барлық бұрмаланған жиіліктерде дұрыстауды жүргізіп, осы жиіліктің әрқайсысы да қаншалықты кабель тоқталуы болатынын жасайды. Рұқсат етілген алыстыққа байланысты АЖС: ± 1,5…2,0 дБ теңсіздігі орындалады;

- тарату құрылғысының неғұрлым тоқталу қоры көп болса, соғұрлым таратудың жалпы алыстығын ұзартатын бейнесигнал қабылданған сигналды күшейтіп әрі қарай таратуын ұйымдастыруға болады.

 

Әдебиеттер тізімі

 

          1 ГОСТ Р 51558 – 2008. «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний».

          2 Р 78.36.002 – 99. Выбор и применение телевизионных систем видеоконтроля. Рекомендации. – М.: ГУВО МВД РФ, 2000.

          3 Постановление правительства РК № 407 05.04.2002ж. «О мерах по реализации Закона Республики Казахстан «Об охранной деятельности».

          4 ANSI/TIA/EIA-568-В.1 «Стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий. Часть 1. Общие требования». 1-сәуір 2001 ж.

          5 ГОСТ Р 50009-2000. «Технические средства охранной сигнализации. Требования и методы испытаний».

          6 CH РК 2.04-29-2005 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений», Астана. 2005 ж.

          7 А.Б.Семенов,  С.  К.  Стрижаков,  И.Р.  Сунчелей. Структурированные кабельные системы. -  Москва, 2001.

          8 Н.Уваров. Зоны обзора видеокамер. http://www.security-bridge.com/articles.php?action=view&cid=10&id=286

          9 В. Синилов. Охранное телевидение в системе безопасности объекта // Скрытая камера, № 3, 2003.

          10 Д. Филлипов. Особенности применения широкоугольных и длиннофокусных объективов // Все о вашей безопасности, № 3, 2003.

          11 Уваров Н.Е. Визуальная обстановка в системах телевизионного наблюдения. http://www.sec.ru/articles.cfm?aid=200

          12 О. Крутц. Цифровые видеорегистраторы и кассетные видеорегистраторы с прерывистой записью сигнала: история и текущее состояние вопроса // Скрытая камера, № 6, 2003.

          13 Н.Уваров. Настройка системы диафрагмирования ТВ камер // Скрытая камера, № 8-9(16), 2003.

          14 В.Денисенко, А.Халявко. Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматизации // Современные технологии автоматизации, № 1, 2001.

          15 А. Уилт. Чем определяется резкость // Цифровое видео, № 6, 2000.

          16 А.Кисельков, Е.Кочетков. Основные причины выхода из строя оборудования видеонаблюдения // Защита информации, № 7, 2004.

          17 ГОСТ 13109 – 97. «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

  

Мазмұны

Дәріс 1. Кіріспе. Бейне бақылау жүйелерінің даму тарихы	3
Дәріс 2. Цифрлық тіркеуіш. Бейненің қашықтыққа тасымалы	7
Дәріс 3. Бейнебақылау жүйесінің негізгі компоненттері	11
Дәріс 4. Бейнебақылаудың негізгі компоненттері (жалғасы)	15
Дәріс 5. Объектіні жабдықтау үшін бейнебақылау жүйесі компоненттерін классификациялау және таңдау	21
Дәріс 6. Бейнесигналдарды тарату арналарына қойылатын талаптар	25
Әдебиеттер тізімі	30