Guide technique de la vidéo sur IP.

Guide technique de la vidéo sur IP.Technologies et facteurs à prendre en compte pour réussir le déploiement des systèmes de vidéosurveillance sur IP et des applications de contrôle à distance.

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Le marché des produits de vidéo sur IP s’est incroyablement développé depuis 1996, lorsqu’Axis a proposé sa première caméra réseau professionnelle. Cette évolution rapide démontre l’abandon irréversible des anciennes technologies analogiques au fur et à mesure que la vidéo sur IP pro-gresse et propose des produits innovants, plus efficaces et plus faciles à utiliser.

D’énormes progrès ont été réalisés dans le domaine de la qualité vidéo. Les caméras de surveil-lance HDTV sont en train de devenir la norme et de plus en plus de caméras mégapixels font leur apparition. Il existe maintenant des caméras qui peuvent fonctionner dans des conditions difficiles, que ce soit avec un faible éclairage, un fort contraste ou dans l’obscurité totale, amé-liorant grandement les capacités de surveillance. Les processeurs des caméras et des encodeurs vidéo sont non seulement plus rapides mais aussi plus intelligents. Des techniques efficaces de compression vidéo ainsi qu’un nouveau type de commande du diaphragme, P-Iris, ont également fait leur apparition.

Le choix des produits permettant de couvrir différents besoins s’élargit. On dispose maintenant de caméras plus petites et même de caméras discrètes, ou encore de caméras thermiques. Les caméras à 360° ou équipées de téléobjectifs permettent la surveillance de champs différents. Axis a conçu ses produits pour que leur installation soit flexible et facile. Par exemple, les caméras extérieures sont livrées déjà protégées des intempéries. Dans leur immense majorité, les caméras et encodeurs Axis prennent en charge l’alimentation par Ethernet (PoE), ce qui sim-plifie également leur installation. La mise au point et l’angle de vue peuvent être définis à partir d’un ordinateur distant pour plusieurs caméras fixes (dômes et boîtiers) à balayage progressif. Plusieurs d’entre elles peuvent également balayer le champ verticalement, ce qui maximise la couverture de surfaces en longueur, comme les allées ou les couloirs.

La gestion des caméras et des flux vidéo est également plus simple. De plus en plus de fonc-tions intelligentes sont prises en charge. Il existe une solution de gestion de vidéosurveillance adaptée à chaque situation, que ce soit un magasin avec quelques caméras ou une entreprise multisite gérant des centaines de caméras. Les modèles prenant en charge la norme ONVIF sont facilement intégrables à des systèmes comportant des produits d’autres fabricants, compatibles avec cette norme.

Les réseaux à large bande passante deviennent la norme et les technologies ont amélioré la sé-curité et la fiabilité de la transmission des données par réseaux câblés et sans fil. Des progrès ont été réalisés également au niveau des solutions de stockage, particulièrement pour les systèmes de petite taille. Des solutions de stockage réseau NAS (network-attached storage) de capacité très élevée (téraoctets) à des coûts minimum sont maintenant disponibles, ainsi que des cartes mémoire permettant de stocker des semaines d’enregistrements vidéo dans une caméra ou un encodeur vidéo.

La gamme des produits vidéo sur IP va en s’élargissant et leurs capacités augmentent. Ce guide technique présente ces avancées et son objectif est de décrire aux utilisateurs les technologies et les produits vidéo sur IP disponibles pour satisfaire leurs besoins de vidéosurveillance.

Guide technique Axis de vidéo sur IP

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Guide technique Axis de vidéo sur IP1. Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 71.1 Présentation d’un système vidéo sur IP 71.2 Avantages 81.3 Applications 121.3.1 Magasins 121.3.2 Transports 121.3.3 Banque et finance 131.3.4 Surveillance des villes 131.3.5 Établissements d’enseignement 131.3.6 Administration 141.3.7 Établissements de santé 141.3.8 Industrie 141.3.9 Infrastructure critique 14

2. Caméras réseau 152.1 Qu’est-ce qu’une caméra réseau ? 152.1.1 Plateforme d’applications pour caméras AXIS 172.1.2 Interface de programmation d’applications 182.1.3 ONVIF 182.2 Caractéristiques des caméras permettant le traitement de scènes complexes 182.2.1 Concentration de la lumière par l’objectif (Valeur d’ouverture ou F-number en anglais) 182.2.2 Diaphragme 182.2.3 Fonction jour / nuit 182.2.4 Projecteurs infrarouge (IR) 192.2.5 Technologie Lightfinder 202.2.6 Résolution / mégapixel 202.2.7 Paramètres de contrôle de l’exposition 202.2.8 Plage dynamique étendue (WDR) 212.2.9 Rayonnement thermique 212.3 Dispositifs facilitant l’installation des caméras 222.3.1 Installation en extérieur possible dès la sortie d’usine 222.3.2 Caméras mises au point en sortie d’usine 222.3.3 Mise au point à distance et zoom 222.3.4 Mise au point du foyer arrière 222.3.5 Réglage de l’angle de la caméra selon 3 directions 222.3.6 Corridor Format 232.3.7 Compteur de pixels 232.4 Types de caméras réseau 242.4.1 Caméras réseau fixes 242.4.2 Caméras réseau à dôme fixe 242.4.3 Fonctions intégrées aux caméras 252.4.4 Caméras réseau dissimulées 272.4.5 Caméras réseau PTZ 282.4.6 Caméras réseau thermiques 312.5 Conseils pour le choix d’une caméra réseau 33

Table de matières

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3. Paramètres d’une caméra 373.1 Sensibilité à la lumière 373.2 Paramètres de l’objectif 383.2.1 Champ de la caméra 383.2.2 Adaptation de l’objectif et du capteur 403.2.3 Montures standard pour objectifs interchangeables 413.2.4 Ouverture et exposition 413.2.5 Types de commande du diaphragme : fixe, manuel, automatique ou précis (P-Iris) 423.2.6 Profondeur de champ 443.3 Filtre infrarouge débrayable (fonction jour / nuit) 453.4 Capteurs photographiques 463.5 Techniques de balayage d’images 483.5.1 Balayage entrelacé 483.5.2 Balayage progressif 483.6 Contrôle d’exposition 493.6.1 Priorité d’exposition 493.6.2 Zones d’exposition 503.6.3 Plage dynamique 503.6.4 Compensation de contre-jour 513.7 Installation d’une caméra réseau 51

4. Encodeurs vidéo 554.1 Qu’est-ce qu’un encodeur vidéo ? 554.1.1 Composants des encodeurs vidéo et facteurs à prendre en considération 564.1.2 Gestion d’événements et vidéo intelligente 574.2 Encodeurs vidéo autonomes 584.3 Encodeurs vidéo montés sur racks 584.4 Encodeurs vidéo avec caméras PTZ 594.5 Techniques de désentrelacement 604.6 Décodeur vidéo 60

5. Protection des équipements vidéo 635.1 Normes et classes de protection 635.2 Boîtiers de protection 645.3 Fenêtres de boîtier 655.4 Mise en boîtier d’une caméra fixe 665.5 Protection contre le vandalisme et la détérioration 665.5.1 Classes de protection anti-vandalisme 665.5.2 Aspect extérieur de la caméra et du boîtier de protection 675.5.3 Fixation 675.5.4 Positionnement des caméras 675.5.5 Vidéo intelligente 675.6 Types de fixations 685.7 Fixation au plafond 685.8 Fixations murales 685.9 Fixations sur poteau 685.10 Fixations sur parapet 69

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6. Résolutions vidéo 716.1 Résolutions NTSC et PAL 716.2 Résolutions VGA 726.3 Résolutions mégapixel 736.4 Résolutions HDTV (High-Definition Television) 74

7. Compression vidéo 757.1 Notions de base sur la compression 757.1.1 Codec vidéo 757.1.2 Différence entre compression d’image et compression vidéo 767.2 Formats de compression 797.2.1 Motion JPEG 797.2.2 MPEG-4 797.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVC 807.3 Débits binaires variables et constants 817.4 Comparaison des normes 81

8. Audio 838.1 Applications audio 838.2 Équipement et support audio 848.3 Modes audio 858.3.1 Audio unidirectionnel 858.3.2 Audio semi-duplex 868.3.3 Audio en duplex intégral 868.4 Alarme de détection audio 868.5 Compression audio 868.5.1 Fréquence d’échantillonnage 878.5.2 Débit binaire 878.5.3 Codecs audio 878.6 Synchronisation audio et vidéo 87

9. Technologies réseau 899.1 Réseau local et Ethernet 899.1.1 Types de réseaux Ethernet 909.1.2 Branchement des périphériques et du commutateur réseau 919.1.3 Alimentation par Ethernet (PoE) 929.2 Transfert de données par Internet 959.2.1 Adressage IP 969.2.2 Adresses IPv4 969.2.3 Adresses IPv6 1009.2.4 Protocoles de transmission de données vidéo sur IP 1009.3 Réseaux locaux virtuels (VLAN) 1029.4 Qualité de Service (QoS) 1029.5 Sécurité des réseaux 1049.6 Authentification par nom d’utilisateur et mot de passe 1049.7 Filtrage d’adresses IP 1049.8 Norme IEEE 802.1X 1049.9 Protocole HTTPS ou SSL/TLS 1059.10 Réseau privé virtuel (VPN) 105

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10. Technologies sans fil 10710.1 Normes WLAN 802.11 10710.2 Sécurité des réseaux WLAN 10810.2.1 Protocole WEP (Wired Equivalent Privacy) 10810.2.2 Accès sans fil protégé (WPA) 10810.2.3 Recommandations 10910.3 Passerelles sans fil 10910.4 Réseau maillé sans fil 109

11. Systèmes de gestion vidéo 11111.1 Types de solutions de gestion vidéo 11111.1.1 Solution décentralisée pour systèmes de petite taille - Axis Camera Companion 11211.1.2 Solution vidéo hébergée pour les systèmes à plusieurs sites de petite taille 11311.1.3 Solution centralisée avec client-serveur général pour

systèmes de taille moyenne : AXIS Camera Station 11411.1.4 Solutions sur mesure pour systèmes de petite et grande taille des partenaires d’Axis 11511.2 Fonctions du système 11511.2.1 Visualisation 11611.2.2 Vidéo à flux multiples 11611.2.3 Enregistrement vidéo 11711.2.4 Enregistrement et stockage 11811.2.5 Gestion d’événements et vidéo intelligente 11811.2.6 Fonctions d’administration et de gestion 12111.2.7 Sécurité 12311.3 Systèmes intégrés 12311.3.1 Point de vente 12311.3.2 Contrôle d’accès 12411.3.3 Gestion technique des bâtiments 12411.3.4 Systèmes de contrôle industriel 12511.3.5 Radio-identification (RFID) 125

12. Éléments à considérer pour la bande passante et le stockage 12712.1 Calcul de l’espace de stockage et de la bande passante 12712.1.1 Bande passante nécessaire 12712.1.2 Calcul de l’espace de stockage nécessaire 12812.2 Stockage Edge 13012.2.1 Stockage Edge avec cartes mémoire SD ou NAS 13112.3 Stockage sur serveur 13112.4 Stockage NAS et SAN 13112.5 Stockage redondant 13312.6 Configurations système 134

13. Outils et ressources 137

14. Axis Communications’ Academy 139

7Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications

1. Vidéo sur IP : présentation, avantages et applicationsLa vidéo sur IP, comme la messagerie électronique, la navigation Web et la téléphonie sur IP, s’effectue sur des réseaux IP (Internet Protocol), câblés ou sans fil. Les flux audio et vidéo numériques sont transmis sur la même infra-structure réseau, avec d’autres données. La vidéo sur IP offre aux utilisateurs de nombreux avantages par rapport aux systèmes analogiques traditionnels CCTV, en particulier dans le secteur de la vidéosurveillance.

Ce chapitre présente une vue d’ensemble de la vidéo sur IP, ainsi que ses avantages et ses applications à différents secteurs industriels. Les systèmes de vidéo sur IP numériques sont souvent comparés à ceux de vidéosurveil-lance analogiques afin d’en apprécier la portée et le potentiel.

1.1 Présentation d’un système vidéo sur IPLa vidéo sur IP, souvent nommée vidéosurveillance IP ou IP-surveillance en raison de son appli-cation à ce secteur, utilise un réseau IP câblé ou sans fil comme principal support pour la transmission des données audio et vidéo numériques et autres. Lorsque la technologie d’alimen-tation par Ethernet (PoE, Power over Ethernet) est employée, le réseau peut également servir à l’alimentation électrique des équipements vidéo sur IP.

Un système de vidéo sur IP permet de contrôler et d’enregistrer des images vidéo à partir de tout emplacement sur le réseau, qu’il s’agisse d’un réseau local (LAN) ou d’un réseau étendu (WAN) tel qu’Internet.

8 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications

Figure 1.1a Un système de vidéo sur IP comprend différents composants, tels que des caméras réseau, des enco-deurs vidéo et un logiciel de gestion vidéo. Les autres composants, notamment le réseau, le stockage et les serveurs, sont tous des équipements informatiques standard.

Les principaux composants d’un système de vidéo sur IP sont la caméra réseau, l’encodeur vidéo (qui assure la connexion des caméras analogiques au réseau IP), le réseau, le serveur, l’élément de stockage ainsi qu’un logiciel de gestion vidéo. La caméra réseau et l’encodeur vidéo étant des équipements informatiques, leurs fonctionnalités sont sans comparaison avec celles d’une caméra CCTV analogique. La caméra réseau, l’encodeur vidéo et le logiciel de gestion vidéo sont les pièces maîtresses de toute solution de vidéosurveillance sur IP.

Le réseau, le serveur et les éléments de stockage font tous appel à des équipements infor-matiques standard. Le fait d’utiliser du matériel informatique courant est l’un des principaux avantages de la vidéo sur IP. Un système de vidéo sur IP comporte d’autres accessoires, comme des supports, des injecteurs intermédiaires PoE et des joysticks. Chaque composant est décrit en détail dans les chapitres suivants.

1.2 AvantagesUn système complet de vidéosurveillance sur IP numérique offre d’innombrables avantages et des fonctions avancées que ne peut pas fournir un système de vidéosurveillance analogique tra-ditionnel. Parmi ces avantages, on peut citer la haute qualité d’image, l’accessibilité à distance, la gestion des événements et les capacités de vidéo intelligente, la facilité d’intégration et une meilleure évolutivité, ainsi qu’une flexibilité et une rentabilité accrues.

> Haute qualité d’image: la qualité de l’image est essentielle aux applications de vidéosur-veillance pour filmer de manière claire tout incident en cours et identifier les personnes ou les objets impliqués. Les technologies de balayage progressif et de télévision haute défini-tion (HDTV) / mégapixels permettent à la caméra réseau de fournir une meilleure résolution que les caméras analogiques. Pour plus de détails sur la qualité de l’image, voir les chapitres 2, 3 et 6.

AXIS Q7406Video Encoder Blade


0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

RÉSEAU IP INTERNET

Caméras réseau Axis

Accès distant parnavigateur Web àpartir d'un ordinateur�xe ou portable

Caméras analogiques

Encodeurs Vidéo Axis

Ordinateur aveclogiciel degestion vidéo


La qualité de l’image est également mieux conservée avec un système de vidéo sur IP qu’avec un système de surveillance analogique. De nombreuses conversions analogique-numérique sont actuellement realisées avec les systèmes analogiques actuels qui utilisent un enregis-treur vidéo numérique (DVR). Les signaux analogiques sont d’abord numérisés dans la camé-ra, puis convertis pour le transport en signaux analogiques, eux-mêmes numérisés pour l’enregistrement. La qualité des images se dégrade à chaque conversion entre les formats analogiques et numériques et avec la distance de transmission par câble. Plus la distance de transmission des signaux vidéo analogiques est grande, plus ces signaux s’affaiblissent. Avec un système d’IP-Surveillance entièrement numérique, les images d’une caméra réseau sont numérisées une seule fois et restent numériques, ce qui évite toute conversion inutile et toute dégradation de l’image due à la distance de transmission sur le réseau.

> Accessibilité à distance: les caméras réseau et les encodeurs vidéo sont configurables et accessibles à distance, ce qui permet à de multiples utilisateurs habilités de visualiser à tout moment la vidéo en direct ou enregistrée depuis n’importe quel point du réseau à travers le monde. C’est un véritable atout lorsque les utilisateurs souhaitent qu’une tierce partie puisse également accéder à la vidéo, qu’il s’agisse d’un centre de télé-alarme ou des autori-tés faisant appliquer la loi.

> Gestion des événements et vidéo intelligente: la quantité d’enregistrements vidéo est bien souvent trop importante et le temps manque pour l’analyser correctement. La vidéo sur IP permet de résoudre ce problème de différentes manières. Les caméras réseau et les enco-deurs vidéo, par exemple, peuvent être programmés pour enregistrer des vidéos seulement si un événement se produit, qu’il soit prévu ou déclenché. Cela réduit la quantité d’enregis-trements sans intérêt. Les enregistrements vidéo peuvent aussi être associés à des métadon-nées, informations qui facilitent la recherche et l’analyse de vidéos qui présentent un inté-rêt.

Les produits de vidéo sur IP Axis proposent des fonctions intelligentes, comme la détection de mouvement, les alarmes de détérioration volontaire, la détection audio, le déclenche-ment par contact et des applications tierces, telles que le comptage de personnes et la cartographie thermique. Ils peuvent aussi fournir des connexions d’entrée / sortie (E/S) avec des dispositifs externes tels que des éclairages. Ces fonctions permettent aux utilisateurs de définir des conditions ou des événements de déclenchement d’une alarme. Quand l’événe-ment se produit, les dispositifs peuvent répondre automatiquement par des actions pro-grammées. Ces actions peuvent être par exemple l’envoi d’enregistrements vidéo vers un ou plusieurs sites locaux ou distants, à des fins de sécurité, ou l’activation de dispositifs ex-ternes tels que des alarmes, des éclairages ou des commandes de position de portes, ou encore l’envoi de messages de notification à des utilisateurs. Ces fonctions de gestion d’évé-nements sont configurables à partir des pages Web des produits ou à l’aide d’un logiciel de gestion vidéo. Pour plus d’informations sur la gestion d’événements, voir le chapitre 11.


Figure 1.2a Paramétrage d’un déclencheur d’événement à l’aide de la page Web du produit de vidéo sur IP.

> Intégration facile et évolutive : les produits vidéo sur IP conformes aux normes ouvertes sont facilement intégrables à toutes sortes de systèmes de gestion vidéo. Les vidéos prises par les caméras réseau sont également facilement intégrables à d’autres systèmes existants, notamment ceux de points de vente (POS), de contrôle d’accès ou de gestion technique de bâtiments. En revanche, les systèmes analogiques disposent rarement d’une interface pré-sentant la même facilité d’intégration à d’autres systèmes ou applications. Pour plus d’infor-mations sur les systèmes intégrés, voir le chapitre 11.

> Évolutivité et flexibilité : il est possible d’ajouter une seule caméra à un système vidéo sur IP, alors que dans le cas d’un système analogique, cela ne peut se faire que par quatre ou 16 unités. Les systèmes sur IP permettent aussi de partager les données sur un même réseau câblé ou sans fil entre différents périphériques de vidéo sur IP et différentes applications. Un même câble sert à transporter la vidéo, le son, les commandes PTZ et E/S, l’alimentation électrique et d’autres données. Des dispositifs vidéo sur IP peuvent être ajoutés au système sans changement important ou coûteux à l’infrastructure réseau, contrairement aux sys-tèmes analogiques. Dans un système vidéo analogique, un câble dédié, généralement coaxial, doit relier directement chaque caméra à la station de prise de vue ou d’enregistre-ment. Des câbles audio et PTZ (panoramique/inclinaison/zoom) séparés sont souvent néces-saires.

Dans le cas d’un système de vidéo sur IP, des éléments peuvent être placés et connectés pratiquement à partir de n’importe quel endroit, et le système peut être en circuit ouvert ou fermé selon les besoins. Le système vidéo sur IP étant conçu pour fonctionner avec les pro-tocoles et périphériques informatiques standard, il tire parti de ces technologies au fur et à mesure de son extension. Par exemple, la vidéo peut être stockée sur des serveurs redon-dants situés dans des lieux différents afin d’accroître la fiabilité. Le système de vidéo sur IP dispose d’outils de partage de charge, de gestion de réseau ou de maintenance système, ce qui est impossible avec des systèmes analogiques.

> Rentabilité: un système de vidéosurveillance sur IP a en général un coût total de possession inférieur à un système analogique CCTV traditionnel. Une entreprise dispose généralement d’une infrastructure réseau IP installée, utilisée par d’autres applications. Une application de


vidéo sur IP peut utiliser cette même infrastructure. Les réseaux filaires et les options sans fil constituent également des solutions bien moins coûteuses que des réseaux à câbles coaxiaux ou à fibre optique nécessaires à un système CCTV analogique. De plus, les flux vi-déo numériques peuvent être transmis partout dans le monde, grâce à diverses infrastruc-tures interopérables. Les coûts de gestion et d’équipement sont également inférieurs, puisque les applications d’arrière-plan et le stockage s’exécutent sur des serveurs standard à systèmes ouverts, et non sur du matériel propriétaire, tel qu’un enregistreur numérique dans le cas d’un système CCTV analogique.

Un système de vidéo sur IP peut également permettre d’améliorer l’activité commerciale. L’analyse des vidéos enregistrées dans un magasin peut permettre d’améliorer le flux de clients et d’augmenter les ventes.

De plus, ces dispositifs de vidéo sur IP prennent en charge la technologie d’alimentation par Ethernet. Elle permet d’alimenter les appareils du réseau à partir d’un commutateur compa-tible ou d’un bloc injecteur intermédiaire (midspan) par le câble Ethernet servant à transpor-ter les données vidéo, supprimant ainsi les prises de courant à l’endroit où se trouve l’appa-reil. L’alimentation PoE entraîne des réductions substantielles des coûts d’installation et accroît la fiabilité du système. Pour plus d’informations sur la PoE, voir le chapitre 9.

Figure 1.2b Système utilisant l’alimentation par Ethernet (PoE).

> Communication sécurisée : la sécurisation des dispositifs et des flux de vidéo sur IP est assurée de plusieurs manières. Elle peut se faire par authentification sur mot de passe, fil-trage d’adresse IP, authentification selon la norme IEEE 802.1X et cryptage de données par HTTPS (SSL/TLS) ou VPN. Les caméras analogiques n’ont pas ces possibilités de cryptage ou d’authentification. N’importe qui peut avoir accès à la vidéo d’une caméra analogique ou remplacer le signal par un autre. Les systèmes vidéo sur IP présentent aussi la flexibilité de proposer différents niveaux d’accès utilisateur. Pour plus d’information sur la sécurité réseau, voir les chapitres 9 et 10.

La migration d’installations de vidéo analogiques vers des systèmes vidéo sur IP est néanmoins possible, à l’aide d’encodeurs vidéo et en utilisant les coaxiaux existants grâce à des adaptateurs coaxiaux pour Ethernet, ce qui permet de bénéficier des avantages du numérique. Pour plus d’informations sur les encodeurs et décodeurs vidéo, voir le chapitre 4.

Switch réseau PoEAlimentation sanscoupure (UPS)

3115

Caméra réseauavec PoE intégrée

Caméra réseausans PoE intégrée

Séparateur actif

Alimentation électrique Ethernet Alimentation par Ethernet


1.3 ApplicationsLe nombre d’applications dans la vidéo sur IP est pratiquement illimité. Elle est surtout utilisée dans le domaine de la sécurité et de la surveillance à distance des personnes, de lieux, de biens et d’exploitations. Elle est de plus en plus utilisée pour améliorer l’efficacité des activités au fur et à mesure du développement des applications de vidéo intelligente. Quelques exemples d’applications typiques dans des secteurs industriels clés sont présentés ci-dessous.

1.3.1 MagasinsLes systèmes vidéo sur IP dans les magasins peuvent réduire de ma-nière significative les vols et l’insécurité du personnel, mais aussi op-timiser la gestion du magasin. L’un des avantages principaux est leur intégration possible à la surveillance électronique des articles (EAS) ou au système de point de vente (POS), fournissant ainsi une image et un enregistrement des activités à l’origine des écarts d’inventaire. Le système peut détecter rapidement les incidents potentiels, ainsi que les fausses alertes. La vidéo sur IP présente également un niveau d’interopérabilité élevé et le système est rentabilisé plus rapidement.

La vidéo sur IP, associée aux applications de vidéo intelligente, permet d’identifier les zones les plus visitées d’un magasin et d’observer l’activité des clients et leurs comportements d’achat afin d’optimiser la disposition du magasin ou de l’étalage. Elle permet aussi de compter les clients entrants et sortants du magasin, ce qui aide à la gestion du personnel de vente ou en caisse, en repérant les périodes d’affluence.

1.3.2 TransportsLa vidéo sur IP contribue à la protection des passagers, du personnel et des biens, sur tous les modes de transport. Toutes les caméras de surveillance dans les transports publics, dans les stations, les gares, les bus, les trains et les tunnels peuvent être connectées à un seul centre de sécurité. En cas d’incident, les agents de sécurité peuvent visionner la vidéo fournie en temps réel par les caméras concernées afin de décider rapidement de l’intervention adéquate. Dans les aéro-ports, la vidéo sur IP peut également améliorer un grand nombre de services dans les parkings, les boutiques, les comptoirs d’enregistre-ment, les espaces de restauration et la sécurité.

Les terminaux portuaires et les plateformes logistiques peuvent aussi tirer parti de la vidéo sur IP pour alerter automatiquement la sécurité lorsqu’un périmètre contrôlé n’est pas respecté. La vidéo sur IP peut également servir à surveiller les conditions de trafic afin de réduire les encombrements et réagir rapidement en cas d’accident. Toute une gamme de caméras Axis pour usage intérieur ou extérieur est conçue pour fonctionner dans des conditions difficiles. Pour les bus et les trains, Axis propose des caméras réseau capables de résister à différents niveaux de température, d’humidité, de saleté et de vibrations, ainsi qu’au vandalisme.


1.3.3 Banque et financeCela fait bien longtemps que les banques utilisent la vidéosurveillance et, si la plupart des systèmes sont encore analogiques, la vidéo sur IP est couramment installée dans les bâtiments neufs ou rénovés. Les banques peuvent ainsi gérer efficacement leurs sièges, leurs agences et les distributeurs automatiques de billets (DAB), le tout à partir d’un même centre. Le système peut être équipé de fonctions intelligentes qui envoient automatiquement des alertes en cas de tentative de fraude sur les DAB, telles que le clonage, le bourrage ou le piratage des cartes bancaires. Les vidéos peuvent être enregistrées en HDTV et

fournir des images de personnes ou d’objets facilitant les recherches et l’identification formelle.

1.3.4 Surveillance des villesLa vidéo sur IP constitue l’une des armes les plus efficaces dans la lutte contre la criminalité et la protection des citoyens, en tant qu’instrument de détection et de dissuasion. Les réseaux sans fil ont permis l’installation étendue de la vidéo sur IP dans les villes et accru son efficacité. Les caméras réseau réduisent les coûts d’installation de par la rapidité et la fiabilité de leur montage, leur mise au point et leur configuration étant de plus réalisables à distance. La police a pu ainsi réagir rapidement à des délits commis en direct grâce aux fonctions de commande à distance de la vidéo sur IP.

1.3.5 Établissements d’enseignementDes garderies aux universités, les systèmes de vidéo sur IP ont contri-bué à la lutte contre le vandalisme et renforcé la sécurité du person-nel, des étudiants ou des enfants. Elles permettent aussi la surveil-lance des installations intérieures ou extérieures et fournissent des images de haute qualité qui permettent l’identification formelle de personnes, d’objets. De plus, ces caméras réseau peuvent déclencher des alarmes automatiquement. Par exemple, si une caméra subit un acte de vandalisme ou en cas de bruit ou de mouvement pendant les heures de fermeture, les images peuvent être envoyées en temps réel

aux agents de sécurité. La vidéo sur IP est aussi exploitable pour la formation à distance d’étudiants ne pouvant pas assister aux cours, par exemple. Le système peut être facilement connecté à une infrastructure réseau existante, ce qui réduit les coûts d’installation et de maintenance.


1.3.6 AdministrationLa vidéo sur IP est utilisable par les administrations chargées de l’application des lois, du contrôle militaire ou des frontières. C’est également une manière efficace de sécuriser toutes sortes de lieux publics, des musées aux bibliothèques, sans oublier les tribunaux et les prisons. Placées aux entrées et aux sorties des bâtiments, les caméras permettent de contrôler les allées et venues des personnes, 24 heures sur 24. Elles préviennent le vandalisme et renforcent la sécurité du personnel et des visiteurs.

1.3.7 Établissements de santéLa vidéo sur IP permet aux hôpitaux et aux centres de santé d’amé-liorer la sécurité du personnel, des patients et des visiteurs. En cas d’alarme, le personnel de sécurité et hospitalier habilité peut vision-ner en temps réel les vidéos des zones critiques, comme les salles des urgences, les départements de psychiatrie et les magasins de médi-caments, pour se faire rapidement une idée de la situation. La vidéo sur IP permet aussi d’assurer une surveillance des patients de grande qualité, les soins à distance de spécialistes ou encore des séances d’enseignement à distance.

1.3.8 IndustrieLa vidéo sur IP n’est pas seulement un moyen efficace de sécuri-sation de zones et de lieux. Elle est aussi utile pour contrôler les lignes de production, les procédés et les systèmes logistiques, avec pour objectif d’en améliorer l’efficacité. Dans les salles blanches ou à conditions dangereuses, le contrôle à distance réduit les délais de dépannage et de réaction. Pour les entreprises industrielles comptant plusieurs sites de production, la vidéo sur IP réduit les déplacements des agents d’assistance technique en cas de problème.

1.3.9 Infrastructure critiqueQu’il s’agisse d’une installation photovoltaïque, d’un transformateur électrique ou d’une station de traitement de déchets, la vidéo sur IP permet d’assurer sans interruption la sûreté et la sécurité des activi-tés. Il est également possible d’insérer des informations visuelles aux données de production provenant de sites distants.

La vidéosurveillance sur IP étend les possibilités des entreprises industrielles de tous les secteurs en matière de sécurité et d’activité. Des études de cas utilisant du matériel Axis sont présentées sur la page www.axis.com/success_stories/

15Chapitre 2 - Caméras réseau

2. Caméras réseauUne large gamme de caméras réseau est disponible actuellement pour sat-isfaire de multiples besoins, se déclinant selon l’usage et les conditions de fonctionnement, l’aspect extérieur, le niveau de sensibilité à la lumière et la résolution.

Ce chapitre décrit ce qu’est une caméra réseau, les options et caractéris-tiques qu’elle peut présenter et ses différents types : caméra à dôme fixe, ca-méra discrète (ou espion), caméra PTZ (panoramique/inclinaison/zoom) ou encore thermique. Un guide est proposé à la fin du chapitre pour faciliter les choix. Pour plus de détails sur les paramètres des caméras, voir le chapitre 3.

2.1 Qu’est-ce qu’une caméra réseau ?Une caméra réseau, souvent appelée caméra IP, est d’abord utilisée pour envoyer des signaux vidéo / audio sur un réseau IP, par exemple local (LAN), ou sur Internet. Elle permet de visionner en direct ou d’enregistrer des scènes, soit en continu à des moments donnés, soit sur demande ou déclenchement par un événement. La vidéo peut être stockée localement ou sur un site dis-tant. L’accès autorisé à la vidéo peut se faire à partir de n’importe quel accès à un réseau IP.

Figure 2.1a Une caméra réseau se raccorde directement au réseau.

Une caméra réseau peut être définie comme l’association d’une caméra et d’un ordinateur en une même unité. Une caméra réseau se compose principalement d’un objectif, d’un capteur, d’un ou plusieurs processeurs et de mémoire. Les processeurs assurent les fonctions de traitement de l’image, de compression, d’analyse vidéo et de mise en réseau. La mémoire sert principalement à stocker les micro-programmes de la caméra réseau, mais aussi temporairement les vidéos pour des périodes plus ou moins longues.

Switch PoECaméra réseau AxisOrdinateur avec logiciel

de gestion vidéo

LAN LAN/Internet

16 Chapitre 2 - Caméras réseau

Comme un ordinateur, la caméra réseau possède sa propre adresse IP. Elle est connectée direc-tement à un réseau et peut être placée là où existe une connexion réseau. Elle est différente d’une webcam, qui ne fonctionne que lorsqu’elle est connectée à un ordinateur personnel (PC), avec une clé USB ou sur un port IEEE 1394, et que son logiciel est installé sur le PC. Une caméra réseau assure des fonctions de serveur Web, FTP (File Transfer Protocol) et de messagerie élec-tronique. Elle prend également en charge de nombreux protocoles de sécurité et de réseau IP.

En plus de filmer des vidéos, les caméras réseau Axis offrent des fonctions de vidéo intelligente et de gestion d’événements, telles que la détection de mouvement vidéo, la détection audio, une alarme de détérioration et le suivi automatique. De nombreuses caméras réseau sont équipées de ports d’entrée / sortie (E/S) connectables par exemple à des détecteurs de mouvement et des relais qui commandent l’ouverture et la fermeture de portes. On entend par gestion d’événe-ments la définition d’un événement déclenché par les fonctions des dispositifs de vidéo sur IP ou d’autres systèmes, ainsi que leur configuration pour qu’ils réagissent automatiquement à cet événement, en envoyant par exemple des notifications d’alerte et en activant notamment des portes ou des éclairages. Les apareils de vidéo sur IP peuvent être programmés pour enregistrer la vidéo seulement lorsqu’un événement se produit. Ainsi, la gestion d’événements optimise l’utilisation de la bande passante du réseau et de l’espace de stockage par le système de sur-veillance.

La caméra réseau peut également être équipée de fonctions audio, d’une alimentation PoE et d’un emplacement pour carte mémoire permettant le stockage local des enregistrements. Les caméras réseau Axis prennent également en charge des fonctions perfectionnées de sécurité et de gestion réseau.

Commandedu zoom

Emplacementpour carte mémoire

Entrée audio

Microphoneinterne

Commandede mise aupoint

Objectif P-Iris

Sortie audio

Connecteurréseaud'alimentationpar Ethernet

Connecteur dudiaphragme

Connecteurd'alimentation

ConnecteurRS-485/422

Bloc E/S

Figure 2.1b Faces avant, arrière et inférieure d’une caméra réseau.


L’accès à la caméra réseau peut se faire en utilisant l’adresse IP de l’appareil dans le champ adresse / localisation du navigateur Web d’un ordinateur. Une fois la connexion établie, la « page de démarrage » de l’appareil s’affiche automatiquement dans le navigateur Web, avec des liens vers les pages de configuration.

Ces pages Web intégrées aux appareils Axis de vidéo sur IP permettent notamment aux utilisa-teurs de définir l’accès utilisateur, de configurer les caméras et de paramétrer leur résolution, le nombre d’images par seconde, le format de compression (H.264 / Motion JPEG) et les actions à effectuer en fonction des événements. La gestion d’un appareil vidéo sur IP par le biais de ses pages Web n’est viable que lorsque le système comporte peu de caméras. Pour les installations professionnelles ou les systèmes comportant un grand nombre de caméras, il est recommandé d’utiliser une solution de gestion vidéo associée aux pages Web intégrées des caméras. Pour plus de détails sur ces solutions de gestion vidéo, voir le chapitre 11.

Les caméras réseau peuvent être équipées d’un grand nombre d’accessoires afin d’étendre leur fonctionnalité. Elles peuvent par exemple être connectées à un réseau à fibre optique en utili-sant un convertisseur, ou à des câbles coaxiaux utilisant Ethernet grâce à un adaptateur avec alimentation PoE.

2.1.1 Plateforme d’applications pour caméras AXISLa plupart des appareils Axis de vidéo sur IP prennent en charge la plateforme d’applications pour caméras Axis. Celle-ci permet le téléchargement par l’appareil de logiciels compatibles, en particulier des applications de vidéo intelligente. Les fonctions de vidéo intelligente des appa-reils sont ainsi améliorées par l’emploi d’applications conçues par Axis ou par des tiers spécia-listes en analyse des vidéos. L’une d’entre elles est l’application Axis Cross Line Detection, une application de détection de passage qui détecte et déclenche une action lorsque des objets mobiles traversent une ligne virtuelle.

Figure 2.1c AXIS Cross Line Detection convient à diverses situations telles que la vidéosurveillance d’entrées d’immeubles, de quais de chargement et de places de parking.


2.1.2 Interface de programmation d’applicationsTous les produits Axis de vidéo sur IP ont une interface de programmation d’application (API) appelée VAPIX®. VAPIX permet aux développeurs d’intégrer facilement les produits Axis et leurs fonctions dans les solutions logicielles. VAPIX permet également la rétrocompatibilité d’une caméra Axis équipée d’un microprogramme mis à niveau avec un système existant de gestion vidéo.

2.1.3 ONVIFLa plupart des produits Axis de vidéo sur IP sont conformes à la norme ONVIF. ONVIF est un fo-rum industriel ouvert fondé par Axis, Bosch et Sony en 2008, afin d’élaborer une norme standard pour l’interface réseau des produits de vidéo sur IP des différents fabricants et améliorer ainsi l’interopérabilité. ONVIF permet l’intégration de nombreux produits compatibles de différentes marques à un système de vidéo IP. Cette norme s’est rapidement développée et est maintenant adoptée par la grande majorité des fabricants membres, soit plus de 400 entreprises. Pour plus d’informations, consulter www.onvif.org

2.2 Caractéristiques des caméras permettant le traitement de scènes complexesLes caméras de vidéosurveillance doivent faire face à des situations complexes qui nuisent à la qualité des vidéos. Les scènes à observer peuvent présenter des niveaux d’éclairage très variables ou extrêmes. L’obscurité totale, la brume et la fumée peuvent poser des problèmes pour obtenir des vidéos exploitables. Il existe des équipements qui peuvent résoudre ces problèmes (voir la liste ci-dessous), mais il convient de bien les examiner, car ils ont chacun un effet sur la qualité de l’image.

2.2.1 Concentration de la lumière par l’objectif (Valeur d’ouverture ou F-number en anglais)Les objectifs à faible nombre d’ouverture concentrent mieux la lumière. De manière générale, plus la valeur d’ouverture est petite, meilleure est la qualité dans des conditions de faible lu-minosité. Une valeur d’ouverture supérieure est parfois préférable dans certaines conditions d’éclairage. La sensibilité de la caméra ne dépend pas seulement de son objectif, mais aussi du capteur et du mode de traitement de l’image. Plus d’informations sur les objectifs et les capteurs sont présentées au chapitre 3.

2.2.2 DiaphragmeLes objectifs à diaphragme réglable manuellement sont adaptés à des scènes à niveau d’éclai-rage constant. Pour les scènes à niveau d’éclairage variable, un diaphragme à réglage automa-tique (DC-iris / P-Iris) est recommandé pour obtenir le niveau d’exposition adapté. Les caméras à P-Iris gèrent mieux la qualité d’image dans toutes les conditions d’éclairage. Plus de détails sont présentés au chapitre 3.

2.2.3 Fonction jour / nuitUne caméra réseau avec fonction jour / nuit est équipée d’un filtre IR débrayable automatique-ment. Le filtre est présent pendant la journée et la caméra produit des couleurs correspondant


à la vision humaine. La nuit, le filtre est enlevé pour permettre à la caméra de profiter de la lumière infrarouge proche et de produire des images noir et blanc de haute qualité. C’est l’une des manières d’améliorer la qualité d’une caméra réseau dans des conditions de lumière faible.

Figure 2.2a Une image en mode jour, à gauche. À droite, une image en mode nuit.

2.2.4 Projecteurs infrarouge (IR)Par faible éclairage et dans l’obscurité complète, des LED IR intégrées à la caméra ou un projec-teur intégré vont aider la caméra à utiliser le rayonnement infrarouge proche pour fournir des images noir et blanc de qualité. Le rayonnement infrarouge proche provenant de la lune, des lampadaires publics ou des projecteurs infrarouge n’est pas perceptible par l’œil humain, mais le capteur de la caméra les détecte. (Le rayonnement infrarouge proche jouxte celui du spectre visible et présente des longueurs d’onde plus longues.)

Les projecteurs IR permettent d’éclairer des scènes à des distances différentes. L’éclairage réa-lisé par les LED IR intégrées aux caméras Axis peut être réglé en fonction de l’angle de vue et mis en route automatiquement dans l’obscurité, lorsqu’un événement se produit ou à la demande d’un utilisateur. Ces caméras avec LED IR intégrées simplifient l’installation et constituent une solution rentable. L’avantage d’un projecteur IR extérieur est sa souplesse d’installation : un projecteur à longue distance, par exemple, peut ne pas être placé nécessairement au même endroit que la caméra et permet de mieux éclairer l’endroit à observer.

Figure 2.2b À gauche, une image prise en mode nuit sans projecteur. La caméra n’utilise que le peu de lumière qui passe sous la porte située dans le bas à gauche de la pièce. À droite, la même scène avec des projecteurs IR.


2.2.5 Technologie LightfinderLa technologie Axis Lightfinder confère aux caméras une sensibilité extrême à la lumière. Ces caméras peuvent ainsi fournir des images à des niveaux d’éclairage aussi faibles que 0,18 lux. Ces caractéristiques sont le résultat d’une sélection pointue du capteur et de l’objectif de la caméra, du savoir-faire d’Axis en matière de traitement d’image et d’une conception maison des puces ASIC. Pour plus de détails, voir le livre blanc sur Lightfinder à la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Figure 2.2c À gauche, une scène prise par une caméra passée en mode nuit, avec 0,4 lux sur le mur du fond. À droite, la même scène prise par une caméra avec Lightfinder, toujours en mode jour, qui révèle plus de détails, comme la boîte par terre contre le mur du fond, et donne une image en couleur.

2.2.6 Résolution / mégapixelLa résolution d’une caméra est définie par le nombre de pixels d’une image prise par le capteur. En fonction de l’objectif, la résolution permet soit de distinguer plus de détails, soit d’obtenir un champ plus large. Les caméras mégapixels produisent des images d’un million de pixels ou même plus. Lorsque l’angle de vue est large, elles peuvent couvrir une zone plus large qu’une caméra ordinaire. Lorsque l’angle de vue est faible, les détails se distinguent mieux, ce qui per-met l’identification des personnes et des objets. Les caméras prenant en charge les résolutions HDTV 720p (1280 x 720 pixels) et HDTV 1080p (1920 x 1080 pixels), soit approximativement 1 et 2 mégapixels, sont de plus en plus appréciées car elles répondent aux normes garantissant une fréquence d’images haute définition, la fidélité aux couleurs et le format 16:9. Pour plus de détails sur les capteurs et les résolutions, voir les chapitres 3 et 6, respectivement.

2.2.7 Paramètres de contrôle de l’expositionQuand le niveau d’éclairage change, les caméras Axis se règlent automatiquement pour assurer la meilleure exposition. Elles fournissent aussi à l’utilisateur la possibilité de modifier plusieurs paramètres de contrôle de l’exposition dans les situations particulièrement difficiles. Dans des conditions de faible éclairage par exemple, il est possible d’augmenter le gain pour mieux distin-guer les détails d’une scène. L’inconvénient dans ce cas est que le bruit peut devenir plus visible. À faible éclairage, il est aussi possible d’augmenter le temps d’exposition pour obtenir une image plus lumineuse, mais cela peut flouter les objets en mouvement. On peut également définir des zones dans lesquelles l’exposition sera particulière. La compensation du contre-jour (BLC) est une autre technique permettant à la caméra de filmer des objets dans des zones sombres lorsque le fond est très lumineux, comme devant une fenêtre ou une porte d’entrée.


2.2.8 Plage dynamique étendue (WDR)Dans le cas de scènes présentant à la fois des zones très lumineuses et très sombres, comme les quais de gare, une caméra à plage dynamique étendue (WDR) est probablement la meilleure solution. Les caméras WDR comportent généralement un capteur qui mesure les différentes expositions de la scène (courte pour les zones très éclairées et longue pour les zones sombres) et qui les combine dans la même image pour rendre visibles les objets dans les différentes zones. Pour plus de détails, voir le livre blanc sur le WDR sur la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Figure 2.2d À gauche, une image prise par une caméra conventionnelle. À droite, la même image prise par une caméra WDR.

2.2.9 Rayonnement thermiqueEn plus de la lumière du jour, de la lumière artificielle et de l’infrarouge proche, le rayonnement thermique peut être utilisé pour produire des images. Une caméra réseau thermique ne requiert aucune source de lumière. Elle détecte le rayonnement thermique émis par tout objet à une température supérieure à 0°K. Plus un objet est chaud, plus le rayonnement est important. Des différences de température plus marquées produisent des images thermiques présentant un fort contraste. Les caméras réseau thermiques peuvent être utilisées pour détecter des sujets dans l’obscurité totale ou dans des conditions difficiles, brouillard léger ou fumée, ou lorsque les su-jets sont cachés dans des zones d’ombre ou difficiles à discerner sur un fond complexe. De plus, ces caméras ne sont pas aveuglées par les lumières fortes. Les caméras thermiques sont idéales pour la détection et peuvent compléter les caméras conventionnelles pour améliorer l’efficacité d’un système de surveillance.

Figure 2.2e À gauche, une image prise par une caméra conventionnelle. À droite, l’image produite par une caméra thermique.


2.3 Dispositifs facilitant l’installation des camérasLes caméras réseau Axis comportent des dispositifs facilitant et augmentant la fiabilité de leur installation et de leur utilisation, tout en minimisant d’éventuelles erreurs, notamment :

2.3.1 Installation en extérieur possible dès la sortie d’usineÀ la livraison, les caméras sont prêtes à monter à l’extérieur. Elles ne requièrent aucune protec-tion supplémentaire. Conçues de manière à fonctionner dans une plage de températures donnée, elles sont protégées contre la poussière, la pluie ou la neige. Certaines sont conformes aux normes militaires et peuvent fonctionner dans des conditions extrêmement sévères.

2.3.2 Caméras mises au point en sortie d’usinePour faciliter et accélérer l’installation, les caméras Axis avec objectif à focale fixe sont réglées à l’usine et ne requièrent aucun autre réglage à l’installation. En effet, les caméras à focale fixe opérant avec un champ large ou moyen ont en général une grande profondeur de champ (dis-tance à laquelle les objets proches et lointains sont nets). Pour plus d’explications sur la distance focale, le nombre d’ouverture et la profondeur de champ, voir le chapitre 3.

2.3.3 Mise au point à distance et zoomUne caméra avec objectif à foyer progressif, mise au point et zoom à distance évite les réglages manuels sur site. La caméra et le moteur de l’objectif permettent la mise au point et le réglage de l’angle de vue à distance par un ordinateur sur le réseau.

2.3.4 Mise au point du foyer arrièreUne caméra à objectif à foyer variable, avec monture CS et mise au point à distance du foyer arrière, peut être mise au point de manière très précise par ordinateur en permettant au capteur de se déplacer. Cette fonction existe même avec les objectifs en option.

2.3.5 Réglage de l’angle de la caméra selon 3 directionsLes caméras Axis à dôme fixe sont conçues pour que l’angle puisse être réglé selon 3 directions, l’unité comportant l’objectif et le capteur pouvant produire des images panoramiques, s’incliner et tourner. La caméra peut donc être fixée à un mur ou au plafond. L’utilisateur peut en régler la direction et la hauteur. Cette souplesse de réglage, ainsi que la possibilité de faire tourner l’image à partir de la page Web de la caméra, permettent d’obtenir des flux vidéo orientés ver-ticalement (Format couloir Axis).

Figure 2.3a Réglage de l’angle d’une caméra à 3 axes.


2.3.6 Corridor FormatCe format permet aux caméras fixes ou à dôme fixe de produire des images vidéo orientés ver-ticalement. Ce format vertical optimise la couverture et la qualité des images de zones étroites comme les couloirs et les allées, tout en évitant de gaspiller de la bande passante et de l’espace mémoire. Il permet également aux caméras réseau HDTV de fournir des vidéos avec un rapport d’image de 9:16. Avec une caméra à dôme fixe, on obtient cette disposition en faisant tourner de 90° l’objectif à 3 axes (avec une caméra fixe, en la plaçant sur le côté), puis en faisant tourner l’image de 90° dans l’autre sens, sur la page Web de la caméra.

Figure 2.3b Affichage des images obtenues avec une caméra utilisant le format couloir d’Axis.

2.3.7 Compteur de pixelsLe compteur de pixels d’Axis permet de s’assurer que la résolution est suffisante pour la qualité nécessaire à l’identification d’un visage. Le compteur peut servir à vérifier que la résolution est conforme à la réglementation ou aux besoins exprimés par le client.

Figure 2.3c Le compteur de pixels Axis est un dispositif d’assistance visuelle et de comptage ayant la forme d’un cadre, qui affiche la hauteur et la largeur du cadre. Il permet de vérifier, par exemple, que la résolution en pixels de l’image est suffisante pour identifier un visage.


2.4 Types de caméras réseau Les caméras réseau peuvent être classées suivant qu’elles sont conçues pour des utilisations en intérieur et en extérieur ou uniquement à l’intérieur. Une caméra extérieure doit avoir un boîtier de protection, à moins qu’elle en soit déjà pourvue à la conception. Pour plus de détails sur les protections selon les conditions extérieures, voir chapitre 5.

Les caméras réseau, qu’elles soient destinées à une utilisation en intérieur ou en extérieur, peuvent être fixes, à dôme fixe, discrètes, PTZ et thermiques.

2.4.1 Caméras réseau fixes

Figure 2.4a Caméras réseau : sans fil, avec projecteurs IR incorporés, HDTV / multi-mégapixels, WDR, Lightfinder, prêtes à l’installation en extérieur et anti-vandalisme.

Une caméra réseau est dite fixe lorsqu’elle ne filme que dans une seule direction une fois ins-tallée. Elle peut être équipée d’objectifs fixes, à foyer progressif ou à zoom motorisé et certaines ont des objectifs interchangeables. Mais une caméra fixe et sa direction de prise de vue sont généralement bien visibles. Ce type de caméra représente le meilleur choix dans les applications où il est préférable que la caméra soit bien remarquée. Les caméras fixes peuvent être installées dans des boîtiers de protection. Les caméras Axis prévues pour l’extérieur sont déjà protégées avant installation. Les caméras fixes peuvent aussi être installées sur un moteur qui peut s’incli-ner et permettre des prises de vue panoramiques, pour plus de souplesse.

2.4.2 Caméras réseau à dôme fixe

Figure 2.4b Caméras réseau à dôme fixe : avec prise de vue panoramique, HDTV / multi-mégapixels HDTV, WDR, Lightfinder, prêtes à l’installation en extérieur et anti-vandalisme.

Une caméra réseau à dôme fixe est une caméra fixe logée dans un dôme. Elle peut être équipée d’objectifs fixes, à foyer progressif ou à zoom motorisé et certaines disposent d’objectifs inter-changeables.


La caméra peut être dirigée dans toutes les directions. Leur principal atout tient à leur design discret et à leur capacité à passer inaperçues, ainsi qu’à la difficulté de déterminer la direction dans laquelle elles filment. Elles sont également protégées contre la détérioration. Les caméras à dôme fixe offrent des types et des niveaux de protection différents, notamment contre les actes de vandalisme et la poussière. Les caméras extérieures peuvent être conformes aux normes IP66 et NEMA 4X. Les caméras peuvent être fixées à un mur, au plafond ou sur un poteau.

Une caméra à dôme fixe avec un objectif grand angle et un capteur mégapixels, qui produit des vues à 360°, est souvent appelée caméra à 360° ou panoramique.

Figure 2.4c Une caméra à dôme fixe à 360° et 5 mégapixels offre un grand choix de modes de prise de vue, tels que vue à 360°, panoramique, zone avec PTZ numérique et quadravision.

2.4.3 Fonctions intégrées aux camérasLes caméras à dôme fixe et fixes multi-mégapixels sont de plus en plus répandues. Comme on a pu le voir précédemment, la résolution multi-mégapixels offre divers avantages, mais elle requiert une bande passante et des capacités de stockage importantes. C’est pourquoi des fonc-tions ont été conçues pour utiliser ces caméras de manière innovante et réduire leurs exigences en bande passante et mémoire. Certaines de ces fonctions sont décrites à la page suivante.


> PTZ numérique : comme la couverture d’une caméra multi-mégapixels est large, la fonction PTZ peut être activée sur des positions prédéfinies.

> Suivi automatique AXIS : cette application installée sur une caméra multi-mégapixels vise à réduire la bande passante et la mémoire nécessaire surtout pour la surveillance de zones à faible trafic, pour lesquelles il est inutile de disposer de tout le champ avec une résolution maximum. Le suivi automatique AXIS permet à la caméra de détecter automatiquement tout mouvement dans son champ de vision et de filmer la partie du champ où une activité est détectée. La zone de recadrage se focalise sur cette partie du champ, sans aucune perte de qualité de l’image. Comme l’application ne se focalisera pas sur un seul objet, la caméra effectuera un zoom arrière pour couvrir des objets en mouvement dans différentes zones de son champ de vision, sans manquer un seul événement qui pourrait s’y produire. Lorsqu’il n’y a aucun mouvement, l’ensemble du champ de la caméra est filmé et transmis en taille ré-duite. La taille des flux vidéo est réduite tout en conservant la qualité de vue avec la mise au point obtenue grâce à la résolution originelle. Selon le scénario, la résolution SVGA (800 x 600) du suivi automatique AXIS à 30 images par seconde peut réduire les besoins de bande passante et de mémoire d’environ 90% par rapport à un flux vidéo continu de 2 mégapixels à 30 images par seconde. De même, un flux de suivi automatique numérique VGA (640 x 480) à 12 images par seconde peut être réduit de 95% par rapport à un flux vidéo de 5 mégapixels à 12 images par seconde.

Figure 2.4d À gauche, une image à 5 mégapixels réduite. À droite, le suivi automatique AXIS donne une image VGA recadrée, sans perte de qualité de l’image de la zone où une activité a été détectée..

> Flux à vues multiples : cette fonction permet de transmettre en continu plusieurs zones recadrées, à partir d’une seule caméra qui simule ainsi jusqu’à huit caméras distinctes. Chaque flux peut être configuré séparément. Ces flux peuvent par exemple être transmis à différentes vitesses pour les visionner en temps réel ou les enregistrer. La fonction de flux multiples permet de réduire la bande passante et la mémoire tout en couvrant une zone

étendue avec une seule caméra.


Figure 2.4e Une caméra multi-mégapixel. Panoramique complet avec possibilité de recadrage et d’agrandisse-ment de différentes zones. Vues de plusieurs caméras virtuelles (jusqu’à huit vues possibles).

2.4.4 Caméras réseau dissimuléesLes caméras dissimulées sont conçues pour se fondre dans l’environnement et être pratiquement indétectables. Elles peuvent être placées aux entrées à la hauteur des yeux, ou intégrées dans des objets comme les distributeurs de billets de banque pour assurer une surveillance en toute discrétion. Elles permettent des prises de vue rapprochées à des fins d’identification ou une vue d’ensemble à des fins de surveillance. Les risques de détérioration sont également réduits. Avec leur objectif « tête d’épingle », les caméras réseau dissimulées Axis pour utilisation à l’intérieur comme à l’extérieur fournissent des résolutions HDTV 720p allant jusqu’à 1 mégapixel. Fournies avec un câble Ethernet qui transmet l’alimentation électrique et les données, elles sont idéales pour la surveillance dans les magasins, les banques et les hôpitaux.

Figure 2.4f Les caméras dissimulées, comme la caméra réseau AXIS P12 ci-dessus, se fondent facilement dans toutes sortes d’environnements. Le capteur peut se loger dans des espaces très réduits, derrière une fine plaque de métal dans l’embrasure d’une porte par exemple, derrière un mur, dans un DAB ou dans un boîtier spécial. L’unité principale peut être installée à une distance allant jusqu’à 8 m.

Figure 2.4g Les caméras réseau miniatures de la série AXIS P85, à placer à la hauteur des yeux, permettent une surveillance discrète avec un angle de vue optimal pour l’identification d’un visage, meilleur que celui d’une caméra fixée au plafond.

Unité principale avec sesconnecteurs

Unité capteur (capteur et objectif)


2.4.5 Caméras réseau PTZ

Figure 2.4h Les caméras réseau PTZ : modèles HDTV et prêtes à l’installation en extérieur ; à l’extrême droite, une caméra PTZ duale, combinant en une seule unité une caméra visuelle conventionnelle et une caméra thermique pour des missions de surveillance critiques.

Une caméra PTZ peut effectuer des opérations de vision panoramique, d’inclinaison et de zoom manuellement ou automatiquement, ce qui permet une couverture étendue et une grande pré-cision du zoom avant. En général, une caméra PTZ AXIS peut effectuer un panoramique de 360°, s’incliner de 180 ou 220° et être équipée d’un zoom optique, qui conserve la résolution de l’image, contrairement au zoom numérique qui agrandit l’image en perdant en qualité.

Toutes les commandes PTZ sont envoyées sur le même câble réseau que les images vidéo, sans câble RS-485, contrairement aux caméras PTZ analogiques. Les caméras PTZ compatibles avec l’alimentation par Ethernet (PoE / PoE+ / High PoE) n’ont pas besoin de câble d’alimentation électrique supplémentaire, contrairement aux caméras PTZ analogiques.

Les caméras PTZ sont de formes différentes. La plus courante est le dôme PTZ, idéale pour des installations discrètes du fait de son design, de sa fixation (surtout à l’intérieur, au plafond) et de la difficulté à discerner la direction de son angle de vue. Installées à l’extérieur, les caméras PTZ sont généralement fixées sur des poteaux ou les murs de bâtiments.

Dans le cas d’une surveillance en direct, les caméras PTZ permettent de suivre une personne ou un objet et de zoomer pour l’examiner de plus près. Lorsqu’il n’y a pas d’opérateur, elles per-mettent d’effectuer un tour de garde pour surveiller différentes zones. En mode Tour de garde, une caméra réseau PTZ peut couvrir une zone qui nécessiterait normalement plusieurs caméras réseau fixes. L’inconvénient majeur de cette configuration est qu’un seul endroit peut être sur-veillé à un moment donné.

Les dômes PTZ Axis haut de gamme permettent des prises de vue en tour de garde, rapides et en continu, grâce aux fonctions panoramique, d’inclinaison et de zoom. Les dômes PTZ avec butée mécanique disposent de la fonction de retournement automatique Auto-flip d’Axis qui permet un panoramique à 360°.

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2.4.5 Caméras réseau PTZ

Figure 2.4h Les caméras réseau PTZ : modèles HDTV et prêtes à l’installation en extérieur ; à l’extrême droite, une caméra PTZ duale, combinant en une seule unité une caméra visuelle conventionnelle et une caméra thermique pour des missions de surveillance critiques.

Une caméra PTZ peut effectuer des opérations de vision panoramique, d’inclinaison et de zoom manuellement ou automatiquement, ce qui permet une couverture étendue et une grande pré-cision du zoom avant. En général, une caméra PTZ AXIS peut effectuer un panoramique de 360°, s’incliner de 180 ou 220° et être équipée d’un zoom optique, qui conserve la résolution de l’image, contrairement au zoom numérique qui agrandit l’image en perdant en qualité.

Toutes les commandes PTZ sont envoyées sur le même câble réseau que les images vidéo, sans câble RS-485, contrairement aux caméras PTZ analogiques. Les caméras PTZ compatibles avec l’alimentation par Ethernet (PoE / PoE+ / High PoE) n’ont pas besoin de câble d’alimentation électrique supplémentaire, contrairement aux caméras PTZ analogiques.

Les caméras PTZ sont de formes différentes. La plus courante est le dôme PTZ, idéale pour des installations discrètes du fait de son design, de sa fixation (surtout à l’intérieur, au plafond) et de la difficulté à discerner la direction de son angle de vue. Installées à l’extérieur, les caméras PTZ sont généralement fixées sur des poteaux ou les murs de bâtiments.

Dans le cas d’une surveillance en direct, les caméras PTZ permettent de suivre une personne ou un objet et de zoomer pour l’examiner de plus près. Lorsqu’il n’y a pas d’opérateur, elles per-mettent d’effectuer un tour de garde pour surveiller différentes zones. En mode Tour de garde, une caméra réseau PTZ peut couvrir une zone qui nécessiterait normalement plusieurs caméras réseau fixes. L’inconvénient majeur de cette configuration est qu’un seul endroit peut être sur-veillé à un moment donné.

Les dômes PTZ Axis haut de gamme permettent des prises de vue en tour de garde, rapides et en continu, grâce aux fonctions panoramique, d’inclinaison et de zoom. Les dômes PTZ avec butée mécanique disposent de la fonction de retournement automatique Auto-flip d’Axis qui permet un panoramique à 360°.

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Figure 2.4i À gauche, une prise de vue large et, à droite, une vue prise par un dôme PTZ avec HDTV 1080p et grossie 20x, qui permet de lire les signes inscrits sur un bateau situé à 1,6 km.

Figure 2.4j À gauche, une prise de vue large et, à droite, une vue prise par un dôme PTZ avec HDTV 1080p et grossie 20x, qui permet de lire la plaque d’identification d’un bateau situé à 275 m.

Il faut noter qu’une caméra HDTV avec un facteur de zoom donné peut aussi fournir le même niveau de détail sur des vues grossies qu’une caméra de résolution plus faible et de zoom supé-rieur. C’est ce que l’on constate en comparant les vues d’une caméra Axis HDTV 720p avec zoom 18x à celles d’une caméra 4CIF de zoom 36x. Pour plus de détails, voir le livre blanc sur la com-paraison des facteurs de zoom 18x et 36x sur la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

Les dômes PTZ ne se limitent pas à ce type d’installations très pointues. Directionnelles et mon-tées au plafond, les caméras Axis PTZ miniatures (elles tiennent dans la main) sont adaptées à la vidéosurveillance des magasins, pour lesquels le prix est un critère sensible. Elles sont utilisées comme des outils de gestion et de sécurité.

Une autre innovation d’Axis est la caméra qui combine le dôme PTZ HDTV et un adaptateur d’objectif grand angle, permettant un champ de vision à 360°. Le dôme PTZ AXIS P5544 peut passer d’un champ à 360° pour une surveillance générale à une prise de vue en mode PTZ avec un objectif séparé, en résolution HDTV et sans perte de qualité de l’image. Ce type de caméra est idéal pour des applications de vidéosurveillance en direct.

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Figure 2.4k Avec la possibilité de couvrir un champ de 360° et ses fonctions mécaniques PTZ sans perte de qualité d’image, la caméra AXIS P5544 peut surveiller plus de 950 m². L’image ci-dessus à gauche montre une vue en direct et en mode Vue générale (avec un agrandissement numérique dans le coin), et, à droite, la vue avec zoom, en mode Normal.

Les fonctions disponibles pour une caméra PTZ sont notamment les suivantes :

> Masquage de confidentialité 3D : présent dans la plupart des caméras PTZ Axis, il permet de bloquer l’enregistrement et la visualisation de certaines parties d’une scène. Il permet en outre de maintenir le masquage même lorsque le champ de la caméra varie avec les fonc-tions PTZ grâce au système de coordonnées de la caméra.

Figure 2.4l Grâce au masquage de confidentialité intégré (rectangle gris sur l’image), la caméra garantit la confi-dentialité des zones à ne pas filmer.

> EE-flip (Retournement électronique) : lorsqu’une caméra PTZ est fixée au plafond et uti-lisée pour suivre un individu, dans un magasin, par exemple, il se peut que l’individu passe juste sous la caméra. Sans la fonction de retournement électronique, les images apparaî-traient à l’envers. Avec cette fonction, les images sont électroniquement retournées de 180 degrés. Cette rotation s’effectue automatiquement et n’est pas perçue par l’opérateur.

> Positions prédéfinies / Tour de garde : les caméras PTZ permettent de programmer un certain nombre de positions prédéfinies (généralement entre 20 et 100). Une fois ces posi-tions configurées dans la caméra, l’opérateur peut aisément et rapidement passer d’une position à l’autre. En mode Tour de garde, la caméra peut être programmée pour passer automatiquement d’une position à l’autre, dans un ordre prédéterminé ou aléatoirement. Il est normalement possible de configurer et d’activer jusqu’à 20 tours de garde à différents moments de la journée.


> Enregistrement de ronde : la fonction d’enregistrement de ronde des caméras PTZ Axis permet de configurer facilement une ronde automatique en utilisant un joystick par exemple, pour enregistrer les mouvements PTZ d’un opérateur ainsi que le temps passé sur chaque point d’intérêt. La ronde pré-enregistrée peut ensuite être activée par simple pression sur un bouton ou à une heure définie.

> Suivi automatique : cette fonction de vidéo intelligente détecte automatiquement une personne ou un véhicule en mouvement et le suit dans la limite du champ couvert par la caméra. Le suivi automatique est particulièrement utile dans les situations de vidéosurveil-lance sans opérateur, lorsque la présence occasionnelle de personnes ou de véhicules néces-site une attention particulière. Elle réduit sensiblement le coût d’un système de surveillance, car il faut moins de caméras pour couvrir une scène. Elle accroît également l’efficacité de la solution, puisqu’elle permet à une caméra PTZ d’enregistrer des zones d’une scène où une activité se produit.

> Fonction Gatekeeper active ou avancée : la fonction avancée Gatekeeper (gardien) permet de programmer des fonctions panoramique / inclinaison / zoom d’une caméra Axis PTZ sur des positions prédéfinies lorsqu’un mouvement est détecté dans une zone fixée, puis de re-tourner en position normale après un délai donné. Lorsque cette fonction est associée au suivi de l’objet détecté, elle prend le nom de fonction Gatekeeper active.

> Stabilisation électronique de l’image (EIS) : lorsqu’elles sont installées en extérieur, les caméras PTZ de zoom supérieur à 20x sont sensibles aux vibrations et aux mouvements dus au trafic routier ou au vent. L’EIS réduit ces effets sur la vidéo. En plus de fournir des images vidéo plus nettes, l’EIS réduit la taille des fichiers des images compressées et économise donc de l’espace de stockage..

2.4.6 Caméras réseau thermiques

Figure 2.4m Caméras réseau thermiques pour installation en intérieur ou en extérieur, ainsi qu’à l’extrême droite, une caméra PTZ duale, combinant en une seule unité une caméra conventionnelle et une caméra thermique pour des missions de surveillance critiques.

Les caméras réseau thermiques Axis créent des images à partir de la chaleur émise par tous les objets. Les images produites sont généralement en noir et blanc, mais elles peuvent être colorées pour mieux distinguer les nuances. Les images thermiques sont idéales lorsque la scène à sur-veiller présente de grandes différences de température. Plus un sujet est chaud, plus son image thermique est lumineuse.


Les caméras thermiques excellent dans la détection des personnes, objets et incidents dans l’obscurité totale et dans toute autre condition difficile, dans un nuage de fumée ou de pous-sière, par exemple. Les images thermiques ne permettent pas l’identification. Elles sont surtout utilisées pour détecter des activités suspectes. Autrement dit, les caméras thermiques et les caméras de surveillance conventionnelles sont parfaitement complémentaires dans une instal-lation de surveillance.

Les caméras thermiques sont utilisables pour la protection de périmètres de sécurité ou de zones particulières et constituent une alternative rentable à la radiodétection d’intrus, aux bar-rières électrifiées et aux projecteurs. Elles assurent une surveillance discrète dans l’obscurité puisqu’elles n’ont besoin d’aucune lumière artificielle. Elles permettent de sécuriser les espaces publics dangereux ou interdits, comme les tunnels, les voies ferrées et les ponts. À l’intérieur, elles sont utilisables pour la sécurisation des bâtiments et la gestion des urgences, en détectant des personnes dans un bâtiment en dehors des horaires de présence ou dans le cas d’un incen-die. Les caméras thermiques sont souvent utilisées pour surveiller des bâtiments ou des zones de haute sécurité, comme les centrales nucléaires, les prisons, les aéroports, les pipelines et les tronçons de réseau ferré sensibles.

Une caméra thermique requiert des optiques particulières puisque le verre normal bloque le rayonnement thermique. La plupart des objectifs des caméras thermiques sont faits de ger-manium, qui laisse passer la lumière infrarouge et le rayonnement thermique. La quantité de rayonnement qu’une caméra thermique peut « voir » et sa distance de détection dépendent de l’objectif. Un objectif grand angle donne un champ plus large, mais une distance de détection plus courte qu’un téléobjectif, qui, pour sa part, donne une distance de détection plus longue et un champ plus étroit.

Une caméra thermique requiert aussi un capteur spécial et plus coûteux. Les détecteurs em-ployés en imagerie thermique sont de deux grands types : avec ou sans refroidissement.

Les capteurs sans refroidissement fonctionnent à la température ambiante ou presque, pour des longueurs d’onde de l’infrarouge proche de 8 µm à 14 µm. Les capteurs sans refroidissement utilisent généralement la technologie bolométrique. Les capteurs sans refroidissement sont plus petits et moins coûteux que les autres. Une caméra thermique non refroidie est donc plus abor-dable. Elle a également une durée de vie plus longue.

Les capteurs thermiques à refroidissement sont placés dans des caissons à vide et refroidis à des températures très basses, jusqu’à -210°C, afin de réduire le bruit créé par leur propre rayon-nement thermique à des températures supérieures. Cela permet aux capteurs de fonctionner dans la bande de l’infrarouge moyen, de couleur rose foncé sur l’illustration de la page suivante, correspondant à des longueurs d’onde de 3 à 5 µm approximativement. La résolution spatiale y est meilleure et le contraste thermique plus fort, car ces capteurs distinguent de plus faibles variations de température, ce qui produit des images nettes à haute résolution. Leurs inconvé-nients sont leur encombrement, leur coût, leur consommation énergétique et la nécessité de remplacer les dispositifs de refroidissement toutes les 8 000 à 10 000 heures.


La sensibilité au rayonnement infrarouge d’une caméra thermique est caractérisée par l’écart de température équivalent au bruit (NETD). Plus sa valeur est faible, meilleure est la sensibilité.

Figure 2.4n Les caméras conventionnelles fonctionnent dans la gamme de la lumière visible, soit des longueurs d’onde de l’ordre de 0,4 à 0,7 µm. Les caméras thermiques, pour leur part, détectent des rayonnements dont les longueurs d’onde vont jusqu’à 14 µm et se situent dans la bande infrarouge, plus large (les largeurs des bandes ci-dessus ne sont pas à l’échelle).

L’imagerie thermique, d’abord destinée aux applications militaires, est réglementée. Pour qu’une caméra thermique puisse être exportée librement, sa fréquence d’images doit être inférieure ou égale à 9 images par seconde. La vente de caméras thermiques de fréquence allant jusqu’à 60 images par seconde est autorisée dans l’UE, en Norvège, en Suisse, au Canada, aux États-Unis, au Japon, en Australie et en Nouvelle-Zélande, à condition que l’acheteur soit enregistré et puisse être identifié..

2.5 Conseils pour le choix d’une caméra réseauLa gamme de caméras réseau disponibles sur le marché étant assez étendue, les conseils sui-vants peuvent être utiles pour choisir une caméra réseau.

> Bien définir le but de la surveillance : vue d’ensemble ou haut niveau de détail, détec-tion, reconnaissance ou identification. Les vues d’ensemble permettent de surveiller une scène en général ou le mouvement d’ensemble des personnes qui s’y trouvent. Les images à haut niveau de détail sont importantes pour l’identification des personnes ou des objets (visages, plaques minéralogiques, surveillance de systèmes de point de vente). Le but de la surveillance détermine le champ et le positionnement de la caméra, le type de caméra et d’objectif utilisé. Pour plus d’informations sur les objectifs, voir le chapitre 3.

> Zone de couverture : pour un lieu donné, il faut déterminer le nombre de zones d’intérêt, la part de ces zones à couvrir et savoir si ces zones sont ou non proches les unes des autres. La zone à couvrir détermine le type de caméra et le nombre de caméras nécessaires.

- Caméra mégapixel / HDTV ou résolution plus faible : si deux zones de faible surface et rapprochées sont à couvrir, il vaut mieux employer une caméra mégapixel / HDTV avec un objectif grand angle plutôt que deux caméras à résolution plus faible.

Rayons X Ultra-violet

Visible

Infrarouge proche

Infrarouge onde

moyenne

Infrarougethermique

Ondes Radio / TVMicro-ondes

Infrarouge onde

courte

10-4 103

104

106

0.40

0.70

1.50

3.00

Micromètres (µm)

5.50

(1 mm) (1 m)

0.01(10-2)


- Caméra fixe ou PTZ : une même surface peut être couverte par plusieurs caméras fixes ou à dôme fixe, ou bien quelques caméras PTZ. Il faut savoir qu’une caméra PTZ avec des fonctions avancées de zoom optique est en mesure de fournir des images à haut niveau de détail et de couvrir une grande surface, mais elle ne peut fournir qu’une brève vue d’ensemble d’une partie de sa zone de couverture à un moment donné, tan-dis qu’une caméra fixe est capable de couvrir intégralement la zone en permanence. Le dôme PTZ spécial avec vision à 360° offre une solution à mi-chemin entre les deux, en fournissant une couverture large et complète de la zone, sans utiliser les fonctions PTZ. Pour tirer pleinement parti d’une caméra PTZ, il convient de configurer une ronde au-tomatique ou d’avoir recours à un opérateur.

> Conditions ambiantes en intérieur ou en extérieur.

- Sensibilité à la lumière et besoins d’éclairage : les caméras présentent différentes sen-

sibilités à la lumière. Deux facteurs sont à considérer : le nombre d’ouverture (nombre f) de l’objectif, qui doit être le plus faible possible (plus le nombre est petit, plus il est sensible à la lumière), et la caractéristique en lux (la plus faible étant la meilleure). Cette dernière combine les caractéristiques de plusieurs éléments : l’objectif, le cap-teur et le traitement des images. (Il faut garder à l’esprit que les mesures ne sont pas les mêmes selon les fabricants de caméras vidéo : il n’existe pas de normes de mesure de la sensibilité à la lumière).

Dans les environnements extérieurs, l’utilisation de caméras jour / nuit est à envisa-

ger. Les caméras avec la technologie Lightfinder d’Axis ont une meilleure sensibilité à la lumière et fournissent des informations de couleurs même dans des environnements sombres. De la même manière, les caméras avec LED IR intégrées ou des projecteurs IR externes améliorent la qualité des vidéos noir et blanc en conditions de faible lumière et fournissent des vidéos exploitables, même dans l’obscurité la plus complète. S’il n’est pas possible d’utiliser une lampe normale ou un projecteur IR, il faut envisager l’emploi d’une caméra thermique pour la détection dans l’obscurité complète.

Pour des scènes avec contre-jour, comme cela se produit face à une fenêtre ou une porte, ou celles où coexistent des zones très lumineuses et des zones sombres, la solu-tion peut être de déplacer la caméra pour obtenir une meilleure qualité vidéo. Si cela s’avère impossible, il faut envisager des caméras à plage dynamique étendue (WDR). Une bonne caméra de surveillance WDR peut fournir des images avec un niveau de détail acceptable dans les deux types de zones.

- Protection : si la caméra doit être placée en extérieur ou protégée de son environne-ment, il faut choisir des caméras avec des caractéristiques adaptées : un indice de protection IP51/52 à l’intérieur, IP66 et NEMA 4X à l’extérieur, IK08/10 contre le vandalisme et des températures de fonctionnement correspondant aux conditions ambiantes. Il existe des boîtiers spéciaux pour l’extérieur. Pour plus d’informations sur la protection selon les conditions de fonctionnement, voir le chapitre 5.


> Surveillance apparente ou dissimulée : le choix de la caméra doit prendre en compte le type de surveillance, ainsi que celui du boîtier de protection et de la fixation qui devront assurer une installation plus ou moins discrète.

D’autres aspects importants sont à prendre en considération dans le choix d’une caméra, notamment :

> La résolution : pour les applications qui requièrent des images détaillées, les caméras HDTV / mégapixel peuvent constituer la meilleure option. Pour plus d’informations sur la résolution mégapixel, voir le chapitre 6.

> La compression : les produits Axis de vidéo sur IP les plus récents prennent en charge les formats de compression H.264 et Motion JPEG. Le format H.264 est le plus économe en bande passante et en stockage. Pour plus d’informations sur la compression, voir le chapitre 7.

> Audio : si l’audio est nécessaire, il faut choisir entre la transmission unidirectionnelle ou bidirectionnelle. Les caméras réseau Axis avec audio sont équipées d’un microphone intégré et / ou d’une entrée pour un microphone externe, et d’un haut-parleur ou une sortie pour des haut-parleurs externes. Pour plus de détails sur l’audio, voir le chapitre 8.

> Gestion d’évènements et vidéo intelligente : la gestion d’évènements est souvent confi-gurée à l’aide d’un logiciel de gestion vidéo. Elle est améliorée par l’utilisation de ports d’entrée / sortie et de fonctions de vidéo intelligente. Le fait d’effectuer des enregistrements déclenchés sur évènements, à partir de ports d’entrée ou de fonctions de vidéo intelligente provenant d’un périphérique vidéo sur IP, économise la bande passante et l’espace de stoc-kage et permet à un opérateur de contrôler davantage de caméras, puisque seules celles pour lesquelles se produit une alarme ou un événement nécessitent un contrôle en direct. Pour plus d’informations sur les fonctions de gestion d’événements, voir le chapitre 11.

> Stockage Edge : ce type de stockage permet à un périphérique Axis de vidéo sur IP de créer, contrôler et gérer des enregistrements soit localement sur une carte mémoire, soit sur un stockage réseau NAS ou un serveur de fichiers. Beaucoup de produits Axis de vidéo sur IP disposent d’un emplacement pour carte SD intégré ou d’une version micro de celui-ci. Lorsqu’il est intégré à un logiciel de gestion vidéo, le stockage Edge s’avère une solution simple de gestion vidéo pour des systèmes comportant peu de caméras sur un seul site. Dans le cas d’installations critiques, de sites distants ou mobiles, le stockage Edge aide à réaliser des systèmes de vidéosurveillance plus robustes et plus souples. Pour plus de détails sur les fonctions de gestion de vidéo, voir le chapitre 11.

> Fonctions de mise en réseau : il faut examiner les options d’alimentation par Ethernet (PoE), le cryptage HTTPS des flux vidéo avant de les envoyer sur le réseau, le filtrage d’adresse IP, qui autorise ou empêche l’accès à des adresses IP prédéfinies, la norme IEEE 802.1X pour le contrôle de l’accès au réseau, le protocole IPv6, la qualité de service (QoS) pour définir les priorités de trafic sur un réseau et enfin, les réseaux sans fil. Pour plus d’informations sur la mise en réseau et la sécurisation, voir le chapitre 9.


> Interface ouverte et logiciel d’applications : un dispositif vidéo sur IP disposant d’une interface ouverte améliore l’intégration à d’autres systèmes. Il est également important que l’équipement soit pris en charge par des logiciels d’application et logiciels de gestion qui facilitent l’installation et la mise à niveau. Les produits Axis sont pris en charge par de nom-breux logiciels de gestion vidéo et d’applications de vidéo intelligente d’Axis et par plus de 1 000 de ses partenaires de développement d’applications. Pour plus d’informations sur les systèmes de gestion vidéo, voir le chapitre 11.

Mis à part le choix de la caméra réseau elle-même, celui du fournisseur de produits de vidéo sur IP est important. Les besoins croissant et évoluant au fil du temps, le fournisseur doit être considéré comme un partenaire à long terme. Il est donc important de choisir un fournisseur qui propose une gamme complète de produits et d’accessoires de vidéo sur IP susceptibles de répondre aux besoins actuels, mais aussi futurs. Le fournisseur doit également être en mesure de délivrer des services innovants, des mises à niveau et des produits sur le long terme.

Une fois la caméra choisie, il est préférable d’en acheter une et de tester sa qualité avant d’effec-tuer une commande en grosse quantité.

37Chapitre 3 - Paramètres d’une caméra

3. Paramètres d’une caméraPlusieurs éléments ont un impact sur la qualité d’image et le champ de la ca-méra. Il est par conséquent important de bien les comprendre lors du choix d’une caméra réseau. Il s’agit de la sensibilité à la lumière, du type d’objectif, du type de capteur et de la technique de balayage, ainsi que des fonctions de traitement d’image. Tous ces éléments sont exposés dans ce chapitre. Quelques facteurs à prendre en compte pour l’installation sont décrits à la fin du chapitre.

3.1 Sensibilité à la lumièreLa sensibilité à la lumière d’une caméra réseau est principalement définie par l’objectif et le capteur photographique, présentés dans les sections suivantes. La sensibilité à la lumière est souvent donnée en lux et correspond au niveau d’éclairage minimum nécessaire pour que la caméra produise une image de qualité acceptable. Plus la spécification en lux est faible, plus la sensibilité à la lumière de la caméra est élevée. Normalement, il faut au moins 200 lux pour éclairer un objet afin d’obtenir une bonne qualité d’image. D’une manière générale, plus il y a de lumière sur l’objet, meilleure est l’image. Avec une lumière trop faible, la mise au point sera difficile et l’image sera bruitée et/ou sous-exposée.

Tableau 3.1a Exemples de différents niveaux d’éclairage.

Différentes conditions lumineuses offrent différents niveaux d’éclairage. Bien souvent, les scènes naturelles ont un éclairage assez complexe, avec des zones d’ombre et de lumière différentes pour une même scène et donc, de luminosité différente. Il faut donc être conscient qu’une mesure de luminosité n’indique pas la condition d’éclairage de l’ensemble de la scène.

Niveau d’éclairage Condition d’éclairage

100 000 lux Plein soleil

10 000 lux Plein jour

500 lux Lumière intérieure d’un bureau

100 lux Pièce faiblement éclairée

38 Chapitre 3 - Paramètres d’une caméra

De nombreux fabricants spécifient le niveau minimal d’éclairage nécessaire à la production d’une image acceptable par une caméra réseau. Ces spécifications peuvent être utiles pour comparer entre elles les différents modèles de caméras d’un fabricant, mais pas pour comparer des caméras de différents fabricants. Chaque fabricant utilise sa propre méthode et ses propres critères de définition d’une image de qualité acceptable. Pour bien comparer les performances en éclairage faible de deux caméras, elles doivent être placées côte à côte et filmer un objet en mouvement.

Pour obtenir des images de qualité dans des conditions d’éclairage faible ou de nuit, Axis pro-pose diverses solutions. Une caméra avec modes jour et nuit tire parti de la lumière en proche infrarouge pour produire des vidéos noir et blanc de qualité et, lorsqu’elle est équipée de la tech-nologie Axis Lightfinder, elle produit des vidéos couleur de scènes très faiblement éclairées. Des LED IR incorporées, ou l’éclairage de la scène par un projecteur IR, permettent à une caméra jour / nuit de produire une vidéo noir et blanc de meilleure qualité, même si la scène est peu éclairée ou dans l’obscurité complète. Une caméra thermique utilisant le rayonnement infrarouge des objets (soit des ondes de longueur supérieure à celles de la lumière visible), constitue une autre solution pour la détection dans des conditions d’éclairage difficiles ou l’obscurité complète. Pour plus d’informations sur la technologie Lightfinder, les caméras avec LED IR incorporées et les caméras thermiques, voir le chapitre 2. Plus de détails sur les projecteurs IR sont donnés sur le site d’Axis, à la page www.axis.com/products/cam_irillum. Pour plus d’informations sur la fonc-tion jour / nuit, voir la section 3.3.

3.2 Paramètres de l’objectifL’objectif ou bloc optique d’une caméra réseau réalise plusieurs fonctions, parmi lesquelles :

> La définition du champ de vision, autrement dit la partie d’une scène et le niveau de détail à obtenir.

> Le contrôle de la quantité de lumière qui traverse l’objectif de sorte qu’une image soit cor-rectement exposée.

> La mise au point, en réglant soit les éléments du bloc optique, soit la distance entre le bloc optique et le capteur.

3.2.1 Champ de la caméraLe champ de la caméra, c’est-à-dire sa zone de couverture, est l’une des caractéristiques à prendre en compte pour choisir une caméra. Le champ de la caméra est déterminé par la dis-tance focale de l’objectif et la taille du capteur.

La distance focale d’un objectif est définie par la distance entre le centre d’un objectif unique ou un point particulier d’un bloc objectif complexe, et le point où tous les rayons de lumière convergent (normalement le capteur de la caméra). Plus la distance focale est grande, plus le champ est étroit.


Le moyen le plus rapide de déterminer la distance focale d’un objectif requise pour un champ souhaité consiste à utiliser un calculateur d’objectif pivotant ou un calculateur d’objectif, tous deux fournis par Axis en ligne (www.axis.com/tools). La taille du capteur d’une caméra réseau, en général 1/4”, 1/3” ou 1/2”, doit également être utilisée pour ce calcul.

On distingue trois types de champs de la caméra :

> Vue normale : c’est le même champ de vision que celui de l’œil humain.

> Téléobjectif : c’est un champ de vision plus étroit qui procure généralement plus de détails que la vision humaine. On utilise un téléobjectif lorsque l’objet à surveiller est petit ou qu’il est très loin de la caméra. Les téléobjectifs concentrent généralement moins la lumière que les objectifs normaux.

> Grand angle : c’est un champ plus large procurant moins de détails que la vue normale. Un objectif grand angle procure en général une bonne profondeur de champ et des perfor-mances acceptables sous faible éclairage. Les objectifs grand angle produisent parfois des déformations géométriques, telles que l’effet « fish-eye » ou la distorsion de l’image en barillet.

.

Figure 3.2a Différents champs d’une caméra : vue grand angle (à gauche), vue normale (au centre) et téléobjectif (à droite).).

Figure 3.2b Objectifs de caméra réseau avec différentes distances focales : grand angle (à gauche), vue normale (au centre) et téléobjectif (à droite).


Il existe trois principaux types d’objectifs :

> Objectif fixe : ce type d’objectif possède une distance focale fixe, soit un seul champ (nor-mal, téléobjectif ou grand angle). La distance focale courante pour un objectif de caméra réseau fixe est 3 mm.

> Objectif à distance focale progressive : ce type d’objectif offre une large gamme de dis-tances focales, et donc de champs. Le réglage du champ de la caméra peut être manuel ou motorisé. À chaque modification du champ de vision, l’utilisateur doit refaire manuellement la mise au point. Les objectifs à distance focale progressive des caméras réseau ont généra-lement des valeurs focales allant de 3 à 8 mm.

> Objectif zoom : les objectifs zoom sont semblables aux objectifs à distance focale progres-sive, dans le sens où ils permettent à l’utilisateur de choisir différents champs pour la camé-ra. Toutefois, avec les objectifs zoom, il n’est pas nécessaire de refaire la mise au point après modification du champ. La mise au point peut être conservée dans une certaine gamme de distances focales, par exemple, entre 5,1 et 51 mm. Le réglage de l’objectif peut être manuel ou motorisé pour le contrôler à distance. Le facteur de zoom d’un objectif,10x par exemple, représente le rapport entre la distance focale la plus longue et la plus courte.

3.2.2 Adaptation de l’objectif et du capteurSi une caméra réseau est équipée d’un objectif interchangeable, il est important de choisir un objectif adapté. Si la longueur d’un objectif conçu pour un capteur d’images 1/2” est suffisante pour les capteurs d’images 1/2”, 1/3” et 1/4”, elle ne le sera pas pour les capteurs d’images 2/3”.

Un objectif conçu pour un capteur plus petit que celui de la caméra provoque des coins noirs sur l’image (voir l’illustration de gauche de la Figure 3.2c ci-dessous). S’il est au contraire conçu pour un capteur plus grand, le champ de la caméra sera plus petit que celui que peut obtenir l’objec-tif, et une partie de l’information sera alors « perdue » par le capteur (voir l’illustration de droite de la Figure 3.2c).

Figure 3.2c Exemples de différents objectifs montés sur un capteur 1/3»..

Lorsqu’un objectif de caméra mégapixel est remplacé, le nouvel objectif doit être de haute qua-lité car les pixels des capteurs mégapixel sont beaucoup plus petits que ceux d’un capteur VGA (640 x 480 pixels). Il est préférable de faire correspondre la résolution de l’objectif à celle de la caméra afin d’exploiter au mieux les performances de la caméra et les autres caractéristiques de l’objectif. Il faut noter que les meilleures performances sont obtenues en adaptant les objectifs au type de caméra choisi. C’est ainsi que sont choisis les objectifs Axis en option.

1/3” 1/3” 1/3”

Objectif 1/4” Objectif 1/3” Objectif 1/2”


3.2.3 Montures standard pour objectifs interchangeablesLors d’un changement d’objectif, il est également important de connaître le type de monture d’objectif dont est équipée la caméra, c’est-à-dire l’interface entre l’objectif et le corps de la caméra. Trois normes sont principalement utilisées pour monter les objectifs interchangeables sur les caméras réseau Axis : CS, C et M12. Les montures C et CS sont utilisées sur les caméras fixes et M12 sur les dômes fixes.

Les montures C et CS présentent un filetage de 1” et leur aspect est identique. C’est la distance entre l’objectif et le capteur lorsque l’objectif est fixé sur la caméra qui les distingue. Avec la monture CS, la distance entre le capteur et l’objectif doit être de 12,5 mm et de 17,526 mm avec la monture C. Il est possible de monter un objectif à monture C sur un corps de caméra à monture CS à l’aide d’une rallonge de 5 mm (bague d’adaptation C/CS). Si la mise au point d’une caméra s’avère impossible, c’est sans doute parce que ce n’est pas le bon type d’objectif. Un objectif à monture M12 présente un filetage métrique M12 de 0,5 mm.

3.2.4 Ouverture et expositionEn situation de faible éclairage, en particulier à l’intérieur, l’un des facteurs importants à exa-miner d’une caméra réseau est la capacité de l’objectif à focaliser la lumière. Celle-ci peut être déterminée par la valeur d’ouverture de l’objectif (f-number ou f-stop en anglais). Cette valeur définit la quantité de lumière qui peut traverser un objectif.

C’est le rapport entre la distance focale et le diamètre de l’ouverture du diaphragme, vue de l’entrée de l’objectif, que l’on appelle généralement la pupille d’entrée. Le nombre f ou ouverture est donc égal à distance focale / ouverture du diaphragme Plus ce nombre est faible (courte distance focale par rapport à l’ouverture, ou grande ouverture par rapport à la distance focale), plus grande est la capacité de l’objectif à collecter la lumière, autrement dit, plus grande est la quantité de lumière pouvant traverser l’objectif et atteindre le capteur. Dans les situations de faible éclairage, un nombre f plus faible produit généralement une image de meilleure qualité. (Il se peut toutefois que, du fait de leur conception, certains capteurs ne soient pas en mesure de tirer parti d’un nombre f plus faible dans des situations de faible éclairage). Un nombre f plus grand, en revanche, augmente la profondeur de champ. Voir les explications en section 3.2.6.

Les nombres f sont souvent écrits sous la forme F/x. La barre oblique indique une division. F/4 signifie que le diamètre de diaphragme est égal à la distance focale divisée par 4. Par consé-quent, si une caméra possède un objectif de 8 mm, la lumière doit passer à travers une pupille d’entrée dont le diamètre est 2 mm.

Bien que la gamme des nombres f des objectifs avec diaphragme à réglage automatique (diaphragme DC) soit étendue, il arrive souvent que seule la capacité maximale correspondant au nombre f le plus petit soit spécifiée.

La capacité de collecte de lumière d’un objectif (son ouverture ou nombre f) et la durée d’expo-sition (durée pendant laquelle le capteur est exposé à la lumière) sont les deux principaux facteurs qui contrôlent la quantité de lumière reçue par un capteur. Un troisième élément, le gain, est un facteur amplificateur qui permet d’accroître la luminosité de l’image. Cependant, l’augmentation du gain entraîne également une augmentation du niveau de bruit (grain) d’une image. Il est donc préférable de régler la durée d’exposition ou l’ouverture du diaphragme. Pour plus d’explications sur le contrôle de l’exposition, voir la section 3.6.


3.2.5 Types de commande du diaphragme : fixe, manuel, automatique ou précis (P-Iris)La possibilité de contrôler le diaphragme d’une caméra joue un rôle important dans la qualité de l’image. Le diaphragme sert à maintenir un niveau de lumière optimal pour le capteur, de manière à ce que l’image soit bien exposée. Le diaphragme peut également être utilisé pour contrôler la profondeur de champ, comme cela est expliqué en détail à la section 3.2.6. Le contrôle du diaphragme peut être fixe ou réglable. Les objectifs à diaphragme réglable peuvent être manuels ou automatiques. Une distinction est faite entre les diaphragmes automatiques et les diaphragmes automatiques à P-Iris.

Diaphragme fixeAvec les objectifs à diaphragme fixe, l’ouverture du diaphragme ne peut être ajustée et présente un nombre f donné. La caméra peut compenser les changements de luminosité en réglant le temps d’exposition ou en utilisant le gain.

Diaphragme manuelAvec les objectifs à diaphragme manuel, le diaphragme peut être ouvert ou fermé en tournant la bague de l’objectif. Ce n’est pas approprié pour des environnements où les conditions d’éclairage sont changeantes, comme dans le cas des systèmes de surveillance en extérieur.

Diaphragme automatique (DC et vidéo)Il existe deux types d’objectifs à diaphragme automatique : le diaphragme DC et le diaphragme vidéo. Les deux utilisent un galvanomètre pour régler automatiquement l’ouverture du diaphragme en fonction des changements de luminosité. Les deux utilisent également un signal analogique (souvent un signal vidéo) pour contrôler l’ouverture du diaphragme. La différence entre les deux est l’emplacement du circuit servant à convertir le signal analogique en signaux de commande. Dans un objectif à diaphragme DC, le circuit est situé à l’intérieur de la caméra. Dans un diaphragme vidéo, il est à l’intérieur de l’objectif.

Dans les situations de forte luminosité, une caméra équipée d’un objectif à diaphragme auto-matique peut être affectée par la diffraction ou les flous dus à une trop petite ouverture du diaphragme. Ce problème est particulièrement important avec les caméras HDTV et mégapixel puisque les pixels des capteurs sont plus petits que ceux des caméras à résolution plus faible. Par conséquent, la qualité de l’image dépend davantage du fait d’obtenir une bonne ouverture du diaphragme. Pour l’optimiser, la caméra doit pouvoir contrôler l’ouverture du diaphragme. Le problème de l’objectif à diaphragme automatique est que la caméra ou l’utilisateur n’a pas ce contrôle.

Diaphragme P-IrisLe P-Iris est un système de commande précis et automatique du diaphragme, mis au point en premier par Axis et la société japonaise Kowa. Il se compose d’un objectif P-Iris et d’un logiciel

spécifique qui optimise la qualité de l’image. L’ensemble a été conçu pour compenser les défauts d’un objectif à diaphragme automatique. Le P-Iris ap-porte une nette amélioration en termes de contraste, de clarté, de résolution et de profondeur de champ. Une bonne profondeur de champ, pour laquelle des objets situés à différentes distances de la caméra sont simultanément mis au point, est importante dans les applications de vidéosurveillance d’un long couloir ou d’un parking, par exemple.


Ancienne technologie P-Iris

Figure 3.2d Le P-Iris donne une image (à droite) avec une plus grande profondeur de champ.

Ancienne technologie (vue recadrée) P-Iris (vue recadrée)

Figure 3.2e Le P-Iris donne une image plus contrastée (à droite)..

Dans des conditions de forte luminosité, le P-Iris limite la fermeture du diaphragme pour éviter le flou (diffraction) dû à une ouverture trop petite du diaphragme. Cela se produit généralement avec les caméras qui utilisent des objectifs à diaphragme DC combinés à des capteurs mégapixel à pixels de petite taille. Éviter la diffraction tout en contrôlant automatiquement le diaphragme constitue un avantage considérable dans les applications de vidéosurveillance en extérieur.

Un objectif P-Iris utilise un moteur qui permet de contrôler avec précision l’ouverture du diaphragme. Associé au logiciel configuré pour optimiser les performances de l’objectif et du capteur, le P-Iris règle automatiquement le diaphragme dans la meilleure position pour obtenir une qualité d’image optimale dans toutes les conditions d’éclairage.


L’interface utilisateur d’une caméra réseau Axis disposant du P-Iris propose toute la gamme de valeurs d’ouverture du diaphragme, de la plus petite à la plus grande. Cette fonction permet à l’utilisateur de régler sa position de diaphragme préférée, c’est-à-dire celle utilisée par le contrôle automatique dans la plupart des conditions d’éclairage.

Figure 3.2f Le P-Iris permet à l’utilisateur de régler la position de diaphragme préférée pour la plupart des condi-tions d’éclairage.

P-Iris permet aux caméras réseau fixes d’atteindre un niveau inégalé en termes de qualité d’image. Le contrôle avancé du diaphragme est tout particulièrement intéressant pour les camé-ras mégapixel / HDTV et dans les applications de vidéosurveillance en conditions difficiles.

3.2.6 Profondeur de champL’un des critères qui a son importance dans une application de vidéosurveillance est la profon-deur de champ. La profondeur de champ désigne l’intervalle de distances à l’intérieur duquel les objets apparaissent tous nets. Elle peut par exemple avoir son importance dans la surveillance d’un parking, où il peut être nécessaire d’identifier les plaques d’immatriculation de véhicules situés à 20, 30 et 50 mètres.

La profondeur de champ est affectée par trois facteurs : la distance focale, l’ouverture, la dis-tance entre la caméra et le sujet et le cercle de confusion prise une image. La profondeur de champ est limitée par une distance focale élevée, une pupille d’entrée large, une faible distance entre la caméra et le sujet ou une vue de près.

Figure 3.2g Profondeur de champ : il faut imaginer un groupe de personnes les unes derrière les autres. Si la mise au point est effectuée au milieu de la file, la profondeur de champ permet d’identifier les visages des personnes situées devant et derrière le point milieu, jusqu’à plus de 15 mètres.

Point focal

Profondeur de champ


Figure 3.2h Ouverture de diaphragme et profondeur de champ. L’illustration ci-dessus est un exemple de profondeur de champ pour différents nombres f avec une distance de mise au point de 2 mètres. Un nombre f élevé (ouverture de diaphragme plus petite) permet d’obtenir des objets nets sur une plus grande plage. (Selon la taille des pixels, des ouvertures de diaphragme très petites peuvent donner une image floue par diffraction.)

3.3 Filtre infrarouge débrayable (fonction jour / nuit)Certaines caméras comportent un filtre infrarouge débrayable automatiquement, situé derrière l’objectif et devant le capteur. Son rôle est de filtrer la lumière IR empêchant la caméra de pro-duire des couleurs du spectre visible. En revanche, si le filtre est enlevé en cas de faible lumino-sité ou la nuit, le capteur est sensible à la lumière dans l’infrarouge proche et peut produire des images en noir et blanc, même lorsqu’il n’y a pas assez de lumière visible.

Figure 3.3a Illustration et photo d’un filtre IR (jour/nuit) sur le support optique, à l’intérieur de la caméra, qui glisse sur l’arrière de la protection avant pour utiliser le filtre de couleur rouge pendant la journée et sa partie claire pendant la nuit.

La lumière infrarouge proche, dont la longueur d’onde est comprise entre 0,7 μm (micromètres) et environ 1,0 μm, se situe en dehors de la plage des ondes lumineuses visibles par l’œil humain, mais la plupart des capteurs de caméra peuvent la détecter et l’exploiter.

Solénoïde

Protection avantSupport optique

CapteurFiltre de jour

Filtre de nuit


Figure 3.3b Le graphique illustre la manière dont un capteur réagit à la lumière visible et à la lumière infrarouge proche. La longueur d’onde de cette dernière est comprise entre 0,7 et 1,0 μm.

Les caméras à filtre IR présentent une fonction jour / nuit puisqu’elles fournissent des vidéos couleur le jour et des vidéos noir et blanc la nuit, ce qui réduit le bruit dans les images. Elles sont utiles dans les cas de vidéosurveillance en conditions de faible éclairage, de surveillance dissi-mulée et dans les environnements où l’usage de la lumière artificielle est limité. Un projecteur qui fournit de la lumière infrarouge proche peut également être utilisé avec une caméra jour / nuit, afin d’améliorer la qualité des images dans des conditions de faible luminosité ou dans l’obscurité complète. Il existe aussi des caméras avec projecteurs IR incorporés.

Figure 3.3c À gauche, des projecteurs IR externes et à droite deux caméras avec projecteurs IR incorporés.

3.4 Capteurs photographiquesAprès avoir traversé l’objectif, la lumière est concentrée sur le capteur de la caméra. Un capteur est composé de nombreux photosites, chacun correspondant à un élément d’image, plus cou-ramment appelé « pixel ». Chaque pixel d’un capteur enregistre la quantité de lumière à laquelle il est exposé et la convertit en un nombre correspondant d’électrons. Plus la lumière est forte, plus le nombre d’électrons générés est élevé.

Mode Noir et blanc

Mode Couleur

Lumière visibleLumière deinfrarougeproche

Kelvin(température de couleur)

Longueur d'onde (μm)

10,000 7,000 5,600 3,200 2,860

Répo

nse

rela

tive

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.00.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0


Deux technologies principales de capteurs sont utilisées dans les caméras :

> La technologie CMOS (complementary metal-oxide semiconductor)> La technologie CCD (charge-coupled device)

Figure 3.4a Capteurs : CMOS (à gauche) et CCD (à droite).

Les capteurs CMOS se développent plus rapidement que les capteurs CCD. La qualité des cap-teurs CMOS s’est améliorée de façon étonnante et ils sont aujourd’hui bien adaptés à la vidéo mégapixel haute performance. Comparés aux capteurs CCD, les capteurs CMOS offrent plus de possibilités d’intégration et davantage de fonctions, ainsi que des durées de mesure plus courtes, avantageuses lorsque des images haute résolution sont requises. De plus, ils dissipent moins de puissance au niveau de la puce et présentent un encombrement réduit. Les capteurs CMOS diminuent le coût total de la caméra parce qu’ils contiennent toute la logique nécessaire à sa conception. Les capteurs CMOS mégapixel sont plus répandus et souvent moins coûteux que les capteurs CCD mégapixel.

Les capteurs mégapixels utilisés couramment dans les caméras de vidéosurveillance comportent des pixels plus petits que des capteurs de résolution plus faible. C’est pourquoi les capteurs mé-gapixel avaient la réputation d’être moins sensibles à la lumière que des capteurs de résolution plus faible. Cependant, les progrès réalisés par la technologie CMOS permettent aux capteurs mégapixel les plus récents (et par conséquent les caméras mégapixels) d’atteindre la même sen-sibilité à la lumière que la plupart des capteurs et caméras de résolution plus faible. Bien qu’il existe des capteurs mégapixel avec des tailles de pixels plus grandes, ils ne sont pas souvent employés dans les caméras de vidéosurveillance en raison du nombre limité d’objectifs adaptés.

Les capteurs à plage dynamique étendue permettent à des caméras de rendre visibles simultané-ment des objets dans des zones très lumineuses et très sombres d’une même scène.

Les capteurs CCD emploient une technologie développée spécialement pour l’industrie vidéo. Utilisés depuis les années 1970, ils présentent encore un intérêt dans les cas de résolution et de vitesse de vidéo modérées. Les capteurs CCD sont toutefois plus coûteux et plus difficiles à intégrer à une caméra. Un capteur CCD peut également consommer beaucoup plus d’énergie qu’un capteur CMOS.

Pour plus de détails, consulter le livre blanc relatif aux capteurs sur www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm.


3.5 Techniques de balayage d’imagesLe balayage entrelacé et le balayage progressif sont les deux techniques disponibles aujourd’hui pour la lecture et l’affichage d’informations produites par des capteurs. Les caméras réseau peuvent exploiter l’une ou l’autre de ces techniques de balayage. Les caméras analogiques, quant à elles, ne peuvent utiliser que la technique du balayage entrelacé pour le transfert des images sur un câble coaxial et leur affichage sur des moniteurs analogiques.

3.5.1 Balayage entrelacéLorsqu’un capteur CCD produit une image entrelacée, deux champs de lignes sont générés, l’un affichant les lignes impaires et l’autre les lignes paires. Toutefois, pour créer le champ impair, les informations des lignes paires et impaires sur un capteur sont combinées. Le même principe est valable pour le champ pair, où des informations des lignes paires et impaires sont combinées pour former une image toutes les deux lignes.

Lors de la transmission d’une image entrelacée, seule la moitié des lignes d’une image sont envoyées simultanément (lignes paires et impaires en alternance), ce qui réduit de moitié l’uti-lisation de la bande passante. Le moniteur, tel qu’un téléviseur traditionnel par exemple, doit également utiliser la technique de l’entrelacement. Les lignes paires d’abord et les lignes paires ensuite sont affichées puis actualisées à 25/50 (PAL) ou 30/60 (NTSC) images par seconde, de sorte que l’œil humain les interprète comme des images complètes. Tous les formats vidéo analogiques et certains formats HDTV modernes sont entrelacés. Bien que des distorsions ou des artéfacts soient créés en raison des données « manquantes », ce n’est pas très visible sur un moniteur entrelacé.

Cependant, lorsque des images vidéo entrelacées sont affichées sur un moniteur à balayage progressif (par exemple un moniteur d’ordinateur, qui balaie les lignes d’une image de manière consécutive), ces artéfacts peuvent se remarquer. Visibles sous la forme de « déchirures », les artéfacts sont dus au léger délai entre les actualisations des lignes paires et impaires : seule la moitié des lignes est en phase avec l’image, l’autre moitié attendant d’être actualisée. Ce phéno-mène se remarque en particulier lorsque la vidéo est arrêtée et qu’un arrêt sur image est analysé.

3.5.2 Balayage progressifAvec un capteur à balayage progressif, des valeurs sont obtenues pour chaque pixel sur le cap-teur et chaque ligne de données d’image est analysée de manière séquentielle, ce qui produit une image complète. En d’autres termes, les images capturées ne sont pas divisées en champs séparés comme dans le cas du balayage entrelacé. Avec le balayage progressif, une image en-tière est envoyée sur le réseau et, une fois affichée sur un moniteur d’ordinateur à balayage progressif, chaque ligne de l’image est affichée à l’écran l’une après l’autre, dans l’ordre exact d’apparition. Les objets en mouvement sont donc mieux représentés sur les écrans d’ordinateurs avec la technique du balayage progressif. Cette technique peut s’avérer indispensable lorsqu’il s’agit d’examiner les détails d’un sujet en mouvement, comme par exemple une personne qui s’enfuit. La plupart des caméras réseau Axis utilisent la technique du balayage progressif.


1er champ : lignes impaires

2ème champ : lignes paires[17 / 20 ms plus tard

(NTSC/PAL)]

Arrêt sur image sur un point en mouvement avec

balayage entrelacé

Arrêt sur image sur un point en mouvement avec

balayage progressif

Figure 3.5a À gauche, une image à balayage entrelacé affichée sur le moniteur à balayage progressif d’un ordinateur. À droite, une image à balayage progressif affichée sur un moniteur d’ordinateur.

Figure 3.5b À gauche, une image JPEG entière (704 x 576 pixels) prise par une caméra analogique utilisant le balayage entrelacé. À droite, une image JPEG entière (640 x 480 pixels) prise par une caméra réseau Axis utilisant la technologie de balayage progressif. Les deux caméras utilisaient le même type d’objectif et la vitesse du véhicule était identique (20 km/h - 15 mph). L’arrière-plan est clair dans les deux images. En revanche, le conducteur est visible uniquement sur l’image utilisant la technologie du balayage progressif.

3.6 Contrôle d’expositionComme il a déjà été mentionné, le temps d’exposition a un effet sur les images et l’utilisa-teur peut agir sur les paramètres liés à l’exposition de plusieurs manières. Les plus importantes sont la priorité d’exposition, les zones d’exposition, la plage dynamique et la compensation de contre-jour. Elles sont expliquées dans cette section.

3.6.1 Priorité d’expositionLes environnements fortement lumineux requièrent des temps d’exposition plus courts. Des éclairages faibles demandent au contraire des temps d’exposition plus longs de façon à ce que le capteur reçoive plus de lumière et améliorer la qualité de l’image. Cependant, augmenter le temps d’exposition augmente le flou dû au mouvement et diminue le nombre d’images par seconde puisqu’il faut plus de temps d’exposition par image.

Lorsque l’éclairage est faible, les caméras réseau Axis donnent la possibilité aux utilisateurs de donner la priorité au mouvement ou bien de minimiser le bruit (le grain). Lorsque le mouvement rapide est préféré ou lorsque le nombre d’images par seconde doit être élevé, il est recomman-dé de choisir un temps d’exposition plus faible (ce qui revient à une vitesse d’obturation plus grande) mais, dans ce cas, la qualité peut être réduite.


Lorsque c’est le bruit que l’on veut éviter, le gain (ou amplification) doit rester le plus faible possible pour améliorer la qualité d’image, mais c’est alors le nombre d’images par seconde qui doit être réduit. Il faut garder à l’esprit que dans l’obscurité, un gain faible peut générer des images très sombres. Une valeur de gain élevée rend possible l’observation d’une scène sombre, mais le bruit sera plus élevé.

Figure 3.6a Page Web d’une caméra avec, entre autres, des options de réglage de l’exposition dans des conditions de faible éclairage.

3.6.2 Zones d’expositionLa fonction d’exposition automatique d’une caméra réseau doit gérer les zones présentant une forte luminosité mais elle doit également choisir quelle partie de l’image déterminera la va-leur d’exposition. Par exemple, le premier plan (en général la partie inférieure de l’image) peut contenir des informations plus utiles qu’un arrière-plan tel que le ciel (en général la partie supérieure de l’image). Les zones les moins importantes d’une scène ne doivent pas détermi-ner l’exposition globale. Dans plusieurs des caméras réseau Axis, l’utilisateur a la possibilité d’utiliser des zones d’exposition afin de sélectionner la partie de la scène (centre, gauche, droite, haut ou bas) qui doit être le plus correctement exposée.

3.6.3 Plage dynamiqueLa plage dynamique concerne la luminosité et se définit comme le rapport entre les valeurs maximale et minimale d’éclairage. Beaucoup de scènes formées de zones très éclairées et très sombres présentent une plage dynamique étendue. Cela pose problème avec les caméras stan-dard, dont la plage dynamique est limitée. Dans ce cas ou dans celui d’un contre-jour, lorsqu’une personne se trouve devant une fenêtre très lumineuse, une caméra ordinaire produira une image sur laquelle les objets des zones foncées seront à peine visibles. Plusieurs techniques existent pour augmenter la plage dynamique d’une caméra et permettre de distinguer des objets à la fois dans les zones sombres et éclairées. Le gain dans les zones sombres peut être augmenté en contrôlant l’exposition et en employant une technique de « tone mapping » (conversion des nuances).


Figure 3.6b Ci-dessus, deux images de la même scène : celle de droite traite mieux la plage dynamique, car les détails sont aussi visibles dans les zones sombres que dans les zones lumineuses.

3.6.4 Compensation de contre-jourBien que la fonction d’exposition automatique d’une caméra tente de faire en sorte que la luminosité d’une image apparaisse comme perçu par l’œil humain, elle peut facilement être trompée. Un fort contre-jour peut plonger les objets au premier plan dans la pénombre. Les caméras réseau équipées de la fonction de compensation de contre-jour tentent d’ignorer les zones limitées à fort éclairage, en faisant comme si elles étaient absentes. Cela permet de bien voir les objets au premier plan, bien que les zones très lumineuses se retrouvent surexposées.

3.7 Installation d’une caméra réseauLe mode d’installation d’une caméra réseau est tout aussi important que le choix de la caméra elle-même. Ci-après, quelques recommandations sont formulées pour obtenir une haute qualité de vidéosurveillance, en fonction du positionnement de la caméra et des conditions extérieures.

> But de la surveillance et positionnement de la caméra : si le but recherché est d’obtenir une vue d’ensemble d’une zone pour suivre le mouvement de personnes ou d’objets, le posi-tionnement de la caméra doit le permettre.

Si le but de la vidéosurveillance est d’identifier une personne ou un objet, la caméra doit être positionnée et mise au point de manière à obtenir le niveau de détail nécessaire. La fonction compteur de pixels d’Axis, présente sur la plupart des caméras Axis, sert à vérifier que la résolution d’un objet est conforme aux conditions légales ou aux besoins de l’utilisateur, comme dans le cas de l’identification de visages.

Il sera avantageux d’installer une caméra équipée du format couloir d’Axis si la scène à surveiller est en longueur.

Les objectifs à foyer progressif permettent également de régler le champ de la caméra. Les réglages nécessaires doivent être effectués ainsi que la mise au point pour optimiser le ré-sultat. La police locale peut aussi donner des conseils sur la meilleure manière de positionner une caméra. Pour plus d’informations, notamment sur le format couloir et le compteur de pixels, voir le chapitre 2.

Lorsque c’est le bruit que l’on veut éviter, le gain (ou amplification) doit rester le plus faible possible pour améliorer la qualité d’image, mais c’est alors le nombre d’images par seconde qui doit être réduit. Il faut garder à l’esprit que dans l’obscurité, un gain faible peut générer des images très sombres. Une valeur de gain élevée rend possible l’observation d’une scène sombre, mais le bruit sera plus élevé.

Figure 3.6a Page Web d’une caméra avec, entre autres, des options de réglage de l’exposition dans des conditions de faible éclairage.

3.6.2 Zones d’expositionLa fonction d’exposition automatique d’une caméra réseau doit gérer les zones présentant une forte luminosité mais elle doit également choisir quelle partie de l’image déterminera la va-leur d’exposition. Par exemple, le premier plan (en général la partie inférieure de l’image) peut contenir des informations plus utiles qu’un arrière-plan tel que le ciel (en général la partie supérieure de l’image). Les zones les moins importantes d’une scène ne doivent pas détermi-ner l’exposition globale. Dans plusieurs des caméras réseau Axis, l’utilisateur a la possibilité d’utiliser des zones d’exposition afin de sélectionner la partie de la scène (centre, gauche, droite, haut ou bas) qui doit être le plus correctement exposée.

3.6.3 Plage dynamiqueLa plage dynamique concerne la luminosité et se définit comme le rapport entre les valeurs maximale et minimale d’éclairage. Beaucoup de scènes formées de zones très éclairées et très sombres présentent une plage dynamique étendue. Cela pose problème avec les caméras stan-dard, dont la plage dynamique est limitée. Dans ce cas ou dans celui d’un contre-jour, lorsqu’une personne se trouve devant une fenêtre très lumineuse, une caméra ordinaire produira une image sur laquelle les objets des zones foncées seront à peine visibles. Plusieurs techniques existent pour augmenter la plage dynamique d’une caméra et permettre de distinguer des objets à la fois dans les zones sombres et éclairées. Le gain dans les zones sombres peut être augmenté en contrôlant l’exposition et en employant une technique de « tone mapping » (conversion des nuances).


> Utiliser beaucoup de lumière et en ajouter si nécessaire : il est généralement facile et rentable d’ajouter des lampes de forte puissance à l’intérieur et à l’extérieur pour assurer les conditions d’éclairage nécessaires à la capture d’images de bonne qualité.

> Éviter d’orienter la caméra en direction du soleil qui l’« aveuglera », réduisant les perfor-mances du capteur. Si possible, placer la caméra dos au soleil.

> Éviter les contre-jours : c’est un problème classique quand on tente de filmer un objet situé devant une fenêtre. Pour éviter ce problème, déplacer la caméra ou utiliser des rideaux et fermer les stores lorsque c’est possible. Si le déplacement de la caméra est impossible, ajou-ter un éclairage frontal. Les caméras prenant en charge le WDR gèrent mieux les contre-jours.

> Réduire la plage dynamique de la scène. En extérieur, une image avec trop de ciel donne une plage dynamique trop étendue. Si la caméra ne prend pas en charge le WDR, une solu-tion consiste à placer la caméra en hauteur, par exemple en la fixant sur un poteau.

> Régler les paramètres : il peut parfois être nécessaire d’ajuster les paramètres de balance des blancs, de luminosité et de netteté afin d’obtenir une image optimale. Dans les situa-tions de faible éclairage, les utilisateurs doivent privilégier soit la fréquence d’images, soit la qualité d’image.

Avant de fixer la caméra, il est conseillé de la tester. Lorsque la distance entre la caméra et l’objet à surveiller et la taille de l’objet sont connues exactement ou approximativement, le réglage du champ et une mise au point approximative sur l’objet peuvent être effectués avant d’installer la caméra. Une fois installée, il est possible d’affiner les réglages de champ et de mise au point entre autres paramètres.

Figure 3.7a Un moniteur portable à batterie, tel que le moniteur d’installation AXIS T8414 peut aider à affiner les réglages des paramètres de la caméra lors de son installation. Le moniteur AXIS T8414 se connecte à la caméra et l’alimente. Il permet à l’utilisateur de régler plus aisément la caméra qu’avec un ordinateur, surtout s’il doit le faire sur une échelle ou une plateforme élévatrice.

PoE

Moniteur d'installation AXIS T8414

Caméra réseau Axis


> Conditions légales : la vidéosurveillance peut être limitée ou interdite par la loi, différente d’un pays à l’autre. Il est conseillé de vérifier quelles sont les lois applicables localement avant d’installer un système de vidéosurveillance. Il peut par exemple s’avérer nécessaire d’obtenir une licence de vidéosurveillance, en particulier dans les lieux publics. La signalisa-tion peut également être obligatoire. Il peut être nécessaire d’horodater les enregistrements. Il peut aussi exister des règles sur la durée pendant laquelle la vidéo peut être conservée. Quant aux enregistrements audio, ils peuvent être autorisés ou non.

55Chapitre 4 - Encodeurs vidéo

4. Encodeurs vidéoLes encodeurs vidéo permettent d’intégrer un système de vidéosurveillance CCTV analogique existant à un système de vidéo sur IP. Les encodeurs vidéo jouent un rôle important dans les installations équipées de nombreuses ca-méras analogiques. Ce chapitre donne une vue d’ensemble des encodeurs vidéo et décrit ceux qui existent. Un bref exposé des techniques de désen-trelacement est également présenté, ainsi qu’une section sur les décodeurs vidéo.

4.1 Qu’est-ce qu’un encodeur vidéo ?Un encodeur vidéo permet de migrer un système CCTV analogique vers un système de vidéo sur IP. Il permet aux utilisateurs de bénéficier des avantages des fonctions de vidéo sur IP sans avoir à se débarrasser de leur équipement analogique (tel que les caméras CCTV analogiques et les câbles coaxiaux).

Un encodeur vidéo se branche sur une caméra vidéo analogique au moyen d’un câble coaxial et convertit les signaux vidéo analogiques en flux vidéo numériques, lesquels sont ensuite transmis sur un réseau IP câblé ou sans fil (par exemple un réseau local LAN, un réseau étendu WLAN ou Internet). Pour afficher ou enregistrer la vidéo numérique, il est possible d’utiliser des moniteurs et des PC au lieu d’enregistreurs numériques ou de magnétoscopes et de moniteurs analogiques.

Figure 4.1a Illustration montrant comment des caméras vidéo analogiques et des moniteurs analogiques peuvent être intégrés à un système de vidéo sur IP à l’aide d’encodeurs et de décodeurs vidéo.



0 -

0 -

AXIS Q7900 Rack

100-24050-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

ACTIVITY

LOOP

NETWORK

1 2 3 4

PS1

PS2

FANS

POWER

POWER

100-240 AC50-50 Hz4-2 A

FNP 30

Power-one

AC

INTERNET

Camérasanalogiques

Encodeurs vidéo Axis


Ordinateur avec logicielde gestion vidéo

Décodeur vidéo réseauet écran vidéo

Accès par navigateurWeb à distance depuis

un ordinateur enentreprise / à domicile

56 Chapitre 4 - Encodeurs vidéo

Grâce à l’utilisation d’encodeurs vidéo, il est possible d’accéder et de contrôler à distance, par le biais d’un réseau IP, des caméras vidéo de toutes sortes, telles que des caméras fixes, intérieures / extérieures, dôme ou PTZ (panoramique / inclinaison / zoom), ainsi que des caméras spéciali-sées telles que des caméras miniatures.

Un encodeur vidéo offre également d’autres avantages, tels que des fonctions de gestion d’évé-nements et de vidéo intelligente, ainsi que des mesures de sécurité avancées. Il peut aussi comporter une carte mémoire permettent le stockage local des enregistrements. De plus, il auto-rise une certaine évolutivité et facilite l’intégration à d’autres systèmes de sécurité.

Figure 4.1b Encodeur vidéo autonome à quatre canaux, avec audio, connecteurs d’E/S pour le contrôle de périphé-riques externes tels que capteurs et alarmes, ports série (RS-422 / RS-485) pour le contrôle de caméras analogiques PTZ et connexion Ethernet avec prise en charge de la technologie PoE (alimentation par Ethernet), ainsi qu’une carte mémoire pour le stockage local des enregistrements.

4.1.1 Composants des encodeurs vidéo et facteurs à prendre en considérationLes encodeurs vidéo Axis offrent la plupart des fonctions des caméras réseau. Les principaux composants d’un encodeur vidéo sont notamment :

> Entrée vidéo analogique pour le raccordement d’une caméra analogique à l’aide d’un câble coaxial.

> Processeur pour l’exécution du système d’exploitation de l’encodeur vidéo et des fonctions réseau et de sécurité, pour l’encodage de la vidéo analogique selon plusieurs formats de compression et pour l’analyse vidéo. Le processeur détermine les performances d’un enco-deur vidéo, normalement mesurées en images par seconde à la résolution la plus élevée. Les encodeurs vidéo perfectionnés peuvent fournir une fréquence d’images élevée (30 images par seconde avec les caméras analogiques NTSC ou 25 images par seconde avec les caméras analogiques PAL) avec la résolution la plus élevée pour chaque canal vidéo. Les encodeurs vidéo Axis sont également équipés d’un capteur automatique qui reconnaît si le signal vidéo analogique en entrée obéit à la norme NTSC ou PAL. Pour plus de détails sur la résolution NTSC et PAL, voir le chapitre 6.

> Mémoire Flash pour le stockage du microprogramme et la mise en mémoire tampon des séquences vidéo (sur mémoire RAM).

> Emplacement pour carte mémoire : la mémoire permet de stocker localement les enregistre-ments.

Entrée analogique Ethernet (PoE)

AlimentationRS-485 RS-422Audio Port E/S

Carte mémoire


> Port Ethernet / Alimentation par Ethernet PoE pour la connexion à un réseau IP, l’envoi et la réception de données, et pour l’alimentation de l’unité et de la caméra raccordée si la fonc-tion PoE est prise en charge. Pour plus de détails sur l’alimentation par Ethernet, voir le chapitre 9.

> Port série (RS-232 / RS-422 / RS-485) souvent utilisé pour le contrôle de la fonction pano-ramique / inclinaison / zoom des caméras PTZ analogiques.

> Ports d’entrée / sortie pour le raccordement de dispositifs externes, par exemple capteurs de détection d’un événement d’alarme ou relais d’activation de projecteurs en réponse à un événement.

> Entrée audio pour le raccordement d’un microphone ou d’un appareil de prise de son, et sortie audio pour le raccordement de haut-parleurs.

Les critères principaux du choix d’un encodeur pour un système professionnel sont la fiabilité et la qualité. D’autres facteurs doivent aussi être pris en compte, notamment le nombre de canaux analogiques pris en charge, la qualité d’image, les formats de compression, la résolution, la fréquence d’images et des fonctions comme la prise en charge panoramique / inclinaison / zoom, l’audio, la gestion d’événements, la vidéo intelligente et les fonctions de sécurité et d’alimenta-tion par Ethernet.

Figure 4.1c Boîtier de protection d’encodeur vidéo conforme à la norme IP66.

Si l’encodeur vidéo doit supporter des conditions de fonctionnement difficiles telles que vibra-tions, chocs ou températures extrêmes, il faut aussi les prendre en compte. Dans ce cas, il faut étudier la robustesse de l’encodeur ou le placer dans un boîtier.

4.1.2 Gestion d’événements et vidéo intelligenteL’un des principaux avantages que présentent les encodeurs vidéo Axis est de disposer de fonc-tions de gestion d’événements et de vidéo intelligente, que les systèmes de vidéo analogiques ne peuvent pas fournir. Des fonctions de vidéo intelligente telles que la détection de mouvement vidéo multi-fenêtre, la détection audio et l’alarme de détérioration, ainsi que des ports d’entrée pour capteurs externes, permettent à un système de vidéosurveillance sur IP d’être constamment à l’affût de tout événement. Une fois détecté un événement, le système peut réagir automati-quement en déclenchant l’enregistrement vidéo, en envoyant des alertes par message électro-nique et SMS, en allumant la lumière, en ouvrant ou en fermant les portes et en déclenchant des alarmes sonores. Pour plus d’informations sur la gestion d’événements et la vidéo intelligente, voir le chapitre 11.


4.2 Encodeurs vidéo autonomes

Figure 4.2a Encodeurs vidéo autonomes, comportant 1 à 16 canaux, ainsi qu’un modèle robuste.

Le type le plus courant d’encodeur vidéo est la version autonome, qui dispose de connexions aux caméras analogiques à un ou plusieurs canaux. Un encodeur vidéo multi-canal est idéal dans les situations où plusieurs caméras analogiques sont placées sur un site distant ou à une certaine distance d’une salle de contrôle centralisée. Grâce à l’encodeur vidéo multi-canal, les signaux vidéo en provenance des caméras distantes peuvent partager le même câblage réseau, ce qui permet d’en réduire les coûts.

Dans les cas où des investissements ont été effectués dans l’achat de caméras analogiques, mais où aucun câblage coaxial n’a encore été installé, il est préférable d’utiliser et de positionner des encodeurs vidéo autonomes à proximité des caméras analogiques. Cela permet de réduire les coûts d’installation car il n’est pas nécessaire d’installer des câbles coaxiaux jusqu’à un empla-cement centralisé, puisque la vidéo peut être envoyée par un réseau Ethernet. Cela élimine également la perte de qualité d’image qui se produirait si les vidéos étaient transférées sur de longues distances par des câbles coaxiaux. Plus les signaux ont de distance à parcourir dans des câbles coaxiaux, plus la qualité vidéo se dégrade. Un encodeur vidéo produisant des images numériques, il n’y a donc aucune perte en ligne de la qualité d’image due à la distance parcourue par le flux vidéo numérique.

Figure 4.2b Illustration montrant comment un petit encodeur vidéo mono-canal peut être positionné à côté d’une caméra analogique dans un boîtier.

4.3 Encodeurs vidéo montés sur racksLes encodeurs vidéo montés sur racks présentent un intérêt lorsque de nombreuses caméras analogiques sont reliées par des câbles coaxiaux à une salle de contrôle dédiée. Ils permettent de raccorder de plusieurs caméras analogiques et de les gérer à partir d’un rack dans un empla-cement centralisé. Un rack permet de monter plusieurs lames d’encodeurs vidéo et constitue


par conséquent une solution flexible, évolutive et à haute densité. Une lame d’encodeur vidéo peut prendre en charge une, quatre ou six caméras analogiques. Une lame peut être considérée comme un encodeur vidéo sans boîtier, mais elle ne peut pas fonctionner seule et ne devient opérationnelle qu’une fois montée en rack.

Figure 4.3a Des lames d’encodeurs vidéo et des racks, prenant en charge diverses caméras et fonctions. Lorsque le rack AXIS Q7900 (à l’extrême droite) est rempli de lames d’encodeurs vidéo à 6 canaux, il permet de raccorder jusqu’à 84 caméras analogiques.

Les racks d’encodeurs vidéo Axis prennent en charge différentes fonctions, notamment le rem-placement des lames à chaud (c’est-à-dire la possibilité d’extraire des lames ou d’en installer de nouvelles sans avoir à couper l’alimentation du rack). Ils permettent également la com-munication série et disposent de connecteurs d’entrée / sortie pour chaque lame d’encodeur vidéo, en plus d’une alimentation commune et d’une ou plusieurs connexions au réseau Ethernet partagées.

4.4 Encodeurs vidéo avec caméras PTZDans un système de vidéo sur IP, les commandes PTZ (panoramique / inclinaison / zoom) pro-venant d’une carte de contrôle sont transmises sur le même réseau IP que les données vidéo. Elles sont transférées à la caméra PTZ ou au dôme PTZ analogique par le biais du port série de l’encodeur vidéo (RS-232 / RS-422 / RS-485). Les encodeurs vidéo permettent donc de contrôler des caméras PTZ analogiques sur de longues distances, même par le biais d’Internet. (Un système CCTV analogique requiert un câblage série distinct et dédié entre la caméra PTZ et le joystick et autres boutons de commande de la carte de contrôle.)

Pour contrôler une caméra PTZ spécifique, un pilote doit être téléchargé dans l’encodeur vidéo. De nombreux fabricants d’encodeurs vidéo fournissent des pilotes PTZ pour la plupart des camé-ras PTZ analogiques. Un pilote PTZ peut également être installé sur le PC qui exécute le logiciel de gestion vidéo, si le port série de l’encodeur vidéo est configuré comme serveur série qui ne fait que transmettre les commandes.

Figure 4.4a Une caméra à dôme PTZ peut être contrôlée par le port série de l’encodeur vidéo (par exemple RS-485), ce qui permet de la contrôler à distance par un réseau IP.

Encodeur vidéo PC / Station de travailDômeanalogique

Manette

RÉSEAU IP

Paire torsadéeRS-485

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

Câble coaxial


Le port série le plus couramment utilisé pour le contrôle des fonctions PTZ est le port RS-485. L’un des avantages du port RS-485 est la possibilité de contrôler plusieurs caméras PTZ à l’aide d’une connexion en série reliant chaque caméra dôme à la suivante. La longueur maximale d’un câble RS-485 sans répéteur est de 1 200 mètres.

4.5 Techniques de désentrelacementLa vidéo provenant d’une caméra analogique est destinée à être visualisée sur un moniteur analogique, tel qu’un téléviseur traditionnel, qui utilise la technique de balayage entrelacé. Avec le balayage entrelacé, deux champs de lignes entrelacés consécutifs sont affichés pour former une image. Lorsque ces images vidéo sont affichées sur un écran d’ordinateur, qui utilise une technique différente appelée balayage progressif, des effets d’entrelacement (effets de peigne ou déchirure) peuvent être constatés sur les objets en mouvement. Afin de réduire ces effets d’en-trelacement indésirables, différentes techniques de désentrelacement peuvent être employées. Dans les encodeurs Axis perfectionnés, les utilisateurs peuvent choisir parmi deux techniques de désentrelacement différentes : l’interpolation adaptative et le mixage.

Figure 4.5a À gauche, l’agrandissement d’une image entrelacée affichée sur un écran d’ordinateur ; à droite, la même image entrelacée avec la technique de désentrelacement.

La meilleure qualité d’image est obtenue par interpolation adaptative. Cette technique uti-lise un seul des deux champs consécutifs et l’autre champ de lignes est créé par interpolation afin de former une image complète.

Le mixage est la fusion de deux champs consécutifs et leur affichage sous forme d’une seule image, prenant ainsi en compte tous les champs. L’image est ensuite filtrée afin d’éliminer les artéfacts de mouvement dus au léger décalage des prises de vue des deux champs. La technique du mixage consomme moins de ressources processeur que l’interpolation adaptative.

4.6 Décodeur vidéoLes décodeurs vidéo Axis permettent à des écrans numériques et analogiques de recevoir et d’afficher une vidéo en direct prise par des caméras réseau et les encodeurs vidéo Axis. Un déco-deur vidéo décode les séquences audio et vidéo numériques provenant d’un encodeur vidéo ou d’une caméra réseau et les transforme en signaux analogiques, qui peuvent ensuite être utilisés par des moniteurs analogiques, téléviseurs ordinaires et commutateurs vidéo par exemple. Les décodeurs vidéo peuvent produire des signaux numériques lisibles sur les écrans LCD. Le déco-deur vidéo est idéal pour l’affichage d’écrans publics et pour des systèmes de surveillance quelle


que soit leur taille. Ils peuvent décoder et afficher séquentiellement les flux vidéo provenant de plusieurs caméras et affichent ainsi pendant quelques secondes les scènes prises par chaque caméra. Ils disposent également d’une connexion automatique sur alarme qui déclenche l’affi-chage d’une vidéo.

Lorsqu’il est seulement nécessaire d’afficher une vidéo en temps réel sur un moniteur destiné au public, comme c’est le cas à l’entrée d’un magasin, un décodeur vidéo constitue une solution plus rentable que de brancher le moniteur sur un PC. Un décodeur peut aussi être utilisé en complément d’un système de gestion vidéo en déchargeant le serveur principal de la tâche de décodage des flux numériques destinés seulement à l’affichage.

Une autre application courante d’un décodeur vidéo est la transmission de vidéos sur de lon-gues distances dans une configuration analogique-numérique-analogique. La qualité de la vidéo numérique n’est pas affectée par la distance parcourue, contrairement aux signaux analogiques. Le seul inconvénient peut être un certain niveau de latence, de 100 ms à quelques secondes, en fonction de la distance et de la qualité du réseau entre les points extrêmes.

Encodeurvidéo Axis

Décodeurvidéo Axis

Caméraanalogique

Moniteuranalogique

AUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6

Figure 4.6a Un encodeur et un décodeur vidéo peuvent être utilisés pour la transmission vidéo sur de longues distances, d’une caméra analogique vers un moniteur analogique.

63Chapitre 5 - Protection des équipements vidéo

5. Protection des équipements vidéoLes caméras de surveillance sont souvent placées dans des environnements extrêmement difficiles. Les caméras, les encodeurs et certains accessoires peuvent nécessiter une protection contre la pluie, la chaleur ou le froid, la poussière, les substances corrosives, les vibrations ou les actes de vandal-isme. Il existe plusieurs méthodes de protection contre les conditions de fonc-tionnement difficiles.

Les sections ci-dessous abordent certains aspects de la protection à l’aide de boîtiers, la possibilité de placer les caméras fixes dans des caissons et de les protéger contre les actes de vandalisme et la détérioration, ainsi que dif-férents types de fixations.

5.1 Normes et classes de protectionLes principales menaces auxquelles sont exposés les équipements de vidéo sur IP, surtout ceux installés en extérieur, sont le froid et la chaleur excessive, l’eau, la poussière et la neige. Au-jourd’hui, de nombreux produits Axis destinés à un usage extérieur sont conçus de manière à supporter ces conditions en sortie d’usine, sans protection supplémentaire. Tout cela concourt à obtenir des équipements caméras et encodeurs vidéo plus compacts et à faciliter leur instal-lation. Par exemple, les caméras Axis, conçues pour fonctionner à des températures pouvant atteindre 75°C, sont très compactes, malgré leur dispositif de refroidissement incorporé.

La conception d’une caméra conditionne également sa fiabilité et sa durée de vie, même dans des conditions extrêmes de fonctionnement. Par exemple, certaines caméras fixes ou dômes PTZ Axis sont équipées du dispositif de régulation de la température Arctic, qui permet le démarrage de la caméra à des températures aussi basses que - 40°C, sans usure ni dégât particulier. Ce dispositif permet à certains composants de la caméra de recevoir de l’énergie à des moments différents. Certains dômes fixes dépourvus de ce dispositif Artic peuvent aussi démarrer à -40°C et envoyer immédiatement des vidéos.

Le niveau de protection des boîtiers, qu’ils soient fournis séparément ou intégrés à l’équipement, est indiqué généralement en référence à des normes, notamment IP, NEMA et IK. La classe IP, acronyme de « Ingress Protection », aussi désignée par International Protection, est connue dans le monde entier. NEMA désigne l’Association nationale des fabricants d’appareils élec-triques et la norme s’applique aux États-Unis. Les normes IK concernent les chocs mécaniques et s’appliquent dans le monde entier.

64 Chapitre 5 - Protection des équipements vidéo

Figure 5.1a De gauche à droite : une caméra résistante conçue pour l’installation dans un bus, un dôme fixe prêt à l’installation en sortie d’usine, une caméra fixe extérieure avec dispositif de régulation de température Arctic, un dôme PTZ à refroidissement incorporé et un encodeur vidéo renforcé.

Les normes de protection les plus courantes pour les produits Axis destinés à un usage en inté-rieur sont IP42, IP51 et IP52, qui assurent une protection contre la poussière, l’humidité et l’eau. Les produits Axis conçus pour l’extérieur sont conformes aux normes IP66 et NEMA 4X. IP66 garantit la protection contre la poussière, la pluie et les jets d’eau puissants. NEMA 4X garantit non seulement la résistance à la poussière, à la pluie et aux jets d’eau directs, mais aussi à la neige, à la corrosion et aux dommages causés par le dépôt de glace. Certaines caméras Axis sont conçues pour un usage dans des conditions extrêmes et conformes à la norme militaire améri-caine MIL-STD-810G concernant les hautes températures, les chocs thermiques, les radiations, les embruns et le sable. Pour les produits devant résister au vandalisme, les normes les plus cou-rantes de résistance aux chocs sont IK08 et IK10. Plus de détails sur les normes IP sont fournies sur le site à la page : www.axis.com/products/cam_housing/ip66.htm

Dans les cas où la caméra peut être exposée à des acides, comme dans l’industrie alimentaire, des boîtiers de protection en acier inoxydable sont indispensables. Des boîtiers spéciaux peuvent également être nécessaires pour des raisons esthétiques. Il existe aussi des boîtiers pressurisés, submersibles et à l’épreuve des balles. Lorsqu’une caméra doit être installée dans un environne-ment présentant un risque d’explosion, d’autres normes sont applicables, notamment la certifi-cation internationale IECEx et la certification européenne ATEX.

5.2 Boîtiers de protectionSi les conditions extérieures sont plus extrêmes que les conditions de fonctionnement des dispo-sitifs de vidéo sur IP, il faut employer des boîtiers de protection en extérieur. Il existe des boîtiers de dimensions, catégories et caractéristiques variées.

Certains sont équipés de dispositifs de chauffage ou de ventilation pour s’adapter aux varia-tions de température. Certains boîtiers de protection sont également équipés de périphériques, notamment d’antennes pour les applications sans fil. Une antenne externe n’est nécessaire que si le boîtier de protection est en métal. Une caméra sans fil placée à l’intérieur d’un boîtier de protection en plastique fonctionne sans antenne externe.

Pour les installations en extérieur, les encodeurs vidéo et certains accessoires, comme les mo-dules E/S audio et les décodeurs, peuvent également exiger une protection. Les dispositifs essen-tiels comme l’alimentation électrique, les injecteurs midspan et les switchs peuvent aussi avoir à être protégés contre les intempéries et le vandalisme.


Les boîtiers sont fabriqués en plastique ou en métal. Lors du choix d’un boîtier, plusieurs facteurs doivent être pris en considération, notamment :

> La facilité d’accès à l’équipement de vidéo sur IP> Les supports de fixation> La nécessité d’une bulle transparente ou fumée (pour les boîtiers de protection de caméras dôme)> La gestion du câblage> Les températures et autres caractéristiques (comme le besoin de chauffage, de ventilation ou d’un pare-soleil)> L’alimentation électrique (12 V, 24 V, 110 V, 230 V, PoE, etc.)> Le niveau de résistance au vandalisme

Figure 5.2a Boîtiers prêt à l’emploi en extérieur et anti-vandalisme, pour l’alimentation électrique et les switchs notamment, pourvus d’un emplacement pour fixer les caméras Axis. À l’extrême droite, un boîtier de protection prêt à l’emploi en extérieur pour encodeurs vidéo, modules E/S audio et décodeurs vidéo.

5.3 Fenêtres de boîtier La « fenêtre » transparente d’un boîtier est généralement fabriquée en acrylique PPMA ou en polycarbonate. Les fenêtres jouant le rôle de verre filtrant, elles doivent être constituées d’un matériau de haute qualité afin de minimiser leur effet sur la qualité des images. Toute imperfec-tion nuit à la netteté des images.

Les boîtiers de protection des caméras PTZ sont soumis à des conditions de fonctionnement plus difficiles. Non seulement les fenêtres doivent être en forme de bulle, mais elles doivent également présenter une transparence élevée car toute imperfection (telle que la poussière) peut avoir un effet de loupe, en particulier avec des caméras présentant des résolutions et des facteurs d’agrandissement élevés. De plus, si l’épaisseur de la fenêtre est inégale, une ligne droite peut apparaître courbe sur l’image résultante. Une bulle de haute qualité doit avoir un très faible impact sur la qualité d’image, quels que soient le facteur de zoom de la caméra et la position de l’objectif.

L’épaisseur d’une fenêtre de dôme peut être augmentée afin de résister aux chocs, mais plus la fenêtre est épaisse, plus les risques d’imperfections sont élevés. Cela peut également créer des reflets indésirables et un effet de réfraction. Par conséquent, les fenêtres de forte épais-seur doivent répondre à des critères plus stricts si l’on souhaite limiter leur effet sur la qualité d’image.


Une large gamme de fenêtres ou bulles pour dôme est proposée, en version transparente ou fu-mée. Les versions fumées permettent de rendre les installations plus discrètes mais, tout comme des lunettes de soleil, elles réduisent la quantité de lumière disponible pour la caméra. Elles ont par conséquent un impact sur la sensibilité à la lumière de la caméra.

5.4 Mise en boîtier d’une caméra fixeLors de l’installation d’une caméra fixe dans un boîtier, il est important que l’objectif de la caméra soit placé tout contre la fenêtre afin d’empêcher tout reflet, sans quoi les reflets de la caméra et de l’arrière-plan apparaîtront sur l’image. Des enduits spéciaux antireflet peuvent être appliqués sur le verre placé devant l’objectif. Les caméras fixes d’extérieur Axis actuelles sont livrées préinstallées dans un boîtier de protection, ce qui réduit le temps d’installation et évite des erreurs.

Figure 5.4a Lorsqu’une caméra est installée derrière une vitre, sa position est importante afin d’éviter les reflets.

5.5 Protection contre le vandalisme et la détériorationDans certaines applications de surveillance, le risque d’attaques hostiles et violentes contre les caméras est bien réel. La protection de la caméra ou le boîtier ne sont jamais efficaces à 100 % contre toute tentative de destruction, mais les risques peuvent être atténués en prenant en compte plusieurs aspects et, notamment, l’apparence de la caméra et du boîtier de protection, la manière de les placer et de les fixer, et l’utilisation de fonctions de vidéo intelligente.

5.5.1 Classes de protection anti-vandalismeLa résistance aux chocs ou aux actes de vandalisme d’une caméra ou d’un boîtier de protection est donnée par la norme IK. Ils spécifient le degré de protection garanti des boîtiers des équi-pements électriques contre les chocs mécaniques externes. Par exemple, IK10 correspond à une résistance à un choc de 20 joules, équivalent à l’impact d’un objet de 5 kg lâché d’une hauteur de 40 cm.

Verre

MAUVAIS

Verre

BON

Ré�e

xion

Ré�e

xion


5.5.2 Aspect extérieur de la caméra et du boîtier de protectionLa forme du boîtier de protection ou de la caméra est un facteur important. Un boîtier de pro-tection ou une caméra fixe traditionnelle fixée en saillie sur un mur ou un plafond est plus vulnérable coups de pied ou de poing qu’un boîtier ou un caisson de protection au design discret abritant une caméra à dôme fixe ou PTZ. Une protection de forme lisse et ronde d’un dôme fixe ou d’un dôme PTZ fixé au plafond complique le masquage du champ de la caméra par un mor-ceau de tissu par exemple. Plus le boîtier de protection ou la caméra se fond dans son environ-nement ou prend la forme d’un autre objet, une lampe extérieure par exemple, meilleure est sa protection contre le vandalisme.

Figure 5.5a Exemples de caméras et de boîtiers de protection anti-vandalisme

5.5.3 FixationLe mode de fixation des caméras et des boîtiers de protection est également important. Une caméra réseau fixe traditionnelle ou une caméra PTZ fixée en saillie à un plafond est plus vul-nérable. La façon dont le câblage de la caméra est réalisé est aussi importante. La protection est maximale lorsque le câble est tiré dans le mur ou le plafond, derrière la caméra. De cette façon, aucun câble visible ne peut être endommagé. Lorsque cela n’est pas possible, les câbles doivent être placés dans un tube qui les protégera des attaques.

5.5.4 Positionnement des camérasL’emplacement de la caméra est également un facteur de dissuasion important contre le vanda-lisme. En plaçant une caméra hors de portée tout en haut d’un mur ou au plafond, vous éviterez bien des attaques non préméditées. L’angle de vue peut en être affecté, mais il peut, dans une certaine mesure, être compensé en choisissant un objectif différent.

5.5.5 Vidéo intelligenteLa fonction d’alarme de détérioration Axis aide à protéger les caméras contre le vandalisme. Elle peut détecter si quelqu’un a changé la caméra de direction, l’a obstruée ou détériorée, et elle peut envoyer une alarme aux opérateurs. Cette fonction est particulièrement utile dans les installations comptant plusieurs centaines de caméras, dans des environnements difficiles où il n’est pas simple d’effectuer le suivi du bon fonctionnement de toutes les caméras. Elle se révèle également utile dans les situations sans observation directe et où les opérateurs peuvent être informés en cas de détérioration des caméras.


5.6 Types de fixationsDe très nombreux types de fixation répondent aux différents endroits où des caméras doivent être placées.

Mur / Poteau Coin Kit de suspension Parapet Plafond

Figure 5.6a Exemples d’accessoires de fixation 5.6.1 Fixation au plafondLes fixations au plafond sont principalement utilisées dans les installations intérieures. Il peut s’agir notamment :

> D’une fixation en surface : la caméra est fixée en saillie. Elle est alors entièrement visible

> D’une fixation à fleur de cloison : la caméra est fixée à l’intérieur du plafond. Seules cer-taines parties de la caméra et du boîtier de protection (généralement la bulle) sont visibles

> D’une fixation en suspension : le boîtier de protection est suspendu au plafond

5.6.2 Fixations muralesLes fixations murales sont souvent utilisées pour fixer des caméras à l’intérieur ou à l’extérieur d’un bâtiment. Le boîtier de protection est monté sur un bras, lui-même fixé à un mur. Les fixa-tions plus sophistiquées sont équipées d’un presse-étoupe interne destiné à protéger le câble. Pour installer un boîtier à l’angle d’un bâtiment, une fixation murale normale avec adaptateur d’angle supplémentaire peut être utilisée.

5.6.3 Fixations sur poteauUne fixation sur poteau est souvent utilisée pour une caméra PTZ dans les parkings, par exemple. Ce type de fixation prend généralement en compte l’effet du vent. Les dimensions du poteau et la fixation elle-même doivent être conçues de manière à limiter les vibrations. Les câbles sont souvent passés à l’intérieur du poteau et les sorties de câbles doivent être bien étanches. Les caméras PTZ plus sophistiquées disposent d’une fonction de stabilisation électronique de l’image afin de limiter les effets du vent et des vibrations.


5.6.4 Fixations sur parapetLes fixations sur parapet sont utilisées pour les boîtiers de protection montés sur un toit ou pour surélever la caméra afin d’améliorer l’angle de vue.

Axis fournit un outil d’aide à la configuration des boîtiers et des modes de fixation, disponible à la page www.axis.com/products/video/accessories/configurator

71Chapitre 6 - Résolutions vidéo

6. Résolutions vidéoAnalogique ou numérique, la résolution vidéo répond aux mêmes critères. Ce qui diffère fortement, c’est la manière de la définir. En vidéo analogique, une image est constituée de lignes, également appelées lignes TV, car la technologie de vidéo analogique vient de la télévision. Dans un système numérique, une image est constituée de pixels carrés.

Les chapitres suivants présentent les différentes résolutions possibles en vidéo sur IP, à savoir NTSC, PAL, VGA, mégapixel et HDTV.

6.1 Résolutions NTSC et PALLes résolutions NTSC (National Television System Committee) et PAL (Phase Alternating Line) sont des normes de vidéo analogique. Elles sont applicables à la vidéo sur IP, car les encodeurs vidéo fournissent ces résolutions lorsqu’ils numérisent des signaux provenant de caméras ana-logiques. Les anciennes caméras réseau PTZ disposaient aussi des résolutions NTSC et PAL, car elles comportaient un bloc caméra, (ensemble intégrant la caméra et les fonctions de zoom, de mise au point automatique et de diaphragme automatique), conçu pour les caméras vidéo analogiques, ainsi qu’une carte d’encodage vidéo intégrée.

Ces normes proviennent toutes deux de l’industrie télévisuelle. La norme NTSC a une résolution de 480 lignes et utilise une fréquence d’actualisation de 60 champs entrelacés par seconde (ou 30 images complètes par seconde). Une nouvelle convention de dénomination des normes, qui définit le nombre de lignes, le type de balayage et la fréquence d’actualisation, fait que l’on désigne aujourd’hui la norme NTSC par 480i60 (le « i » signifie interlaced scanning, ou balayage entrelacé). La norme PAL a une résolution de 576 lignes et utilise une fréquence de rafraîchisse-ment de 50 champs entrelacés par seconde (ou 25 images complètes par seconde). La nouvelle appellation de cette norme est 576i50. Dans les deux cas, la quantité totale d’informations par seconde est la même.

Quand on numérise une vidéo analogique, le nombre maximum de pixels pouvant être créés dépend du nombre de lignes TV disponibles pour la numérisation. La taille maximale d’une image numérisée est en général D1 et la résolution la plus utilisée est 4CIF.

72 Chapitre 6 - Résolutions vidéo

Affichée sur un écran d’ordinateur, une vidéo analogique numérisée peut présenter des effets d’entrelacement (également appelés effets de peigne) et quelques déformations car les pixels générés peuvent ne pas correspondre aux pixels carrés sur l’écran d’ordinateur. Les effets d’en-trelacement peuvent être réduits à l’aide de techniques de désentrelacement (voir chapitre 4.5) et une correction du rapport de la largeur à la hauteur de l’image peut être appliquée à la vidéo avant affichage pour s’assurer, par exemple, qu’un cercle dans une vidéo analogique garde sa forme sur un écran d’ordinateur.

Figure 6.1a À gauche, différentes résolutions d’images NTSC. À droite, différentes résolutions d’images PAL.

6.2 Résolutions VGALes systèmes 100% numériques avec caméras réseau fournissent des résolutions dérivées de l’industrie informatique et normalisées dans le monde entier, ce qui accroît leur flexibilité. Les limitations des normes NTSC et PAL ne sont donc plus pertinentes. Le format VGA (Video Gra-phics Array) est un système d’affichage graphique initialement prévu pour les ordinateurs et mis au point par IBM. Sa résolution est de 640 x 480 pixels. Les caméras Axis actuelles proposent des résolutions bien meilleures et notamment SVGA (Super VGA), de résolution 800 x 600 pixels, et des résolutions HDTV et mégapixel, qui seront exposées dans les chapitres suivants.

Figure 6.2a Résolutions courantes des équipements Axis.

4CIF 704 x 480

2CIF 704 x 240

CIF 352 x 240

QCIF 176 x 120

D1 7

20 x

480

4CIF 704 x 576

2CIF 704 x 288

CIF 352 x 288

QCIF 176 x 144

D1 7

20 x

576

HDTV 720p 1280 x 7201 MP 1280 x 800

~2 MP 1600 x 1200

2 MP / HDTV 1080 1920 x 1080

3 MP 2048 x 1536

5 MP 2592 x 1944

VGA 640 x 480

SVGA

800

x 6

004C

IF 7

04 x

480

73Chapitre 6 - Résolutions vidéo

6.3 Résolutions mégapixelUne caméra réseau qui offre une résolution mégapixel utilise un capteur mégapixel pour fournir une image contenant un million de pixels ou plus. Plus un capteur possède de pixels, plus il est en mesure de préciser des détails et de produire une image de haute qualité. Les caméras réseau mégapixel permettent aux utilisateurs de distinguer davantage de détails (idéal pour l’identification de personnes et d’objets) ou d’augmenter le champ de vision. Cet avantage est à considérer pour les applications de vidéosurveillance.

La résolution mégapixel est l’un des facteurs déterminant de la supériorité des caméras ré-seau par rapport aux caméras analogiques. La résolution maximale qu’une caméra analogique conventionnelle peut fournir, une fois le signal vidéo numérisé dans un enregistreur vidéo nu-mérique ou un encodeur numérique, est D1, ce qui correspond à 720 x 480 pixels (NTSC) ou 720 x 576 pixels (PAL). La résolution D1 correspond à un maximum de 414 720 pixels, soit 0,4 mégapixel. Par comparaison, un format mégapixel courant de 1 280 x 1 024 pixels donne une résolution de 1,3 mégapixel. Cela équivaut à plus de trois fois la résolution pouvant être fournie par les caméras CCTV analogiques.

La résolution mégapixel est plus souple en termes de rapport d’image (le rapport d’image est le rapport entre la largeur et la hauteur d’une image). Un téléviseur conventionnel affiche une image avec un rapport de 4:3. Les caméras réseau mégapixels Axis peuvent offrir le même rapport, ainsi que d’autres rapports tels que 16:9. L’avantage du 16:9 est que les détails sans importance, situés en général tout en haut et tout en bas d’une image de format normal, sont omis, ce qui permet d’économiser la bande passante et l’espace de stockage.

4:3

16:9

Figure 6.3a Illustration des rapports d’image 4:3 et 16:9.

74 Chapitre 6 - Résolutions vidéo

6.4 Résolutions HDTV (High-Definition Television)L’industrie de la vidéo a adopté les formats HDTV, qui dominent actuellement le marché. La norme HDTV permet d’obtenir une résolution jusqu’à cinq fois supérieure à celle de la TV ana-logique standard. Elle offre également une meilleure fidélité des couleurs et un format 16:9. Définies par la SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers), les deux plus impor-tantes normes HDTV sont SMPTE 296M et SMPTE 274M.

SMPTE 296M (HDTV 720p) définit une résolution de 1 280 x 720 pixels avec une fidélité des cou-leurs élevée, dans un format 16:9 et avec balayage progressif à 25 / 30 Hertz (Hz), ce qui corres-pond à 25 ou 30 images par seconde selon le pays, et à 50 / 60 Hz (50 / 60 images par seconde).

Plusieurs pays d’Europe, d’Asie, d’Afrique, d’Australie et quelques pays d’Amérique du Sud comme l’Argentine, utilisent des fréquences de 25 / 50 Hz. Certains pays d’Amérique du Nord ou d’Amérique Centrale, utilisent le 30 / 60 Hz, ainsi que la Corée du Sud, le Brésil et l’Arabie Saoudite. D’autres, comme le Japon utilisent les deux fréquences.

SMPTE 274M (HDTV 1080) définit une résolution de 1 920 x 1 080 pixels avec une fidélité des couleurs élevée, dans un format 16:9 avec balayage entrelacé (représenté par le « i » de HDTV 1080i par exemple) ou balayage progressif (représenté par le « p » de HDTV 1080p par exemple) à 25 / 30 Hz et 50 / 60 Hz.

Une caméra conforme aux normes SMPTE indique que sa qualité est conforme à celle de HDTV et qu’elle doit présenter toutes les caractéristiques de la norme HDTV en termes de résolution, de fidélité des couleurs et de fréquence d’images.

La norme HDTV étant basée sur des pixels carrés (comme ceux des écrans d’ordinateurs), la vidéo HDTV générée par des produits de vidéo sur IP peut être affichée sur des écrans HDTV ou des écrans d’ordinateurs standard. Avec la vidéo HDTV à balayage progressif, aucune conversion ou technique de désentrelacement n’est nécessaire lorsque la vidéo doit être traitée par un ordina-teur ou affichée sur un écran d’ordinateur.

75Chapitre 7 - Compression vidéo

7. Compression vidéoLes technologies de compression vidéo ont pour but de réduire et de supprim-er les données vidéo redondantes, améliorant l’efficacité de la transmis-sion sur réseau et du stockage d’un fichier vidéo numérique sur des disques d’ordinateur. Avec des techniques de compression performantes, il est pos-sible de réduire sensiblement la taille de fichier avec un effet minime, voire nul, sur la qualité vidéo. La qualité vidéo, toutefois, peut être affectée si la taille de fichier est encore réduite en augmentant le niveau de compression pour une technique de compression donnée.

Il existe différentes techniques de compression, correspondant à des normes propriétaires ou industrielles. La plupart des fournisseurs de vidéo sur IP ac-tuels utilisent des techniques de compression standard. Les normes sont très importantes afin de garantir la compatibilité et l’interopérabilité. Elles sont particulièrement pertinentes dans le domaine de la compression vidéo car la vidéo peut être utilisée à différentes fins et, dans certaines applications de vidéosurveillance, elle doit pouvoir être visualisée plusieurs années après l’enregistrement. Grâce au développement des normes, les utilisateurs peu-vent choisir plusieurs fournisseurs lorsqu’ils conçoivent un système de vidéo-surveillance, plutôt que d’être liés à un seul.

Axis utilise principalement deux normes de compression vidéo : H.264 et Mo-tion JPEG. H.264 est la norme de compression vidéo la plus récente et la plus performante. La norme MPEG-4 Part 2 (ou simplement MPEG-4) sera bientôt dépassée. Ce chapitre donne une vue d’ensemble de la compression et une description de chacune de ces normes.

7.1 Notions de base sur la compression

7.1.1 Codec vidéoLe processus de compression consiste à traiter la source vidéo à l’aide d’un algorithme pour créer un fichier compressé prêt à la transmission ou au stockage. L’algorithme inverse, appelé

76 Chapitre 7 - Compression vidéo

décompression, permet de lire le fichier compressé et de produire une vidéo dont le contenu est pratiquement celui de la vidéo d’origine. Le temps pris pour la compression, l’envoi, la dé-compression et l’affichage d’un fichier est appelé latence. Plus l’algorithme de compression est perfectionné, plus la latence est élevée.

Un couple d’algorithmes associés s’appelle un codec vidéo (codeur / décodeur). Les codecs vi-déo correspondant aux différentes normes ne sont normalement pas compatibles entre eux. En d’autres termes, le contenu vidéo compressé avec l’algorithme correspondant à une norme ne peut pas être décompressé avec l’algorithme d’une norme différente. Par exemple, un décodeur MPEG-4 Partie 2 n’est pas compatible avec un encodeur H.264. En effet, un algorithme ne peut pas décoder correctement le résultat obtenu par un autre algorithme, mais il est pos-sible d’implémenter plusieurs algorithmes dans le même logiciel ou matériel, ce qui autorise la coexistence de plusieurs formats

7.1.2 Différence entre compression d’image et compression vidéoLes normes de compression n’utilisent pas toutes les mêmes méthodes pour réduire les données, ce qui explique que les résultats diffèrent en termes de débit binaire, de qualité et de latence. Il existe deux types d’algorithmes de compression : les algorithmes de compression d’image et les algorithmes de compression vidéo.

La compression d’image utilise la technologie de codage intra-images. Les données sont réduites dans une image en supprimant simplement les informations inutiles, non discernables par l’œil humain. La compression Motion JPEG en est un exemple. Les images d’une séquence Motion JPEG sont codées ou compressées en tant qu’images JPEG individuelles.

Figure 7.1a Avec le format Motion JPEG, les trois images de la séquence ci-dessus sont codées et envoyées sous forme d’images uniques séparées (images I), sans aucune interdépendance.

Les algorithmes de compression vidéo tels que H.264 et MPEG-4 utilisent la prédiction inter-images pour réduire les données vidéo sur une série d’images. Elle fait intervenir la technique de codage différentiel, où une image est comparée à une image de référence et seuls les pixels qui ont changé par rapport à cette image de référence sont codés. Cela permet de réduire le nombre de valeurs de pixels codées et envoyées. Lorsqu’une séquence encodée de cette façon est affichée, les images apparaissent comme dans la séquence vidéo d’origine.


Figure 7.1b Avec le codage différentiel, seule la première image (image I) est intégralement codée. Dans les deux images suivantes (images P), il est fait référence à la première image pour les éléments statiques (la maison, par exemple). Seuls les éléments en mouvement (l’homme qui court) sont codés à l’aide de vecteurs de mouvement, ce qui réduit la quantité d’informations transmises et stockées.

D’autres techniques, telles que la compensation de mouvement par blocs, peuvent être appli-quées afin de réduire encore davantage la quantité de données. Cette technique tient compte du fait qu’une bonne partie de ce qui compose une nouvelle image dans une séquence vidéo se retrouve dans une image précédente, à un emplacement éventuellement différent. Cette tech-nique divise une image en série de macro-blocs (blocs de pixels). Il est possible de composer ou de « prédire » une nouvelle image bloc par bloc en recherchant un bloc similaire dans une image de référence. S’il en existe un, l’encodeur code son emplacement dans l’image de référence. Le codage du vecteur de mouvement utilise moins de bits que le codage du contenu réel d’un bloc..

Figure 7.1c Illustration de la compensation de mouvement par blocs.

Avec la prédiction inter-images, chaque image d’une séquence est classée par type d’image (image I, image P ou image B).

Fenêtre de rechercheBloc correspondant

Image PImage antérieure

Bloc cibleVecteur demouvement

Transmis Non transmis


Une image I, ou intra-image, est une image autonome qui peut être décodée indépendamment, sans référence à d’autres images. La première image d’une séquence vidéo est toujours une image I. Les images I constituent des points de départ pour une nouvelle visualisation ou des points de resynchronisation si le flux binaire transmis est endommagé. Les images I peuvent être utilisées pour implémenter des fonctions d’avance rapide, de rembobinage et d’accès aléatoire. L’encodeur insère automatiquement des images I à intervalles réguliers ou sur demande, pour que nouveaux clients puissent visualiser le même flux. L’inconvénient des images I est qu’elles consomment beaucoup de bits mais, d’un autre côté, elles ne présentent pas beaucoup d’arté-facts, générés par un manque de données.

Une image P est une inter-image prédictive qui fait référence aux parties des images I ou P antérieures utilisées pour le codage de l’image. Les images P nécessitent généralement moins de bits que les images I, mais elles sont généralement très sensibles aux erreurs de transmission, en raison de la complexité de leur dépendance des images P et/ou I antérieures.

Une image B est une inter-image bi-prédictive qui fait référence à une image antérieure et à une image future. L’utilisation d’images B augmente la latence.

Figure 7.1d Séquence type avec des images I, B et P. Une image P peut faire uniquement référence aux images I ou P précédentes, alors qu’une image B peut faire référence aux images I ou P précédentes et suivantes.

Lorsqu’un décodeur vidéo reconstitue une vidéo en décodant le flux binaire image par image, le décodage doit toujours commencer par une image I. Les images P et B, si elles sont utilisées, doivent être décodées avec une ou plusieurs images de référence.

Les équipements Axis de vidéo sur IP permettent aux utilisateurs de définir la longueur du groupe de vidéo (GOV), qui détermine le nombre d’images P à envoyer avant l’envoi d’une autre image I. En réduisant la fréquence des images I (longueur de GOV supérieure), il est possible de réduire le débit binaire. Cependant, si le réseau est encombré, la qualité de la vidéo peut diminuer.

En plus des différentes techniques de codage et de compensation de mouvement, il existe d’autres méthodes sophistiquées pour réduire la quantité de données et améliorer la qualité vidéo. H.264, par exemple, prend en charge des techniques complexes avec modèles de prédic-tion pour le codage des images I, compensation de mouvement améliorée avec une précision

I B B P B B P B B I B B P


d’ordre inférieur au pixel, et filtre de déblocage en boucle permettant de lisser les bords des blocs (artéfacts). Pour plus d’informations sur les techniques H.264, voir le livre blanc Axis sur H.264 à la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm

7.2 Formats de compression

7.2.1 Motion JPEGMotion JPEG (ou M-JPEG) est une séquence vidéo numérique composée d’une série d’images JPEG individuelles (JPEG signifie Joint Photographic Experts Group). L’utilisateur commence à percevoir un mouvement à partir de 16 images affichées par seconde. Une séquence vidéo nor-male est perçue à 25 (50 Hz) ou 30 (60 Hz) images par seconde.

L’un des avantages du format Motion JPEG réside dans le fait que chaque image d’une séquence vidéo a le même niveau de qualité garantie que celui déterminé par le niveau de compression choisi pour la caméra réseau ou l’encodeur vidéo. Plus le niveau de compression est élevé, plus la taille d’image et la qualité d’image sont faibles. Dans certaines situations, par exemple en cas de faible éclairage ou lorsqu’une scène devient complexe, la taille du fichier d’image peut devenir assez élevée et consommer davantage de bande passante et d’espace de stockage. Pour prévenir toute augmentation de bande passante et d’espace de stockage, les équipements de vidéo sur IP Axis permettent à l’utilisateur de définir une taille maximale de fichier pour une image.

Étant donné qu’il n’y a aucune dépendance entre les images en Motion JPEG, une vidéo Motion JPEG est robuste, ce qui signifie que si une image est perdue durant la transmission, le reste de la vidéo n’en sera pas affecté.

Motion JPEG est une norme sans licence. Offrant une compatibilité étendue, elle est couram-ment employée dans les applications nécessitant une analyse des images individuelles d’une séquence vidéo par exemple, et utilisant des fréquences d’images inférieures, généralement de 5 images ou moins par seconde.

Son principal inconvénient est de n’utiliser aucune technique de compression vidéo pour réduire la quantité de données, puisqu’il s’agit d’une série d’images fixes et complètes. Son débit binaire est donc relativement élevé et le rapport de compression pour la qualité délivrée est faible par rapport aux normes de compression vidéo comme H.264 et MPEG-4.

7.2.2 MPEG-4En vidéosurveillance, MPEG-4 fait généralement référence à la norme MPEG-4 Part 2, également connue sous le nom de MPEG-4 Visual. Comme toutes les normes MPEG (Moving Picture Experts Group), il s’agit d’une norme soumise à licence. Les utilisateurs doivent donc payer des frais de licence pour chaque poste de surveillance. MPEG-4 a été remplacée dans la plupart des applica-tions par la compression H.264, plus efficace.


7.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVCLa norme H.264, également connue sous le nom de MPEG-4 Part 10/AVC (pour Advanced Video Coding), est la norme de codage vidéo MPEG la plus couramment choisie à l’heure actuelle. En effet, un encodeur H.264 peut réduire la taille d’un fichier vidéo numérique de plus de 80 % par rapport à la norme Motion JPEG et de 50 % par rapport à la norme MPEG-4 Part 2, sans affecter la qualité d’image. Le fichier vidéo occupe alors nettement moins d’espace de stockage et de bande passante réseau. La qualité vidéo à un débit binaire donné est également nettement supérieure.

La norme H.264 a été définie conjointement par des organismes de normalisation des industries des télécommunications (le Video Coding Experts Group de l’ITU-T) et de l’informatique (ISO / IEC Moving Picture Experts Group). C’est la norme la plus répandue.

La norme H.264 accélère la diffusion des caméras mégapixel HDTV dans la mesure où cette technique de compression très efficace peut réduire la taille des fichiers et les débits binaires correspondants, sans affecter la qualité d’image. Mais cela suppose des compromis. Si la norme H.264 permet d’économiser sur les coûts de stockage et de bande passante, elle nécessite cepen-dant des caméras réseau et des postes de surveillance plus performants.

Le profil de base BP (Baseline Profile) de H.264 utilise uniquement des images I et des images P, alors que le profil principal MP (Main Profile) peut aussi utiliser des images B. Les caméras ré-seau Axis emploient ces deux profils. C’est grâce au profil BP que la latence des équipements Axis est faible. Dans les appareils vidéo équipés de processeurs plus puissants, Axis emploie le profil MP sans images B afin d’obtenir une compression supérieure et une latence faible, tout en conservant la qualité vidéo. Avec le profil MP de H.264 d’Axis, les flux vidéo en VGA sont réduits de 10 à 15% et les flux HDTV de 15 à 20 %, par rapport à la compression H.264 avec profil BP d’Axis.

Figure 7.2a La compression H.264 avec profil MP génère moins de bits par seconde que la compression H.264 avec profil BP, tout en conservant la même qualité.

Comparaison des pro�ls H.264

Temps

Débi

t bi

naire

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0

Pro�l de basePro�l principal

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000


7.3 Débits binaires variables et constants Avec MPEG-4 et H.264, les utilisateurs peuvent obtenir un flux vidéo codé à débit variable ou constant. Le choix optimal dépend de l’application et de l’infrastructure réseau.

Avec un débit variable (VBR), un niveau prédéfini de qualité d’image peut être conservé quel que soit le mouvement ou l’absence de mouvement dans une scène. Cela signifie que la consom-mation de bande passante augmente lorsqu’une scène présente beaucoup d’activité et diminue lorsqu’il n’y a aucun mouvement. Ceci est souvent souhaitable dans les applications de vidéosur-veillance où la qualité des images est primordiale, en particulier s’il y a du mouvement. Le débit étant variable, l’infrastructure réseau (bande passante disponible) doit être capable de supporter des débits élevés, même lorsqu’un débit cible moyen est défini.

Lorsque la bande passante disponible est limitée, le mode habituellement recommandé est le mode à débit binaire constant (CBR) car la valeur constante du débit généré peut être prédéfinie par l’utilisateur. L’inconvénient du mode CBR est qu’en cas d’augmentation de l’activité dans une scène provoquant un débit supérieur au débit cible, la contrainte de débit constant entraîne une dégradation de la qualité d’image et de la fréquence d’images. Les produits Axis de vidéo sur IP permettent à l’utilisateur de donner la priorité à la qualité d’image ou bien à la fréquence d’images, si le débit dépasse le débit cible.

7.4 Comparaison des normesLorsqu’on compare les performances des normes MPEG telles que MPEG-4 et H.264, il est impor-tant de noter que les résultats peuvent varier d’un encodeur à l’autre, même s’ils utilisent la même norme. Ceci est dû au fait que le concepteur d’un encodeur a le choix parmis un ensemble d’outils à implémenter dans le cadre d’une norme. Il est possible de conserver un flux conforme à la norme à la sortie de l’encodeur tout en utilisant des ensembles différents. Une norme MPEG ne peut donc garantir un débit binaire ou un niveau de qualité donné, et il est impossible d’effectuer des comparaisons fiables sans définir au préalable comment sont implémentées les normes dans l’encodeur. Contrairement à l’encodeur, le décodeur doit implémenter toutes les parties requises d’une norme pour décoder un flux binaire conforme. Une norme spécifie la façon exacte dont un algorithme de décompression doit rétablir chaque bit d’une vidéo compressée.

Le graphique de la page suivante présente une comparaison du débit obtenu, à niveau de qualité d’image égal, entre les normes vidéo suivantes : Motion JPEG, MPEG-4 Part 2 (sans compen-sation de mouvement), MPEG-4 Part 2 (avec compensation de mouvement) et H.264 (profil de base BP).


Figure 7.4a Une compression H.264 à profil BP Axis génère jusqu’à 50 % moins de bits par seconde qu’une compression MPEG-4 avec compensation de mouvement. La compression H.264 est au moins trois fois plus efficace qu’une compression MPEG-4 sans compensation de mouvement, et au moins six fois plus efficace qu’une compres-sion Motion JPEG.

50 1000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Temps (s)

Déb

it (k

bit/

s)

H.264 (profil de base)

MPEG-4 Partie 2 (sans compensation de mouvement)

MPEG-4 Partie 2 (avec compensation de mouvement)

Motion JPEG

Exemple de scène : porte d'accès

83Chapitre 8 - Audio

8. AudioBien qu’il ne soit pas encore très courant d’employer l’audio dans les sys-tèmes de vidéosurveillance, cela peut améliorer la capacité d’un système à détecter et à interpréter les événements, et permettre la communication au-dio sur un réseau IP. L’utilisation de l’audio pouvant être restreinte dans cer-tains pays, il est préférable de s’informer auprès des autorités locales avant de l’implémenter.

Ce chapitre traite des cas d’application de système audio, des modes audio, des alarmes de détection audio, de la compression audio et de la synchroni-sation audio / vidéo.

8.1 Applications audio Le fait de disposer de l’audio dans un système de vidéosurveillance peut se révéler précieux pour la détection et l’interprétation d’événements et de situations d’urgence. L’audio peut couvrir une zone de 360° et permet au système de vidéosurveillance d’étendre sa couverture au-delà du champ de la caméra. L’audio peut permettre d’envoyer une instruction à une caméra PTZ ou alerter un opérateur de caméra pour vérifier visuellement l’endroit où une alarme audio s’est déclenchée.

L’audio permet aux utilisateurs d’écouter ce qui se passe dans une zone, mais aussi de com-muniquer avec des visiteurs ou d’adresser des ordres à d’éventuels intrus. Par exemple, si une personne placée dans le champ d’une caméra présente un comportement suspect, qu’elle tourne autour d’un distributeur automatique de billets par exemple, ou pénètre dans une zone d’accès restreint, un agent de sécurité peut lui envoyer un avertissement verbal à distance. En cas d’accident survenu à une personne, le fait de pouvoir communiquer à distance avec la victime et de l’informer qu’une assistance est en chemin peut également constituer un atout. Le contrôle d’accès, ou « portier » à distance, est un autre champ d’application, de même que l’assistance à distance dans un parking souterrain sans personnel ou la visioconférence. Un système d’audio-surveillance accroît l’efficacité d’une solution de sécurité ou de contrôle à distance en augmen-tant la capacité d’un utilisateur distant à recevoir et à communiquer des informations.

84 Chapitre 8 - Audio

8.2 Équipement et support audioLe support audio est plus facile à implémenter dans un système de vidéo sur IP que dans un système CCTV analogique. Dans un système analogique, des câbles audio et vidéo séparés doivent être installés point à point, autrement dit, entre les emplacements de la caméra et du microphone et ceux de visualisation et d’enregistrement. Si la distance entre le microphone et le poste de surveillance est trop grande, un équipement d’amplification audio est nécessaire, ce qui augmente la complexité et les frais d’installation. Dans un système de vidéo sur IP, une ca-méra réseau avec support audio traite le son et envoie l’audio et la vidéo sur le même câble ré-seau, à des fins de surveillance ou pour enregistrement. Cela élimine la nécessité du câblage supplémentaire et facilite grandement la synchronisation audio / vidéo.

Figure 8.2a Système de vidéo sur IP avec support audio intégré. Les flux audio et vidéo transitent sur le même câble réseau.

Figure 8.2b Certains encodeurs vidéo disposent d’un support audio intégré, ce qui permet d’ajouter le son même s’il existe des caméras analogiques dans l’installation.

Figure 8.2c Exemple de microphone électrostatique omnidirectionnel.

Flux AUDIO

Flux VIDÉO

Enregistrement / surveillance

RÉSEAU IP

Flux AUDIO

Flux VIDÉOEncodeur vidéo

Enregistrement /surveillance

Caméraanalogique

RÉSEAU IPAUDIO

I/O

IN

OUT1 2

3 4

5 6


Une caméra réseau ou un encodeur vidéo avec audio intégré est équipé d’un microphone intégré ou d’une prise jack d’entrée ligne / micro. Avec l’entrée ligne / micro, les utilisateurs ont la pos-sibilité d’utiliser un autre type ou une autre qualité de microphone que celui intégré à la caméra ou à l’encodeur vidéo. Cela permet également de raccorder l’appareil de vidéo sur IP à plusieurs microphones et de placer les microphones à une certaine distance de la caméra. Le microphone doit toujours être placé le plus près possible de la source sonore, afin de réduire le bruit. En mode duplex intégral bidirectionnel, un microphone doit être placé à une certaine distance et de dos par rapport au haut-parleur, afin de réduire tout effet Larsen.

Peu de produits Axis de vidéo sur IP possèdent un haut-parleur intégré. Un haut-parleur actif (avec amplificateur intégré) peut être raccordé directement à un équipement de vidéo sur IP avec audio. Un haut-parleur sans amplificateur doit d’abord être raccordé à un amplificateur, lui-même connecté à une caméra réseau ou à un encodeur vidéo.

Pour limiter les perturbations et le bruit, il faut toujours utiliser un câble audio blindé et éviter de faire courir le câble à proximité de câbles d’alimentation et de câbles transmettant des si-gnaux de commutation haute fréquence. Les câbles audio doivent être les plus courts possible. Si cela n’est pas possible, un équipement audio (câble, amplificateur et microphone avec balance) doit être utilisé afin de réduire le bruit.

8.3 Modes audioSelon l’application, il peut être nécessaire d’envoyer les signaux audio dans une seule direction ou dans les deux directions, ce qui peut être fait simultanément ou dans une direction à la fois. Il existe trois principaux modes de communication audio : unidirectionnel, semi-duplex et duplex intégral.

8.3.1 Audio unidirectionnel

Figure 8.3a En mode unidirectionnel, le signal audio est envoyé dans une seule direction. Dans ce cas, le signal audio est envoyé par la caméra à l’opérateur. Ce mode peut être utilisé dans des applications de vidéosurveillance et de contrôle à distance.

Figure 8.3b Dans cet exemple de mode unidirectionnel, le signal audio est envoyé par l’opérateur à la caméra. Cela permet par exemple de fournir des instructions à voix haute à une personne figurant dans le champ de la caméra ou de dissuader un éventuel voleur de voiture dans un parking.

LAN/WAN

Signal audio envoyé par la caméra

Vidéo envoyée par la caméra

PCCaméra réseauHaut-parleur Microphone

LAN/WAN

Audio envoyé par l'opérateur


PC Caméra réseau Haut-parleurMicrophone


8.3.2 Audio semi-duplex

Figure 8.3c En mode semi-duplex, le signal audio est envoyé dans les deux directions, mais une seule partie peut transmettre au même moment, comme avec un talkie-walkie.

8.3.3 Audio en duplex intégral

Figure 8.3d En mode duplex intégral, le signal audio peut être émis dans les deux sens simultanément, comme dans le cas d’une conversation téléphonique. Le mode duplex intégral requiert que le PC client soit équipé d’une carte audio avec prise en charge du duplex intégral.

8.4 Alarme de détection audioL’alarme de détection audio peut être utilisée en complément de la détection de mouvement, car elle peut réagir à des événements se produisant dans des zones trop sombres pour que la fonction de détection de mouvement fonctionne correctement. Elle peut aussi servir à détecter toute activité dans des zones situées en dehors du champ de la caméra.

La détection de sons (tels que des bris de vitres ou des voix dans une pièce) peut déclencher l’envoi et l’enregistrement audio / vidéo par une caméra réseau, l’envoi de messages électro-niques ou toute autre alerte, et activer des dispositifs externes tels que des alarmes. De même, des entrées d’alarme provenant de capteurs de mouvement et de contacts de portes peuvent servir à déclencher les enregistrements audio et vidéo. Dans une caméra PTZ, la détection audio peut diriger automatiquement la caméra vers un emplacement prédéfini, une fenêtre particu-lière par exemple.

8.5 Compression audioLes signaux audio analogiques doivent être convertis en signaux audio numériques grâce à un processus d’échantillonnage, puis compressés afin de réduire la taille et d’optimiser les perfor-mances de transmission et de stockage. La conversion et la compression s’effectuent à l’aide d’un codec audio, un algorithme qui code et décode les données audio

LAN/WAN

Audio envoyé par la caméra


PCCaméra réseau

Haut-parleur

MicrophoneCasque audio

Audio envoyé par l'opérateur

LAN/WAN


PCCaméra réseau

Casque audio

Audio en duplex intégral envoyé et reçu par l'opérateur

Haut-parleur

Microphone


8.5.1 Fréquence d’échantillonnageIl existe de nombreux codecs audio prenant en charge différentes fréquences d’échantillon-nage et différents niveaux de compression. La fréquence d’échantillonnage en Hz représente le nombre de fois par seconde qu’un signal audio analogique est échantillonné. En général, plus la fréquence d’échantillonnage est élevée, meilleure est la qualité audio et plus il faut d’espace de stockage et de bande passante.

8.5.2 Débit binaireLe débit binaire est un facteur audio important car il détermine le niveau de compression et, par conséquent, la qualité audio. En général, plus le niveau de compression est élevé (c’est-à-dire que le débit est faible), moins bonne est qualité audio. La différence de qualité audio des codecs se remarque plus à des niveaux de compression élevés (faible débit) qu’à des niveaux de com-pression faibles (débit élevé). Les niveaux de compression élevés peuvent également présenter davantage de latence ou délai, mais ils permettent d’économiser la bande passante et l’espace de stockage.

Les débits les plus courants avec les codecs audio sont compris entre 32 et 64 kbits/s. Les débits audio, de même que les débits vidéo, sont un facteur important à prendre en compte lors du dimensionnement de la bande passante et de l’espace de stockage.

8.5.3 Codecs audioLes produits Axis de vidéo sur IP prennent en charge trois codecs audio. Le premier est AAC-LC (Advanced Audio Coding - Low Complexity), également appelé MPEG-4 AAC, qui requiert une licence. Le codec AAC-LC est le codec recommandé afin d’obtenir la meilleure qualité audio possible, en particulier à 16 kHz de fréquence d’échantillonnage et 64 kbits/s de débit binaire. Les deux autres codecs sont G.711 et G.726, qui sont des normes ITU-T sans licence. Ils ont des latences plus faibles et demandent moins de puissance de calcul que le codec AAC-LC. G.711 et G.726 sont des codecs pour la parole, utilisés auparavant en téléphonie, et ils sont de faible qualité audio. Les deux ont une fréquence d’échantillonnage de 8 kHz. G.711 a un débit binaire de 64 kbit/s. Le codec G.726 d’Axis prend en charge les débits de 24 et 32 kbit/s. Avec G.711, les équipements Axis ne prennent en charge que l’algorithme µ-law, l’un des deux algorithmes de compression audio de la norme G.711. Lorsqu’un client adopte la norme G.711, il lui faut égale-ment utiliser la compression µ-law.

8.6 Synchronisation audio et vidéoLa synchronisation des données audio et vidéo est gérée par un lecteur multimédia (logiciel informatique utilisé pour la lecture des fichiers multimédia) ou par une application multimé-dia telle que Microsoft DirectX, qui réunit des interfaces de programmation et de gestion des fichiers multimédia.

Les signaux audio et vidéo sont envoyés sur un réseau sous la forme de deux flux de paquets distincts. Pour que le client ou le lecteur puisse synchroniser parfaitement les flux audio et vidéo, les paquets audio et vidéo doivent être horodatés. L’horodatage des paquets vidéo utilisant la


compression Motion JPEG n’est pas toujours pris en charge par une caméra réseau. Si l’horo-datage est pris en charge et qu’il est important de synchroniser les signaux audio et vidéo, le format vidéo à choisir est MPEG-4 ou H.264 car ces flux vidéo, avec le flux audio, sont envoyés à l’aide du protocole RTP (Real-time Transport Protocol), qui effectue l’horodatage des paquets audio et vidéo. Néanmoins, il faut savoir que dans de nombreuses situations, la synchronisation des séquences audio est moins importante, voire même parfois indésirable, notamment si les séquences audio ne sont pas destinées à être enregistrées mais juste surveillées.

89Chapitre 9 - Technologies réseau

9. Technologies réseauDifférentes technologies réseau sont utilisées pour prendre en charge et ex-ploiter les nombreux avantages d’un système de vidéo sur IP. Ce chapitre commence par une présentation du réseau local, en particulier des réseaux Ethernet et des composants qui le prennent en charge. L’utilisation de la fonction d’alimentation par Ethernet est également traitée.

La suite du chapitre traite des communications Internet, de l’adressage IP (Internet Protocol) et de son principe de fonctionnement, notamment la fa-çon dont les équipements de vidéo sur IP sont accessibles par Internet. Une présentation des protocoles de transfert de données utilisés dans la vidéo sur IP est également fournie.

Ce chapitre traite aussi des réseaux locaux virtuels et de la qualité de ser-vice, ainsi que des différentes manières de sécuriser les communications sur les réseaux IP. Pour plus d’informations sur les technologies sans fil, voir le chapitre 10

9.1 Réseau local et EthernetUn réseau local (LAN) est un groupe d’ordinateurs interconnectés dans une zone définie afin de pouvoir communiquer et partager des ressources, telles que des imprimantes. Les données sont envoyées sous la forme de paquets et différentes technologies sont employées afin de réguler la transmission des paquets. La technologie de réseau local la plus couramment utilisée est Ethernet. Elle est spécifiée dans une norme appelée IEEE 802.3. Parmi les autres technologies de réseau local existantes, on peut citer Token Ring et FDDI.

Ethernet utilise actuellement une topologie en étoile dans laquelle les différents nœuds (péri-phériques) sont mis en réseau à l’aide d’un équipement réseau actif, des commutateurs par exemple. Le nombre de périphériques mis en réseau dans un réseau local peut aller de deux à plusieurs milliers.

90 Chapitre 9 - Technologies réseau

Le support physique de transmission d’un réseau local câblé est constitué de câbles, principa-lement à paires torsadées ou à fibre optique. Un câble à paires torsadées est fait de huit fils formant quatre paires de fils de cuivre torsadés. Il est utilisé avec des prises et des fiches de type RJ-45. La longueur de câble maximale d’une paire torsadée est de 100 m, tandis que pour la fibre optique, la longueur maximale est comprise entre 10 km et 70 km, en fonction du type de fibre. Selon le type de câbles à paire torsadée ou à fibre optique utilisé, les débits binaires sont aujourd’hui compris entre 100 Mbits/s et 100 000 Mbits/s.

Figure 9.1a e câble à paires torsadées comporte quatre paires de fils torsadés, normalement connectées à une prise RJ45.

Une des règles pratiques de conception d’un réseau est de le surdimensionner dès le départ. Pour assurer l’évolutivité du réseau, il est conseillé de le concevoir de façon que seule 30 % de sa capacité soit utilisée. Le nombre d’applications exécutées sur des réseaux étant de plus en plus élevé de nos jours, les performances réseau requises sont également de plus en plus élevées. Les commutateurs réseau (voir ci-dessous) sont faciles à mettre à niveau après quelques années, mais le câblage est généralement beaucoup plus difficile à remplacer.

9.1.1 Types de réseaux EthernetLes types de réseaux Ethernet les plus courants dans le domaine de la vidéosurveillance sont décrits ci-dessous.

Fast EthernetFast Ethernet désigne un réseau Ethernet qui peut transporter des données à la vitesse de 100 Mbits/s. Il est constitué de câbles à paires torsadées ou à fibre optique. Le réseau ancien à 10 Mbits/s est encore installé et utilisé, mais il ne fournit pas la bande passante nécessaire à certaines applications de vidéo sur IP.

La plupart des périphériques connectés à un réseau, ordinateurs portables ou caméras réseau, sont équipés d’une interface Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX, plus couramment appelée inter-face 10/100, qui prend en charge les réseaux 10 Mbits/s et Fast Ethernet. Le type de câble à paires torsadées qui prend en charge Fast Ethernet porte le nom de câble Cat-5.


Gigabit EthernetLes réseaux Gigabit Ethernet, qui peuvent également être réalisés sur un câble à paires torsadées ou à fibre optique, délivrent un débit de 1 000 Mbits/s (1 Gbit/s) et sont de plus en plus répan-dus. Il peut s’avérer nécessaire d’utiliser Ethernet à 1 ou 10 Gbits/s pour le réseau principal d’un ensemble de caméras réseau. Le type de câble à paires torsadées qui prend en charge Gigabit Ethernet est un câble Cat-5e, dans lequel les quatre paires de fils torsadés permettent d’atteindre des débits élevés. Pour les systèmes de vidéo sur IP, il est recommandé d’utiliser des câbles de catégorie Cat-5e ou supé-rieure. La plupart des interfaces Gigabit Ethernet sont rétrocompatibles avec Ethernet 10 et 100 Mbits/s et sont couramment appelées interfaces 10/100/1000.

Pour la transmission sur de longues distances, des câbles optiques tels que 1000BASE-SX (jusqu’à 550 m et 1000BASE-LX (jusqu’à 550 m sur fibre optique multimode et jusqu’à 5 000 m sur fibre mono-mode) peuvent être utilisés.

Figure 9.1b Il est possible de couvrir de plus longues distances avec des câbles en fibre optique. La fibre optique est normalement utilisée pour la dorsale de réseau (backbone)..

10 Gigabit EthernetLa norme 10 Gigabit Ethernet permet un débit de 10 Gbits/s (10 000 Mbits/s) sur un câble à paires torsadées ou à fibre optique. Les normes 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER et 10GBASE-SR sur une fibre optique peuvent être utilisées sur des distances allant jusqu’à 10 km. Un câble à paires torsadées doit être de très haute qualité (Cat-6a ou Cat-7). La norme10 Gbits/s Ethernet est principalement utilisée dans les applications sophistiquées qui requièrent des débits élevés.

9.1.2 Branchement des périphériques et du commutateur réseauSi deux périphériques seulement doivent communiquer directement par un câble à paires tor-sadées, un câble croisé est nécessaire. Ce type de câble croise simplement la paire émettrice à une extrémité du câble avec la paire réceptrice à l’autre extrémité et vice versa. De nombreux dispositifs disposent d’interfaces qui détectent automatiquement cette situation et un câble réseau normal peut donc être employé.

Pour relier plusieurs périphériques sur un réseau local, un équipement réseau tel qu’un commu-tateur réseau est nécessaire. Avec un commutateur réseau, on utilise un câble réseau standard plutôt qu’un câble croisé. La principale fonction d’un commutateur réseau est de transférer les données d’un périphérique à un autre sur le même réseau. Il opère de manière efficace puisque les données peuvent être transmises d’un périphérique à l’autre sans affecter les autres périphé-riques du réseau.


Un commutateur inscrit les adresses MAC (Media Access Control) de tous les périphériques qui lui sont raccordés (chaque périphérique réseau possède une adresse MAC unique, composée d’une série de chiffres et de lettres définie par le fabricant). Cette adresse est souvent imprimée sur l’étiquette du produit. Lorsqu’un commutateur reçoit des données, il les transfère unique-ment au port connecté au périphérique portant l’adresse MAC de destination.

Les commutateurs indiquent en général leurs performances en « débit par port » et en « débit interne » (backplane), à la fois en bits par seconde et en paquets par seconde. Les débits par port indiquent les débits maximum sur des ports spécifiques. Cela signifie que la vitesse d’un commutateur, par exemple 100 Mbits/s, correspond souvent aux performances de chaque port.

Figure 9.1c Avec un commutateur réseau, le transfert de données est géré de manière très efficace, car le trafic de données peut être dirigé d’un périphérique à un autre sans affecter les autres ports du commutateur.

Un commutateur réseau prend normalement en charge plusieurs débits simultanément. Les débits les plus courants dans le passé étaient 10/100, avec prise en charge des normes 10 Mbits/s et Fast Ethernet. Actuellement, les commutateurs 10/100/1000, de plus en plus ré-pandus, prennent donc en charge les normes 10 Mbits/s, Fast Ethernet et Gigabit Ethernet. La vitesse et le mode de transfert entre un port d’un commutateur et un périphérique connecté sont généralement définis par un processus de négociation automatique, qui définit la vitesse commune de transfert la plus élevée et le meilleur mode commun de transfert. Un commutateur permet également à un périphérique connecté de fonctionner en mode duplex intégral, c’est-à-dire d’envoyer et de recevoir des données simultanément, ce qui accroît les performances.

Les commutateurs réseau peuvent avoir différentes caractéristiques et fonctions. Certains proposent la fonction routeur (Voir section 9.2). Un commutateur peut également prendre en charge la fonction alimentation par Ethernet (PoE) ou la Qualité de service (QoS, voir section 9.4), qui contrôle la bande passante consommée par les différentes applications.

9.1.3 Alimentation par Ethernet (PoE)La fonction d’alimentation électrique par Ethernet (PoE, Power over Ethernet) permet d’alimen-ter des périphériques connectés à un réseau Ethernet en utilisant les câbles de communication des données. On l’utilise notamment pour alimenter des téléphones IP, des points d’accès sans fil et des caméras réseau sur un réseau local.


Le principal avantage du PoE est la réduction de coûts qu’il représente. Il n’y a plus besoin d’un électricien pour installer une ligne d’alimentation électrique séparée. C’est un avantage certain, notamment dans les zones difficiles d’accès. Le fait qu’il ne soit pas nécessaire d’installer de câble d’alimentation permet d’économiser plusieurs centaines d’euros par caméra, en fonction de leur emplacement. Cela facilite également l’ajout de caméras à un système de vidéosurveil-lance ou le déplacement de caméras existantes.

Le PoE permet également d’accroître la sécurité d’un système vidéo. Un système de vidéosur-veillance avec PoE peut être alimenté depuis la salle des serveurs, qui est souvent équipée d’un système d’alimentation sans coupure (UPS). Le système de vidéosurveillance reste donc opéra-tionnel même en cas de coupure de courant.

Tous ces avantages conduisent à utiliser le PoE pour le plus grand nombre de périphériques possible. L’alimentation fournie par le commutateur alimenté par le POE ou par l’injecteur inter-médiaire (midspan) doit être suffisante pour les périphériques connectés et ceux-ci doivent prendre en charge la classification d’alimentation. Des explications détaillées sont données dans les sections suivantes.

Norme 802.3af, PoE+ et High PoELa plupart des périphériques vendus aujourd’hui sont conformes à la norme IEEE 802.3af, publiée en 2003. Celle-ci utilise des câbles de catégorie Cat-5e ou supérieure et garantit que le transfert des données n’est pas affecté. Dans la norme, le périphérique qui fournit l’alimentation porte le nom d’équipement source d’alimentation (PSE, Power Sourcing Equipment). Il peut s’agir d’un commutateur alimenté par PoE ou d’un injecteur midspan. Le périphérique qui reçoit l’alimen-tation porte le nom de périphérique alimenté (PD, Powered Device). Le dispositif PoE est géné-ralement intégré à un périphérique réseau, tel qu’une caméra réseau, ou fourni par le biais d’un séparateur autonome (voir section suivante).

La rétrocompatibilité avec les périphériques réseau non compatibles PoE est également garantie. La norme propose une méthode permettant de reconnaître automatiquement si un périphérique prend en charge le PoE, auquel cas le périphérique sera alimenté. Cela signifie également que le câble Ethernet raccordé à un commutateur PoE ne fournit aucune alimentation s’il n’est pas connecté à un périphérique PoE. Tout risque de choc électrique lors de l’installation ou de la modification du câblage réseau est ainsi évité.

Un câble à paires torsadées contient quatre paires de fils torsadés. Le PoE peut utiliser les deux paires de fils « inutilisées » ou superposer le courant sur les paires de fils utilisées pour la transmission des données. Les commutateurs avec PoE intégré fournissent souvent l’alimenta-tion électrique par les deux paires de fils utilisées pour le transfert des données, alors que les injecteurs midspan le font normalement par les deux paires inutilisées. Un dispositif PoE (péri-phérique alimenté par PoE) prend en charge les deux options.

Selon la norme IEEE 802.3af, un PSE (source d’alimentation PoE) fournit une tension de 48 V CC à une puissance maximale de 15,4 W par port. En prenant en compte la perte de puissance


de transmission sur un câble à paires torsadées, la puissance garantie pour un périphérique PoE est 12,95 W. La norme IEEE 802.3af spécifie différentes catégories de performances pour les périphériques alimentés.

Les PSE, tels que les commutateurs et les injecteurs midspan, fournissent une puissance com-prise généralement entre 300 W et 500 W. Sur un switch à 48 ports, cela représente 6 W à 10 W par port si tous les ports sont raccordés à des périphériques utilisant le PoE. À moins que les péri-phériques alimentés ne prennent en charge la classification d’alimentation, une puissance de 15,4 W doit être réservée pour chaque port avec PoE, ce qui signifie qu’un commutateur de 300 W ne peut alimenter que 20 des 48 ports. Mais si tous les périphériques signalent au commuta-teur qu’ils appartiennent à la Classe 1, les 300 W seront suffisants pour alimenter les 48 ports.

Tableau 9.1a Classes de puissance selon les normes IEEE 802.3af et IEEE 802.3at.

La plupart des caméras réseau fixes peuvent être alimentées par PoE avec la norme IEEE 802.3af et sont normalement identifiées comme périphériques de Classe 1 ou 2.

La norme IEEE 802.3at est aussi une norme PoE, appelée PoE+. Avec cette norme, la puissance limite atteint au moins 30 W fournie par deux paires de fils provenant d’un PSE. Lorsque les besoins en puissance dépassent ce que peut fournir la norme PoE+, Axis utilise le nom de High PoE. Dans cette configuration, la puissance maximale peut atteindre 60 W grâce à quatre paires de fil et 51 W sont garantis pour les PD.

Les injecteurs et séparateurs PoE+ et High PoE peuvent être utilisés pour des caméras PTZ à commande motorisée, ainsi que les caméras avec chauffage et ventilation, qui nécessitent da-vantage de puissance que celle disponible avec la norme IEEE 802.3af. Il est recommandé d’uti-liser des câbles de catégorie Cat-5 ou supérieure avec les normes PoE+ et High PoE.

Injecteurs midspan et séparateursLes injecteurs et séparateurs (également appelés séparateurs actifs) sont des appareils qui per-mettent à un réseau existant de prendre en charge l’alimentation par Ethernet.

Classe Puissance minimale au PSE

Puissance maximale utilisée par le PD Utilisation

0 15,4 W 0,44 W - 12,95 W par défaut

1 4,0 W 0,44 W - 3,84 W En option

2 7,0 W 3,84 W - 6,49 W En option

3 15,4 W 6,49 W - 12,95 W En option

4 30 W 12,95 W - 25,5 W


Figure 9.1d An existing system can be upgraded with PoE functionality using a midspan and splitter.

L’injecteur fournit l’alimentation à un câble Ethernet et il est placé entre le commutateur réseau et les périphériques alimentés. Pour s’assurer que le transfert de données n’en est pas affecté, il est important de se souvenir que la distance maximale entre la source de données (par exemple le commutateur) et l’appareil de vidéo sur IP ne doit pas être supérieure à 100 m. Cela signifie que l’injecteur et le(s) séparateur(s) actif(s) doivent être placés à moins de 100 m.

Un séparateur permet de séparer l’alimentation et les données d’un câble Ethernet en deux câbles distincts, qui peuvent ensuite être raccordés à un périphérique ne prenant pas en charge le PoE. Étant donné que le PoE ou le High PoE ne fournit que 48 V CC, le séparateur doit aussi réduire la tension au niveau requis par le périphérique, 12 V ou 5 V par exemple.

9.2 Transfert de données par InternetPour transférer des données entre deux périphériques sur des réseaux locaux différents, une normalisation de la communication est nécessaire, puisque les réseaux locaux peuvent obéir à différentes technologies. C’est pourquoi on a mis au point l’adressage IP et de nombreux proto-coles IP de communication sur Internet, système global de réseaux informatiques interconnec-tés. Avant de traiter l’adressage IP, il faut examiner tout d’abord certains éléments de base des communications Internet tels que les routeurs, les pare-feu et les fournisseurs d’accès Internet.

RouteursPour transférer des paquets de données d’un réseau local à un autre via Internet, on doit utiliser un équipement de mise en réseau appelé routeur réseau. Un routeur achemine les informations d’un réseau à un autre sur la base des adresses IP. Il transfère uniquement les paquets de don-nées qui doivent être envoyés à un autre réseau. On l’utilise le plus souvent pour raccorder un réseau local à Internet. Les routeurs portaient autrefois le nom de passerelles.

Switch réseau

Alimentationsans coupure(UPS)

3115

Injecteur midspan

Caméra réseauavec PoE intégrée

Caméra réseausans PoE intégrée

Séparateur actif

Alimentation électrique Ethernet Alimentation par Ethernet


Pare-feuUn pare-feu est un dispositif destiné à empêcher tout accès non autorisé depuis ou vers un réseau privé. Le pare-feu peut être incorporé au niveau matériel ou logiciel, ou aux deux à la fois. On s’en sert souvent pour empêcher les utilisateurs Internet non autorisés d’accéder à des réseaux privés connectés à Internet. Les messages en provenance ou en direction d’Internet passent par le pare-feu, qui examine alors chaque message et bloque tous ceux ne répondant pas aux critères de sécurité spécifiés.

Connexions InternetPour raccorder un réseau local à Internet, il faut établir une connexion réseau via un fournisseur d’accès Internet (FAI). Lors de la connexion à Internet, on utilise des termes tels que « débit mon-tant » et « débit descendant ». Le terme « débit montant » décrit le taux de transfert auquel les données peuvent être envoyées du périphérique vers Internet, par exemple lorsque des données vidéo sont envoyées depuis une caméra réseau. Le terme « débit descendant » correspond à la vi-tesse de téléchargement des fichiers, par exemple lorsque des données vidéo sont reçues par un PC de surveillance. Dans la plupart des cas, par exemple celui d’un ordinateur portable connecté à Internet, la vitesse de téléchargement depuis Internet est le facteur le plus important à prendre en considération. Dans une application de vidéo sur IP comptant une caméra réseau située à un emplacement distant, le débit montant est plus important, car les données vidéo générées par la caméra seront téléchargées sur Internet. Les techniques comme l’ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), avec bande passante asymétrique, ne sont pas adaptées aux applications de vidéo sur IP en raison de la lenteur du débit montant.

9.2.1 Adressage IPTout périphérique souhaitant communiquer avec d’autres périphériques via Internet doit possé-der sa propre adresse IP unique. Les adresses IP servent à identifier les périphériques émetteurs et récepteurs. Il existe actuellement deux versions du protocole IP, IP version 4 (IPv4) et IP ver-sion 6 (IPv6). La principale différence entre ces deux versions est la longueur des adresses (128 bits pour IPv6 et 32 bits pour IPv4). À l’heure actuelle, on utilise couramment les adresses IPv4.

9.2.2 Adresses IPv4Les adresses IPv4 sont groupées en quatre blocs, chacun séparé par un point. Chaque bloc repré-sente un nombre compris entre 0 et 255, par exemple 192.168.12.23.

Certains blocs d’adresses IPv4 sont réservés exclusivement à un usage privé. Ces adresses privées sont comprises entre 10.0.0.0 et 10.255.255.255, 172.16.0.0 et 172.31.255.255, et 192.168.0.0 et 192.168.255.255. Elles ne peuvent être utilisées que sur des réseaux privés et leur transfert vers Internet par le biais d’un routeur n’est pas autorisé. Tous les périphériques qui souhaitent communiquer sur Internet doivent posséder leur propre adresse IP publique. Une adresse IP publique est une adresse allouée par un fournisseur d’accès Internet. Un FAI peut allouer une adresse IP dynamique, qui peut changer durant une session, ou une adresse statique, habituel-lement facturée chaque mois.

PortsUn numéro de port définit un service ou une application spécifique, de sorte que le serveur destinataire (une caméra réseau par exemple) sache comment traiter les données entrantes.


Lorsqu’un ordinateur envoie des données relatives à une application spécifique, il ajoute en général automatiquement le numéro de port à une adresse IP, sans que l’utilisateur le sache.

Les numéros de port sont compris entre 0 et 65 535. Certaines applications utilisent des numé-ros de port qui leur sont pré-affectés par l’IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Par exemple, un service Web via HTTP est généralement mappé au port 80 sur une caméra réseau.

Définition des adresses IPv4Pour qu’une caméra réseau ou un encodeur vidéo puisse fonctionner sur un réseau IP, il faut lui affecter une adresse IP. La définition d’une adresse IPv4 pour un appareil Axis de vidéo sur IP peut s’effectuer de deux manières : automatiquement à l’aide du protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ou manuellement. La configuration manuelle peut être réalisée de deux manières. La première utilise la page Web de l’appareil pour entrer son adresse statique, un masque de sous-réseau, l’adresse IP du routeur par défaut, le serveur DNS (Domain Name System) et le serveur NTP (Network Time Protocol) qui synchronise l’appareil vidéo sur IP. La seconde manière consiste à utiliser un logiciel de gestion tel qu’AXIS Camera Management.

Le protocole DHCP gère une réserve d’adresses IP, qu’il peut affecter de manière dynamique à une caméra réseau ou un encodeur vidéo. La fonction DHCP est souvent assurée par un routeur haut débit, connecté à Internet et qui, à son tour, obtient son adresse IP auprès d’un fournisseur de services Internet. L’utilisation d’une adresse IP dynamique signifie que l’adresse IP d’un péri-phérique réseau peut changer. Avec les adresses IP dynamiques, il est préférable que les utilisa-teurs enregistrent un nom de domaine (par exemple www.macamera.com) pour l’appareil vidéo sur IP auprès d’un serveur DNS (Domain Name System) dynamique, qui peut toujours lier ce nom de domaine à toute adresse IP qui lui est actuellement affectée. On peut enregistrer un nom de domaine auprès de divers sites DNS dynamiques, comme, par exemple, www.dyndns.org. Axis a également le sien, qui s’appelle AXIS Internet Dynamic DNS Service à la page www.axiscam.net, accessible depuis la page Web des produits Axis de vidéo sur IP.

La définition d’une adresse IPv4 à l’aide du protocole DHCP s’effectue comme suit : lorsqu’une caméra réseau ou un encodeur vidéo passe en ligne, il envoie une requête de configuration à un serveur DHCP. Le serveur répond avec la configuration requise par l’appareil en question. La réponse comporte généralement l’adresse IP, le masque de sous-réseau et les adresses IP du routeur, du serveur DNS et du serveur NTP. L’appareil va d’abord vérifier que l’adresse IP propo-sée n’est pas déjà utilisée sur le réseau local, puis s’affecter l’adresse et actualiser un serveur dynamique DNS avec son adresse IP, de manière à ce que les utilisateurs puissent avoir accès à l’appareil en utilisant le nom de domaine.

Le logiciel AXIS Camera Management peut détecter et définir automatiquement les adresses IP et afficher l’état des connexions. Il peut également servir à affecter des adresses IP statiques et privées aux appareils de vidéo sur IP Axis. Cette procédure est recommandée lors de l’utilisation d’un logiciel de gestion vidéo pour accéder aux appareils de vidéo sur IP. Dans un système de vidéo sur IP comportant des centaines de caméras, un logiciel tel qu’AXIS Camera Management est nécessaire pour assurer une gestion correcte du système. Pour plus de détails au sujet de la gestion vidéo, voir le chapitre 11.


Traduction d’adresses réseau (NAT)Lorsqu’un périphérique réseau avec une adresse IP privée souhaite envoyer des informations par Internet, il doit passer par un routeur qui prend en charge la fonction NAT. Cette fonction permet au routeur de traduire une adresse IP privée en adresse IP publique, sans que l’hôte expéditeur en soit conscient.

Redirection des portsPour accéder par Internet à des appareils situés sur un réseau local privé, l’adresse IP publique du routeur doit être utilisée avec le numéro de port correspondant à l’appareil de vidéo sur IP sur le réseau privé.

Un service Web via HTTP étant généralement mappé au port 80, que se passe-t-il lorsque plu-sieurs appareils vidéo sur IP utilisent le port 80 pour HTTP sur un réseau privé ? Au lieu de modi-fier le numéro de port HTTP par défaut pour chaque produit de vidéo sur IP, un routeur peut être configuré de façon à associer un numéro de port HTTP unique à l’adresse IP et au port HTTP par défaut d’un appareil de vidéo sur IP donné. Ce processus porte le nom de redirection des ports.

Son principe de fonctionnement est le suivant : les paquets de données entrants atteignent le routeur via son adresse IP publique (externe) et un numéro de port spécifique. Le routeur est configuré de façon à rediriger toutes les données arrivant sur un numéro de port prédéfini vers un périphérique spécifique du côté réseau privé du routeur. Le routeur remplace ensuite l’adresse du routeur par l’adresse IP privée de l’appareil et lui envoie les données. Avec les paquets de données sortants, c’est l’inverse qui se produit. Le routeur remplace l’adresse IP privée du péri-phérique source par l’adresse IP publique du routeur avant d’envoyer les données sur Internet. Pour un client externe, il communique avec le routeur alors qu’en fait, les paquets envoyés proviennent du périphérique sur le réseau privé.

Figure 9.2a Grâce à la redirection des ports dans le routeur, les caméras réseau avec des adresses IP privées sur un réseau local sont accessibles par Internet. Cette illustration montre que le routeur sait qu’il faut rediriger la requête arrivant au port 8032 vers une caméra réseau avec l’adresse IP privée 192.168.10.13 sur le port 80. La caméra réseau peut alors commencer à envoyer les données vidéo.

193.24.171.247Routeur

Mappage des ports dans le routeur

Adresse IP externedu routeur

193.24.171.247 8028 192.168.10.11 80193.24.171.247 8030 192.168.10.12 80193.24.171.247 8032 192.168.10.13 80

192.168.10.11Port 80

192.168.10.12Port 80

192.168.10.13Port 80

URL: http://193.24.171.247:8032Requête HTTP

INTERNET

Adresse IP externedu périphérique IP

Port externe Port interne


Pour rediriger les ports, il faut en principe configurer d’abord le routeur. Les routeurs procèdent à la redirection des ports de différentes manières, et il existe quelques sites Web, tels que www.portforward.com, qui proposent des instructions pas à pas pour chaque routeur. Pour configurer la redirection des ports, il faut en général appeler l’interface du routeur à l’aide d’un navigateur et entrer l’adresse IP publique (externe) du routeur et un numéro de port unique, qui est ensuite mappé à l’adresse IP interne du périphérique vidéo sur IP spécifique et à son numéro de port pour l’application.

Pour faciliter cette tâche, Axis propose la fonction NAT Traversal dans ses produits de vidéo sur IP. Lorsqu’elle est activée, cette fonction tente de configurer automatiquement le mappage de ports dans un routeur NAT sur le réseau à l’aide d’UPnP. Dans l’interface de l’appareil, les utili-sateurs peuvent entrer manuellement l’adresse IP du routeur NAT. Si aucun routeur n’est spécifié manuellement, le produit de vidéo sur IP recherche automatiquement des routeurs NAT sur le réseau et sélectionne le routeur par défaut. De même, la fonction NAT Traversal sélectionne automatiquement un port HTTP, si aucun port n’a été entré manuellement.

Figure 9.2b Les produits Axis de vidéo sur IP permettent de définir la redirection des ports à l’aide de la fonction NAT Traversal.


9.2.3 Adresses IPv6Une adresse IPv6 est écrite en notation hexadécimale, avec des signes deux-points séparant huit blocs de 16 bits chacun, par exemple 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847

Le principal avantage du protocole IPv6, outre la disponibilité d’un très grand nombre d’adresses IP, est qu’il permet à un périphérique de configurer automatiquement son adresse IP à l’aide de son adresse MAC. Pour les communications par Internet, l’hôte envoi une requète au routeur et reçoit le préfixe du bloc d’adresses publiques et d’autres informations nécessaires. Avec l’adres-sage IPv6, le préfixe et le suffixe de l’hôte sont ensuite utilisés, ce qui rend inutiles le protocole DHCP pour l’allocation d’adresses IP et la définition manuelle des adresses IP, de même que la redirection des ports. Le protocole IPv6 offre d’autres avantages, comme la renumérotation qui simplifie le basculement de réseaux d’entreprise entiers d’un fournisseur à un autre, un routage plus rapide, un cryptage point à point conformément à IPSec, ainsi que la connectivité puisqu’elle utilise la même adresse sur différents réseaux (mobilité IPv6).

Une adresse IPv6 est placée entre crochets dans une URL. Un port spécifique peut être adressé de la manière suivante : http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/. La défini-tion d’une adresse IPv6 pour un produit Axis de vidéo sur IP est simple : il suffit de cocher une case afin d’activer IPv6 dans le produit. Celui-ci recevra alors une adresse IPv6 en fonction de la configuration du routeur réseau.

9.2.4 Protocoles de transmission de données vidéo sur IPLes protocoles TCP (Transmission Control Protocol) et UDP (User Datagram Protocol) sont les deux protocoles IP utilisés pour le transfert de données. Ces protocoles de transfert jouent le rôle de « porteur » pour de nombreux autres protocoles. Ainsi, le protocole HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), qui est utilisé pour parcourir des pages Web sur des serveurs dans le monde entier par Internet, est porté par le protocole TCP.

Le protocole TCP constitue un canal de transmission fiable, basé sur les connexions. Il garan-tit que les données envoyées d’un endroit à l’autre sont bien reçues. La fiabilité obtenue par retransmission peut cependant causer des latences importantes. En général, le protocole TCP s’utilise lorsque la fiabilité de la communication a priorité sur la latence de transmission.

Le protocole UDP est un protocole dit « sans connexion » qui ne garantit pas la livraison phy-sique des données envoyées et laisse donc à l’application le soin de vérifier et de contrôler les erreurs. Ne permettant pas la transmission des données perdues, il n’introduit pas de délais supplémentaires.


Tableau 9.2a Protocoles TCP/IP et ports couramment utilisés dans le cadre de la vidéo sur IP.

ProtocoleProtocole de transfert

Port Utilisation courante Utilisation en vidéo sur IP

FTP(Protocole de transfert de fichiers)

TCP 21Transfert de fichiers sur Internet / intranets

Transfert d’images ou de vidéo d’une caméra réseau ou d’un encodeur vidéo vers un serveur FTP ou une application.

SMTP(Protocole d’envoi de message

TCP 25Protocole d’envoi de messages électroniques

Une caméra réseau ou un encodeur vidéo peut envoyer des images ou des notifications d’alarme à l’aide de son client de messagerie intégré.

HTTP(Protocole de transfert hypertexte)

TCP 80

Utilisé pour navi-guer sur le Web, c’est-à-dire retrou-ver des pages sur des serveurs Web

Méthode la plus courante pour transférer de la vidéo à partir d’une caméra réseau ou d’un encodeur vidéo. Le périphérique de vidéo sur IP fonctionne essentiellement comme un serveur Web qui met la vidéo à disposition de l’utilisateur ou de l’application qui la demande.

HTTPS (Transfert d’hypertexte sécurisé SSL)

TCP 443

Permet d’accéder à des pages Web de manière sécurisée, à l’aide d’une tech-nique de cryptage

Transmission sécurisée de vidéos à partir de caméras réseau ou d’encodeurs vidéo.

RTP(Protocole en temps réel)

UDP/TCP non défini

Format de paquet RTP normalisé pour la transmission de données audio et vidéo sur Internet et souvent utilisé dans les systèmes multimédia de dif-fusion par flux ou pour la vidéocon-férence

Méthode courante de transmis-sion de vidéo sur IP au format H.264 / MPEG et de synchro-nisation des données vidéo et audio. Le protocole RTP fournit en effet une numérotation séquentielle et un horodatage des paquets de données, ce qui permet de les réassembler dans le bon ordre. La transmission peut se faire en mono- ou mul-ti-diffusion.

RTSP(Protocole d’envoi de flux en temps réel)

TCP 554 Utilisé pour configurer et contrôler les sessions multimédia par RTP.


9.3 Réseaux locaux virtuels (VLAN)Lors de la conception d’un système de vidéo sur IP, il est souvent souhaitable de séparer ce réseau des autres, pour des raisons de sécurité et de performance à la fois. Au premier abord, la meilleure solution consiste à créer un réseau distinct. Bien que cela simplifie la conception, les coûts liés à l’acquisition, à l’installation et à la maintenance de ce réseau sont bien souvent supérieurs aux coûts d’utilisation d’une technologie appelée réseau local virtuel (VLAN).

VLAN est une technologie de segmentation virtuelle des réseaux prise en charge par la plupart des commutateurs réseau. Elle répartit les utilisateurs réseau en groupes logiques. Seuls les utilisateurs d’un groupe spécifique sont capables d’échanger des données ou d’accéder à cer-taines ressources sur le réseau. Lorsqu’un système de vidéo sur IP est segmenté en VLAN, seuls les serveurs situés sur ce VLAN peuvent accéder aux caméras réseau. Les VLAN représentent généralement une solution plus rentable et plus performante qu’un réseau distinct. Le principal protocole utilisé lors de la configuration d’un VLAN est IEEE 802.1Q. Ce protocole balise chaque trame ou paquet avec des octets supplémentaires afin d’indiquer à quel réseau virtuel ils appar-tiennent.

Figure 9.3a Sur cette illustration, des VLAN sont configurés sur plusieurs commutateurs. Tout d’abord, chacun des deux réseaux locaux est segmenté en VLAN 20 et VLAN 30. Les liaisons entre les commutateurs transmettent des données provenant de différents VLAN. Seuls les membres du même VLAN sont en mesure d’échanger des données, soit au sein du même réseau, soit sur différents réseaux. Les VLAN peuvent être utilisés pour séparer un réseau vidéo d’un réseau d’entreprise.

9.4 Qualité de Service (QoS)Étant donné que différentes applications de téléphonie, de messagerie et de vidéosurveillance, par exemple, peuvent utiliser le même réseau IP, il est nécessaire de contrôler la façon dont les ressources réseau sont partagées afin de satisfaire les exigences de chaque service. Une solution possible est de faire fonctionner différemment les commutateurs et les routeurs réseau pour dif-férents types de services (voix, données et vidéo) lorsque le trafic transite par le réseau. Grâce au concept QoS (Qualité de Service), plusieurs applications réseau peuvent coexister sur un même réseau sans pour autant empiéter sur la bande passante des autres.

VLAN 20 VLAN 30

VLAN 30 VLAN 20


Le terme « qualité de service » fait référence à plusieurs technologies, notamment DSCP (Diffe-rentiated Service Codepoint), qui peuvent identifier le type des données d’un paquet et donc les répartir en classes de trafic, auxquelles une priorité peut être affectée pour leur transfert. Les principaux avantages offerts par un réseau QoS sont notamment la capacité à affecter une priorité au trafic afin de servir les flux critiques avant les autres, mais aussi une fiabilité accrue, grâce au contrôle de la bande passante utilisable par une application (et par conséquent, le contrôle de la concurrence entre les applications pour la bande passante). La fonction QoS est utilisable avec les commandes PTZ pour garantir la rapidité des mouvements commandés à la caméra. La condition préalable à l’utilisation de la fonction QoS au sein d’un réseau vidéo est qu’elle soit prise en charge par tous les commutateurs, routeurs et périphériques de vidéo sur IP.

Figure 9.4a Réseau ordinaire, sans fonction QoS. Dans cet exemple, le PC1 visualise deux flux vidéo en provenance des caméras 1 et 2, transmettant toutes deux à 2,5 Mbits/s. Le PC2 entame soudain un transfert de fichiers en pro-venance du PC3. Dans un tel scénario, l’opération de transfert des fichiers par FTP tentera de s’approprier la capa-cité totale de 10 Mbits/s entre les routeurs 1 et 2, tandis que les flux vidéo tenteront de maintenir leur débit total de 5 Mbits/s. La bande passante accordée au système de surveillance ne pouvant plus être garanti, la fréquence vidéo s’en trouvera probablement réduite. Au pire, le trafic FTP consommera la totalité de la bande passante disponible.

Figure 9.4b Réseau avec QoS. Ici, le routeur 1 a été configuré de manière à accorder au flux vidéo jusqu’à 5 Mbits/s sur les 10 Mbits/s disponibles. Le trafic FTP est autorisé à utiliser 2 Mbits/s, tandis que le trafic HTTP et tous les autres trafics ont un maximum de 3 Mbits/s à leur disposition. Grâce à cette répartition, les flux vidéo dispo-seront toujours de la bande passante nécessaire. Les transferts de fichiers étant quant à eux considérés comme moins importants, ils se verront allouer une bande passante inférieure, mais il restera toujours de la bande passante pour la navigation sur le Web et les autres formes de trafic. Il est à noter que ces maxima ne s’appliquent qu’en cas d’encombrement du réseau. Lorsqu’il reste de la bande passante non utilisée, elle peut servir à n’importe quel type de trafic.

Switch 1Caméra 1

Caméra 2

PC 3

100 Mbit

100 MbitRouteur 1 Routeur 2

Switch 2

PC 1

PC 2

100 Mbit

FTP

Vidéo

10 MbitFTP

Vidéo

Switch 1Caméra 1

Caméra 2

PC 3

Routeur 1 Routeur 2

Switch 2

PC 1

PC 210 Mbit

FTP 2

Vidéo 5HTTP 3

FTP

Vidéo

100 Mbit

100 Mbit100 Mbit


9.5 Sécurité des réseauxIl existe différents niveaux de sécurité pour la sécurisation des informations transmises sur les réseaux IP. Le premier est l’authentification et l’autorisation. L’utilisateur ou le périphérique s’identifie auprès du réseau et du périphérique distant à l’aide d’un nom d’utilisateur et d’un mot de passe, qui sont ensuite vérifiés avant que le périphérique soit autorisé à accéder au système. Un niveau de sécurité additionnel est possible en cryptant les données afin d’empêcher toute autre personne de les utiliser ou de les lire. Les méthodes les plus courantes sont SSL/TLS (également appelé HTTPS), VPN et WEP ou WPA sur les réseaux sans fil. (Pour plus de détails sur la sécurité sur les réseaux sans fil, voir le chapitre 10.) Selon le type d’implémentation et de cryptage utilisé, il peut arriver que le cryptage ralentisse les communications.

9.5.1 Authentification par nom d’utilisateur et mot de passeL’utilisation de l’authentification par nom d’utilisateur et mot de passe est la méthode la plus élémentaire de protection des données sur un réseau IP. Elle est suffisante lorsqu’il n’est pas nécessaire de disposer d’un niveau de sécurité élevé, ou lorsque le réseau vidéo est séparé du réseau principal (réseaux segmentés) et qu’aucun utilisateur non habilité ne peut accéder phy-siquement au réseau vidéo. Les mots de passe peuvent être envoyés sous forme cryptée ou en clair, le cryptage procurant le niveau de sécurité le plus élevé.

Les produits de vidéo sur IP Axis offrent une protection des mots de passe multiniveau. Trois niveaux sont possibles : Administrateur (accès total à toutes les fonctions), Opérateur (accès à toutes les fonctions hormis les pages de configuration), Utilisateur vidéo (accès uniquement aux vidéos en direct).

9.5.2 Filtrage d’adresses IPLes produits Axis de vidéo sur IP disposent de la fonction de filtrage des adresses IP, qui accorde ou refuse les droits d’accès à des adresses IP définies. Dans un scénario par défaut, on configure les caméras réseau de façon à autoriser uniquement l’adresse IP du serveur qui héberge le logi-ciel de gestion vidéo à accéder aux périphériques de vidéo sur IP..

9.5.3 Norme IEEE 802.1XDe nombreux produits Axis de vidéo sur IP prennent en charge la norme IEEE 802.1X, qui empêche la connexion à des périphériques non autorisés. La norme IEEE 802.1X établit une connexion point à point ou interdit l’accès depuis le port de réseau local en cas d’échec de l’authentification. Elle empêche ce que l’on appelle le « piratage de port », c’est-à-dire les at-taques par lesquelles un ordinateur non autorisé accède à un réseau en se connectant à une prise réseau située à l’intérieur ou à l’extérieur d’un bâtiment. Cette norme est utile dans les applications de vidéo sur IP, car les caméras réseau sont souvent placées dans des lieux publics, où une prise réseau accessible à tous peut représenter un risque pour la sécurité. Dans les réseaux d’entreprise actuels, la norme IEEE 802.1X est devenue une exigence de base pour tout périphérique relié à un réseau.

Dans un système de vidéo sur IP, la norme IEEE 802.1X fonctionne comme suit : 1) une caméra réseau configurée pour la norme IEEE 802.1X envoie une requête d’accès réseau à un commu-tateur ou à un point d’accès ; 2) ce dernier transfère la requête à un serveur d’authentification,


par exemple un serveur RADIUS (Remote Authentication Dial-in User Service) du type du serveur Microsoft Internet Authentication Service ; 3) si l’authentification réussit, le serveur envoie une instruction au commutateur ou au point d’accès pour ouvrir le port et autoriser le passage des données provenant de la caméra réseau à travers le commutateur, puis leur transfert sur le réseau.

Figure 9.5a La norme IEEE 802.1X permet de bénéficier d’une sécurité basée sur les ports. Elle implique la présence d’un demandeur (une caméra réseau par exemple), d’un authentificateur (un commutateur par exemple) et d’un serveur d’authentification. Étape 1 : l’accès réseau est demandé. Étape 2 : la demande est transférée à un serveur d’authentification. Étape 3 : l’authentification réussit et la commande est envoyée au commutateur pour qu’il autorise la caméra réseau à envoyer les données sur le réseau.

9.5.4 Protocole HTTPS ou SSL/TLSHTTPS (Hyper Text Transfer Protocol Secure) est une méthode de communication sécurisée qui envoie du code HTTP vers une connexion SSL (Secure Socket Layer) ou TLS (Transport Layer Security). Cela signifie que le code HTTP et les données sont cryptés.

De nombreux produits Axis de vidéo sur IP disposent d’une prise en charge intégrée du protocole HTTPS, ce qui permet de visualiser les vidéos sur un navigateur Web en toute sécurité. Un certi-ficat numérique et un couple de clés asymétriques doivent être installés sur les caméras réseau et les encodeurs vidéo Axis pour qu’ils puissent utiliser le protocole HTTPS. Le couple de clés est généré par le périphérique Axis. Le certificat peut être soit généré et signé par le périphérique Axis, soit délivré par un organisme de certification. Avec HTTPS, le certificat est utilisé tant pour l’authentification que le cryptage. Cela signifie que le certificat permet à un navigateur Web de vérifier l’identité de la caméra ou de l’encodeur et de coder la communication à l’aide des clés générées par un processus de cryptage à clé publique.

9.5.5 Réseau privé virtuel (VPN)Avec la technologie VPN, il est possible de créer un « tunnel » sécurisé entre deux périphériques, et de sécuriser ainsi la communication par Internet. Dans ce type de configuration, le paquet d’origine, à savoir les données et leur en-tête, est crypté. Il peut contenir des informations telles que les adresses source et de destination, le type d’informations envoyées, le numéro du paquet dans une séquence et la longueur du paquet. Le paquet crypté est ensuite encapsulé dans un

Serveurd'authenti�cation

(RADIUS)

ou autresressources

LAN

Authenti�cateur(switch)

1

Demandeur(caméra réseau)

2

3


autre paquet qui n’affiche que l’adresse IP des deux périphériques communicants (des routeurs par exemple). Cette technique protège le trafic de tout accès non autorisé et seuls les périphé-riques possédant la bonne « clé » seront en mesure de fonctionner sur le VPN. Les périphériques réseau entre le client et le serveur ne pourront ni accéder aux données, ni les visualiser.

Tunnel VPN

PAQUET

Cryptage SSL / TLS

DONNÉES

Sécurisé Non sécurisé

Figure 9.5b La différence entre les protocoles SSL/TLS et VPN est qu’avec les premiers, seules les données d’un pa-quet sont cryptées. Dans le cas du VPN, l’ensemble du paquet peut être crypté et encapsulé de manière à créer un « tunnel » sécurisé. Les deux techniques peuvent être utilisées en parallèle, mais cela n’est pas recommandé car cha-cune augmente la charge du système et en réduit les performances.

107Chapitre 10 - Technologies sans fil

10. Technologies sans filPour les applications de vidéosurveillance, la technologie sans fil constitue une solution rapide, souple et rentable pour l’installation de caméras, en par-ticulier dans une zone étendue telle qu’un parking, ou dans une application de surveillance urbaine. Avec la technologie sans fil, les câbles n’ont pas à être enterrés. Dans les bâtiments anciens déjà protégés, la technologie sans fil peut s’avérer l’unique alternative lorsque l’installation de câbles Ethernet standard est impossible.

Axis propose des caméras avec prise en charge intégrée de la technologie sans fil. Les caméras réseau dépourvues de technologie sans fil intégrée sont toutefois intégrables à un réseau sans fil par le biais d’une passerelle sans fil.

10.1 Normes WLAN 802.11L’ensemble de normes le plus courant pour les réseaux locaux sans fil (WLAN) est IEEE 802.11.Bien qu’il existe d’autres normes et des technologies propriétaires, l’avantage des normes 802.11 pour réseau sans fil est qu’elles ne nécessitent pas de licence, ce qui signifie qu’aucun frais de licence n’est lié à l’installation et à l’opération du réseau. Les versions les plus pertinentes pour les périphériques Axis sont 802.11b, 802.11g et 802.11n.

La norme 802.11b, approuvée en 1999, opère dans la plage de fréquences 2,4 GHz et fournit des débits binaires atteignant 11 Mbits/s. La norme 802.11g, approuvée en 2003, opère dans la même plage de fréquences de 2,4 GHz, avec des débits de 54 Mbits/s. Les périphériques WLAN sont généralement compatibles avec la norme 802.11b/g. La plupart des périphériques sans fil actuels prennent en charge la norme 802.11n, approuvée en 2009, qui opère dans la plage 2,4 GHz ou 5 GHz. La norme 802.11n permet un débit maximum, entre 65 Mbits/s et 600 Mbits/s, en fonction des caractéristiques implémentées. Les débits peuvent être bien moindres en pratique. La prochaine norme, IEEE 802.11ac, opérera dans la plage 5 GHz et vise à obtenir de plus hauts débits.

Lors de la conception d’un réseau sans fil, la bande passante du point d’accès et les bandes pas-santes requises par les périphériques réseau doivent être prises en considération. En général, le débit utile pris en charge par une norme WLAN particulière est égal à environ la moitié du débit stipulé par cette norme, en raison des protocoles et de la signalisation. Avec la norme 802.11g, il ne faut pas connecter plus de quatre ou cinq caméras à un point d’accès sans fil.

108 Chapitre 10 - Technologies sans fil

10.2 Sécurité des réseaux WLANDu fait de la nature même des communications sans fil, toute personne équipée d’un périphé-rique sans fil et présente dans sa zone de couverture est en mesure d’y accéder et d’intercepter les données transférées, à moins que le réseau ne soit sécurisé.

Pour empêcher tout accès non autorisé aux données transférées en direction et à partir d’un réseau, certaines techniques de sécurisation telles que WEP et WPA / WPA2 ont été développées afin de crypter les données transmises sur le réseau.

10.2.1 Protocole WEP (Wired Equivalent Privacy)Le protocole WEP a été conçu pour empêcher toute personne ne possédant pas la clé adéquate d’accéder au réseau. Elle n’est plus recommandée à cause de certaines faiblesses présentées par les clés relativement courtes et certaines failles de sécurité, qui permettent de reconstruire les clés à partir d’une quantité relativement faible de données interceptées.

10.2.2 Accès sans fil protégé (WPA)Le WPA (Wi-Fi Protected Access) et son successeur WPA2 se basent sur la norme IEEE 802.11i. Ces technologies accroissent la sécurité des réseaux sans fil en résolvant les faiblesses du WEP.

Le mode WPA-Personal, ou WPA- / WPA2 PSK (Clé partagée) est conçu pour les réseaux de petite taille et ne requiert pas de serveur d’authentification. Avec le mode WPA-Personal (WPA- / WPA2-PSK), les caméras sans fil Axis utilisent une clé partagée pour s’authentifier au point d’accès. La clé peut être un nombre de 256 bits, soit 64 signes hexadécimaux (0 à 9, A à F), ou bien un mot de passe de 8 à 63 caractères ASCII. Les mots de passe suffisamment longs per-mettent de parer aux faiblesses des autres méthodes.

Conçu pour des réseaux plus grands, le mode WPA- / WPA2-Enterprise nécessite un serveur d’authentification et l’utilisation de la norme IEEE 802.1X. Voir le chapitre 9 pour plus de détails sur la norme IEEE 802.1X.

Pour simplifier la configuration du réseau local sans fil et la connexion à un point d’accès, certaines caméras sans fil Axis disposent d’un mécanisme d’association compatible avec la configuration WPS (Wi-Fi Protected Setup) en mode PBC (où l’utilisateur presse un bouton). Il nécessite un bouton d’association sur la caméra et un point d’accès avec mode PCB. Lorsqu’on presse les boutons sur la caméra et sur le point d’accès dans un intervalle de 120 secondes, les périphériques se reconnaissent mutuellement automatiquement et acceptent la configuration. Cette fonction d’association doit être désactivée après installation de la caméra pour empêcher qu’elle soit ensuite connectée à un point d’accès illicite par une personne ayant physiquement accès à la caméra.

109Chapitre 10 - Technologies sans fil

Figure 10.2a Certaines caméras sans fil Axis disposent d’un mécanisme d’association pour réseau local sans fil, compatible avec le protocole WPS, qui simplifie la configuration de sécurité des réseaux sans fil.

10.2.3 RecommandationsVoici quelques recommandations à suivre lors de l’utilisation de caméras sans fil à des fins de surveillance :

> Activer la connexion par nom d’utilisateur et mot de passe sur les caméras.

> Utiliser le protocole WPA / WPA2 et un mot de passe d’au moins 20 caractères aléatoires, contenant des lettres majuscules et minuscules, des caractères spéciaux et des chiffres.

> Activer le cryptage (HTTPS) dans les caméras et les routeurs sans fil. Cela doit être fait avant que soient définies les clés et les autorisations pour le réseau local sans fil afin d’empêcher quiconque de les voir lorsqu’elles sont envoyées à la caméra ou configurées.

10.3 Passerelles sans filCertaines solutions font appel à d’autres normes que la norme la plus courante, IEEE 802.11, pour offrir de meilleures performances et une sécurité accrue, sur des distances bien plus lon-gues. Parmi les technologies couramment utilisées, on peut citer les micro-ondes et le laser, utilisables pour la connexion haut débit point-à-point de bâtiments ou de sites.

10.4 Réseau maillé sans filLe réseau sans fil maillé est une solution couramment adoptée dans les applications de vidéo-surveillance urbaine qui impliquent des centaines de caméras, des routeurs maillés et des pas-serelles. Un tel réseau se caractérise par plusieurs nœuds d’interconnexion, qui peuvent envoyer et recevoir des données, fournissant ainsi des chemins séparés les uns des autres et redondants. Une latence faible est importante pour les applications de vidéo en direct, et particulièrement pour celles utilisant des caméras PTZ.

110 Chapitre 10 - Technologies sans fil

111Chapitre 11 - Systèmes de gestion vidéo

11. Systèmes de gestion vidéoL’un des aspects importants d’un système de vidéosurveillance est la gestion de la vidéo pour la visualisation en direct, l’enregistrement, la relecture et le stockage, ainsi que la gestion des périphériques vidéo sur IP. Si le système est composé d’une seule caméra ou de quelques caméras, la visualisation et certaines tâches d’enregistrement de base peuvent être gérées via les pages Web intégrées des caméras réseau et des encodeurs vidéo. Lorsque le sys-tème est composé de nombreuses caméras, il est recommandé d’utiliser un système de gestion vidéo sur IP et, dans certains cas, les pages Web des ap-pareils.

Plusieurs centaines de systèmes de gestion vidéo sont aujourd’hui disponibles sur le marché, correspondant à divers systèmes d’exploitation (Windows, UNIX, Linux et Mac OS), segments de marché et langues.

Axis propose des solutions pour Windows, centralisées et décentralisées, en différentes langues, et un accès distant pour la visualisation en direct et l’enregistrement par ordinateur portable, iPhone/iPad ou Smartphone An-droid disposant d’un accès Internet. Le réseau de partenaires d’Axis, Appli-cation Development Partners, propose des solutions pour tout système, quel qu’en soit le type, la taille ou la complexité. Les sections suivantes décriv-ent les solutions de gestion vidéo d’Axis, les caractéristiques des systèmes et leurs possibilités d’intégration à d’autres systèmes, notamment les systèmes de gestion de point de vente (POS) ou la gestion technique des bâtiments..

11.1 Types de solutions de gestion vidéoLes solutions de gestion vidéo combinent des plateformes matérielles et logicielles de différentes manières. L’enregistrement, par exemple, peut être réalisé soit de façon décentralisée au niveau de plusieurs caméras, soit centralisée à un seul endroit. Les solutions sur PC sont flexibles et leurs performances s’adaptent au système concerné. Elles permettent d’augmenter la fonction-nalité du système, notamment par l’ajout d’espace de stockage interne ou externe, de pare-feu, de protections antivirus et d’algorithmes de vidéo intelligente.

112 Chapitre 11 - Systèmes de gestion vidéo

Elles dépendent généralement du nombre de caméras à gérer. Les solutions à fonctions limitées sont bien adaptées aux systèmes de petite taille, moins exigeants au niveau de la gestion vidéo. L’évolutivité de la plupart des logiciels de gestion vidéo, en termes de quantité de caméras et de fréquence d’images, est, dans la majorité des cas, limitée par la capacité matérielle plutôt que par le logiciel. Le stockage des fichiers vidéo est une contrainte sur le matériel de stoc-kage, surtout s’il doit fonctionner de manière permanente, et pas seulement pendant les heures ouvrables. Par nature, la vidéo produit une très grande quantité de données, ce qui impose une forte contrainte à la solution de stockage. Pour plus de détails sur les serveurs et le stockage des données, voir le chapitre 12.

11.1.1 Solution décentralisée pour systèmes de petite taille - Axis Camera CompanionAxis propose le logiciel AXIS Camera Companion au client final qui recherche une solution simple pour visionner et enregistrer des vidéos, même en HDTV. Il peut prendre en charge une à 16 caméras par site, ce qui convient parfaitement aux magasins, aux bureaux et aux hôtels. Cette solution de gestion de vidéo décentralisée permet de stocker des enregistrements sur une carte mémoire SD / SDHC / SDXC située dans la caméra ou l’encodeur. À partir de n’importe quel endroit disposant d’un accès Internet, elle permet la visualisation en direct, la lecture des enre-gistrements, le réglage des paramètres d’exportation des vidéos et d’enregistrement à distance. Avec Axis Camera Companion, chaque site d’un système multisite de petite taille est accessible séparément.

Figure 11.1a Visualisation en direct des flux de quatre caméras avec AXIS Camera Companion, à gauche, et, à droite, lecture d’enregistrements avec barre de progression.

Le logiciel client AXIS Camera Companion doit seulement être utilisé à l’installation, pour confi-gurer et télécharger les paramètres sur les périphériques vidéo. Après leur configuration, les périphériques fonctionnent indépendamment, sans serveur centralisé sur PC ou enregistreur numérique. Les enregistrements étant réalisés localement sur les périphériques vidéo, ils ne sont pas interrompus par d’éventuelles pannes de réseau. La bande passante réseau n’est utilisée que pour la visualisation en direct ou la relecture.

Une carte SDXC de 64 Go peut stocker plus d’un mois d’enregistrements vidéo lorsqu’elle utilise les paramètres par défaut d’enregistrement basé sur le mouvement, une résolution HDTV 720p et une fréquence de 15 images par seconde.


Figure 11.1b À gauche, une configuration avec AXIS Camera Companion comportant des caméras avec cartes mémoire, un commutateur PoE, un routeur (pour l’accès Internet et sans fil), un ordinateur portable et un Smart-phone. À droite, la visualisation sur Smartphone.

11.1.2 Solution vidéo hébergée pour les systèmes à plusieurs sites de petite tailleLa vidéo hébergée constitue une solution de surveillance sur Internet sans problème pour les utilisateurs. Elle suppose de s’inscrire auprès d’un fournisseur de service de surveillance, centre de télésécurité ou téléalarme, qui propose aussi des agents de sécurité ou de transferts de fonds, par exemple.

Axis fournit une solution hébergée pour laquelle le seul investissement du client est une caméra ou un encodeur vidéo Axis et une connexion Internet. Aucune maintenance de station locale de surveillance ou d’enregistrement n’est alors nécessaire. Un simple navigateur sur ordinateur ou Smartphone permet à un utilisateur autorisé de se connecter à un portail sur Internet et d’avoir accès à la vidéo en direct ou aux enregistrements. Ce service est accessible grâce à un réseau d’hébergeurs utilisant le logiciel AXIS Video Hosting System (AVHS), qui permet aux centres de télésécurité et de téléalarme de fournir facilement leurs services de vidéosurveillance par Internet. Cette solution est adaptée aux systèmes comportant un nombre limité de caméras par site, installées à un ou plusieurs endroits, comme ceux des supérettes, des stations-services, des banques et des bureaux de petite taille.

Site client

Routeur/Switch

CamérasréseauAxis

Serveur AVHS et stockage

Client�nal

VIDEO SERVICE PROVIDER

Stockage réseau(NAS)

INTERNET

Figure 11.1c Une configuration utilisant AXIS Video Hosting System, avec la vidéo enregistrée stockée sur site. Le client final a accès à la vidéo en direct en se connectant au portail du fournisseur de télésurveillance.

INTERNET


11.1.3 Solution centralisée avec client-serveur général pour systèmes de taille moyenne : AXIS Camera StationAXIS Camera Station est un système de surveillance et d’enregistrement complet permettant de gérer jusqu’à 100 caméras par serveur. Installé sur un PC standard, c’est la solution idéale pour les commerces, les hôtels et les écoles, comportant plus de 10 caméras installées et connectées localement. Son installation et sa configuration sont faciles, grâce à la détection de caméra automatique, à un puissant assistant de configuration et à une gestion efficace des produits Axis de vidéo sur IP. Les fonctions prises en charge sont décrites en détail à la section 11.2.

Utilisant un logiciel client-serveur Windows, Axis Camera Station est une solution centralisée dont le logiciel de gestion de vidéo doit fonctionner en continu sur un ordinateur sur site pour gérer et enregistrer la vidéo. Les enregistrements sont effectués sur le réseau local, soit sur le même ordinateur où est installé Axis Camera Station, soit sur des périphériques de stockage séparés.

Un logiciel client fourni peut être installé sur n’importe quel ordinateur, permettant ainsi la vi-sualisation, la relecture et l’administration des vidéos sur site ou à distance par Internet. Il existe une fonction multisite permettant aux utilisateurs d’accéder aux caméras prises en charge par différents serveurs Axis Camera Station et de gérer différents sites distants ou l’ensemble des caméras d’un système de grande taille.

AXIS Camera Station met à disposition une interface de programmation d’applications (API) intégrable à d’autres systèmes, notamment les points de vente, le contrôle d’accès, la radio-identification (RFID), la gestion technique des bâtiments et le contrôle industriel. Lorsque la vidéo est intégrée, les informations provenant d’autres systèmes peuvent être utilisées pour déclencher des enregistrements sur événements de la part du système de vidéo et vice-versa. L’interface commune facilite grandement la tâche de gestion de l’ensemble des systèmes par les utilisateurs.


LogicielAXIS Camera Station


Caméras analogiques

Switchréseau

Encodeur Vidéo Axis

Visualisation, relectureet administration

BASE DE DONNÉESD'ENREGISTREMENTS

Visualisation, relectureet administrationAccès à distance par lelogiciel clientAXIS Camera Station

Logiciel clientd'AXIS Camera Station

Routeurlarge bande

INTERNETRÉSEAU IP

Visualisation, relecture,administration etservice d’arrière-plan

Câblescoaxiaux

Figure 11.1d Un système de vidéosurveillance sur plateforme PC serveur avec le logiciel de gestion vidéo AXIS Camera Station.

11.1.4 Solutions sur mesure pour systèmes de petite et grande taille des partenaires d’AxisAxis collabore avec plus de 800 partenaires de développement d’applications à l’échelle mon-diale, afin de garantir une intégration rigoureuse entre les produits Axis de vidéo sur IP et les solutions logicielles. Les partenaires fournissent toute une gamme de solutions logicielles sur mesure. Elles permettent d’optimiser les caractéristiques et proposent des fonctions sophisti-quées, spécifiquement adaptées à chaque secteur industriel ou au pays où elles sont installées. Il existe des solutions prenant en charge plus de 1 000 caméras et de multiples marques de pro-duits vidéo. Pour trouver des applications compatibles, voir la page www.axis.com/partner/adp.

11.2 Fonctions du systèmeUn système de gestion vidéo peut prendre en charge de nombreuses fonctions, notamment :

> Affichage simultané d’images vidéo de plusieurs caméras> Enregistrement vidéo et audio> Fonctions de gestion d’événements, notamment des fonctions de vidéo intelligente telles

que la détection de mouvement> Administration et gestion de caméras> Options de recherche et relecture> Contrôle d’accès utilisateur et journalisation de l’activité (audit)


11.2.1 VisualisationL’une des fonctions clés d’un système de gestion vidéo est de permettre la visualisation de vidéo en direct et enregistrée de manière efficace et conviviale. La plupart des applications de gestion vidéo permettent à plusieurs utilisateurs de visualiser les images vidéo dans différents modes, tels que la vue fractionnée (affichage simultané d’images provenant de plusieurs caméras), le plein écran ou l’affichage séquentiel (affichage de vues provenant de différentes caméras les unes après les autres).

Menu

Liens vers les espaces de travail

Groupes de visualisation

Commandes audio et PTZ

Journal d'alarmes

Indicateur d'enregistrementBarre d'outils

Figure 11.2a AXISÉcran de visualisation en direct d’AXIS Camera Station.

11.2.2 Vidéo à flux multiplesLes produits Axis de vidéo sur IP les plus sophistiqués offrent la fonction multi-flux, grâce à laquelle plusieurs flux vidéo provenant d’une caméra réseau ou d’un encodeur vidéo sont confi-gurables individuellement avec différentes fréquences d’images, formats de compression et résolutions, et envoyés à plusieurs destinataires. Cette capacité permet d’optimiser la bande passante réseau employée.

Enregistrement ouvisualisation locauxà fréquenced'images maximaleet résolution élevée

Enregistrement ouvisualisation àdistance à fréquenced'images et résolutionmoyennes

Visualisation surtéléphone portableà fréquenced'images moyenneet résolution basse

Caméra analogique

Encodeurvidéo

INTERNET

INTERNET

Figure 11.2b Des flux vidéo multiples et configurables individuellement permettent d’envoyer des vidéos à diverses fréquences d’images et résolutions à plusieurs destinataires.


11.2.3 Enregistrement vidéoAvec un logiciel de gestion vidéo tel qu’AXIS Camera Station, les images vidéo peuvent être enregistrées manuellement, en continu ou déclenchées sur événement ou alarme. Ces enregis-trements continus et déclenchés peuvent être planifiés selon des horaires fixes chaque jour de la semaine.

L’enregistrement continu requiert généralement davantage d’espace disque que l’enregistre-ment déclenché sur événement. Un enregistrement déclenché sur événement peut être activé par exemple par la détection de mouvement vidéo ou par des entrées externes, envoyées sur le port d’entrée d’une caméra ou d’un encodeur vidéo. Avec les enregistrements planifiés, il est possible de définir des horaires à la fois pour les enregistrements continus et pour les enregis-trements déclenchés sur événement.

Figure 11.2c Paramètres d’enregistrement planifié combinant des enregistrements continus et des enregistre-ments déclenchés sur événement à l’aide du logiciel de gestion vidéo AXIS Camera Station.

La qualité des enregistrements est déterminée par le choix du format vidéo (H.264, MPEG-4 ou Motion JPEG), la résolution, le niveau de compression et la fréquence d’images. Ces paramètres affecteront la bande passante utilisée, ainsi que l’espace de stockage requis.

Les fréquences d’images des périphériques de vidéo sur IP peuvent être différentes et dépendent de la résolution. L’enregistrement ou la visualisation à une fréquence d’images maximale (25 images par seconde à 50 Hz et 30 images par seconde à 60 Hz) sur toutes les caméras et à tout moment dépasse les exigences de la plupart des applications. Dans des conditions normales, la fréquence d’images peut être définie à une valeur inférieure (une à quatre images par seconde, par exemple) afin de réduire nettement les besoins de stockage. En situation d’alarme, par exemple en cas de déclenchement de la détection de mouvement vidéo ou d’un capteur externe, un flux distinct peut être envoyé afin d’enregistrer à une fréquence d’images plus élevée.


11.2.4 Enregistrement et stockageLa plupart des logiciels de gestion vidéo utilisent le système de fichiers Windows standard pour le stockage, de sorte que tout lecteur système ou lecteur réseau peut servir pour le stockage des images vidéo. Un logiciel de gestion vidéo peut autoriser plusieurs niveaux de stockage. Par exemple, les enregistrements sont effectués sur un disque dur principal (le disque dur local) et l’archivage s’effectue sur des disques locaux, des lecteurs réseau ou des lecteurs distants. Les utilisateurs peuvent spécifier la durée de conservation des images sur le lecteur principal avant leur suppression automatique ou leur déplacement vers le disque d’archivage. Ils peuvent égale-ment empêcher la suppression automatique des images vidéo déclenchées sur événement en les marquant ou les verrouillant dans le système.

11.2.5 Gestion d’événements et vidéo intelligenteLa gestion d’événements concerne l’identification ou la création d’un événement déclenché par des entrées, qu’il s’agisse de fonctions intégrées aux périphériques de vidéo sur IP ou provenant d’autres systèmes, tels que des terminaux de point de vente ou un logiciel de vidéo intelligente. Le système de vidéosurveillance sur IP peut être configuré de façon à répondre automatique-ment à l’événement, en enregistrant par exemple les images vidéo, en envoyant des notifications d’alerte ou en commandant divers dispositifs, par exemple portes et éclairages.

Les fonctions de gestion d’événements et de vidéo intelligente peuvent être associées, de sorte qu’un système de vidéosurveillance utilise la bande passante et l’espace de stockage de manière plus efficace. Il n’est pas nécessaire de surveiller les caméras en direct à tout moment, car des notifications d’alertes peuvent être envoyées aux opérateurs lorsqu’un événement se produit. Toutes les réponses configurées peuvent être activées automatiquement, ce qui améliore les délais de réaction. La gestion d’événements permet aux opérateurs de contrôler davantage de caméras.

Les fonctions de gestion d’événements et de vidéo intelligente peuvent être intégrées à un périphérique vidéo sur IP ou à un logiciel de gestion vidéo. Un logiciel de gestion vidéo est éga-lement capable de profiter d’une fonction de vidéo intelligente intégrée à un périphérique de vidéo sur IP. Dans ce cas, la fonction de vidéo intelligente, telle que la détection de mouvement ou de détérioration de caméra, peut être assurée par le périphérique et signalée au logiciel de gestion vidéo, qui peut alors prendre les mesures nécessaires. Ce processus offre de nombreux avantages :

> Il utilise plus efficacement la bande passante et l’espace de stockage, puisqu’il n’est pas nécessaire qu’une caméra envoie en permanence des images vidéo à un logiciel de gestion vidéo pour l’analyse des événements potentiels. L’analyse s’effectue au niveau du périphé-rique et les flux vidéo sont envoyés pour enregistrement ou visualisation uniquement lorsqu’un événement se produit.

> Il réduit la puissance de traitement exigées du serveur de gestion vidéo, source de réduction des coûts. Les algorithmes de vidéo intelligente requièrent une grande puissance de calcul CPU (Unité centrale).


> L’évolutivité du système est possible. Lorsqu’un serveur exécute des algorithmes de vidéo intelligente, seules quelques caméras peuvent être gérées simultanément à un moment donné. Une fonction intelligente intégrée à la caméra réseau ou à l’encodeur vidéo diminue le temps de réponse et permet de gérer un très grand nombre de caméras de manière proactive.

Détecteurinfrarougepassif

Ordinateur aveclogiciel degestion vidéo

Accueil

BureauINTERNET

Téléphoneportable

Serveurd'enregistrementvidéo

RÉSEAU IP

RelaisSirène d'alarme

Caméra réseauAxis

Figure 11.2d La gestion d’événements et la vidéo intelligente permettent à un système de surveillance d’analyser en continu les entrées pour détecter un événement. Lorsqu’un événement est détecté, le système peut réagir automatiquement en déclenchant par exemple l’enregistrement ou en envoyant des alertes.

Déclencheurs d’événementsUn événement peut être planifié ou déclenché. Les événements peuvent être déclenchés par les éléments suivants :

> Port(s) d’entrée : les ports d’entrée d’une caméra réseau ou d’un encodeur vidéo peuvent être connectés à des périphériques externes tels que capteurs de mouvement, détecteurs infra-rouge passifs (PIR, sensibles au mouvement par émission de chaleur), interrupteurs de portes ou détecteurs de bris de glace (sensibles aux variations de pression). La variété de dispositifs connectables à des périphériques de vidéo sur IP est pratiquement infinie. La règle de base est que tout équipement capable de basculer de l’état de circuit ouvert à celui de circuit fermé peut être connecté à une caméra réseau ou un encodeur vidéo.

> Déclencheur manuel : un opérateur peut utiliser des boutons pour déclencher manuellement un événement.

> Détection de mouvement vidéo : un événement peut être déclenché lorsqu’une caméra dé-tecte une certaine activité dans sa fenêtre de détection de mouvement. La détection de mouvement vidéo (VMD) est une façon de définir l’activité d’une scène en analysant les données de l’image et les différences entre des images séquentielles. Elle permet la détec-tion de mouvement dans n’importe quelle partie du champ d’une caméra. Les utilisateurs peuvent configurer une fenêtre « incluse », c’est-à-dire une zone spécifique du champ d’une caméra dans laquelle le mouvement doit être détecté, et une fenêtre « exclue », zone d’une fenêtre « incluse » qui doit être ignorée.


Figure 11.2e Paramétrage de la détection de mouvement vidéo dans le logiciel de gestion vidéo AXIS Camera Station.

> Détection des tentatives de détérioration : cette fonction permet à une caméra de détecter toute obstruction intentionnelle de son objectif, tout déplacement ou perte de mise au point, et peut servir à déclencher un événement.

> Déclencheur audio : il permet à une caméra avec prise en charge audio intégrée de déclen-cher un événement en cas de détection d’un signal audio au-dessous ou au-dessus d’un certain seuil. Pour plus de détails, voir le chapitre 8.

> Enregistrement en cas de panne réseau : des images peuvent être stockées temporairement dans une carte mémoire de la caméra ou de l’encodeur en cas de panne réseau. Lorsque la liaison avec le réseau est rétablie et que le système se remet à fonctionner normalement, le système de gestion vidéo peut récupérer les enregistrements vidéo locaux et les réintégrer, éliminant toute discontinuité. Ceci garantit à l’utilisateur des enregistrements vidéo ininter-rompus. Cette fonction améliore la fiabilité du système et sécurise son fonctionnement.

> Température : il est possible de déclencher un événement lorsque la température sort de la plage de fonctionnement d’une caméra.

D’autres applications, compatibles avec Axis Camera Companion, peuvent aussi servir à déclen-cher des événements. Voir le chapitre 2 décrivant la plateforme d’applications des caméras Axis.


Réponses aux événementsUn périphérique de vidéo sur IP ou un logiciel de gestion vidéo peut être configuré de façon à répondre aux événements à tout moment ou seulement à certains moments. Voici quelques-unes des réponses pouvant être configurées en cas de déclenchement d’un événement :

> Téléchargement d’images ou enregistrement de flux vidéo à des emplacements spécifiques, sous un certain format de compression et à une fréquence d’images donnée.

> Activation du port de sortie : les ports de sortie d’une caméra réseau ou d’un encodeur vidéo peuvent être connectés à des équipements externes tels que des alarmes ou des relais de verrouillage ou déverrouillage de portes.

> Envoi de notification par messagerie électronique : il permet de signaler aux utilisateurs qu’un événement s’est produit. Une image peut également être jointe au message.

> Envoi de notification HTTP/TCP : cette alerte est envoyée à un système de gestion vidéo, qui peut par exemple commencer un enregistrement.

> Accès à un réglage PTZ prédéfini : cette fonction est disponible sur les caméras PTZ. Elle permet de diriger la caméra vers une position spécifique, par exemple une fenêtre où un événement se produit, ou commencer un tour de garde ou un suivi automatique.

> Envoi d’un texto portant les informations concernant l’alarme ou d’un message MMS (Mul-timedia Messaging Service) contenant l’image de l’événement.

> Activation d’une alerte audio sur le système de gestion vidéo.

> Affichage d’une fenêtre contextuelle montrant des images provenant d’une caméra où un événement a été déclenché.

> Affichage de procédures à suivre par l’opérateur.

Il est également possible de définir des images stockées dans une mémoire tampon, prises avant et après alarme, ce qui permet d’envoyer une séquence vidéo d’une durée donnée et à une cer-taine fréquence d’images, prise avant et après le déclenchement de l’événement. Cette fonction aide à se faire une idée globale de l’événement.

11.2.6 Fonctions d’administration et de gestionToutes les applications de gestion vidéo permettent d’ajouter et de configurer les paramètres élémentaires des caméras, notamment fréquence d’images, résolution et format de compression, mais aussi des fonctions avancées de repérage de caméras et de gestion globale des périphé-riques. Plus un système de vidéosurveillance s’étend, plus il est important de pouvoir gérer les périphériques réseau de manière efficace.


Les logiciels qui aident à simplifier la gestion des caméras réseau et des encodeurs vidéo dans une installation proposent souvent les fonctions suivantes :

> Repérage de périphériques vidéo sur le réseau et affichage de leur état de connexion> Définition des adresses IP> Configuration d’une ou plusieurs unités> Gestion des mises à jour des microprogrammes de plusieurs unités> Gestion des droits d’accès des utilisateurs> Mise à disposition d’une fiche de configuration fournissant aux utilisateurs une vue d’en-

semble de toutes les configurations des caméras et des enregistrements, à un même endroit.

Figure 11.2f Le logiciel AXIS Camera Management facilite la recherche, l’installation et la configuration de périphériques vidéo sur IP.


11.2.7 SécuritéLa sécurité constitue un aspect important de la gestion vidéo. Un périphérique vidéo sur IP ou un logiciel de gestion vidéo doit permettre la définition des éléments suivants :

> Définition et paramétrage des autorisations d’utilisateurs> Configuration des mots de passe et cryptage> Définition des différents niveaux d’accès utilisateur, par exemple :

- administrateur : il a accès à toutes les fonctions (dans le logiciel AXIS Camera Station, par exemple, un administrateur peut sélectionner les caméras et fonctions accessibles à l’utilisateur)

- opérateur : il a accès à toutes les fonctions hormis certaines pages de configuration- utilisateur vidéo : il a accès uniquement aux images vidéo en direct provenant de

certaines caméras> Prise en charge de la norme IEEE 802.1X pour empêcher l’accès non autorisé au réseau. Voir

le chapitre 9 pour plus de détails sur la norme IEEE 802.1X et la sécurité du réseau.

11.3 Systèmes intégrésLorsque la vidéo est intégrée à d’autres systèmes, tels que des systèmes de point de vente ou de gestion technique de bâtiment, les informations de ces systèmes peuvent être utilisées pour déclencher des fonctions dans le système de vidéo sur IP, telles que l’enregistrement basé sur événement, et inversement. L’interface commune facilite grandement la tâche de gestion de l’ensemble des systèmes par les utilisateurs.

11.3.1 Point de venteL’introduction de la vidéo sur IP dans les magasins a facilité son intégration aux systèmes de point de vente (POS).

Cette intégration permet de lier toutes les transactions de caisses enregistreuses à des images vidéo de ces mêmes transactions, ce qui facilite la lutte contre la fraude et le vol commis par les clients et les employés. Les exceptions de vente, telles que les retours, les valeurs en-trées manuellement, les corrections de lignes, les annulations de transactions, les achats par le personnel, les remises, les articles à étiquetage spécial, les échanges et les remboursements, peuvent être vérifiées visuellement à l’aide des vidéos capturées. Un système de point de vente avec vidéosurveillance intégrée facilite la recherche et la vérification de toute activité suspecte.

Des enregistrements déclenchés sur événement peuvent être effectués. Par exemple, une tran-saction ou une exception de vente, ou encore l’ouverture d’un tiroir de caisse enregistreuse peut être utilisé pour déclencher et signaler un enregistrement. La scène peut être filmée avant et après un événement à l’aide de registres tampons d’enregistrement pré-événement et post-événement. Les enregistrements sur événement améliorent la qualité du matériel enregistré et réduisent les besoins de stockage et le temps passé à la recherche d’incidents.


Figure 11.3a Exemple de système de point de vente intégré à la vidéosurveillance. Cette capture d’écran affiche le reçu et les séquences vidéo de l’événement. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Milestone Systems.

11.3.2 Contrôle d’accèsUn système de gestion vidéo intégré à un système de contrôle d’accès d’un bâtiment permet de suivre les accès extérieurs et intérieurs avec des images vidéo. Il est par exemple possible de filmer toutes les portes d’accès d’un bâtiment et de surveiller ainsi les entrées-sorties de per-sonnes. Cela permet d’effectuer une vérification visuelle lorsqu’un événement exceptionnel se produit. Les événements dits de « talonnage » peuvent également être identifiés. Le « talonnage » se produit lorsqu’une personne fait passer sa carte d’accès à une zone sécurisée dans un lecteur de carte magnétique et permet (consciemment ou non) à d’autres d’y pénétrer sans utiliser de carte.

11.3.3 Gestion technique des bâtimentsLa vidéo peut être intégrée à un système de gestion technique de bâtiments qui contrôle diffé-rents systèmes tels que le chauffage, la ventilation et la climatisation, la sécurité des biens et des personnes, l’énergie et les alarmes incendie. Voici quelques exemples d’applications :

> Une alarme de défaillance d’équipement peut non seulement déclencher des alarmes au niveau du système de gestion de bâtiment, mais aussi l’affichage d’images vidéo d’une caméra sur l’écran d’un opérateur.

> Un système d’alarme incendie peut commander à une caméra de surveiller les portes de sortie et de commencer l’enregistrement pour des raisons de sécurité. Cela permet aux res-ponsables et aux gérants des bâtiments d’évaluer en temps réel la situation aux portes d’évacuation d’urgence et de concentrer leurs efforts là où ils sont le plus nécessaires.


> La vidéo intelligente peut être utilisée pour détecter tout flux inversé de personnes péné-trant dans un bâtiment par une porte ouverte ou non sécurisée, suite à un événement tel qu’une évacuation.

> Une alerte vidéo peut être automatiquement déclenchée lorsque quelqu’un entre dans une zone ou un local à accès contrôlé.

> Les informations obtenues par la fonction de détection de mouvement d’une caméra située dans une salle de réunion peuvent être envoyées à des systèmes de chauffage et d’éclairage pour les éteindre lorsque la pièce est vide, ce qui permet d’économiser de l’énergie.

11.3.4 Systèmes de contrôle industrielUne vérification visuelle à distance est souvent utile et nécessaire dans un système complexe d’automatisation industrielle. Le fait d’avoir accès à la vidéo sur IP sur la même interface de surveillance que celle d’un processus permet à un opérateur de vérifier visuellement une partie de ce processus sans avoir à quitter le poste de contrôle. De plus, la caméra réseau peut être configurée de façon à envoyer des images en cas de dysfonctionnement. Dans le cas de procédés délicats se déroulant en salle blanche ou dans des zones de manipulation de substances dange-reuses, la vidéosurveillance peut s’avérer le seul moyen d’accès visuel au processus. Il en va de même pour les réseaux électriques, lorsque le transformateur est éloigné.

11.3.5 Radio-identification (RFID)Les systèmes de suivi par radio-identification (RFID, Radio-Frequency Identification) ou par des méthodes similaires sont utilisés dans de nombreuses applications afin d’assurer le suivi de marchandises. Les articles étiquetés d’un magasin sont traçables par vidéo pour empêcher le vol ou en fournir une preuve. Un autre exemple est celui des systèmes de gestion de bagages aux aéroports, où la radio-identification permet de suivre le bagage et de le diriger correctement. En intégrant la radio-identification à un système de vidéosurveillance, il est possible d’obtenir une preuve visuelle de la perte ou de la détérioration d’un bagage, et d’optimiser les procédures de recherche.

127Chapitre 12 - Éléments à considérer pour la bande passante et le stockage

12. Éléments à considérer pour la bande passante et le stockageLa bande passante et la capacité de stockage constituent des facteurs im-portants dans la conception d’un système de vidéosurveillance. Ils sont liés notamment au nombre de caméras, à la résolution d’image, au taux et au type de compression, à la fréquence des images et à la complexité de la scène à surveiller. Ce chapitre présente quelques conseils de conception d’un système, ainsi que des informations sur les solutions de stockage et différen-tes configurations d’un système.

12.1 Calcul de l’espace de stockage et de la bande passanteL’utilisation de la bande passante réseau et de l’espace de stockage des périphériques de vidéo sur IP dépend de leur configuration. Elle dépend des critères suivants, déjà abordés :

> Le nombre de caméras> La disponibilité d’enregistrement continu ou déclenché sur événement> Le type de stockage : stockage Edge dans la caméra / l’encodeur vidéo ou sur serveur, ou

encore une combinaison des deux> Le nombre d’heures d’enregistrement quotidien par la caméra> La fréquence d’images> La résolution des images> Le type de compression vidéo : H.264, MPEG-4, Motion JPEG> La scène à surveiller : sa complexité (un mur gris ou une forêt, par exemple), ses conditions

d’éclairage et son niveau d’activité (différent dans un bureau ou des gares bondées)> La durée souhaitée de conservation des données

12.1.1 Bande passante nécessaireDans un petit système de surveillance comportant moins de 10 caméras, un commutateur réseau de 100 Mbits/s peut être utilisé sans que la limitation de bande passante soit importante. La plupart des entreprises peuvent implémenter un système de surveillance de cette taille sur leur réseau existant. Lorsque plus de 10 caméras sont installées, la charge réseau peut être évaluée à l’aide de quelques règles simples :> Une caméra configurée pour fournir des images de haute qualité à des fréquences d’images

élevées utilisera environ 2 à 3 Mbits/s de la bande passante réseau disponible.> Avec 12 à 15 caméras ou plus, l’utilisation d’un commutateur réseau avec dorsale gigabit est

à considérer. Dans ce cas, une carte réseau gigabit doit également être installée sur le ser-veur qui exécute le logiciel de gestion vidéo.

128 Chapitre 12 - Éléments à considérer pour la bande passante et le stockage

Des techniques existent pour gérer la consommation de bande passante, notamment réseau VLAN sur réseau commuté, QoS ou enregistrements déclenchés sur événements. Pour plus d’in-formations sur ces techniques, voir les chapitres 9 et 11.

12.1.2 Calcul de l’espace de stockage nécessaireLe type de compression vidéo utilisé est l’un des facteurs affectant les besoins d’espace de stockage. Le format de compression H.264 est de loin la technique de compression vidéo la plus efficace disponible aujourd’hui. Un encodeur utilisant le format H.264 permet de réduire la taille d’un fichier vidéo numérique de plus de 80% par rapport au format Motion JPEG, sans nuire à la qualité d’image. Le fichier vidéo au format H.264 occupe alors nettement moins d’espace de stockage et de bande passante réseau.

Des exemples de calculs de stockage pour les deux formats de compression H.264 et Motion JPEG sont présentés dans les tableaux ci-dessous. Étant donné le nombre de variables qui af-fectent les débits moyens, les calculs ne sont pas si simples pour H.264. Pour Motion JPEG, il existe une formule simple, puisque les séquences sont composées d’un fichier distinct par image. Les besoins en stockage pour les enregistrements Motion JPEG varient en fonction du débit, de la résolution et du niveau de compression.

Calcul pour H.264 :Débit approx. / 8 (bits dans un octet) x 3 600 s = Ko par heure / 1 000 = Mo par heureMo par heure x nombre d’heures de fonctionnement par jour / 1 000 = Go par jourGo par jour x durée de conservation = besoin de stockage

Tableau 12.1a Les chiffres ci-dessus sont basés sur un enregistrement continu d’une scène à grande activité, comme une gare. Si l’activité est moindre, ils peuvent être réduits de 20 %. L’activité d’une scène peut avoir un fort impact sur l’espace de stockage requis.

Resolution Images par seconde

Débit binaire (Mbits/s) Go/h Heures de

fonctionnement Go/jour

4CIFv 5 0,569 0,26 8 2,1

12 1,07 0,48 8 3,9

24 1,65 0,74 8 5,9

30 1,88 0,84 8 6,7

HDTV 720p 5 1,70 0,76 8 6,1

12 3,23 1,46 8 11,7

24 4,93 2,22 8 17,8

30 5,61 2,52 8 20,2

HDTV 1080p 5 3,82 1,72 8 13,8

12 7,28 3,28 8 26,2

24 11,1 5,00 8 40

30 12,6 5,68 8 45,4


Calcul Motion JPEG :Taille de l’image x nombre d’images par seconde x 3 600 s = Ko par heure / 1 000 = (Mo) par heureMo par heure x nombre d’heures de fonctionnement par jour / 1 000 = (Go) par jourGo par jour x durée de conservation = besoin de stockage

Tableau 12.1c Les chiffres ci-dessus sont basés sur un enregistrement continu d’une scène à grande activité, comme une gare. Si l’activité est moindre, ils peuvent être réduits de 20 %. L’activité d’une scène peut avoir un fort impact sur l’espace de stockage requis.

AXIS Design Tool est un outil utile pour l’évaluation des besoins en bande passante et en stoc-kage. Il est disponible sur la page Web suivante : www.axis.com/products/video/design_tool/

Figure 12.1a AXIS Design Tool propose une fonction avancée de gestion de projet, qui permet de calculer la bande passante et l’espace de stockage nécessaires à un système complexe et étendu.

Résolution Images par seconde

Débit binaire (Mbits/s) Go/h Heures de

fonctionnement Go/jour

4 CIF 5 1,84 0,83 8 6,64

12 4,39 1,98 8 15,1

24 8,75 3,94 8 31,5

30 10,9 4,91 8 39,3

HDTV 720p 5 5,30 2,38 8 19,0

12 12,6 5,67 8 45,4

24 25,2 11,3 8 90,4

30 31,5 14,2 8 114

HDTV 1080p 5 11,9 5,36 8 42,9

12 28,5 12,8 8 102

24 56,7 25,5 8 204

30 70,8 31,9 8 255


12.2 Stockage EdgeLe stockage Edge, aussi appelé stockage local ou enregistrement embarqué, est un concept Axis appliqué aux caméras et aux encodeurs vidéo qui permet de créer, de contrôler et de gérer localement des enregistrements sur une carte SD (Secure Digital), un appareil de stockage lié au réseau (NAS) ou un serveur de fichiers.

Il permet de concevoir des solutions d’enregistrement souples et fiables. Ces solutions augmen-tent la fiabilité système, fournissent des vidéos de haute qualité avec peu de bande passante et des enregistrements pour une surveillance à distance ou mobile, et elles sont intégrables aux logiciels de gestion vidéo.

Le logiciel de gestion vidéo AXIS Camera Station est un exemple de solution avec stockage Edge, grâce auquel toute la vidéo est enregistrée sur une carte mémoire dans la caméra ou l’encodeur vidéo, éliminant le besoin de stockage central. Une carte SDXC de 64 Go peut enregistrer plus d’un mois de vidéo avec détection de mouvement, avec une résolution HDTV 720p et à 15 images par seconde. Plus d’informations sur AXIS Camera Companion sont disponibles au chapitre 11.

Le stockage Edge peut aussi venir en complément d’un stockage centralisé. Les caméras peuvent enregistrer des vidéos localement lorsque le système central est indisponible, ou enregistrer en parallèle et en continu. Lorsqu’un stockage Edge est employé avec un logiciel de gestion vidéo comme Axis Camera Station, il est possible de lancer des enregistrements en cas de panne ré-seau. Des séquences vidéo manquantes par suite d’interruptions réseau ou de maintenance du système central peuvent être récupérées à partir de la caméra et réintégrées au stockage central, garantissant à l’utilisateur des enregistrements vidéo ininterrompus.

Figure 12.2a Stockage Edge pour redondance (enregistrement en cas de panne réseau).

Le stockage Edge permet d’améliorer l’analyse vidéo par comparaison pour les systèmes à faible bande passante où le flux vidéo n’est pas de la meilleure qualité. Grâce à la prise en charge de la surveillance à faible bande passante avec enregistrements de haute qualité en local, il est possible d’optimiser la bande passante tout en récupérant des vidéos de haute qualité en cas d’incident, en vue d’une analyse détaillée.

Le stockage Edge permet aussi de gérer des enregistrements à distance ou à d’autres endroits où la disponibilité réseau est partielle ou nulle. Il est utilisable dans les trains et autres transports ferrés pour enregistrer les vidéos à bord et les transférer ensuite au système central lorsque le véhicule s’arrête au dépôt.

GAP

Vidéo

Vidéo provenant du stockage Edge, réinsérée après la panne réseau

Exemple de redondance système


12.2.1 Stockage Edge avec cartes mémoire SD ou NASL’utilisation de cartes SD ou de NAS pour réaliser un stockage Edge présente des avantages et des inconvénients (plus de détails sur le NAS sont fournis à la section 12.4 ci-après) :

> Les cartes SD sont plus faciles à mettre en œuvre et à configurer que le stockage réseau (NAS).

> L’espace de stockage sur cartes SD est plus limité que celui par NAS, capable de stocker des téraoctets de données.

> Les cartes SD sont exposées à la détérioration lorsqu’elles sont accessibles à des personnes non habilitées. Un NAS peut être placé dans un lieu sûr.

> Les cartes SD résistent à un point de panne unique. Si le NAS ou sa connexion est inter-rompu, plusieurs caméras seront touchées.

> La durée de vie d’un disque de NAS est plus importante que celle d’une carte SD. Le NAS peut être configuré en RAID. Voir section 12.5 pour plus de détails sur la configuration RAID.

> Le remplacement d’une carte SD sur une caméra est coûteux si celle-ci est installée à un endroit difficile d’accès, comme un poteau ou un mur de plus de 4,5 m de hauteur.

> NAS est la seule option de stockage Edge pour les caméras dépourvues d’emplacement pour carte SD.

12.3 Stockage sur serveurLe stockage sur serveur fait intervenir un serveur PC connecté localement aux périphériques de vidéo sur IP pour l’enregistrement et la gestion vidéo. Une application de gestion vidéo est ins-tallée sur le serveur, qui enregistre les vidéos soit sur le disque local, appelé stockage embarqué (DAS, Direct Attached Storage), soit sur un dispositif de stockage réseau (NAS, Network-Attached Storage).

Le nombre de caméras, la taille d’image et le nombre d’images par seconde que peut gérer un serveur PC dépendent du processeur, de la carte réseau et de la mémoire RAM (Random Access Memory) interne dont dispose le serveur. La plupart des PC acceptent plusieurs disques durs, dont la capacité peut atteindre plusieurs téraoctets chacun. Avec le logiciel de gestion vidéo AXIS Camera Station, par exemple, un seul disque dur suffit pour stocker les enregistrements de 8 à 10 caméras avec Motion JPEG, et jusqu’à 15 caméras avec le format H.264.

12.4 Stockage NAS et SANLorsque la quantité de données stockées et les exigences de gestion dépassent les limitations d’une solution de stockage embarqué, une solution de stockage réseau NAS ou de réseau de zone de stockage (SAN, Storage Area Network) permet d’accroître l’espace de stockage, la flexibilité et la faculté de récupération.


Figure 12.4a Stockage réseau (NAS

Dans le cas d’un système NAS, un périphérique de stockage unique, directement rattaché à un réseau local, propose un stockage partagé parmi tous les clients du réseau. Un dispositif NAS est simple à installer et à administrer, et constitue une solution peu coûteuse. Toutefois, le débit de données entrantes est limité car le périphérique de stockage ne possède qu’une seule connexion réseau, ce qui peut se révéler problématique dans les systèmes à hautes performances.

Une solution SAN propose une plateforme de stockage dédiée à grande vitesse, connectée en général par fibre optique à un ou plusieurs serveurs. Les utilisateurs peuvent accéder à tous les périphériques de stockage du SAN via les serveurs. La capacité de stockage peut évoluer jusqu’à atteindre plusieurs centaines de téraoctets. Le stockage centralisé réduit les contraintes admi-nistratives tout en offrant un système de stockage à la fois très performant et très souple dans les environnements multiserveurs. La technologie Fiber Channel est couramment employée pour obtenir des transferts de données à une vitesse pouvant atteindre 16 Gbits/s et pour autoriser le stockage de grandes quantités de données avec un niveau élevé de redondance.

Serveur Serveur Serveur Serveur

Réseau local TCP / IP

Switch pour canal à�bre optique Enregistreur

Ensemblede disques

RAID

Canal à �bre optique

Tape Ensemblede disques

RAID

Canal à �bre optique

Figure 12.4b Une architecture SAN où les périphériques de stockage sont interconnectés et les serveurs partagent l’espace de stockage.

Ordinateur serveur aveclogiciel de gestion vidéo

Switch réseau,routeur large bande

ou pare-feu del'entreprise




12.5 Stockage redondantLes systèmes SAN fournissent de la redondance au périphérique de stockage. La redondance dans un système de stockage permet d’enregistrer des données vidéo ou autres à plusieurs emplace-ments, simultanément. On dispose ainsi d’une copie de sauvegarde permettant de récupérer les vidéos dans le cas où une partie du système de stockage deviendrait illisible. Plusieurs options pour disposer de cette couche de stockage supplémentaire sont possibles dans un système de vidéosurveillance sur IP, notamment les systèmes RAID (Redundant Array of Independent Disks, réseau redondant de disques indépendants), la réplication de données, la mise en cluster de serveurs et la multiplication des destinataires vidéo.

L’architecture RAID est un ensemble de plusieurs disques physiques standard organisés de sorte que le système d’exploitation les voit comme une seule et même unité. Une configuration RAID répartit les données sur plusieurs disques durs, avec une redondance suffisante pour que les données puissent être récupérées en cas de défaillance de l’un des disques. Il existe différents ni-veaux RAID, allant d’une redondance presque nulle à une mise en miroir complète, dans laquelle l’utilisateur ne subit aucune perte de données ou perturbation en cas de défaillance d’un disque.

Réplication des données : c’est une technique commune à de nombreux systèmes réseau. Les serveurs de fichiers sur un réseau sont configurés de façon que les données soient répliquées sur les différents serveurs, fournissant ainsi une copie de sauvegarde en cas de défaillance d’un serveur.

Figure 12.5a Réplication de données.

Mise en cluster de serveurs : une configuration courante est constituée de deux serveurs fonc-tionnant avec le même périphérique de stockage, par exemple un système RAID. Lorsqu’un ser-veur subit une défaillance, l’autre serveur de configuration identique prend le relais. Ces serveurs peuvent même partager la même adresse IP, ce qui rend le « basculement » complètement transparent aux utilisateurs.

Multiplication des destinataires vidéo : la méthode de dédoublement, à savoir l’envoi de la vidéo simultanément vers deux serveurs distincts situés en des lieux différents, est courante. Elle permet la reprise après sinistre et le stockage hors site. Ces serveurs peuvent utiliser des techniques RAID, fonctionner en clusters ou répliquer leurs données sur d’autres serveurs encore plus éloignés les uns des autres. Cette approche est particulièrement utile lorsque les systèmes de surveillance se trouvent dans des zones dangereuses ou difficilement accessibles, par exemple dans des installations industrielles ou de transports publics.


12.6 Configurations systèmeSystème de petite tailleAvec une solution de stockage Edge telle qu’AXIS Camera Companion, il est possible de gérer sur des cartes mémoire les enregistrements vidéo d’un système comprenant jusqu’à 16 caméras et encodeurs vidéo. Comme toutes les vidéos sont sur le stockage Edge, il n’est plus nécessaire de disposer d’un équipement d’enregistrement comme un serveur, ce qui simplifie beaucoup le système.

Routeur

Switch

INTERNET

Figure 12.6a Système de petite taille utilisant une solution avec stockage Edge, telle qu’AXIS Camera Companion.

Système vidéo hébergéDans une configuration de système vidéo hébergé (on dit aussi sur le « Cloud », c’est-à-dire Internet), les besoins du système sont gérés par un hébergeur et un fournisseur de services vidéo, un centre de télésécurité de téléalarme par exemple, qui envoit ensuite par Internet les vidéos en direct ou les enregistrements au client final. Dans un système configuré pour l’AVHS (Axis Video Hosting System), le logiciel est installé sur le serveur d’un hébergeur qui sert de serveur Web et de serveur d’enregistrement. La connexion de la caméra en un clic, disponible sur les périphé-riques vidéo Axis, facilite l’intégration des caméras et des encodeurs vidéo au système, quels que soient les paramètres du fournisseur d’accès à Internet, des routeurs et du pare-feu. La solution peut gérer jusqu’à 10 caméras par site, situées au même endroit ou sur des sites multiples.


Site client

Routeur/Switch

CamérasréseauAxis

Serveur AVHS et stockage

Client�nal

VIDEO SERVICE PROVIDER


INTERNET

Figure 12.6b Système vidéo hébergé faisant intervenir un hébergeur avec son parc de serveurs, un fournisseur de services de télésécurité vidéo, des caméras et des encodeurs vidéo de surveillance sur site. L’utilisateur final accède aux vidéos en se connectant sur un site Internet.

Système de taille moyenneUne installation de taille moyenne possède généralement un serveur, raccordé à des périphé-riques de stockage supplémentaires. Le stockage est le plus souvent configuré avec la méthode RAID, afin d’en accroître les performances et la fiabilité. Les images vidéo sont normalement visualisées et gérées à partir d’un client, plutôt qu’à partir du serveur d’enregistrement.

Figure 12.6c Système de taille moyenne

Système de grande tailleUne installation de grande taille requiert des performances et une fiabilité élevées pour être ca-pable de gérer une grande quantité de données et une bande passante élevée. Elle nécessite plu-sieurs serveurs avec des tâches dédiées. Un serveur principal contrôle le système et détermine le type d’images vidéo à enregistrer et sur quel serveur les stocker. Les serveurs de stockage ayant des tâches spécifiques, il est possible d’en équilibrer la charge. Dans une telle configuration, il est également possible de faire évoluer le système en ajoutant davantage de serveurs de stoc-kage si besoin est, et d’effectuer des tâches de maintenance sans arrêter l’ensemble du système.

Poste detravail client(en option)

Serveurd'applicationset de stockage

RÉSEAU IP

Stockage RAID (en option)


Postes desurveillance

Serveur maître 1 Serveur de stockage 2Serveur maître 2 Serveur de stockage 1

RÉSEAU IP

Figure 12.6d Système centralisé de grande taille.

Système distribué de grande tailleLorsque plusieurs sites requièrent une surveillance à gestion centralisée, il est possible d’utiliser des systèmes d’enregistrement distribués. Chaque site enregistre et stocke les images vidéo fournies localement par les caméras. Le contrôleur principal peut afficher et gérer les enregis-trements sur chaque site.

Poste detravail

Serveur de stockage RAIDRÉSEAU IP

Serveur de stockage RAID

Poste detravail

Surveillanceworkstations

RÉSEAULAN, WAN,INTERNET

Figure 12.6e Système distribué de grande taille.

137Chapitre 13 - Outils et ressources

13. Outils et ressourcesAxis propose différents outils et ressources d’informations pour faciliter la conception de systèmes de vidéosurveillance sur IP. La plupart sont disponibles sur le site d’Axis : www.axis.com/tools.

Axis Product Selector Cet outil permet de choisir les caméras ou les encodeurs adaptés à un projet donné. Une version, l’application Axis Guide iPhone, est utilisable sur iPhone, iPod Touch et iPad.

138 Chapitre 13 - Outils et ressources

Axis Accessory Selector ToolCet outil permet de définir le boîtier et tous les accessoires de fixation ou d’alimentation électrique des caméras correspondant au projet.

AXIS Camera Companion Buyers ToolCet outil convivial permet de choisir les dispositifs de stockage et de mise en réseau néces-saires à un système de surveillance de petite taille.

Axis Lens CalculatorLe calculateur d’objectif Axis facilite le choix du placement d’une caméra et de la distance focale pour filmer une scène de taille donnée à la résolution requise.

AXIS Design ToolIl permet d’évaluer les besoins en espace de stockage et en bande passante requis. Cet outil permet d’essayer les options de visualisation, d’enregistrement et de compression de chaque caméra.

Axis Coverage Shapes pour Microsoft VisioCet outil visualise le champ couvert par la caméra sous forme d’un plan qui permet de vérifier que toutes les zones critiques sont surveillées..

Familles de caméras Axis pour Autodesk® Revit®Il permet de concevoir des systèmes de surveillance avec caméras Axis directement sur le plan des bâ-timents en 3D dans Autodesk Revit. La solution Axis Camera Families pour Revit est une innovation per-mettant de visualiser avec des modèles de caméras 3D la disposition des caméras dans la réalité et les zones couvertes par le système de surveillance après installation.

Vidéo sur IP intelligente : bien comprendre les systèmes de surveillance les plus récentsCet ouvrage de 390 pages a été rédigé conjointement par Fredrik Nilsson et Axis Communications. C’est le premier document décrivant en détail les techniques perfectionnées de vidéo intelligente et de mise en réseau numérique. La première édition date de septembre 2008 et peut être achetée auprès d’Amazon, Barnes & Noble et CRC Press ou de votre revendeur Axis.

139Chapitre 14 - Axis Communications’ Academy

14. Axis Communications’ AcademyDéveloppez vos points forts dans le domaine de la vidéo sur IP.

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Axis propose des solutions de sécurité intelligentes qui contribuent à rendre le monde plus sûr et plus clairvoyant. Leader du marché de la vidéo sur IP, Axis se distingue en innovant constamment dans de nouveaux produits basés une sur plateforme ouverte, grâce à un réseau mondial de partenaires créateurs de valeur pour ses clients.

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Axis regroupe plus de 1800 employés dans plus de 40 pays et collabore avec un réseau de plus de 70 000 partenaires dans 179 pays. Fondée en 1984, Axis est une société suédoise cotée au NASDAQ de Stockholm sous le titre AXIS.

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Certains produits Axis incluent un logiciel développé par le projet OpenSSL pour une utilisation dans OpenSSL Toolkit (www.openssl.org), et un logiciel cryptographique écrit par Eric Young ([email protected]).

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