Ensin muutama sana perusteista. CCTV (Closed Circuit TeleVision; suljettu videovalvontaverkko) -kamerat voidaan jakaa kahteen ryhmään: ne, joissa on CCD-kenno ja ne, joissa on CMOS-kenno.
CCD–kenno (Charge-Coupled Device) toimii kuten valoherkkä filmi kamerassa. Objektiivin läpi tuleva tieto tallentuu elektronisesti kennolle. Tämä tieto muutetaan digitaaliseksi kennon jälkeen analogi-digitaali -muuntimessa. Eli kuva ei ole aidosti digitaalista. Käytännössä kaikki videovalvontakamerat tällä hetkellä on varustettu CCD-kennolla.
on täysin digitaalinen kamera, ns. IP-kamera. CMOS on lyhenne Complementary Metal Oxide Semiconductorista, joka perustuu mikropiiritekniikkaan.
Verrattaessa CCD-kennolla varustettua kameraa kuvanlaadultaan lähinnä vastaavaan CMOS-kameraan on hintaero huima. Valintaa tehdessäsi on siis tällä hetkellä vaikea perustella CMOS-kennolla varustetun kameran hankintaa ainakaan taloudellisessa mielessä.
Sen sijaan markkinoilla huomattava määrä halpoja ns. nettikameroita (myös CMOS), joissa kuitenkin valontarve on suuri ja resoluutio huono. Nämä kamerat eivät laadullisesti vastaa normaalin videovalvonnan vaatimuksia.
Kameroita hankittaessa kiinnitä huomiota seuraaviin seikkoihin:
Ihmisen silmän iris säätyy vallitsevan valaistuksen mukaan. Ilman tätä ominaisuutta olisi aina joko liian valoisaa tai liian hämärää.
Valvontakamerassa on myös iris. Toimintoa jossa objektiivi ja CCD-kenno säätyvät automaattisesti valaistusolosuhteen mukaan, kutsutaan auto-iris -toiminnoksi. Vastaavasti manual iris -toimintoa voidaan käyttää muuttumattoman valaistuksen kohteissa.
Asennettaessa kameraa pitää muistaa, ettei sitä saa suunnata suoraan voimakkaaseen valonlähteeseen kuten aurinko. Huolimatta auto-iris -toiminnosta kuvasta ei tällöin saada hyvää.
Myös voimakas taustavalo saattaa aiheuttaa kamerakuvaan ogelmia. Tätä varten käytetään BLC -toimintoa (backlight compensation). Toiminnolle voidaan asettaa erilaisia tasoja tai se voidaan kytkeä pois päältä kameran dip-kytkimestä tai ohjelmavalikosta (OSD).
Valaistuksen ollessa vähäinen käyttöön kannattaa ottaa AGC -toiminto (auto gain control). Tämä vahvistaa kameralta tulevaa signaalia tosin aiheuttaen myös kohinaa kuvaan. AGC- toimintoa voidaan käyttää jos pitkän siirtoetäisyyden takia kuvan taso laskee. AGC:n tuottama vahvistus voi tällöin parantaa kuvan laatua. Muttamissa kameroissa on myös NR-toiminto (noise reduction) jolla kohinaa voidaan vähentää.
CCD-kennoilla on erilaisia kykyjä sopeutua hämärään. Tätä varten käytössä on myös ns. day&night -kameroita. Pääsääntönä voidaan pitää, että jos et itse näe hämärän vuoksi, ei day&night –kamerankaan pysty antamaan kovin laadukasta kuvaa. Vähäisessä valaistuksessa day&night -kamerat siirtyvät automaattisesti mustavalkotilaan jolloin pimeäominaisuudet ovat paremmat.
Yksinkertaisin keino on usein lisätä valaistusta vastaamaan valvonnan tarpeita!
Muutamia hyödyllisiä seikkoja kameran säädöistä ja ominaisuuksista. TVL (juovaluku)Kameran juovaluku kertoo kameran kuvan tarkkuudesta. Luku ilmaisee kuva-alassa olevien vaakajuovien määrän. Mitä enemmän kuvassa on juovia, sen enemmän kuvaan mahtuu yksityiskohtia. Juovien määrän ollessa alhainen esimerkiksi 420 TVL, kuva ei ole yhtä hyvä kuin esimerkiksi 470 TVL kamerassa. Kennovalmistajien juovaluvuissa on eroja. vertailussa Sonyn ja Sharpin CCD –kennoissa löytyi eroja. Sonyn kennot ovat parempina ja hinnaltaan kalliimpia.
Tällä hetkellä 470 TVL -juovan kameraa voi pitää hyvänä ja esimerkiksi 550 TVL -juovan kameraa erinomaisena. Edellä mainitut luvut koskevat värikameraa, mustavalkokameroissa juovaluvut ovat suurempia. Eli mustavalkokamera on myös tarkempi joskin nykyään harvinainen.
Kennoja ja muita kameran ydinosia valmistaa maailmassa vain harva taho. Sen sijaan sadat jopa tuhannet tehtaat kokoavat kameroita näistä osista. Tästä syystä jos kameran tekniset tiedot vaikuttavat lupaavilta ja hinta on alhainen verrattuna vastaaviin kilpaileviin kameroihin, on syytä epäillä teknisten tietojen paikkaansa pitävyyttä.
Muutama sana eri kameratyypeistä:
Kiinteä kamera
Yleisin kameratyyppi on kiinteä kamera (box-kamera). Se on myös hinnaltaan edullisin vaihtoehto. Kamera varustetaan tarpeen mukaan sopivalla objektiivilla ja asennusjalalla. Kamera soveltuu ulkokäyttöön, kun se asennetaan sääsuojakotelon sisään. Virtalähteenä käytetään 230 VAC, 24 VAC tai 12 VDC virtalähdettä.
Kuvan esittämää kameraa kutsutaan monella nimellä. Tässä esityksessä käytämme nimeä fleksidome. Se on aivan kuin edellä mainittu kiinteä kamera kuitenkin sisältäen kiinteän objektiivin. Kamera on asennusteknisesti erittäin helppo. Kamera ei tarvitse erillistä asennusjalkaa ja sen etuna on myös huomaamattomuus ja design. Lisäksi kamerasta on hyvin vaikea arvioida mihin suuntaan se kuvaa.
Kiinteitä kameroita on siis eri tyyppisiä ja näköisiä. Fleksidome näyttää dome-kameralta mutta se vastaa täysin tavallista kiinteää kameraa: kamerassa ei ole zoomia tai kääntöpäätä. Kamera on hinnaltaan myös kilpailukykyinen.
PTZ -kamerat
PTZ lyhenne tulee sanoista PAN, TILT, ZOOM. Kamera on siis varustettu moottorizoomilla ja kääntöpäällä, jonka ansiosta voit ohjata sitä haluamaasi suuntaan.
PTZ-kameroita on periaatteessa kahta eri tyyppiä: perinteinen valvontakamera varustettuna moottorizoomilla ja erityisellä kääntöpäälaitteella tai modernimpi domekamera (kupukamera). Käsittelemme tässä pelkästään dome-kameraa sen ylivertaisen suorituskyvyn johdosta.
Domekamera kääntyy 360 astetta noin sekunnissa. Sen optinen zoomi on yleensä 17-23 kertainen. Lisäksi käytössäsi on myös digitaalinen zoomi. Kamera voidaan ohjelmoida tekemään ns. vartijakierrosta tai siihen voidaan liittää ilmaisimia, jolloin tapahtuman mukaan kamera kääntyy automaattisesti ennalta asetettuun asemaan. Domekamerat on varustettu huomattavalla määrällä ominaisuuksia, josta syystä ne ovat melko kalliita mutta toisaalta loistava apuväline videovalvonnassa.
IR-vahvisteinen kameraJos muita keinoja ei ole käytettävissä ja valaistus on huono, voi IR-vahvisteinen kamera olla ratkaisu. IR (infrared) on silmälle näkymätöntä elektromagneettista säteilyä johtuen säteilyn aallonpituudesta verrattuna esimerkiksi silmälle näkyvään valoon.
Kuvanlaatu ei juurikaan mahdollista tunnistusta, toisin kuin elokuvissa ei IR-vahvisteisen kameran kuvasta tunnista esim. rekisterikilpeä 30 metrin päästä.
Useimmissa IR-kameroissa on pienet LED-lamput, jotka lähettävät IR-valoa. Valonlähde voi olla myös erillinen. Tämän valon kantavuus ja keila on syytä testata todellisuudessa; käytäntö ei useinkaan vastaa mainospuheita. Lisäksi on syytä huomioida etteivät LED-lamput ole ikuisia, tämä kannattaa pitää mielessä kun kamera asennetaan hankalaan paikkaan.
Langaton kameraJoskus kohteessa voi tilanne, jossa langattoman kameran käyttö saattaa olla tarpeen esimerkiksi vaikean kaapeloinnin vuoksi. Huomaa kuitenkin, että kamera tarvitsee joka tapauksessa virransyötön.
Langattomia järjestelmiä on useita mutta yleisimpinä mainittakoon 2,4 GHz taajuus, jossa kamera varustetaan lähettimellä ja vastaanottimella. Kantomatka on sisätiloissa n. 30 metriä ja ulkona näköyhteydessä 300 metriä. Tätä kokoonpanoa ei juuri kannata edes yrittää käyttää esim. kauppakeskuksessa, koska siellä yhteyttä häiritseviä laitteita on paljon!
Korkeammalla taajuudella toimivia laitteita on myös markkinoilla mutta niiden hinnat ovat tuhansia euroja.
Myös langaton LAN-verkko (WLAN) mahdollistaa kuvansiirron verkossa. Tässä vaihtoehdossa itse langaton verkko on edullinen toteuttaa. Kts. myös seuraava kappale.
IP-kameratLue tästä englanninkielinen pdf-dokumentti: IR for IP-Based Surveillance Systems
Videovalvonta-alalla tällä hetkellä keskustelua herättää eniten IP-kamera (IP=internet protocol). Kyseessä on siis CMOS-kennolla varustettu kamera, joka toimii tietoliikenneverkossa. Siis esim. samassa verkossa kuin tavallinen verkossa oleva tietokone. On myös olemassa CCD-kennolla varustettuja kameroita, joita voidaan käyttää verkkokameran lailla. Tässä pitää kuitenkin muistaa, että CCD-kennokameraa käytettäessä kuva on lähtiessään analoginen.
Mainospuheissa kerrotaan, että ko. kameran kuva on helposti katsottavissa missä päin maailmaa tahansa ja että uusi tekniikka tuo mukanaan lukuisia käyttäjää hyödyttäviä piirteitä. Lisäksi kuulee väitteitä, että asennus on helppoa ja halvempaa kuin perinteisellä analogisella kameralla.
Seikka kerrallaan. Verkon yli käytettävyys (pystyt siis tarkastelemaan videotallenteita paitsi milloin tahansa niin mistä tahansa kunhan sinulla on verkkoyhteys) on tärkeä ominaisuus. Voidaan ajatella tapausta, jossa useasta valvontapisteestä on tarve päästä tutkimaan videotallenteita.
Verkon yli käytettävyys mahdollistui jo digitaalisen tallentimen syrjäytettyä VHS-nauhurin. Useimmissa markkinoilla olevissa tallentimissa on etäkäyttömahdollisuus ja tämä ominaisuus on laajalti käytössä ja merkittävä osa hankintapäätöstä. Tallennin on siis osa tietoverkkoa jo nyt. Uskomme tämän ominaisuuden olevan yksi tärkeimmistä teknisen kehityksen mahdollisuuksista alalla tietenkin toisena itse digitaaliselle tallennusmuodolle.
Kuten esityksen alussa mainittiin ovat IP-kamerat vielä hyvin kalliita. Vertasimme perinteistä 550 TVL -juovan kameraa 3 megapikselin IP-kameraan. Megapikselikameran kuvanlaatu oli parempi. Tosin kameroiden hintaero oli 3-4 -kertainen. Tuotannon lisääntyessä hintaerot tasoittuvat ja epäilemättä kohtaamme tilanteen, jossa CMOS-kennolla varustettu IP-kamera on halvempi kuin vastaavantasoinen CCD-kennolla varustettu kamera eri toten, koska kennona CMOS on halvempi valmistaa.
Muutama havainto tehdystä edellä mainitusta vertailusta: videovalvonnassahan on kyse tallenteiden tarkastelusta. Huolimatta alkuperäisestä kamerakuvasta tai sen laadusta kuva pakataan usein esim. MPEG4 -formaatilla ja tällöin itse tallenne sisältää vähemmän informaatiota kuin alkuperäinen kuva. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että huolimatta alkuperäisen kuvan tasosta on tallenteen kuva laadultaan heikompi: vertailussamme analogisen kameran tallenteessa pahvilaatikossa oleva rahtikirjan teksti oli suttuinen ja mahdoton lukea niin digitaalisen kameran kuvassa tilanne vain hieman parempi mutta silti lukukelvoton.
Asennustavaltaan kameratyypit eroavat ehkä siinä, että analoginen kamera usein liitetään koaksiaalikaapelilla tallentimeen ja digikamera taas CAT-kaapelilla verkkoon. Joka tapauksessa kaapelin hinta on murto-osa videovalvontalaitteiston kustannuksista (muista muut kustannukset kuten laitteet, asennustyö jne). Tilanteessa, jossa pyritään varautumaan tulevaisuuteen, kannattaa käyttää CAT-kaapelia, koska tällöin voidaan järjestelmään liittää sekä analogisia että digitaalisia kameroita. Varauksena tietenkin, että analogisen kameran kaapelointi edellyttää vetoa suoraan tallentimelle eli ketjutusta ei voida käyttää hyödyksi (useampi kamera samassa kaapelissa).
Virransyötön kannalta kamerat ovat tasaveroisia: molemmat tarvitsevat virtaa ja virta voidaan siirtää CAT-kaapelissa.
CCTV (Closed Circuit TV) tarkoittaa siis suljettua videovalvontaverkkoa. Useista syistä on pidetty tärkeänä, että videovalvontaverkko pidetään erillisenä verkkonaan, kuten turvajärjestelmissä yleensäkin on tapana.
Ajatus siitä, että videovalvonta voitaisiin toteuttaa olemassa olevassa esim. toimiston tai tuotantolaitoksen tietoverkossa herättää muutaman ajatuksen. Idea kuulostaa hyvältä ainakin taloudellisessa mielessä. Ei tarvita ylimääräisiä kaapelointeja. Mutta toisaalta mitä sanovat verkkoa ja sen toimintaa vartioivat tietohallinnon asiantuntijat. He eivät varmasti innostu kameroiden liittämisestä verkkoonsa.
Kuviteltu tapaus:"Taitavasti neuvoteltuna tilanne laukeaa ja lupa kameroiden lisäämisestä olemassaolevaan verkkoon on nyt saatu! Kamerat ja tallenteiden katseluohjelma asennetaan vauhdilla, koska asennustyö jäi helpoksi varsinaisen verkon oltua jo olemassa. Ja onneksi paikalla oli tietohallinnon väkeä, koska IP-kameran asennus vaati verkko-osaamista. Toisin kuin analoginen kamera, joka lähettää välittömästi kuvaa johtojen kytkennän jälkeen, digitaalinen kamera vaati mm. IP-osoitteiden määrittämisen.
Kuvansiirron alettua tapahtuu kummia. Emailit pätkii ja verkko yskii pahan kerran. Tietohallinto lepyttelee vihaista toimiston väkeä ja yrittää kuumeisesti selvittää syytä. Muutaman tunnin kuluttua vika selviää: verkon kapasiteetti ei riitä."
Edellä mainittu 3 megapikselin kamera nimittäin tarvitsee nimittäin tietoverkkojen moottoritien toimiakseen: 45Mb/sekunti/kamera!!!
Varsinkin järjestelmässä, jossa on tarkoitus siirtää kuvaa usealta kameralta samanaikaisesti, joka yleensä on tilanne videovalvonnassa, joudutaan verkko rakentamaan lähinnä teollisen rasituksen mukaisesti. Tällöin kaikki verkon osat kuten reitittimet yms. on valittava tiedonsiirron tarpeen mukaan: 10/100 nopeus ei riitä vaan tarvitaan gigaset verkon osat. Tämä puolestaan tuottaa huomattavia lisäkustannuksia.
On tietysti mahdollista käyttää pienempää resoluutiota toteuttavaa digitaalikameraa mutta tällöin on vaikea saavuttaa parempi kuva kuin jo nyt olemassa olevalla järjestelmällä. Käyttäjän kannalta on yhdentekevää millä periaatteella laitteisto toimii kunhan se vastaa tarkoitustaan ja on kustannustehokas.
Ottaen huomioon videovalvontajärjestelmän (kuten muiden turvajärjestelmien) tarkoitus, pidämme järkevänä sen pitämistä omassa suljetussa verkossaan, oli sitten kyse analogisesta tai digitaalisesta järjestelmästä.
Haluttaessa siirtää kuvaa muun verkon yli toimii tallennin kätevänä rajapintana etäyhteydelle. Lisäksi kannattaa muistaa, että tallenteiden katselua rajoittaa laki. Tarkoitus on, että vaan tietyt henkilöt tutkivat tallenteita ja siten ne eivät ole yleisessä jakelussa esimerkiksi toimistoväen kesken.
Loppuyhteenvetona odotamme IP-kameroiden hintojen laskua ja uskomme, että vasta useiden vuosien kuluttua vanhat analogiset kamerat poistuvat valvontakohteista lähinnä niiden tultua käyttöikänsä loppuun. Tällä välin katse kääntyykin hybridi-tallentimiin, jotka toimivat sekä analogisten että digitaalisten kameroiden kanssa.