(CCTV)¿Cómo diseñar un Sistema de CCTV?

Para diseñar un Sistema de CCTV y lograr una buena relación costo/prestación, se deben seguir los siguientes pasos:

1. Determinar el propósito del Sistema de CCTV.2. Definir el área que debe visualizar cada cámara.3. Determinar la ubicación del o los monitores.4. Definir la forma de transmisión de la señal de video desde las cámaras al monitor.5. En base a los puntos anteriores, determinar el equipamiento necesario, escogiendo un Sistema de Observación o un Sistema profesional.

¿Cómo elegir el Sistema más adecuado?

El avance actual de la tecnología casi ha equiparado la calidad de los Sistemas de observación con los Sistemas profesionales de CCTV. No obstante, por los niveles de integración y producción masivos de los Sistemas de Observación, estos son más económicos considerando la misma prestación.

Cuando se deben instalar 4 cámaras interiores como máximo, con secuenciador o Quad y la distancia al monitor no supera los 120 mts, la opción del Sistema de Observación sería la más aconsejable para una calidad de imagen estándar y un costo razonable.

Si se deben instalar más de 4 cámaras interiores y exteriores, con secuenciadores o pantalla dividida, con posibilidad de ampliaciones futuras y distancias entre cámaras y monitores superiores a los 120 mts, se debe utilizar la opción del Sistema profesional.

¿En que consiste una cámara de CCTV?

Una cámara de CCTV moderna, esta compuesta fundamentalmente por un dispositivo captador de imágenes, un circuito electrónico asociado y una lente que de acuerdo a sus características nos permitirá visualizar una escena determinada.

El dispositivo captador de imágenes es denominado comúnmente CCD (abreviatura de Charge Couple Device). Esta compuesto por cerca de 300.000 elementos sensibles denominados PIXEL y su formato en las cámaras estándar es de 1/3".

Para enfocar la imagen en el CCD se requiere una lente con formato similar al de la cámara, (p/ej. 1/3") o superior.

¿Cuáles son las características técnicas que debemos tener en cuenta para elegir la cámara de un Sistema de observación?

Las características más significativas son:

AUDIOSENSIBILIDADRESOLUCIONIRIS ELECTRONICO

Definiremos en forma sencilla cada una de estas características:

AUDIO

El audio de las cámaras puede ser unidireccional o bidireccional. En el primer caso, el monitor dispone de un pulsador para escuchar el sonido del ambiente donde está

instalada la cámara. En el segundo caso desde el monitor además de escuchar, podemos hablar al recinto a través del parlante que posee la cámara.

SENSIBILIDAD

La sensibilidad de una cámara informa la capacidad de reproducción de imágenes de video en condiciones de baja iluminación. Es la cantidad de iluminación de una escena para obtener una señal de video de 1 V pico a pico.Cuanto mayor sea la sensibilidad de la cámara, mayor será la calidad de reproducción en condiciones de baja iluminación.La sensibilidad se mide en LUX. Las cámaras estándar blanco y negro de los Sistemas de Observación tienen una sensibilidad de 0,1 LUX. En cambio las cámaras estándar color tienen una sensibilidad aproximada de 1 a 2 LUX.Lo anteriormente descripto demuestra claramente las ventajas de las cámaras b/n frente a las de color cuando el nivel de iluminación es escaso.Cuando se realiza el diseño de un CCTV, se debe tener en cuenta la luz reflejada por los objetos que componen la escena. El factor de reflexión puede variar entre el 5% para el asfalto y el 95% para la nieve. Cuanto mayor sea la luz reflejada, menor será la iluminación real necesaria de la escena, para obtener una buena calidad de imagen. Esto permite usar en los Sistemas profesionales cámaras más económicas cuando la escena está bien iluminada.

RESOLUCION

La resolución es una medida de la calidad con que se reproducen los detalles finos de una escena. Cuantos más PIXELES posea el CCD mejor será la resolución de la cámara.Las cámaras estándar de los Sistemas de Observación b/n tienen 380 líneas de resolución (TVL). Las cámaras profesionales b/n de alta resolución tienen 550 TVL y las cámaras color estándar, 330 TVL.En la mayoría de las aplicaciones de CCTV se usan cámaras de resolución estándar.

IRIS ELECTRONICO

La Iris electrónica, también conocida como AES (Automatic Electronic Shutter), controla en forma automática la cantidad de luz que penetra en la cámara. Cuanto mayor es la velocidad de control, que puede variar entre 1/60 y 1/100.000 de segundo, mejor será la compensación de la imagen en condiciones de luz brillante.El principio de funcionamiento del Iris electrónico es similar al de las lentes auto iris y consiste en mantener una señal de video constante de 1 V pico a pico a la salida de la cámara. Como la compensación se realiza en forma electrónica, el rango de variación comparado con las lentes auto iris es menor y su aplicación es conveniente que sea limitada a cámaras para uso interior.

¿Qué características tienen además las cámaras profesionales?

En las cámaras de tipo profesional debemos tener en cuenta además de las características anteriores, las siguientes:

MONTAJE DE LA LENTECOMPENSACION DE LUZ TRASERAAJUSTE DEL CONTROL DE FASECAPACIDAD DE ACEPTAR LENTES AUTOIRIS

MONTAJE DE LA LENTE

Las cámaras de los Sistemas de observación en su mayoría, poseen lentes fijos incorporados a la placa de video. En cambio las cámaras de tipo profesional vienen

preparadas para colocar diferentes tipos de lentes, que se seleccionan para la visualización de una escena determinada.Existen dos tipos de montajes de acuerdo a la lente: montaje de tipo C y montaje de tipo CS.La diferencia entre ambos es la distancia focal posterior mecánica entre la base de la lente y el área de enfoque de la imagen que es donde se encuentra el CCD.Esta distancia es para una lente con montaje C de 17,526 mm. Para las de montaje CS es de 12.50 mm.Las cámaras actuales más populares de formato 1/3" vienen preparadas para lentes con montaje tipo CS. No obstante puede usarse una lente con montaje tipo C colocándole una arandela de 5 mm para lograr la distancia focal necesaria. Físicamente, el tamaño de la rosca de los montajes C y CS es idéntico y su tamaño es de 1" diagonal para la lente. La diferencia está en la posición del CCD dentro de la cámara.Las lentes con montaje CS fueron diseñadas para bajar los costos originales de las lentes con montaje C. No obstante hoy en el mercado se pueden adquirir lentes muy económicas con montaje C.

COMPENSACION DE LUZ TRASERA

Cuando se debe visualizar una escena o un objeto que tiene una luz brillante detrás, se deberá seleccionar una cámara que posea compensación de luz trasera o BLC (Back-Light Compensation).Si la cámara está instalada en un ambiente interior, enfocada hacia una puerta de entrada o una ventana y no posee esta función, el reflejo del sol o luz diurna hace que la imagen en el monitor cuando una persona entre por la puerta o pase frente a la ventana, sea una silueta negra.La función del BLC es básicamente "engañar" electrónicamente a la cámara para que no registre la luz trasera, elimine el efecto de silueta y reproduzca una imagen clara en difíciles condiciones de luz.

AJUSTE DEL CONTROL DE FASE

En instalaciones de cámaras múltiples conectadas a un secuenciador, se necesita un ajuste del control de fase de las cámaras para lograr una correcta visualización de las imágenes. Las cámaras que trabajan con CA se pueden sincronizar con la frecuencia de red. El ajuste del nivel de fase del sincronismo vertical, evita saltos indeseables durante la secuencia y pérdida de información cuando se reproduce una grabación luego de ocurrido un evento.

CAPACIDAD PARA ACEPTAR LENTES AUTOIRIS

La gran mayoría de las cámaras profesionales actuales aceptan lentes de tipo autoirs.Hay 2 tipos: auto iris tipo video y auto iris tipo DC.Cuando se realiza la elección de la cámara es importante comprobar que tipo de lente auto iris acepta. Las lentes de tipo auto iris tipo DC son menos costosas que las del tipo video y tienen la misma función.

¿Cómo seleccionar una lente para una cámara de CCTV considerando la distancia a la que queremos ver y la iluminación disponible?

Para seleccionar la lente más adecuada, tanto en precio como en prestación, enunciaremos cuales son las opciones disponibles.

La elección de la lente de acuerdo al tipo de iris, (dispositivo mecánico en forma de circunferencia que gradúa la abertura de la lente, permitiendo el paso de luz), depende de la iluminación de la escena a observar y su clasificación es la siguiente:

LENTES DE IRIS FIJO LENTES DE IRIS VARIABLE MANUALLENTES AUTOIRIS

Cuando la iluminación es constante, como por ejemplo los interiores iluminados artificialmente, se utilizan LENTES DE IRIS FIJO.

Cuando la iluminación interior puede tener variaciones por alternancias de luz artificial y natural o se utilicen cámaras color conviene utilizar LENTES DE IRIS VARIABLE MANUAL, para lograr un ajuste de mayor precisión.

La LENTE AUTO IRIS es la adecuada, cuando la cámara es instalada en el exterior, ya que controla en forma automática la cantidad de luz que penetra en la misma manteniendo una señal de video constante de 1V pico a pico, con una efectividad superior al AES, logrando además mayor profundidad de campo.Como mencionamos, hay dos tipos de lentes auto iris y sus características son las siguientes: La LENTE AUTO IRIS TIPO VIDEO tiene incorporado un circuito amplificador para convertir la señal de video en una señal de control del motor del iris.La AUTO IRIS TIPO DC sólo contienen el motor que mueve el iris y es la cámara la que contiene el circuito electrónico de control. Por este motivo esta lente es más económica, si bien coexisten ambos tipos en el mercado.

Para observar una escena a una distancia determinada, debemos seleccionar la lente adecuada.La herramienta que utilizan las lentes para modificar el tamaño de las imágenes y el campo visual es la variación de la DISTANCIA FOCAL. Las categorías son las siguientes:

LENTES DE DISTANCIA FOCAL FIJALENTES VARIFOCALESLENTES ZOOM

La distancia focal, es la distancia medida en mm entre el centro de la lente y el CCD de la cámara que es donde se produce el enfoque de la imagen. Determina el tamaño que tendrá la imagen en el monitor y el campo visual. Cuanto más pequeña es la distancia focal, mayor será el campo visual.

Las lentes con distancia focal de 4 mm a 8 mm son llamadas lentes gran angular y las que tienen distancia focal superior a 16 mm, lentes telescópicas.Existen herramientas como el Selector de lentes, que consta de una regla redonda donde basándose en el formato de la cámara, la distancia al objeto y el tamaño horizontal y vertical de la imagen, se determina la distancia focal de la lente a utilizar.

LENTES DE DISTANCIA FOCAL FIJA

Se utilizan cuando se ha definido fehacientemente la lente necesaria para visualizar una escena.Las cámaras con lente fijo de los Sistemas de Observación vienen provistos con lentes de distancia focal fija de 4 mm gran angular y tienen el formato 1/3". Esto equivale a un ángulo de apertura de 63º aproximadamente. Mediante esta lente podemos cubrir un área de 3 mts x 4 mts a una distancia de 4 mts.Cuando la distancia al objeto es mayor, debemos utilizar cámaras que permitan intercambiar las lentes, utilizando las de 8 mm o de 12 mm y teniendo en cuenta que los ángulos de apertura se reducen a 34º y 30º respectivamente.Como dato práctico podemos considerar que la imagen que se ve en un monitor con una cámara de 1/3" y una lente de 8 mm equivale a lo que ve una persona con un ojo tapado situado en la misma posición.

LENTES VARIFOCALES

En las instalaciones donde el campo de visión es inseguro o el usuario debe definirlo una vez instalado el Sistema, se hace muy útil el uso de lentes vari focales que permiten ajustar en forma manual la distancia focal. Esto permite al instalador variar el campo visual en presencia del usuario y fijarlo en una posición, de común acuerdo con el mismo.

LENTES ZOOM

Cuando un vigilador debe observar imágenes cercanas y lejanas alternativamente, se deben utilizar lentes zoom. Estas cambian la magnificación de las imágenes enfocadas mediante el cambio de la distancia focal. Esto se realiza mediante un controlador que acciona el motor del zoom.Por ejemplo cuando esta lente cambia su distancia focal de 12,5 mm a 75 mm, su razón de magnificación será de 6x (75/12,5 = 6). La distancia focal tiene una relación directa con el campo visual, que se calcula como la relación entre la distancia focal de un lente y el tamaño del dispositivo de captación de imágenes.

¿Qué parámetros de la lente nos definen cómo será la imagen que veremos en el monitor?

Factor de Apertura

El factor de apertura f indica la brillantez de la imagen formada por la lente, controlada por el iris. Un número más chico de f implica un mayor brillo de la imagen, mayor cantidad de luz que atraviesa la lente y una mayor apertura del diafragma. Los factores f vienen especificados por el fabricante de lentes como f1,2 - f2 - f5,6 - f16 etc.

Profundidad de Campo

La profundidad de campo se refiere al área que está en foco dentro del campo de visión. Una mayor profundidad de campo significa que un amplio porcentaje del campo de visión está en foco, desde objetos cercanos a la lente hasta el infinito y una menor profundidad de campo tiene sólo una pequeña sección del campo de visión en foco.La profundidad del campo es influenciada por la distancia focal y el factor de apertura. Las lentes gran angular tienen mayor profundidad de campo que las lentes telescópicas. Un factor f mayor también implica una profundidad de campo mayor. Con lentes auto iris, el ajuste automático de la apertura también produce variaciones constantes de la profundidad del campo. Durante la noche cuando el diafragma de la lente auto iris está completamente abierto, la profundidad del campo está al mínimo y los objetos que estaban en foco durante el día pueden ahora no estarlo.

Las consideraciones técnicas expuestas son orientativas para realizar un buen diseño de un Sistema de CCTV. No obstante, la decisión final acerca de los equipos a utilizar dependerá de la experiencia y el sentido común del instalador como así también del presupuesto disponible para realizarlo.

¿Como realizar la elección del monitor y cuales son sus características?

Los monitores son a menudo considerados una inversión poco importante en CCTV, comparada a la de otras partes del sistema. Sin embargo, si el monitor no tiene igual o mejor calidad que la cámara, la eficacia del sistema se verá disminuida. Por lo tanto se le debe dar la misma importancia a la selección del monitor que a la de la cámara.

En los monitores de CCTV y en los televisores convencionales, se utiliza la tecnología de tubos de rayos catódicos TRC. Permite convertir la información eléctrica contenida en la señal de video en información visual. Existen otras tecnologías para la fabricación de monitores tales como la de cristal líquido LCD, de plasma, monitores de proyección trasera etc. Pero el más popular es el monitor con TRC.Los TRC están cubiertos en su interior con una capa de fósforo que al ser bombardeado por electrones, convierte la energía cinética de los mismos en radiación de luz. Las diferentes composiciones del fósforo producen los diferentes colores. Esto es definido como la característica espectral del fósforo.Para un sistema blanco y negro de CCTV, se utiliza la capa de fósforo que produce color neutro.Los TRC color usan un mosaico de tres fósforos diferentes que producen el rojo, el verde y el azul que son los colores primarios. Estos pequeños píxeles (limitados por el tamaño físico de la máscara), vistos a la distancia, se mezclan en un color secundario dando lugar a una imagen resultante.

Además de las características espectrales las otras propiedades importantes del fósforo usado en monitores de CCTV son el rendimiento y la persistencia.

El rendimiento se define como la relación entre el flujo de luz producido y la fuerza del haz de electrones. La fuerza del haz depende de la aceleración producida por la alta tensión de los TRC y del mismo haz de electrones. Los diferentes fósforos tienen diferentes rendimientos, o sea que pueden producir distintas luminosidades con la misma cantidad de electrones y alta tensión. En los monitores color, el fósforo que produce el color verde, por ejemplo, tiene el rendimiento más alto y el rojo el más bajo. Por lo tanto la ecuación: Uy = 0.3 Ur + 0.59 Uv + 0.11 Ua se aplica a los haces de electrones de los colores rojo, verde y azul en los monitores color.

La persistencia de la capa de fósforo se define como la duración de la luminosidad después de que ha cesado el bombardeo de electrones. Debido a que la luz producida no desaparece abruptamente, sino en forma paulatina, la persistencia es medida hasta que la luminosidad disminuye al 1% de su valor inicial. La persistencia del fósforo es una característica útil ya que ayuda a minimizar el parpadeo pero no debe durar más que un cuadro de TV (40ms), ya que la reproducción de imágenes se haría borrosa si la persistencia fuera muy larga. La persistencia de la mayoría de los TRS utilizada actualmente es de alrededor de 5ms. En los monitores color la situación es más compleja, ya que no todos los fósforos tienen la misma persistencia (el fósforo azul es el más corto), pero están todas alrededor de los 5ms.

La división básica de monitores en CCTV es: B/N y color. Debido a las normas, debe haber compatibilidad entre B/N y color. En otras palabras, una señal de video B/N puede ser expuesta en un monitor color y una señal color puede ser expuesta en un monitor B/ N.Los monitores B/ N tienen una mejor resolución, ya que tienen sólo una capa de fósforo continua; pero los monitores color ofrecen una información muy importante acerca de los colores de los objetos. Ese factor es más importante según su aplicación. Por ejemplo, en un sistema CCTV donde se deban reconocer muchos detalles es más importante la buena resolución. Por lo tanto la mejor elección será un sistema B/N, mientras que donde se requiere identificación de personas o artículos, será mejor la elección del color.

TamañoLos monitores son identificados por el tamaño diagonal de su pantalla, generalmente expresado en pulgadas. Los monitores B/ N de tipo profesional tienen diferentes tamaños, los más usados son los de 9” (23cm) y 12” (31cm). Los tamaños más pequeños, como el de 5” (13cm) y 7” (18cm) son utilizados en Sistemas de Observación. Los de mayor tamaño son generalmente usados con Quad (divisores de pantalla en 4) o multiplexores y se pueden conseguir tamaños como 15” (38cm), 17” (43cm) y 20” (50cm).

Ajustes del monitor

Los monitores de CCTV generalmente tienen cuatro controles en el frente de la unidad: horizontal, vertical, brillo y contraste.El control horizontal ajusta el sincronismo de fase horizontal del monitor con la cámara. Mediante el mismo, trasladamos la imagen de izquierda a derecha. Cuando la fase horizontal se corre a uno de los extremos, la imagen se torna inestable y las líneas horizontales se quiebran. Un efecto similar aparece cuando los pulsos de sincronización horizontal son demasiados bajos o deformes. Esto ocurre generalmente cuando el cable coaxil es demasiado largo. (Debido a la resistencia interna y el efecto capacitivo del cable la señal que llega al monitor disminuye). El último efecto no puede ser compensado ajustando el control horizontal y sólo puede centrarse la imagen.

El control vertical ajusta el sincronismo de fase vertical. Esto tiene el efecto de compensación para varias sincronizaciones verticales de cámaras. Generalmente un monitor se ajusta para una sola señal de vídeo y entonces la imagen aparece estable. Sin embargo, cuando un monitor recibe varias señales de vídeo no sincronizadas, ocurre un efecto no deseado llamado rol de imagen. Este es quizás, el efecto menos deseado en CCTV. Ocurre debido a la falta de habilidad del monitor para bloquearse rápidamente a las diferentes señales mientras éstas cambian a través de un secuenciador o matriz. Esto también significa que diferentes diseños de monitores tienen diferentes tiempos de bloqueo. Los monitores de mayor calidad, compensan mejor este efecto.

El control de contraste ajusta el rango dinámico del haz de electrones, haciendo que la imagen tenga un contraste más alto o más bajo (una diferencia del negro al blanco). Se usa generalmente cuando las condiciones de luminosidad del recinto donde se encuentra el monitor cambian.

El control de brillo es diferente al de contraste porque sube o baja el nivel de continua del haz de electrones, mientras que preserva el mismo rango dinámico. Se ajusta cuando la reproducción del tono de la señal de vídeo no es natural.

Una regla simple es tener el brillo y el contraste ajustados de manera que el vigilador pueda ver la mayor cantidad posible de detalles en la imagen. A menor luz en el recinto, se podrá disminuir el contraste, mejorando la nitidez de la imagen y alargando la vida del TRC. A veces, es difícil ajustar correctamente el brillo y el contraste, especialmente cuando se conectan diferentes cámaras con diferentes señales de video. En este caso debemos decidir si cierta cámara necesita ajustar su nivel de iris o ALC.

Con el tiempo, la capa de fósforos del TRC del monitor se gasta. Esto se debe al continuo bombardeo de electrones a la que es sometida. La expectativa de vida de un TRC b/n es de alrededor de 20.000 a 30.000 horas. Esto equivale a un par de años en operación constante. Cuando el fósforo del TRC se ha gastado reproduce imágenes con muy poco contraste y nitidez. Los monitores color deberían durar un poco mas debido a la menor cantidad de electrones (no olvidar que hay 3 rayos diferentes para los tres colores primarios) usados para estimular a cada uno de los tres fósforos. De todas maneras después de unos años de uso constante, los ajustes de contraste y brillo ya no pueden compensar el envejecimiento del TRC y eso significa que los monitores deben ser reemplazados.

Generalmente cuando un monitor esta exponiendo la imagen de una cámara en forma permanente, se nota un efecto de imagen impresa. Si los ajustes de brillo y contraste se usan cuidadosamente de acuerdo con la luz ambiental, se puede prolongar la vida del monitor.

Otros dos controles que están generalmente en la parte trasera del monitor son el ajuste lineal y la altura de imagen.

El ajuste lineal ajusta las líneas de copiado vertical, que se reflejan en la simetría vertical de la imagen. Si no es correcto, aparecen círculos oviformes.

El control de altura de la imagen, impide que los círculos aparezcan elípticos.

Los monitores color también poseen un ajuste de color que aumenta o disminuye la cantidad de color de la señal. Este es diferente al control de brillo. Los monitores color son especialmente sensibles a la estática y otros campos magnéticos externos, ya que la reproducción del color depende de la posición dinámica de los tres haces de electrones (rojo, verde y azul).La menor presencia de otro campo magnético, como ser un altoparlante cercano al TRC, puede afectar uno de los haces más que a los otros dos. Esto crearía manchas

de color no naturales en ciertas áreas de la pantalla cercana al campo magnético. Para evitar esos efectos, los monitores de TV color tienen un elemento adicional en su diseño que se llama desmagnetizador. Es un circuito cerrado conductor alrededor del TRC a través del cual, cada vez que el monitor se enciende, se inyecta una fuerte pulsación de corriente. Esto crea pulsos electromagnéticos cortos pero fuertes que limpian cualquier campo magnético residual. Si el campo externo es fuerte y permanente puede ser que el desmagnetizador no pueda compensarlo.

Selector de ImpedanciaEn la parte trasera de la mayoría de los monitores CCTV hay una llave selectora de impedancia cerca de los dos conectores BNC. El propósito de esta, es el de permitir terminar al cable coaxil de video con 75 ohm cuando el monitor es el último elemento, o la de dejarlo en posición de alta impedancia si el monitor no es el último componente en el trayecto de la señal de video.Este ajuste logra que tengamos el 100% de la transferencia de energía y una reproducción de imagen perfecta.

Monitores LCD

Los monitores de cristal líquido LCD aún están en una fase primitiva de uso en CCTV. Se están volviendo muy populares en las computadoras portátiles, y pueden ser usados también en CCTV. Ya existen monitores color LCD de 10” y 14” con entradas de audio/ video, que significa que también pueden ser usados con señales de banda ancha de video.El concepto de funcionamiento de la pantalla LCD es bastante diferente a los principios de TRC. Quizás, la mejor descripción o analogía, sería que los monitores LCD son a los TRC como los CCD son a las cámaras de tubo. A saber, la imagen no esta formada por el copiado del haz de electrones sino enviando elementos de cristal líquido, que son polarizados en diferentes direcciones cuando se aplica tensión a sus electrodos. El nivel de tensión determina el ángulo de polarización, que como resultado determina la transparencia de cada píxel, formando de esta manera un elemento de la imagen de video.

Las ventajas del LCD son que no necesita de alta tensión ni capa de fósforo, lo que se traduce en una pantalla de tiempo de vida ilimitado. Posee un aspecto delgado y no produce distorsiones geométricas. Tiene bajo consumo de energía y no es afectado por los campos electromagnéticos como es el caso de los TRC.

Monitores de plasma Es la última tecnología en la fabricación de monitores. Algunos científicos se refieren al plasma como el 4º estado de la materia (los otros 3 son el sólido, líquido y gaseoso). A menudo el plasma es definido como gas ionizado. Estos monitores están hechos de un conjunto de píxeles, cada uno compuesto de tres sub-píxeles de fósforo, rojo, verde y azul.En oposición a los TRC donde la radiación de la luz era causada por el bombardeo de electrones, en estos aparatos se usa gas en estado de plasma para reaccionar con los fósforos en cada sub-pixel.Cada sub-píxel es controlado individualmente para obtener los 16.7 millones de colores. Debido a este hecho, en el proceso de plasma, no hay una distorsión geométrica como en el caso de los TRC y la agudeza de la imagen y la riqueza del color se realza. El contraste de la imagen también es elevado, lo que favorece su uso en áreas muy iluminadas. Como no requieren alta tensión como los TRC, se pueden realizar monitores más grandes. Los tamaños típicos de aparatos de plasma son desde 42’’ hasta 50’’. Es también importante el grosor de los aparatos de plasma que varía entre 4 a 6’’”. Esto es especialmente atractivo por razones estéticas y por limitaciones de espacio.

¿Qué funcion cumple el secuenciador?

La mayoría de los CCTV disponen de varias cámaras que deben verse en un solo monitor. Por lo tanto se necesita de un equipo que vaya cambiando secuencialmente en el monitor las señales de cada una de las cámaras. Este equipo se denomina secuenciador de video y se utiliza en la mayoría de los sistemas de CCTV pequeños y medianos.Los secuenciadores más usuales son para 4, 6, 8, o 12 entradas de cámaras. No se excluye otros números de entradas aunque son raros. Algunos modelos incluyen entradas de audio y secuencian ambas señales lo que permite al operador ver y escuchar simultáneamente lo que sucede en un recinto determinado.Generalmente las entradas de video son con conectores BNC y las de audio con conectores RCA.Otros modelos pueden incluir entradas de alarma, que permiten visualizar instantáneamente en la pantalla del monitor una cámara en alarma fuera de la secuencia predeterminada.Pueden disponer de una o dos salidas de video según el modelo.En el frente del secuenciador, generalmente hay controles para cada una de las entradas. Consisten en llaves que permiten incluir o excluir una cámara de la secuencia y la selección manual/automática de la misma.Se puede variar además el tiempo de secuencia mediante un potenciómetro. El ajuste más común y práctico es de 2 o 3 segundos.

Los sistemas de observación generalmente incluyen dentro del monitor un secuenciador para 2 o 4 cámaras con audio unidireccional o bidireccional. Dependiendo del modelo, la variación del tiempo de secuencia puede ser el mismo para todas las cámaras o permiten otorgarle tiempos independientes de secuencia para cada cámara.Un tiempo corto de escaneo puede ser no práctico y molesto para el ojo del operador, mientras que un tiempo mayor puede traer como resultado pérdida de información para las cámaras que no están expuestas. Por lo tanto siempre se debe llegar a una solución de compromiso para el uso de

En nuestra primera nota, hemos descripto los conceptos básicos necesarios para realizar la elección más conveniente del Sistema de CCTV de acuerdo a la prestación. Además resumimos las características principales de cámaras y lentes.En la segunda entrega nos hemos referido a monitores y secuenciadores.En esta oportunidad describiremos los divisores de pantalla QUAD y MULTIPLEXORES.

¿COMO REALIZAR LA ELECCION DEL DIVISOR DE PANTALLA Y QUE CRITERIO UTILIZAR?

Como vimos anteriormente, el problema que presentaban los secuenciadoRES era que un tiempo de secuencia demasiado corto, era poco práctico y molesto para el ojo del operador, mientras que un tiempo mayor traía como resultado pérdida de información de las cámaras no expuestas.

Esta situación indujo a los diseñadores de CCTV a crear sistemas compresores de video digitales, que permitan ver en una sola pantalla múltiples imágenes en forma simultánea.

En la actualidad hay varios sistemas que se pueden utilizar, de acuerdo a la cantidad de cámaras conectadas y las necesidades de grabación:

QUADDUO QUADMULTIPLEXORES

QUAD

Como el nombre lo sugiere, los compresores QUAD, ponen en una misma pantalla hasta 4 cámaras dividiendo la pantalla en 4 cuadrantes ( de ahí el nombre Quad).Para lograrlo, primero se digitaliza la señal de video y luego se comprime en los cuadrantes que le corresponden. La electrónica del equipo hace la corrección del tiempo, lo que significa que sincroniza todas las señales, de manera tal que cuando se produce la señal de video resultante, los 4 cuadrantes están en realidad residiendo en una sola señal y no hay necesidad de una sincronización externa.

Como con cualquier sistema digital de procesamiento de imagen, hay dos factores que definen la calidad del sistema: la resolución del almacenamiento del cuadro expresado en números de píxeles (horizontal x vertical) y la velocidad de procesamiento de la imagen.

La capacidad normal de almacenamiento del cuadro de los QUAD disponibles en el mercado, es de 1024 x 512 píxeles. Esta magnitud es suficiente comparada con la resolución de las cámaras, pero no debemos olvidar que dividimos la imagen en cuatro y cada cuadro tendrá 512 x 256 píxeles. Por este motivo, si debemos elegir QUAD, se debe optar por los de mayor resolución.

Además de este detalle, cada píxel almacena la información del nivel de gris (QUAD B/N) o la información color (QUAD color). Un buen QUAD B/N típico tendrá 256 niveles de gris, aunque 64 niveles son suficientes para algunos. Sin embargo a menor resolución, la imagen aparece demasiado digitalizada. Los QUAD color de mejor calidad tienen más de 16 millones de colores, que corresponde a 256 niveles de cada uno de los tres colores primarios; esto es 256³.

El segundo factor importante a tener en cuenta para la elección del QUAD es el tiempo de procesamiento de imagen.

Al principio la electrónica digital no era rápida, así que a menudo se notaban sacudidas, ya que sólo se podían procesar unas pocas imágenes por segundo.

Para ver movimientos suaves y continuos, se necesita que todas las imágenes se procesen a la frecuencia vertical de un sistema de TV (1/50s). Entonces, no hay demoras de movimiento en la imagen y el efecto digitalizado será menos perceptible. Estos equipos se llaman QUAD de Ti empo Real .

Los Quad de tiempo real y alta resolución son más costosos y los QUAD color son mas caros que los B/N ya que se necesitan tres almacenamientos de cuadro para cada canal (los tres colores primarios).

Existen actualmente en el mercado diferentes opciones para el diseño de un Sistema de CCTV con QUAD.

El más económico es el Sistema de observación con QUAD de tiempo real incorporado dentro del monitor. Hay versiones con pantallas de 10”, 12”, 14” y 17” en B/N y color.

Al estar todo el equipo integrado y presentado en forma de kit, que incluye cámaras y cables de interconexión, se logra un precio ventajoso.

Los QUAD más completos para Sistemas profesionales incluyen actualmente las siguientes funciones:

•  Entradas de alarma que posibilitan la grabación de eventos a pantalla completa en caso de intrusión. No importa lo bien que pueda verse en el monitor la imagen del QUAD. Cuando grabamos en VHS, la resolución se reduce a los limites de la VCR.

Estos límites son de 240 líneas de TV para una señal color y de alrededor de 320 para B/N. Cuando una imagen cuadrangular se reproduce desde la VCR, la definición es menor que lo visto originalmente en vivo. Por esta razón se puede diseñar un sistema para que se active la alarma y cambie la imagen de QUAD a pantalla completa. Los detalles de la actividad grabada podrán ser entonces mejor examinados. Permiten además definir el tiempo en que esta imagen queda presentada en el monitor. Generalmente se utilizan sensores infrarrojos pasivos, interruptores magnéticos, etc. para generar la señal de alarma.

•  Buzzer de alarma por pérdida de señal de video.

•  Generadores de caracteres de identificación de cámaras, fecha y hora.

•  Freez o congelamiento de imágenes,

•  Función secuenciador.

•  Zoom electrónico.

•  Programación en pantalla.

•  Control de ganancia de video individual por cámara y salidas para monitor y VCR.

Las funciones mencionadas anteriormente, permiten al operador una mejor visualización de imágenes en caso de ocurrir un evento.

Recientemente ha ingresado al mercado, una nueva generación de VCR digitales más económicas con QUAD incorporado. Cumple las dos funciones a un precio sumamente razonable, con resolución de 720 x 576 píxeles en modo video y 640 x 272 píxeles en modo grabación. Las funciones son similares a las de un QUAD profesional con el agregado de la VCR con una capacidad de hasta 2 discos rígidos.

DUO QUAD

Si se deben instalar más de cuatro cámaras en el sistema, la solución puede ser el DUO QUAD. Este equipo presenta una secuencia de dos imágenes en QUAD que se alternan con un tiempo regulable.

Las funciones de estos equipos son similares a las anteriores.

Es una solución de compromiso que permite visualizar hasta 8 cámaras a un precio económico.

MULTIPLEXORES

Cuando se deben visualizar y grabar en forma simultánea de 8 a 16 cámaras, la mejor elección es un MULTIPLEXOR. Este fue la evolución natural de los equipos procesadores de imágenes digitales.

Los multiplexores son dispositivos que realizan la división del tiempo haciendo múltiplexación de las señales de entrada de video y producen dos clases de salidas de video: una para visualizar y otra para grabar.

La salida para visualizar muestra todas las cámaras a la vez en una misma pantalla. Esto significa, que si tenemos un multiplexor para de 9 cámaras, todas podrán verse en un mosaico de 3 x 3. El mismo concepto se aplica a los multiplexores de 4 y de 16 cámaras.

Generalmente en la mayoría de los multiplexores, se puede seleccionar cámaras en pantalla completa. Mientras la salida de video muestra esta imagen, la salida de VCR envía las imágenes multiplexadas de todas las cámaras seleccionadas para grabar.

El multiplexor divisor de tiempo tiene la apariencia de un conmutador secuencial muy rápido, con la diferencia de que todas están sincronizadas para ser grabadas en VCR de manera secuencial.

Para comprender el funcionamiento, debemos mencionar unas pocas cosas sobre el concepto de grabación en una Videograbadora o VCR (abreviatura de Video Cassette Recorder).

Los cabezales de grabación de video (generalmente son dos) están ubicados en un tambor rotativo de 62 mm, que realiza un escaneo helicoidal de la cinta de video que pasa alrededor del tambor. La velocidad de rotación depende del sistema de TV: para PAL es de 25 revoluciones por segundo y para NTSC es de 30. Usando los dos cabezales, ubicados a 180º opuestos uno al otro en el tambor de video, el copiado helicoidal puede leer o escribir 50 campos cada segundo para PAL y 60 para NTSC. Esto significa que cada campo de TV (312.5 líneas para PAL y 262.5 para NTSC) se graba en pistas oblicuas en la cinta en forma apretada una al lado de la otra. Cuando el VCR vuelve a transmitir la información grabada, lo hace con la misma velocidad que el estándar de TV requiere de manera que otra vez reproducimos imágenes de movimiento.

Sin embargo, ya que los cabezales de las VCR son mecanismos electromecánicos, la precisión de la velocidad de rotación es critica. Debido a la inercia electromecánica, las VCR tienen un tiempo de respuesta de bloqueovertical mas largo que los monitores.

Por esta razón se producen saltos de imagen cuando se graban cámaras no sincronizadas a través de un conmutador secuencial.

Con grabaciones y reproducciones normales, los cabezales de video están constantemente grabando o leyendo campo tras campo. Hay 50 para PAL y 60 para NTSC por segundo.

En vez de grabar una cámara unos segundos y luego otra unos segundos y así sucesivamente que es lo que realiza un conmutador secuencial, el multiplexor procesa las señales de video de manera tal que cada campo de TV enviado a la VCR es otra cámara (generalmente la siguiente en orden de entradas).

De esta manera, tenemos una señal muy rápida que proviene del multiplexor y conmuta con la misma velocidad con que graban los cabezales de grabación. Esta velocidad depende de la clase de VCR y del modo de grabación. Esta es la razón por la que es muy importante ajustar el multiplexor a una relación de salida apropiada para cada VCR particular. Esta selección esta disponible en todos los multiplexores en su menú de ajuste.

Además de la sincronización de salida, multiplexor - VCR, teóricamente también esta la necesidad de una sincronización de entrada, cámaras – multiplexor, pero al ser estos procesadores de imágenes digitales, esta sincronización ocurre dentro del multiplexor. Esto significa, que diferentes cámaras pueden mezclarse en un multiplexor y no tienen necesidad de ser sincronizadas entre sí.

Hay en el mercado, sin embargo, modelos de multiplexores diseñados para sincronizar las cámaras enviando pulsos de sincronización por vía del mismo cable coaxil que trae la señal de video de regreso y luego multiplexa las cámaras sincronizadas. Estos multiplexores son más rápidos.

Cuando se necesita reproducir la imagen, la salida de video de la VCR ingresa primero al multiplexor y luego de este solamente se extrae la señal de la cámara seleccionada y se la envía al monitor. El multiplexor puede exhibir cualquier cámara en pantalla competa o reproducir todas las cámaras grabadas en el modo mosaico.

Debe entenderse que el número de imágenes tomadas por cada cámara durante la grabación depende del numero total de cámaras conectadas al multiplexor y el modo en que esté programada la VCR Time Lapse (VCR TL). Esto significa, que no es posible grabar imágenes en tiempo real desde todas las cámaras a la vez , porque como el nombre lo sugiere, esta es una multiplexación de la división del tiempo.

Sin embargo, hay maneras de mejorar el desempeño usando sensores de alarma externos en el multiplexor, que posicionan la cámara en alarma.

El mejor método es grabar en un modo de lapso de tiempo tan corto como sea posible y también mantener la menor cantidad de cámaras que sea posible. En otras palabras, conviene grabar en modo 24hs y cambiar la cinta una vez por día.. Si el sistema no será atendido durante los fines de semana, entonces se deberá seleccionar un modo de lapso de tiempo de 72 hs.

Se puede calcular los intervalos de tiempo entre las tomas subsiguientes de cada cámara. Supongamos que tenemos una VCR TL que graba en modo lapso de tiempo 24hs. Anteriormente hemos dicho que la VCR de tiempo real normal hace 50 tomas por segundo en PAL y 60 en NTSC. Cuando la VCR esta en el modo 24hs hace una toma cada 0.16seg. Esto es fácil de calcular: cuando una VCR PAL graba en tiempo real hace una grabación de campo cada 1/50=0.02seg. Si la TL VCR esta en el modo 24hs (cuando 3hs es su posibilidad de grabar en tiempo real) significa que es 24/3=8 veces más lenta la frecuencia de grabación. Si multiplicamos 0.02 x 8 = 0.16seg. El mismo ejercicio para VCR NTSC nos dará una grabación de campo cada 1/60 = 0.0167seg. Para un modo de 24hs, cuando se usa una cinta T120, eso es 24/2=12. Esto significa que en el modo de 24hs en formato NTSC, la TL VCR se mueve doce veces mas lenta para llenar las 24 en una cinta de 2hs. Por lo tanto, el índice de actualización de cada campo grabado en un modo de 24hs es de 12 x 0.0167= 0.2seg.

Por lo tanto, si el multiplexor tiene una sola cámara, hará una toma cada 0.16 seg. en PAL y cada 0.2 seg. en NTSC . Si hay mas cámaras en el sistema, para calcular el índice de restauración de cada cámara, necesitamos multiplicarlo por el numero de cámaras y añadirle una fracción de tiempo que es la que el multiplexor utiliza para la sincronización de las cámaras. Por lo tanto, si tenemos 8 cámaras para grabar, 8 x 0.16 = 1.28seg (PAL) y 8 x 0.2= 1.6seg (NTSC). Agregándole el tiempo que lleva corregir la sincronización y los intervalos de tiempo real entre las tomas subsiguientes de cada cámara, debería dar aproximadamente 1.5 a 2 seg. Este no es un mal numero cuando consideramos que las 8 cámaras son grabadas en una sola cinta . Si debemos identificar un hecho importante ocurrido a una hora determinada, podemos o bien ver todas las cámaras en modo de mosaico para saber cuales tienen una actividad importante, o seleccionar cada una de ellas de manera individual en pantalla completa.

Muliplexores SIMPLEX, DUPLEX o TRIPLEX?

La mayoría de los multiplexores permiten ver las imágenes de cualquier cámara seleccionada en un modo mosaico mientras se están codificando. Cuando se necesita ver una cinta grabada, la salida de la VCR no va directo al monitor, sino que debe ir nuevamente a través del multiplexor para que las imágenes sean codificadas. Mientras realiza este proceso, el multiplexor no puede ser usado para grabar. Por lo tanto, si es muy importante grabar y se necesita reproducir al mismo tiempo, se necesita otro

multiplexor y otra VCR. Estos multiplexores que solo pueden hacer una sola cosa por vez se llaman multiplexores simplex.

Los multiplexores dúplex, en realidad son dos multiplexores en una unidad, una para grabar y otra para reproducir. Por lo tanto se debe contar con 2 VCR si se necesita grabar y reproducir simultáneamente.

Los llamados triplex tienen la misma funcionalidad que los dúplex, con el agregado de que pueden exhibir una mezcla de imágenes en vivo y grabadas simultáneamente en un monitor.

La elección final siempre dependerá de las necesidades del usuario, la disponibilidad de personal de vigilancia y el presupuesto disponible para realizar el equipamiento.

En las notas anteriores hemos analizado como elegir el Sistema de CCTV más adecuado y seleccionar cámaras, lentes, monitores, secuenciadotes, Quad y multiplexores, de acuerdo a la prestación requerida.

¿COMO ELEGIMOS EL MEDIO MAS ADECUADO PARA TRANSMITIR LAS IMÁGENES CAPTADAS POR LAS CAMARAS A SECUENCIADORES, MULTIPLEXORES, MONITORES, ETC?

Los medios para transmitir la señal de video producida por las cámaras a los demás componentes del CCTV son los siguientes: CABLE COAXIL - PAR TRENZADO UTP - ENLACE INALAMBRICOCABLE DE FIBRA OPTICA - POR LINEA TELEFONICA - POR INTERNET

CABLE COAXIL

Se define como cable coaxil aquel en el cual los dos conductores tienen el mismo eje, siendo el conductor externo una malla metálica cilíndrica separada del conductor interno por medio de un material dieléctrico. La malla externa, además de conductor de retorno, cumple la función de blindaje contra

interferencias electromagnéticas y equipara el potencial de masa entre los equipos que componen el sistema, con la consiguiente estabilización de los parámetros eléctricos.

La transmisión de señales de video a través de un cable coaxil es conocida como transmisión desbalanceada, debido a la forma constructiva del cable.El blindaje rechaza exitosamente interferencias electromagnéticas superiores a 50 kHz.

La radiación proveniente de las redes eléctricas de 50 Hz es más difícil de eliminar y depende fundamentalmente de la corriente que circula por los conductores cercanos. Por este motivo conviene alejar por lo menos 30 cm los cables coaxiles de video de los que transportan energía.La manifestación visual de esta interferencia son barras o líneas horizontales que se desplazan hacia arriba o hacia abajo en la pantalla del monitor. La frecuencia de desplazamiento se determina por la diferencia entre la frecuencia de campo de video y la frecuencia de la red eléctrica. Varía generalmente entre 0 y 1 Hz.

Las radiaciones electromagnéticas provocadas por rayos o vehículos se visualizan como ruidos irregulares.Uno de los parámetros principales de los cables coaxiles es su impedancia característica.Se define como la relación entre la tensión aplicada y la corriente absorbida por un cable coaxil de longitud infinita.

Puede demostrarse que para un cable coaxil de longitud real conectado a una impedancia del mismo valor que la característica, el valor de la impedancia de la línea permanece igual al de la impedancia característica. La impedancia característica no depende ni de la longitud del cable ni de la frecuencia; sólo de la capacitancia y la inductancia por unidad de longitud.Es decir que depende de la construcción física y del material con que esta compuesto el cable.

Sin embargo, esto no es cierto cuando la longitud de un coaxil tipo RG- 59 excede los 200 metros. La resistencia y la capacitancia, entonces se vuelven significativas y afectan a la señal de video.Sin embargo, para longitudes razonablemente cortas, lo dicho anteriormente es una aproximación bastante buena. El cable coaxil RG 59, generalmente usado en la mayoría de las instalaciones de CCTV, tiene una impedancia característica de 75 ohm.Otro tipo de cable coaxil como el RG 11, también de 75 ohm de impedancia característica, se utiliza para tendidos de gran longitud. Es de mayor diámetro, tiene menores pérdidas pero su costo es superior.Para lograr la máxima transferencia de señal entre los distintos componentes de un Sistema, todas las entradas y salidas deben tener la misma impedancia característica. Si esto no sucede, toda o parte de la señal de video se refleja hacia su origen y la calidad de la imagen que visualizamos en el monitor queda afectada.

La forma de unir el cable coaxil a los equipos es a través de un conector BNC. Es importante destacar que la correcta fijación del conector al cable es fundamental para que no se produzcan pérdidas de señal por cortocircuitos o variación de impedancia.

PAR TRENZADO UTP

Cuando las distancias entre los distintos componentes de un sistema de CCTV exceden los 200 mts, la transmisión de video por par trenzado es una opción muy conveniente frente al cable coaxil con amplificadores de video ya que estos amplifican también las interferencias.En la actualidad el cable aconsejado es el UTP (Unshielded Twisted Pairs) categoría 5 o superior, que permite velocidades de transmisión de 100 MHz.

La impedancia característica del cable UTP es de 100 ohm. El principio de funcionamiento es sencillo. Toda

interferencia electromagnética y ruido no deseado que llegue a ambos conductores, se cancelará debido a que el sistema admite señales en modo diferencial (distinta polaridad en cada conductor del par), ya que están balanceados con respecto de masa. Por este motivo se la conoce como transmisión balanceada y es necesario que los cables estén trenzados.Por lo tanto a diferencia de la transmisión por cable coaxil donde la malla protectora está conectada a masa e iguala el potencial 0 entre los dos puntos, en el caso del par trenzado esto no ocurre.

La adaptación entre los equipos y el cable se realiza a través de un “ balun”. El término proviene de las palabras balanced – unbalanced. Es un transformador que se conecta a una salida desbalanceada como la de una cámara y los otros dos extremos se conectan al par trenzado.Es necesario un segundo “balun” para volver a convertir la línea balanceada en desbalanceada a la entrada del monitor. Los balunes pasivos no necesitan energía

externa y son bilaterales, es decir trabajan indistintamente en ambos extremos de la línea. Con estos elementos se logran transmisiones de señal de video a distancias de hasta 600 mts. Para longitudes mayores se utilizan balunes activos que incluyen amplificadores diferenciales con una buena relación de rechazo de modo común (CMRR).El amplificador lee la señal diferencial entre los cables y elimina la mayor parte del ruido no deseado. Cuanto más perfecto sea el balance del sistema menor será la interferencia externa.

La Relación de Rechazo de Modo Común CCMR (Common Mode Reject Ratio) es un parámetro que se utiliza para medir ese balance.Se define como: CCMR = 20 x log (Vdm/Vcm), donde Vdm es la señal medida sobe la salida desbalanceada.Vcm una señal inducida en ambos conductores.Por lo tanto si tenemos un factor CCMR de 60 db en un rango de frecuencias entre 15 KHz y 5 MHz, sería equivalente a que una señal de 10 V genere 10 mV de interferencia en la señal de video.El CMRR de los balunes disponibles en el mercado varía entre los 40 db y 60 db.Debemos destacar que con un balun que sólo tenga un CMRR de 40 db, la interferencia a la entrada de un monitor será 10 veces superior.Las ventajas adicionales de la transmisión de video por par trenzado son:• Se pueden utilizar cableados existentes de redes de computación.• Menor costo para tendidos superiores a los 300 mts.• Como el cable UTP dispone de 4 pares, se pueden conectar hasta 4 cámaras con un solo cable y de menor sección que la de un cable coaxil.• Menores pérdidas• Menores interferencias

ENLACE INALAMBRICO

Se utiliza para transmitir en forma inalámbrica una imagen de CCTV a una distancia entre los 100 mts y 8.000 mts.La señal de video se modula con una frecuencia que pertenece a la región de las microondas del espectro electromagnético. Las longitudes de onda de esta región están entre 1 mm y 1m. Si usamos la conocida ecuación entre frecuencia y longitud de onda:

donde c es la velocidad de la luz 300.000.000 m/s, podemos deducir que la región de las microondas está entre 300 MHz y 3000 GHz.

De hecho, la región superior se superpone con las frecuencias infrarrojas que están definidas hasta los 100 GHz. Por lo tanto, la parte más baja del espectro de frecuencia infrarroja también se encuentra en la región de las microondas. En la práctica, sin embargo, las frecuencias típicas que se usan para la transmisión de video están entre 1 GHz y 10 GHz.Las conexiones de microonda transmiten un ancho de banda muy grande de señales de video así como también otros datos si es necesario (incluyendo audio y /o control de PTZ). El ancho de banda depende del modelo del fabricante. Para una unidad bien construida, un ancho de banda entre 6 MHz y 7 MHz es suficiente para enviar señales de video de alta calidad sin una degradación visible.Las microondas son usualmente unidireccionales cuando se envía a la señal de video CCTV desde un punto A hasta un punto B, pero también pueden ser bidireccionales cuando se necesita enviar la señal de video en ambas direcciones, o bien la de video en una y la de datos en la otra.La técnica de codificación en la transmisión de video es generalmente la de

modulación de frecuencia (FM), pero también se puede usar la de modulación de amplitud (AM).Para un correcto enlace, se necesita tener visión óptica entre el transmisor y el receptor.

Las antenas de transmisión y de recepción pueden ser omnidireccionales, tipo Yagui, parabólicas o combinaciones entre ellas.Las distancias que se pueden alcanzar con esta tecnología dependen de la potencia de salida del transmisor y de la ganancia de las antenas.Obviamente, las condiciones atmosféricas van a afectar la calidad de la señal. El mismo enlace que tiene una imagen excelente en un buen día puede tener una pérdida de señal considerable durante una fuerte lluvia, si no está diseñado apropiadamente.La niebla, el viento y la nieve también afectan la señal. Si una antena parabólica no está adecuadamente anclada, el viento puede afectar el enlace al sacudirla y así causar una pérdida intermitente de la señal de video.Se logran excelentes enlaces de hasta 2.000 mts con equipos de 35 mW y antenas tipo Yagui de 14 elementos con ganancias de 14,5 db.

¿COMO REALIZAMOS LA ELECCION DEL EQUIPO DE GRABACION DE IMÁGENES?

Una vez configurado el Sistema de CCTV, se debe decidir como almacenar durante un período determinado, la información recogida por las cámaras. Si ante un evento es necesario analizar las imágenes grabadas con anterioridad, la calidad y fácil disponibilidad de las mismas resulta fundamental para una correcta evaluación de lo sucedido. Para almacenar las imágenes existen en la actualidad dos métodos:

GRABACION EN CINTA MAGNETICA GRABACION DIGITAL

Analizaremos las características de ambas alternativas.

GRABACION EN CINTA MAGNETICA

El principio de funcionamiento de la grabación en cinta magnética, consiste en hacer pasar una señal de corriente alterna a través de una bobina con núcleo magnético permeable en forma de anillo. Una pequeña hendidura en el núcleo, permite que el flujo magnético salga del anillo y que el circuito magnético se cierre a través del aire. Este elemento se denomina cabezal y actúa como extractor del campo magnético.

Si hacemos pasar muy cerca del cabezal una cinta fina cubierta con partículas magnéticas que actúan como pequeños imanes, el flujo magnético pasa a través de ella cerrando el circuito. La aplicación al cabezal de una señal de CA modulada permite que las partículas de la cinta puedan polarizarse en varias direcciones dependiendo de la intensidad de corriente y su sentido.

Para trasladar la información a la cinta, ésta debe moverse a velocidad constante sobre el cabezal. Si la cinta permaneciese inmóvil no almacenaría información y sólo registraría un estado final de campo magnético. Cuanto más rápido sea este movimiento y más pequeña la hendidura, se podrá grabar a frecuencias más altas o sea con mayor resolución. Lo expuesto es una descripción muy simplificada de este proceso de grabación.

El inconveniente que se presentaba en los primeros equipos era que para realizar una grabación de video monocromática con un ancho de banda de 3 MHz se requería una velocidad de cinta de 300 cm/seg y 10.800 mts de cinta para 1 hora de grabación. Las videograbadoras VCR (Video Cassette Recorder) actuales, utilizan el sistema VHS de grabación helicoidal y cinta de ½” de ancho.

El objeto del formato VHS (Video Home System) es obtener mayor densidad de información y registrar más tiempo en menor longitud de cinta. En un principio se usaron 2 cabezales de grabación-reproducción opuestos 180º.

Esto permite que la cinta siempre esté en contacto con uno de ellos. Se colocan sobre un cilindro porta cabezales que se encuentra inclinado respecto del desplazamiento longitudinal de la cinta. El cilindro se compone de dos tambores concéntricos, uno fijo y otro móvil giratorio, sobre el cual se encuentran los cabezales.El tiempo que tarda cada cabezal en iniciar y finalizar su contacto con la cinta, determina el contenido de información. Este tiempo coincide con un campo video. Si en una pista se graba la información del campo impar, esta información es registrada por el cabezal "A", mientras que en la pista vecina, el cabezal "B" imprime el campo par; así sucesivamente se registrará toda la información de un programa. Esto significa que en una rotación completa del cilindro, se grabarán o leerán dos pistas cuyo contenido será las 312,5 líneas de un cuadro para PAL.La conmutación de cabezas ocurre una vez por campo. Para que ésta conmutación produzca mínima interferencia, el cambio se efectúa sobre las últimas líneas del campo, antes de los pulsos de sincronismo vertical. Vale decir que cada inicio de pista comienza con el pulso de sincronismo vertical.

En la exploración helicoidal se consigue una velocidad alta cinta-cabezal, mientras la cinta avanza lentamente. La velocidad de la cinta es de 2,339 cm/s, en cambio el cabezal frente a la cinta se desplazará a la velocidad tangencial del cilindro.El cilindro gira a 1500 rpm en PAL y equivale a 25 vueltas por segundo.

Con esta velocidad se logra un ancho de banda aceptable para la grabación de video. En la cinta con formato VHS de ½”, cada uno de los surcos inclinados de grabación tiene 0,049 mm de ancho y 100 mm de longitud. En este espacio tiene que grabarse la información de 312,5 líneas de TV para PAL. Por lo tanto es muy importante que la cinta tenga excelente calidad mecánica y magnética.

La VCR graba con un ancho de banda que depende del tamaño del tambor de video, de la velocidad de rotación y de la calidad de la cinta. El ancho de banda máximo que admite por sus características el formato VHS para una señal color es de 3 MHz, que corresponde a 240 líneas de resolución horizontal. Para una señal B/N la resolución llega a 300 líneas.

Actualmente la mayoría de las VCR trabajan con 4 cabezales. Hay modelos que han incorporado el formato SUPER VHS cuyo desarrollo permite grabar con un ancho de banda de 5 MHz correspondiente a 400 líneas de resolución. Las videograbadoras hogareñas no poseen indicación de fecha y hora ni entradas de alarma y sincronismo, siendo 10 hs el máximo que pueden grabar en PAL.

Para la grabación de imágenes provenientes de Sistemas de Seguridad, se utilizan los equipos VCR TIME LAPSE o videograbadoras por lapso de tiempo. La VCR TL puede grabar hasta 960 hs en una sola cinta de 180 minutos en PAL. La mayoría de los equipos permite seleccionar el modo de grabación en 3, 6, 12, 24, 48,72, 96, 120, 168, 240, 480, 720 y 960 hs.

Hasta el modo 12 hs, la cinta se mueve con velocidad continua, después de lo cual, comenzando con la de 24 horas, se mueve por impulsos de tiempo determinado. Esto se logra con un motor que mueve la cinta en pasos discretos, mientras el tambor rota constantemente.

El tiempo que transcurre entre los pasos discretos con los que gira la cinta, se incrementa según el modo de grabación. Las cintas rotuladas con la letra “E” tienen tiempos especificados de duración para norma PAL, mientras los que tienen letra “T” especifican tiempos para la norma NTSC.

Si se utiliza una cinta E 180 especificada para 180 minutos o 3 hs de grabación en PAL, para grabar en TIME LAPSE modo 24 Hs, el intervalo de grabación de video o refresco de imagen se produce cada 0,16 seg. En el modo 120 hs el refresco de imagen es de 0,8 seg. y en 960 hs 6,4 seg.

En modo TL, la VCR no graba las imágenes en tiempo real ya que no registra 50 campos por segundo. Para PAL en modo 24 hs se graban 6,25 campos por segundo y en modo 960 hs sólo 0,156 campos por segundo.

Como se mencionó en otra nota, si se utiliza un multiplexor vinculado a una VCR TL con una sola cámara y de acuerdo a los valores mencionados anteriormente se grabará un campo cada 0,16 seg. en PAL. Si hay por ejemplo 8 cámaras en el sistema, para calcular el índice de restauración de cada cámara, se debe multiplicar 8 x 0,16 = 1,28 seg. En la práctica este tiempo es de 1,5 a 2 seg. Si fueran 16 cámaras aproximadamente 4 seg. Consecuentemente en otros modos de grabación, los tiempos de refresco de imagen son apreciablemente más largos.

Es muy importante tener en cuenta estos valores cuando se debe analizar una grabación luego de ocurrido un evento. Dependiendo del modo en que se ha grabado, se pierde mayor o menor cantidad de información.

Se puede grabar y reproducir en cualquier forma. Una cinta grabada en modo TL, se puede reproducir en movimiento rápido en el modo 3 hs. Asimismo una cinta grabada en modo 3 hs, puede reproducirse en cámara lenta en modo TL. Además hay modelos que permiten una reproducción cuadro por cuadro.

Las VCR TL cuentan con una entrada de alarma externa, que ante un disparo cambian de modo TL a TIEMPO REAL por un período determinado. Esto permite grabar sin pérdida de información en momentos críticos. Además la búsqueda se simplifica al poder realizar un listado de los eventos de alarma.

Si la VCR TL graba sólo en ocasión de alarma, la duración de la cinta supera las 960 hs. De todas maneras es aconsejable que siempre esté grabando en modo TL y conmute a TIEMPO REAL ante una alarma para evitar la inercia del mecanismo en el arranque y no perder cuadros.

Hay marcas que disponen también la búsqueda por fecha y hora. Cuando la cinta se ha grabado totalmente, se puede programar la VCR para que finalice la grabación o se rebobine y reinicie, sobreimprimiendo las imágenes anteriores.

Por seguridad no se aconseja grabar períodos muy largos con una sola cinta, debido a que en caso de daño o extravío se perdería información importante. Conviene tener por ejemplo cintas para días pares y cintas para días impares o por semana, etc.

Los cabezales de las VCR tienen una vida útil de 10.000 hs, lo que equivale a más de un año de grabación en forma continua. Por tal motivo los fabricantes aconsejan reemplazarlos transcurrido dicho período.

Es importante tener en cuenta la calidad de la cinta que se utiliza y el esquema de mantenimiento recomendado por el fabricante. La cinta desprende con el uso, partículas microscópicas de material magnético que ensucian los cabezales. Cuanto mejor es la calidad de la cinta menor es este efecto.

El polvo ambiental también se acumula con el uso en los cabezales y con el tiempo impide un buen contacto con la cinta, degradando la grabación y reproducción.

Por lo tanto es muy importante realizar el mantenimiento periódico de limpieza sugerido por los fabricantes para prolongar la vida útil del equipo.

Si bien los equipos de grabación analógica VCR TL son los más difundidos en este momento, el avance de la tecnología digital hace que ya tengamos en el mercado alternativas disponibles con gran variedad de prestaciones.

GRABACION DIGITAL

La grabación digital ofrece una serie de ventajas con respecto a la grabación en cinta magnética. En las VCR TL la información no puede ser procesada y la calidad de reproducción de las imágenes es siempre inferior a la original. No se tiene acceso rápido y directo a una toma determinada y requieren mantenimiento periódico.

En cambio las imágenes digitales, además de ser mucho más inmunes al ruido, mantienen inalterable su calidad luego de muchas visualizaciones. La cinta, ante la reproducción reiterada en el análisis de un evento, se degrada rápidamente. La desventaja es que hoy todavía el costo es superior al de grabación en VCR TL.

Para grabar digitalmente una imagen en color de alta definición correspondiente a un cuadro de TV sin compresión, necesitaríamos 1.282 KB. Pero si se quiere grabar en tiempo real y reproducir archivos de ese tamaño, se necesitaría para PAL 1.282KB x 25 campos por segundo, lo que equivaldría a 31 MB/seg.

Como se deduce del análisis de estas magnitudes, no se pueden almacenar digitalmente imágenes sin procesar. La solución práctica consiste en comprimir las imágenes, para lo cual se han desarrollado distintos estándares de compresión de video que permiten la recuperación de la información con una calidad aceptable.

Los tipos más comunes son:

MPEG-1MPEG-2MPEG-4WAVELET

El análisis de cada uno de ellos lo desarrollaremos en la próxima edición del catálogo.

¿COMO REALIZAMOS LA ELECCION DEL EQUIPO DE GRABACION DE IMÁGENES?

En la nota anterior habíamos comentado las diferencias entre la GRABACION EN CINTA MAGNETICA Y LA GRABACION DIGITAL, mencionando los distintos estándares de compresión de imágenes que utilizan las videograbadoras digitales actualmente disponibles en el mercado.

Haremos un análisis somero de estos, para comprender mejor las especificaciones dadas por los fabricantes de DVR (Digital Video Recorder).

La necesidad de realizar la compresión de las imágenes de video surge del siguiente análisis:

Una imagen color de buena resolución puede tener un tamaño promedio de 720 x 576 elementos de imagen, lo que equivale a un total de 414.720 píxeles.

Cada uno de los píxeles se representa por 1 byte u 8 bits, equivalente a 256 niveles de color. (1)

De esta manera, un cuadro de TV compuesto por 2 campos se representa por 414.720 bytes de información.

Para una imagen color, hay 3 colores primarios que se codifican con 256 niveles produciendo 256 (a la 3) combinaciones.

Por lo tanto el número total de bytes que se necesitan para describir digitalmente cada uno de los 3 colores primarios posibles para cada píxel es de 414.720 x 3 o 1.244.160 bytes equivalente a 1.215 kB.

Esta es la representación completa de un cuadro de TV sin compresión.

Pero si necesitamos almacenar imágenes en tiempo real y una reproducción de archivos de esos tamaños, necesitaríamos 1215 KB x 25 cuadros/seg equivalente a 30.375 kBs o 29,66 MBs (Megabytes por segundo), que es aproximadamente 250 Mbps lo que representa un índice de transferencia enorme para los discos rígidos disponibles en la actualidad. Estos trabajan aproximadamente a 40 Mbps.

De los números expuestos surge claramente la necesidad de comprimir las imágenes para adaptarlas a los medios de almacenamiento disponibles. Para ello se han desarrollado los siguientes métodos:

MPEGes la abreviatura de Moving Picture Experts Group (Grupo de expertos en imágenes dinámicas) y es un estándar de compresión de audio, video y datos establecido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. No define un algoritmo de compresión sino más bien la compresión del flujo de información y la organización de datos digitales para grabación, reproducción y transmisión.

Se basa en almacenar las evoluciones de la imagen y no la imagen misma, con lo que se logra un ahorro considerable de espacio y por lo tanto de ancho de banda. El funcionamiento de esta técnica consiste en crear fotogramas de referencia para luego comparar los anteriores y los posteriores, a los que se les aplican los cambios necesarios para conseguir la visualización de la escena completa.

Como más del 90% de los datos digitales que representan una señal de video son redundantes, se pueden comprimir sin dañar visiblemente la calidad la misma.

MPEG-1 Data de 1991 y se diseñó para introducir video en un CD ROM. La resolución máxima que se obtiene es de 352 x 240 píxeles y la velocidad de transferencia queda limitada a 1,5 Mbps. La calidad que se logra es similar a la de VHS.

MPG-2 Fue establecido en 1994 para establecer mayor calidad con mayor ancho de banda. La velocidad de transferencia de información es de 3,5 Mbps a 10 Mbps y 720 x 486 píxeles de resolución. Es compatible con MPG-1

MPEG-4 En el estándar MPEG-4 se definen objetos audiovisuales con los que se puede interactuar, mezclando sonido, imagen, texto y gráficos en dos y tres dimensiones. En lugar de comprimir un cuadro en forma completa, MPEG-4 utiliza un enfoque basado en capas, donde se separa el primer plano de la escena de su ambientación. Si por ejemplo, hay una persona caminando en primer plano dentro de un entorno relativamente estático, MPEG-4 los trata como dos capas diferentes y utiliza distintas compresiones para cada una de ellas. La gran ventaja es que se obtiene una calidad de imagen similar que con MPEG-2 con menor ancho de banda.

Es además el estándar de compresión más utilizado en la actualidad por los fabricantes de DVR.

JPEG Y M-JPEG JPEG (Joint Photographic Experts Group) es el nombre del comité que recomendó su utilización. Es un mecanismo estandarizado de compresión de imágenes inmóviles que pueden ser cuadros o campos de TV. Trabaja transformando bloques de 8 x 8

elementos de imagen usando la transformada discreta del coseno (DCT. Está a su vez basada en la transformada rápida de Fourrier Recordemos que mediante el análisis de Fourrier, cualquier señal puede ser representada como una superposición de ondas sinusoidales de determinadas frecuencias.

Como los archivos de JPEG son independientes unos de otros, cuando se utilizan en grabación de CCTV, pueden ser reproducidos fácilmente en reverso y variar la velocidad de reproducción. Pueden además copiarse como archivos únicos o grupales. La calidad se puede graduar modificando los parámetros de compresión.

Es utilizado en la actualidad por las cámaras fotográficas digitales.

M-JPEG (Motion JPEG) se basa en el anterior y considera al video como una sucesión de fotografías. Algunas DVR lo utilizan.

WAVELET Se ha desarrollado otra forma más eficiente que la transformada de Fourrier para analizar señales con comportamiento transitorio o con discontinuidades: el análisis de WAVELET. Está localizado en el tiempo y dura unos cuantos ciclos, en contraste con una sinusoide de Fourrier que no es una función finita y se extiende al infinito.

En ambos análisis se utiliza un algoritmo para descomponer la señal en elementos más simples.

La transformada de WAVELET representa una señal como una suma de wavelets con diferentes localizaciones y escalas. Los coeficientes de wavelet cuantifican la fuerza de la contribución de las wavelets a esas localizaciones y escalas. Permite develar los detalles y la película a nivel global.

La compresión WAVELET transforma la imagen entera en comparación con los bloques de 8 x 8 elementos de JPEG. Es más natural, ya que sigue la forma de onda de los objetos de la imagen. La ventaja principal de WAVELET sobre JPEG es mayor factor de compresión para igual o mejor calidad de imagen. También es utilizado por algunos modelos de DVR.

Los cambios tecnológicos que se están produciendo en los métodos de compresión son vertiginosos. Hay equipos que utilizan el estándar H.264 cuyo objetivo es también ofrecer alta compresión de video preservando la calidad y ya existen publicaciones que se refieren al estándar MPEG-7. Por este motivo es fácil inferir que en tiempos no muy lejanos, contemos con mayores prestaciones y calidades en sistemas digitales de grabación.

CARACTERISTICAS DE LAS DVR Cuando se debe realizar la elección de una DVR, es muy importante analizar las especificaciones de los distintos modelos, para adecuar el equipo a las necesidades del usuario tanto en base a la calidad de reproducción como al presupuesto disponible.

Existen en el mercado equipos estándar para 4, 8 o 16 cámaras.

Vienen presentados como equipos autónomos, con una CPU en los que se le colocan discos duros y se le conectan monitores. Se administran a través de un software de gestión local y remoto. También como placas PCI (Perpheral Components Interface) que se insertan en una PC. El software de gestión está incluido.

Entre los parámetros que se deben tener en cuenta, están la cantidad de imágenes por segundo que permiten grabar, el tamaño de la imagen en píxeles y en KB y la capacidad de almacenamiento que admiten.

Según los modelos, las imágenes por segundo se especifican para la totalidad de las cámaras o individual por cámara.

Si la especificación de un equipo es que puede grabar 100 cuadros por segundo y tiene capacidad para 16 cámaras, significa que la velocidad máxima de grabación por cámara será de 6,25 cuadros por segundo.

Una grabación que se aproxime al tiempo real debería ser por lo menos a 25 cuadros por segundo. Por otra parte, hay modelos que permiten grabar a 30 cuadros por segundo por cámara.

Otros modelos tienen la opción de grabar cada cámara a distinta velocidad de acuerdo a la importancia de las escenas a visualizar.

El tamaño de la imagen grabada de los equipos actuales varía entre 352 x 240 píxeles a 720 x 576 píxeles, dependiendo de los formatos de compresión utilizados y la calidad del equipo.

Según las especificaciones de algunos modelos, el tamaño en KB de una imagen grabada de calidad estándar es de 5,16 KB. En base a esto, proponen una fórmula aproximada para el cálculo de la capacidad de disco requerida para una condición determinada. También despejando términos, se puede calcular cuantos días se puede grabar al disponer de un disco de determinada capacidad:

TAMAÑO DE LA IMAGEN (kB) x IMÁGENES POR SEGUNDO x NUMERO DE CAMARAS x HORAS DE GRABACION POR DIA x ALMACENAMIENTO EN DISCO EN DIAS x 0,0036 = CAPACIDAD DE DISCO NECESARIO (GB)

Como ejemplo, si tenemos una imagen de 5,16 kB, grabamos a 2 cuadros por segundo, con 16 cámaras, 8 horas por día, durante 25 días, necesitaríamos un disco de 120 GB.

Si el equipo cuenta con entradas para grabación de audio, se deberá contar con un disco de mayor capacidad.

Es importante destacar que la mayoría de los equipos actuales posee detección de movimiento por video. Si a la imagen de una cámara determinada se le define un área de detección, puede aumentarse la cantidad de cuadros por segundo grabados en un valor definido, cada vez que se produzca un cambio o movimiento en ese sector.

Esto permite por ejemplo, programar 2 cuadros por segundo en la grabación normal y 25 cuadros por segundo cuando se detecta movimiento por un corto lapso. De esta manera, se logra visualizar en tiempo real un evento y se aumenta la cantidad de horas de grabación que admite el disco, al no grabar gran cantidad de imágenes inmóviles.

Otras características a tener en cuenta son las siguientes:

Cantidad de cámaras que acepta el equipo.

Si permite visualización y reproducción de cámaras durante la grabación.

Grabación por fecha, día y hora.

Modos de grabación (Time Lapse, individual, por eventos)

Admisión de reproducción directa y reversa.

Resolución de las imágenes en píxeles.

Estándar utilizado para la compresión de imágenes.

Entradas de alarma.

Entradas de audio.

Si dispone de detección de movimiento por video.

Tipo y cantidad de salidas para monitor (analógicos o SVGA)

Tipo de CPU y memoria RAM.

Protocolos de comunicación. (TCP/IP, LAN/WAN)

Debemos destacar la importancia del último punto. Esta característica que incluyen muchas DVR, es la posibilidad de visualización y reproducción remota vía redes o Internet.

Recordemos que se han desarrollado distintas familias de protocolos para comunicación de datos por redes entre computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos.

El nombre TCP/IP (Transmisión Control Protocol/Internet Protocol) proviene de 2 importantes protocolos de estas familias y es el más difundido.

La utilización de redes locales LAN (Local Area Networks) o extensas WAN (Wide Area Networks) es muy atractiva, ya que permite aprovechar las instalaciones existentes de transmisión de datos, para enviar imágenes de CCTV sin tener que tender cables coaxiles.

Para la visualización y reproducción por Internet es aconsejable contar con Banda Ancha y una dirección IP otorgada por el prestador del servicio. Destacamos que algunos equipos, ya pueden trabajar con IP dinámica.

Si se utilizan placas PCI, además de lo mencionado, conviene tener una PC dedicada con exclusividad para este uso en el sitio local.

Cargando el software en una PC remota y dependiendo del modelo de DVR se pueden controlar varios equipos y ejecutar las funciones de visualización, reproducción y grabación vía TCP/IP.

Lo expuesto es sólo orientativo para la elección del DVR y estará sujeto a las tecnologías que incorporen los nuevos modelos.

(1) 1 Kbyte = 1 KB = 1024 bites

1 Mbyte= 1 MB = 1024 Kbytes

1 Gbyte= 1 GB = 1024 Mbytes