Sistemas CCTV híbridos.

Sistemas CCTV híbridos.

Analógicos y digitales
Los especialistas en sistemas de vigilancia por televisión se han encontrado desde hace mucho tiempo en su práctica con el concepto de “sistema CCTV híbrido”. Creyendo inconscientemente que esto es, sin duda, muy bueno, muchos no comprenden del todo qué es, por qué surgió y por qué, de hecho, es necesario.
Al escribir CCTV híbrido en un motor de búsqueda, un individuo curioso recibirá interpretaciones sorprendentemente variadas de esta combinación. También existen numerosas referencias a dispositivos de grabación de vídeo que funcionan tanto con cámaras analógicas como IP, e incluso se mencionan sistemas alimentados por fuentes de energía no tradicionales (generador eólico y batería solar).
Tratando de descubrir dónde está la verdad, el autor recurrió a las enciclopedias para encontrar el significado exacto de la palabra “híbrido”.
Híbrido(del latín hibrida, hybrida — cruz), descendiente del cruce de dos organismos genotípicamente diferentes. [TSB]
Con respecto a los dispositivos electrónicos, normalmente hablamos de dos «genotipos»: analógicos y digitales.
En CCTV, los conceptos de “analógico” y “digital” se interpretan tradicionalmente de la siguiente manera inusual:
Se entiende por componentes “analógicos” aquellos que producen y reciben una imagen en forma de Señal de vídeo analógica que cumple con los estándares EIA /NTSC y CCIR/PAL conocidos.
Los componentes «digitales» se ocupan de imágenes transmitidas en forma de paquetes de información a través de redes de datos.
Esta distinción refleja diferencias en la estructura del sistema CCTV y tiene poco en común con la definición clásica de señales analógicas y digitales (discretas) en electrónica.
La escena filmada por una cámara de televisión, así como la imagen final vista por el observador, es la esencia de un flujo de luz con intensidades y espectros que varían espacialmente y con el tiempo. Son de naturaleza analógica (continua).
El autor no descubrirá América si observa que, desde la aparición de la televisión hasta nuestros días, no ha habido transmisión puramente analógica de imágenes desde el escenario al observador. La imagen se divide en líneas, lo que es un muestreo espacial, y las líneas forman semicuadros y fotogramas, transmitidos uno tras otro en una secuencia determinada, es decir, también hay un muestreo temporal. El uso de matrices CCD como elemento fotosensible añadió la división de líneas en píxeles.
Así, de todos los parámetros de la imagen transmitida (geometría, intensidad, color y tiempo) sólo dos eran analógicos.
Además de las propiedades discretas de la señal de vídeo, hay otra razón para considerar la división anterior como condicional. El caso es que desde finales de los 80. Comenzaron a aparecer componentes analógicos de los sistemas de vigilancia por televisión, dentro de los cuales la señal se procesaba digitalmente.
El primer y más común ejemplo de este tipo de dispositivo es un cuadrado. La observación de cuatro imágenes simultáneamente en una pantalla requirió el uso de una memoria de video, donde se grabaron cuatro imágenes originales en forma digitalizada y luego la imagen completa se convirtió nuevamente en una señal de video. Un dispositivo de este tipo todavía no violaba demasiado el orden de clasificación. Pero más allá, más.
Los multiplexores ya no sólo podían dividir la pantalla en partes, sino también «cortar» una secuencia de medios cuadros de varias señales de entrada, no sincronizadas entre sí, para grabarlas en una grabadora, y todo esto gracias al llenado digital. .
En las propias cámaras de televisión (principalmente las de color), el procesamiento de señales digitales (DSP) se ha convertido en la norma. Muchas funciones de las cámaras de televisión modernas (compensación de contraluz, reducción de ruido, obturación lenta, etc.) que nos resultan familiares son imposibles sin él.
Incluso los grabadores de vídeo con grabación digital de imágenes en un disco duro, que sustituyeron a los grabadores de cinta especiales, en nuestra terminología siguen siendo analógicos siempre que las imágenes entren y salgan de ellos a través de una señal de vídeo.
¡Por lo tanto, clasificamos los dispositivos «completamente» digitales como analógicos! La división de los componentes del sistema CCTV en analógicos y digitales está determinada únicamente por la forma en que se transmite la imagen entre ellos y no depende de lo que sucede dentro del dispositivo.

Estructura
Una vez decidida la clasificación de los “genotipos”, pasemos al “cruzamiento”.
Un sistema CCTV consta de cámaras (dispositivos que forman imágenes), equipos de procesamiento de imágenes (conmutación, almacenamiento, análisis de vídeo, etc.) y equipos de visualización. Estos componentes están interconectados por líneas de comunicación y, según acordamos, pueden ser analógicos o digitales.
Consideremos la evolución de un sistema de vigilancia por televisión perteneciente a la categoría de precio medio o alto.

En la figura. La Figura 1 muestra una estructura típica de un sistema CCTV utilizada en las primeras etapas. No tenía componentes de procesamiento de vídeo digital, por lo que no había visualización multipantalla y la grabación se realizaba de forma selectiva (normalmente, cuando se recibía una señal de alarma, la cámara correspondiente cambiaba a la entrada del VCR). Líneas de comunicación – cable coaxial. Se utilizaron amplificadores para filas largas. La selección de cámaras en los monitores se realizó mediante una matriz de conmutación analógica. Una estructura simple y un mínimo de conversión de señal de video aseguraron su alta calidad. Sistemas de este tipo todavía se utilizan hoy en día en algunos lugares, por ejemplo en los casinos, donde la calidad y la velocidad son primordiales.

El sistema de la Fig. 2 – más moderno, contiene componentes con procesamiento de señal digital (cámaras de TV con DSP, multiplexores, detectores de movimiento de video). Las líneas de transmisión son más diversas: junto con las coaxiales, se utilizaron pares trenzados y fibra óptica (los canales de fibra óptica también solían utilizar transmisión digitalizada, pero había una señal de video en la entrada y salida del canal). Estos sistemas se difundieron por todas partes en la segunda mitad de los años 90. el siglo pasado. La posibilidad de visualización en múltiples pantallas y grabación las 24 horas del día de todas las cámaras de televisión se han convertido en requisitos generalmente aceptados para el CCTV analógico, aunque estas funciones, como sabemos, son imposibles sin «digital».

En la figura. 3 es el predecesor directo del sistema híbrido. La diferencia con el esquema anterior radica en los grabadores de vídeo digitales. Si bien realizaban prácticamente las mismas funciones que los multiplexores y VCR que reemplazaron, también marcaron una diferencia importante. En ellos, las imágenes se almacenaban en forma de archivos de información, potencialmente adecuados para su posterior transferencia y uso en formato digital (cuando se exportaban a medios extraíbles, dicha transferencia realmente se producía). Una pequeña modificación, agregar una interfaz de red al DVR, convirtió este sistema en un híbrido (Fig. 4).

Sistemas como el que se muestra en la Fig. 4, daba al usuario acceso directo a la información contenida en el DVR a través de una red digital. Para ello se utilizaron estaciones de trabajo en red (ordenadores). El papel del interruptor lo desempeñaba el software, estableciendo comunicación con la grabadora y el canal de vídeo deseados.
Así, aparecieron dos canales independientes en el sistema: analógico (a través de la matriz de conmutación y monitores de video) y digital (a través de la red y la estación de trabajo). Cada uno de ellos podría utilizarse de forma independiente para resolver problemas de vigilancia televisiva, pero en esa etapa cada uno tenía sus propias desventajas. El canal analógico proporcionó la mejor calidad y tiempo real, pero no proporcionó acceso a grabaciones de vídeo. Por el contrario, el canal digital permitía reproducir grabaciones de vídeo, pero las capacidades de observación en tiempo real estaban limitadas por una calidad relativamente baja y largos retrasos.
Con el tiempo, una nueva generación de DVR en tiempo real ha demostrado que la calidad, la tasa de bits y la latencia se pueden mejorar hasta tal punto que ya no es necesario un canal analógico separado. Además, los componentes digitales pueden proporcionar un rendimiento que es inalcanzable en sistemas analógicos (por ejemplo, en el caso de las cámaras IP de megapíxeles).
El software, a medida que mejora, se ha convertido en un medio universal para acceder a información de vídeo en vivo y archivada, con herramientas de búsqueda desarrolladas, análisis de vídeo y diversas funciones de servicio.

Se está empezando a construir un número cada vez mayor de sistemas de acuerdo con el modelo de la Fig. 5. El DVR sigue siendo un componente híbrido que proporciona un vínculo entre las cámaras analógicas y los medios de visualización digitales. Y con la llegada de las cámaras IP, el sistema híbrido se vuelve completamente digital.

Finalmente, en el sistema de la Fig. 6 todos los componentes principales son digitales, toda la información de video se transmite a través de la red. Esta estructura se diferencia en que las funciones de gestión, procesamiento y almacenamiento de información de vídeo se dividen entre diferentes dispositivos: NVR – grabador de vídeo en red (recepción de información de cámaras IP, procesamiento/análisis de vídeo, almacenamiento, distribución a los usuarios); NAS – almacenamiento de datos en red (almacenamiento); Servidor de gestión – servidor de gestión (que controla la transferencia de información en la red, garantiza la seguridad, control de acceso).
La conmutación en el sistema se realiza mediante programación estableciendo conexiones IP entre los dispositivos de red correspondientes.
Las fuentes de información de vídeo también suelen ser digitales (cámaras IP). Para garantizar la compatibilidad con los sistemas analógicos, se proporcionan codificadores y decodificadores que convierten la señal de vídeo analógica en un flujo de datos transmitido a través de una conexión IP, y viceversa. Estos últimos nos dan algunas razones para llamar híbrido a dicho sistema, aunque, estrictamente hablando, su presencia no es obligatoria.
Las funciones analíticas se transfieren principalmente al lado de la fuente de la imagen, a la cámara IP o al codificador. Esto se debe a dos razones: en primer lugar, allí se pueden obtener imágenes sin comprimir de la más alta calidad y, en segundo lugar, la potencia de los recursos digitales de las cámaras y codificadores se ha vuelto suficiente para el análisis de vídeo.

Perspectivas
En la figura. La Figura 7 muestra el proceso de migración de componentes CCTV de analógico a digital. Como podemos ver, ahora existe una encarnación digital para cada componente. Sin embargo, sólo para los videograbadores y detectores de vídeo la opción analógica ha perdido su relevancia. Para los componentes restantes, ambas opciones continúan coexistiendo, dando forma al futuro de los sistemas híbridos de CCTV.
La razón de la popularidad de las cámaras analógicas se explica por su mayor selección en el mercado de equipos y su precio significativamente más bajo en comparación con las cámaras IP.
Las líneas de señal analógica en cables de par trenzado y coaxiales suelen ser menos costosas que construir una nueva red de transmisión de datos a una distancia equivalente.
Las matrices de conmutación y los monitores analógicos son populares en sistemas donde el énfasis está en el monitoreo en tiempo real. Allí brindan la mejor calidad al menor costo.
Lo dicho en el apartado anterior ilustra cómo un sistema CCTV se puede convertir en un híbrido. La estructura híbrida no fue creada especialmente por ingenieros genéticos, sino que es una consecuencia del deseo de combinar de la manera más ventajosa los logros de la tecnología CCTV y, en el curso de un mayor desarrollo, los híbridos serán reemplazados inevitablemente por sistemas digitales con mayor potencial funcional. Pero por ahora los siguientes factores lo impiden:
 El uso combinado de componentes analógicos y digitales tiene ventajas sobre estructuras puramente analógicas y puramente digitales, principalmente debido a la amplia gama de equipos en términos de relación calidad/precio.
 La introducción de sistemas totalmente digitales se ve obstaculizada por problemas internos, a saber: elección insuficiente de equipos IP a un precio elevado, incompatibilidad de los protocolos de transmisión digital de diferentes fabricantes e incompatibilidad de las redes de transmisión existentes con los requisitos de los sistemas CCTV digitales.
La transición a sistemas completamente digitales no puede impulsarse ni acelerarse artificialmente. Sucederá cuando las tecnologías analógicas existentes se conviertan en un lastre, frenando la introducción de nuevos productos e impidiendo que los fabricantes obtengan ganancias.