Ptz control что это

Обновлено: 05.07.2024

Сегодня препарируем PTZ-камеру и детально рассматриваем ее железные составляющие, чтобы понять принцип работы.

Прежде чем резать, давайте немного разберемся

Как сделать общение по видеосвязи достаточно комфортным, чтобы участники воспринимали его как живое? Добиться такого эффекта можно, если камера будет захватывать не только общий план комнаты, но и конкретного участника. Переходы между сценами должны быть быстрыми и плавными, чтобы общение не вызывало дискомфорта и не отвлекало участников от обсуждения рабочих вопросов.

Как этого добиться? Есть пара вариантов:

программно вырезать (а по не-нашему кропать) из общего плана, который захватывается камерой, нужную часть изображения;
или установить PTZ-камеру. Они бывают с механическими или магнитными приводами.

Камеру с магнитными приводами я найти не смог. Зато камер с механикой вокруг — пруд пруди. Я также разобрал современную и широко распространенную в РФ модель PTZ FullHD камеры, чтобы понять, как изменилась логика и принцип работы за 10 лет прогресса и развития. Итак, приступим!

Итак, начнем мы с весьма распространенной PTZ-камеры от норвежской компании Tandberg. Именно эта камера перекочевала в линейку Cisco Telepresence без каких-либо значимых изменений и продавалась до начала 2010-х.

В свое время Tandberg делал премиальные PTZ-камеры, и об этом нам говорит строгий, лаконичный дизайн с преобладанием металлических частей корпуса.

Внешне Tandberg выглядит весьма понятно — в серебристом тубусе размещается оптика и матрица, а соединяют камеру с основанием подвижные механизмы.

Разрешение: 1280 х 720 (HD)
Зум: 7-кратный, оптический
Матрица: 1/3" CMOS
Минимальная фокусная дистанция: 0,3 м
Угол обзора: 42 0
Угол поворота по горизонтали: 180 0 (+90 0 ..-90 0 )
Угол наклона по вертикали: 30 0 (+10 0 ..-20 0 )

Массивное металлическое основание добавляет камере устойчивости и надежно защищает от внешних воздействий главную плату с электроникой. Именно на этом основании располагается поворотная платформа.

Ложе камеры перекатывается на специальных роликах, расположенных внутри подвижной платформы. Работа этого механизма напоминает балансирование циркового акробата на металлических цилиндрах.

В движение этот узел приводится обыкновенным электромотором с зубчатым колесом, по которому перекатывается ложе камеры. Чтобы показать работу этого механизма, пришлось расчехлить старый добрый Autodesk Fusion.

Контролировать коллекторный мотор в каждый момент времени призваны оптические датчики, определяющие угол наклона по отраженному свету от меток. Для этого с внутренних сторон зубчатых реек установлены две специальные накладки, которые формируют прерывания отраженного света, по которым определяется угол наклона камеры.

Чтобы маломощный коллекторный мотор справлялся с тяжелой оптикой камеры, объектив сбалансирован так, чтобы центр тяжести совпадал с осью мотора. Массивный груз в задней части камеры и обеспечивает тот самый баланс.

Под куполом располагается еще один приводной мотор, поворачивающий камеру влево и вправо. Однако он конструктивно отличается от коллекторного тем, что вал проворачивается небольшими шагами (1 шаг = 3,750), то есть для одного полного оборота потребуется 3600 / 3,750 = 96 шагов. Также дополнительным бонусом является удержание вала в заданном положении.

Для стабилизации изображения PTZ-камеры имеются механизмы удержания заданной позиции, а это значит, что если направлять камеру в другую сторону при помощи рук и настойчивости, то пластиковые детали внутри камеры очень быстро выйдут из строя (если не сразу).

Это правило справедливо и для выключенной камеры. Если не вдаваться в тонкости теоретической механики, то можно сказать, что пластиковые шестерни могут передавать вращение от мотора к узлам камеры, а не наоборот.

И о самом главном — о камере. Конструктивно она похожа на зеркальный фотоаппарат, только без пентапризмы и зеркала. Фокусное расстояние регулируется коллекторным мотором и механическими передачами: это, конечно, не ультразвуковые моторы современных “зеркалок”, но малый вес и габариты для стационарной камеры — вовсе не ключевые показатели.

Специализированные аппаратные решения на базе проприетарных PTZ видеокамер

Известные производители аппаратных решений ВКС, такие как Polycom и Cisco, предлагают дополнительные модули с функцией автоматического наведения камеры на говорящего для своих ВКС терминалов. У Polycom это решение называется EagleEye Director, у Cisco — TelePresence SpeakerTrack 60.

Официальная информация производителей о применяемых в системах методах сводится к использованию триангуляции аудиосигналов с массива микрофонов для определения направления на говорящего. Кроме того, каждая видеокамера выполняет анализ получаемого с собственного CMOS сенсора изображения, для определения полностью или частично попадающих в кадр людей и их лиц. При совпадении информации о положении лица и направлении на голос, модуль управления, находящийся в терминале, отдает команду о перемещении.

Для реализации метода триангуляции аудиосигнала системы Polycom и Cisco используют массивы микрофонов, расположенных вокруг каждой из видеокамер или под ними.

Комплект из семи микрофонов, встроенных в устройство Polycom EagleEye Director, позволяет решению улавливать голоса людей в помещении и автоматически наводить на них одну из видеокамер, в то время как вторая видеокамера дает общий вид помещения.

При этом пользователи должны находиться на расстоянии максимум 7 метров от системы камер, то есть в переговорных комнатах большей длины данное решение работать будет не эффективно.

Кроме размеров помещений, в которых может быть использована система, немаловажен такой фактор, как стоимость данного решения: система из двух видеокамер стоит $14999, при этом сама по себе она не работает и к ней необходимо приобрести аппаратный терминал Polycom, например, RealPresence Group 500, стоимость которого составляет около $6000. В итоге стоимость готового решения с Polycom EagleEye Director составит минимум $21 тыс.

Система Cisco TelePresence SpeakerTrack 60 появилась на рынке позже решения от Polycom, и это позволило отладить логику ее работы под наиболее распространённые бизнес сценарии и, со слов представителей Cisco, избавиться от некоторых детских болезней присущих решению Polycom. Например, в решении от Cisco изначально реализован режим “Dual Hunting”, когда после обнаружения нового говорящего обзорная камера наводится на него, происходит переключение изображения, после чего неактивная камера отводится на минимальное увеличение и становится обзорной. Кроме того, используются значительно более совершенные камеры с CMOS матрицами разрешения 4K (2160p) и магнитным приводом позиционера, что позволяет быстрее наводиться и с большей вероятностью распознавать лица говорящих.

Допустимое расстояние до говорящего отдельно нигде не упоминается, но решение в целом позиционируется для работы в «помещениях небольшого размера».

Рекомендованная цена системы Cisco TelePresence SpeakerTrack 60 составляет $15900, плюс стоимость ВКС терминала C40, C60, С90 или SX80, т.к. по аналогии с Polycom комплект камер Cisco с другими ВКС терминалами не совместим. В итоге решение от Cisco обходится в сумму, сопоставимую с Polycom EagleEye Director.

Даже если не брать в расчет стоимость двухкамерных решений от этих вендоров, область их использования в силу специфики применяемых алгоритмов ограничена размерами помещений. Как быть в случае, если переговорная комната или конференц-зал имеют площадь более 50 кв.м.?

На помощь приходит второй способ.

Электроника

Рулит всеми задачами цифровой сигнальный процессор от Texas Instruments с передовой вычислительной мощностью на начало 2000-х, способный выполнять почти 6 миллиардов инструкций в секунду. В те времена это было передовое решение в формате SoC (System on the Chip), в котором был реализован многоуровневый кэш L1/L2, 64-битный интерфейс к внешней оперативной памяти, Ethernet 10/100 Мбит/с, 3 видео порта с поддержкой нескольких разрешений, а также управлением других периферийных устройств.

Следующая передовая микросхема своего времени — Altera Cyclone 2. По сути это обыкновенный ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Производители устройств могут программировать такие схемы для любых задач от управления сервоприводами до передачи данных памяти.

Интерфейс HDMI версии 1.3 реализован чипом AD9889B, поддерживающим разрешение FullHD (1080p) с защитой передачи медиаконтента по технологии HDCP v. 1.2.
Остальные компоненты — это модули памяти и пассивные радиокомпоненты, предназначенные для работы основных элементов.

Подопытный номер №2: СleverMic 1012w

Разрешение: 1920 х 1080 (FullHD)
Зум: 12-кратный, оптический
Матрица: 1/2,8″ CMOS HD сенсор
Минимальная фокусная дистанция: 0,3 м
Угол обзора: 72,5 0
Угол поворота по горизонтали: 340 0 (+170 0 ..-170 0 )
Угол наклона по вертикали: 120 0 (+90 0 ..-30 0 )

Корпус камеры целиком выполнен из пластика и обладает широким и устойчивым основанием. Спереди у камеры находятся ИК-приемники для пульта дистанционного управления, а сзади — интерфейсные разъемы. Вес у камеры небольшой: предполагаю, что можно подвесить в армстронг на потолок или закрепить на гипсокартонной перегородке.

Оси перемещения организованы гораздо проще и понятней, чем у Tandberg, в качестве движущей силы трудятся шаговые моторы, передающие крутящий момент приводным шкивам.

Подвижная платформа имеет 2 полые стойки, между которыми закреплена камера, в полости одной из стоек скрывается приводной механизм, за счет которого изменяется угол наклона.

Немного ниже приводного шкива располагается оптический датчик. Этот концевик нужен для определения позиции камеры после включения.

При запуске объектив наклоняется вниз, и когда специальный шип прерывает поток света в оптическом датчике, система понимает, что достигнута крайняя нижняя точка. Все дальнейшее позиционирование производится путем подсчета шагов.

Мотор, поворачивающий камеру влево и вправо, скрывается за сопрягаемым фланцем с 6 винтами, оснащенный таким же концевиком для определения горизонтальной позиции камеры.

Поскольку сопрягаемый фланец неподвижен, в центре находится 2 кабеля: для управления моторами и шлейф с цифровой матрицы.

Как мы видим, система механических передач целиком состоит из мощных шаговых моторов, что делает позиционирование камеры более точным и быстрым, а ременные передачи снижают уровень собственного шума устройства.

Электроника камер во многом похожа, поэтому лучше поговорим о явных различиях. Из новинок появились USB3.0 и RS-232, при помощи которых можно получить видео в сжатом виде, а также собрать целый каскад подобных камер и через UART (RS232) полностью автоматизировать их наведение на участников конференции.

Как видите, современная PTZ-камера более надежна по конструктиву, имеет лучший сенсор и универсальна по способам подключения, но в остальном недалеко ушла от своей предшественницы. Кроме одного — цены, которая стала ниже в 5 раз. Поэтому сегодня мы видим всё больше и больше оборудованных ПК переговорных комнат, где данный PTZ-зверь уже перестал быть экзотикой.

Система наведения PTZ-видеокамер UnitKit Autotracking

В данном способе отпадает необходимость использовать контроллер управления за счет того, что функцию управления видеокамерой берет на себя центральный блок конгресс-системы. Он получает номер активного микрофонного пульта и в соответствии с ним сообщает камере номер положения-пресета, в которое она должна переключиться.

Весь процесс настройки оборудования занимает максимум 30 минут и может быть выполнен неспециализированным в данной области ИТ-специалистом.

Мы собрали тестовый стенд, на котором представили два варианта реализации задачи – на базе проводной и беспроводной конгресс-систем. Ниже представлены фотографии оборудования и видеоролики, на которых можно наглядно оценить работу автоматического наведения видеокамеры.

Стенд 1. UnitKit Autotracking Wireless

В данном стенде было использовано следующее оборудование:

1) Видеокамера Clevermic Uno с 12-кратным оптическим зумом, идеально подходящая для переговорных комнат среднего и большого размеров.
2) Конгресс-система BKR WCS-20M с беспроводными микрофонными пультами BKR WCS-201C/D
3) Персональный компьютер с установленным на него клиентом ВКС TrueConf Client. Видеозвонок совершался с использованием программного видеосервера TrueConf Server.
4) Телевизор для отображения удаленных участников, вывод звука осуществлялся через встроенные в телевизор динамики.

Стенд 2. UnitKit Autotracking Wired

В данном стенде было использовано следующее оборудование:

1) Видеокамера Clevermic Uno с 12-кратным оптическим зумом, идеально подходящая для переговорных комнат среднего и большого размеров.
2) Конгресс-система BKR BLS-U450M с проводными микрофонными пультами BKR BLS-4513C/D
3) Персональный компьютер с установленным на него клиентом ВКС TrueConf Client. Видеозвонок совершался с использованием программного видеосервера TrueConf.
4) Телевизор для отображения удаленных участников, вывод звука осуществлялся через встроенные в телевизор динамики.

Как управлять камерой IP PTZ

Камеры IP PTZ не нуждаются в дополнительных кабелях для управления, видео, аудио, команды и даже питание передается через кабель UTP.

Чтобы узнать больше о том, как питать камеру через кабель UTP, прочитайте статью: PoE использует IP-камеры.

Как работает коаксиальное управление PTZ камерой

Компания Pelco создала стандарт коаксиального управления PTZ-камерой, чтобы использовать только один кабель для передачи видео и данных (команд) на камеру, тем самым уменьшая количество кабелей и затраты.

Идея состоит в том, чтобы прекратить использование старого стандарта RS-485, который требует дополнительных кабелей.

С коаксиальным управлением PTZ DVR может отправлять такие данные на камеры.

Как видно на схеме, видеорегистратор работает со своим собственным коаксиальным протоколом управления (CCVC), но также совместим с Pelco Coaxitron.

В этом примере есть видеорегистратор Hanwha (бывший Samsung Techwin), который имеет собственный коаксиальный протокол.

Настройка автоматического наведения видеокамеры для конференций за 30 минут

В прошлой статье, посвященной организации видеоконференцсвязи в переговорных комнатах и конференц-залах, мы рассмотрели несколько типовых наборов оборудования для различных сценариев работы.
Для больших переговорных комнат с количеством участников более десяти человек типичным сценарием является использование конференц-систем с персональными микрофонными пультами и поворотных видеокамер с большим оптическим увеличением.

В таких залах наиболее востребованной задачей является реализация функции автоматического наведения видеокамеры на говорящего, которая делает видеоконференцию более динамичной и продуктивной.

В данной статье мы предложим бюджетный, но эффективный вариант организации данной функции и покажем пример работы на базе реального стенда.

Задача автоматизации оборудования в конференц-залах возникла давно и решалась на протяжении последнего времени различными способами. Расскажем об основных.

Решение на основе обратной связи от медиа-оборудования зала

Данный подход не подразумевает использование готового решения, наоборот, состав оборудования существенно расширяется и включает в себя:

Контроллер управления микрофонными пультами.

Поворотная видеокамера может управляться с помощью идущего в комплект с ней пульта дистанционного управления, но сама по себе автоматически наводиться на микрофоны она не умеет.

Контроллер управления служит связующим звеном между видеокамерой и микрофонами. Он получает информацию о номере активного микрофона и отправляет на видеокамеру команду, которая переводит ее в заранее запрограммированное положение (так называемый пресет, от англ. preset), соответствующее текущему активному микрофону. На рынке известны контроллеры таких производителей как Crestron, AMX, Extron.

Плюсы данного подхода очевидны: его можно применять в помещениях разного размера, для любого количества участников и интегрировать с любым ВКС терминалом. Каждый новый участник означает лишь добавление нового микрофонного пульта, а за счёт использования PTZ-видеокамер с большим увеличением можно охватить залы размером более 100м2. Видеокамера и конгресс-система могут быть интегрированы, как с персональным компьютером с установленным на нем ПО ВКС, так и с аппаратными терминалами ВКС.

Но есть и ложка дегтя. Во-первых, из-за использования одной камеры, удалённые участники будут видеть движение камеры. Во-вторых, контроллеры управления сами по себе ничем управлять не умеют. В их состав кроме управляющих интерфейсов (RS-232, RS-485, RS-422, ИК порты и т.п.) входит встроенная среда программирования, в которой нужно написать управляющую устройствами программу, то есть требуются услуги узкоспециализированного AV-программиста. Стоимость работы программиста и время, требуемое на написание и отладку программы, напрямую зависят от моделей используемого в зале оборудования и других особенностей проекта. Рекомендованная стоимость контроллера управления начинается от $2500. Стоимость работы программиста на реализацию только задачи автоматического наведения видеокамеры начинается от $1000. И это, не считая стоимости видеокамеры и самой конгресс-системы.

Кроме того, задача управления видеокамерой является лишь малой частью тех возможностей, которые решают контроллеры управления залом: проекторы, телевизоры, системы освещения, проекционные экраны – всем этим оборудованием можно управлять, написав соответствующую программу. Поэтому в случаях, когда требуется реализация только функции автоматического наведения видеокамеры, использование контроллеров управления – это пальба из пушки по воробьям.

Данная статья написана с целью рассказать о третьем способе реализации функции автоматического наведения камеры, в котором нет необходимости тратить для этого внушительный бюджет на приобретение контроллера управления, на услуги программиста или на двухкамерное решение.

Как настроить коаксиальное управление PTZ камерой

Настройка коаксиального управления камерой PTZ очень проста.

Обычно камера PTZ готова к работе с коаксиальным протоколом.

Вам просто нужно войти в меню DVR и настроить, какой протокол использовать.

Как вы можете видеть на предыдущем рисунке, протокол Hikvision-C доступен в меню камеры. Если вы используете камеру Hikvision PTZ, просто выберите эту.

Заключение

PTZ-камеры очень полезны для получения подробной информации обо всем, что отслеживается и записывается. Его работа очень проста и результаты обычно очень хороши.

Идея состоит в том, чтобы использовать PTZ-камеру для поддержки других фиксированных камер и позволить оператору искать детали в сцене, используя Pan, Tilt и Zoom.

В настоящее время лучшим вариантом является использование IP-камеры PTZ с высоким разрешением.

Если понравилась статья поделитесь в социальных сетях, кликнув по иконкам ниже

Коаксиальное управление камерой PTZ (как настроить)

Коаксиальное управление PTZ-камерой очень полезно, если вы используете аналоговые камеры.

В настоящее время управлять камерой PTZ (Pan, Tilt, Zoom) проще, используя IP-протокол, но в прошлом для аналоговых камер требовались дополнительные кабели.

Специалисты CCTV, работающие с традиционными аналоговыми системами, должны понимать, как подключить камеру PTZ к DVR с помощью проводов и интерфейса RS-485.

Управление PTZ-камерой по коаксиальному кабелю

Управление PTZ-камерой по коаксиальному кабелю (AKA PTZ-up-to-coax) было создано для упрощения установки и настройки камеры.

Pelco был первым производителем, который создал и сделал этот тип управления популярным.

Протокол был назван Coaxitron и использовался для работы только между камерами Pelco и цифровыми видеорегистраторами (Digital Video Recorder), пока другие не начнут его реализовывать.

Через некоторое время разные камеры стали совместимы с протоколом КОАКСИТРОН.

Различные способы управления камерой PTZ

Можно управлять PTZ-камерой с помощью цифрового видеорегистратора или других устройств, таких как джойстики, ноутбуки или компьютеры. Пока основная настройка работает правильно.

На приведенной ниже схеме показан пример коаксиального управления PTZ-камерой с помощью джойстика.

Идея очень проста, поскольку DVR может управлять камерами de PTZ, другие устройства, которые подключаются к DVR только с помощью джойстика, также могут управлять ими.

Джойстик в основном посылает команды на DVR, которые повторно передают их на камеры. То же самое происходит с компьютером, как показано ниже:

Есть и другие производители камер видеонаблюдения, которые также создали версию коаксиального управления PTZ-камерой. Например, Hikvision предлагает собственную версию протокола (на основе лицензии от Pelco Coaxitron) и имеет дополнительную версию, называемую PoC (Power over Coax), которая передает питание на камеру с помощью коаксиальных кабелей.

Что такое камера PTZ?

Если вам нравятся технологии, вы обязательно обратите внимание на фильмы, в которых люди дистанционно управляют камерой безопасности. Это пример камеры PTZ .

PTZ-камера - это просто камера, которая может перемещать свой собственный объектив слева направо (PAN) и вверх и вниз (TILT), она также может использовать увеличение (увеличение). Каждое из этих движений может дистанционно управляться оператором с помощью устройства, такого как джойстик, мышь или даже пульт дистанционного управления.

Таким образом, PTZ обозначает PAN, TILT и ZOOM, именно три движения, на которые способен этот тип камеры. Вы можете легко найти этот тип камеры везде.

Существуют различные типы и классификации камер PTZ.

В настоящее время легко найти цифровые PTZ-камеры , также известные как IP-PTZ-камеры, но много лет назад все камеры были аналоговыми и должны были управляться с помощью дополнительных проводов.

Если вы посетите телевизионную студию, вы наверняка увидите некоторые из этих камер в действии, поскольку они в основном используются для съемки сцен с движением.

В индустрии безопасности камеры PTZ очень распространены, так как они помогают отслеживать и записывать подозрительные действия более тщательно, чтобы иметь более точные детали.

Как управлять аналоговой камерой PTZ

Если ваша PTZ-камера является аналоговой моделью, у вас есть два варианта управления:

1. Отправьте команды на камеру, используя дополнительные кабели.

В этом случае вам просто нужно проложить кабели параллельно коаксиальным кабелям и использовать интерфейс RS-485 и протокол PTZ, такой как Pelco-P, Pelco D и т. д

Аналоговая PTZ-камера и джойстик (или DVR) должны иметь один и тот же тип протокола, чтобы гарантировать, что команда будет работать.

2. Отправьте команды на камеру с помощью коаксиального кабеля.

Некоторые производители камер имеют протокол для отправки команды через коаксиальный кабель.

Pelco был первым производителем, который изобрел этот тип протокола, называемый «коакситрон», и позже были созданы другие протоколы для работы таким же образом.

Используя такой протокол, можно управлять камерой без использования дополнительных кабелей, так как коаксиальный кабель может управлять видео и камерой.

Читайте также: