ZESPÓA
LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU
ZAKA
AD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE
WYDZIAA
TRANSPORTU
POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
LABORATORIUM SYSTEMÓW
A

CZNOŚCI W TRANSPORCIE
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 1
Analogowy system nadzoru wizyjnego
obiektów transportowych
DO UŻYTKU WEWN
TRZNEGO
WARSZAWA 2007
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
1. Cel i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest prezentacja systemu nadzoru wizyjnego obiektów transportowych
na przykładzie budynku Szkoły Biznesu PW, przyległego parkingu oraz skrzyżowania ulic
Koszykowej i Krzywickiego. Zakres ćwiczenia obejmuje identyfikację, obserwację, pomiar
oraz rejestrację podstawowych dla systemu nadzoru wizyjnego urządzeń, podzespołów,
konfiguracji, zależności oraz sygnałów, a w szczególności:
- optyka geometryczna (ognisko, ogniskowa, soczewka, obiektyw, jasność
obiektywu, przysłona, itp.),
- kamera i przetwornik CCD (rodzaje, budowa, parametry, zastosowania, sygnał
wizyjny, itp.),
- urządzenia systemowe (monitor, przełącznik, dzielnik, multiplekser,
krosownica, magnetowid poklatkowy, telemetria, sterownik telemetrii, itp.),
- konfiguracja systemu,
- multipleksacja i rejestracja obrazu (analogowa i cyfrowa),
- transmisja sygnału wizyjnego.
2. Terminologia
Systemy nadzoru wizyjnego mają różne oblicza i zastosowania, funkcjonują także pod
różnymi nazwami. Najbardziej poprawnym  technicznie określeniem jest telewizja w
układzie zamkniętym CCTV (ang. Closed Caption Television), skąd pochodzi skrót
oznaczający ten rodzaj systemów. Jednak nawet ten najbardziej poprawny termin niesie ze
sobą błędne skojarzenia. Odpowiada za to wykorzystane słowa  telewizja i skrótu TV.
Jednoznacznie kojarzą się one wprawdzie z oglądaniem obrazów, lecz także z transmisją
zwielokrotnionych sygnałów telewizyjnych (telewizją), czyli sygnałów w.cz. (wysokiej
częstotliwości), które w systemach CCTV niemal nie występują (poza jednym wyjątkiem,
omówionym oddzielnie). O wiele bliższa prawdy i jednoznaczna jest druga część określenia
 w układzie zamkniętym , ponieważ systemy te mają zawsze właśnie charakter zamknięty 
są wydzielone i przeznaczone jedynie do wąskiego grona uprawnionych użytkowników.
Określenie to, nie tylko niesie błędne skojarzenia, lecz jest także dość długie. Często
zastępuje się je mianem telewizja przemysłowa lub telewizja dozorowa. Pierwsze ma
podłoże czysto historyczne. Początkowo komercyjne zastosowania tych systemów miały
miejsce właśnie w przemyśle  nadzór produkcji, budynków, firm. Dzisiaj jednak dzięki
olbrzymiemu spadkowi cen sprzętu są powszechnie dostępne, nawet w zabezpieczeniu
1
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
bloków mieszkalnych czy domów jednorodzinnych, a ich najprymitywniejszą postacią jest
pospolity wideodomofon. Drugie określenie już samą nazwą akcentuje najważniejszą rolę
tego typu rozwiązań (dozór procesu, mienia, obiektu lub obszaru), wydaje się być bardziej
poprawne. Obydwa jednak nadal odwołują się do  telewizji , co może wywoływać omówione
wcześniej błędne skojarzenia. Sprawę dodatkowo komplikuje fakt zaliczenia telewizji
dozorowej do szerzej rozumianej telewizji użytkowej, czyli takiej, która tworzona jest pod
konkretne potrzeby użytkownika.
Często spotykanym określeniem jest pochodzący wprost z języka angielskiego termin
monitoring (ang. monitoring)  w pełnej wersji system monitoringu wizyjnego. Oznacza po
prostu system kontroli, w omawianym przypadku za pomocą wizji/obrazu. Wbrew pozorom
określenie to nie pochodzi od słowa  monitor , jest dokładnie odwrotnie.
Wyjątkowo trafne wydaje się jednak kolejne spotykane określenie  system
nadzoru/dozoru wizyjnego. Każde, bowiem ze słów użytych w tym określeniu
jednoznacznie oddaje naturę omawianych rozwiązań, bez odwołania do potocznie
pojmowanej telewizji:
- system: są to rozwiązania systemowe, czyli takie, które w oparciu o istniejące
podzespoły i zasady tworzą konkretne rozwiązania użytkowe,
- nadzoru/dozoru: jest to najważniejsza funkcja tego typu rozwiązań (słowo
nadzór funkcjonuje zamiennie ze słowem dozór),
- wizyjnego: podstawą systemu są oglądane i rejestrowane obrazy
dozorowanego obiektu, przy czym wszystkie sygnały (wizyjne) ze wszystkich
z
ródeł (kamer) mają identyczne właściwości elektroniczne (transmisyjne), co jest
znaczącym odróżnieniem od klasycznej telewizji.
Z tych właśnie powodów określenie to zostało wykorzystane w nazwie niniejszego
ćwiczenia. Należy jednak pamiętać, że omówione wcześniej nazewnictwo jest jak najbardziej
poprawne, funkcjonuje powszechnie i w potocznych zastosowaniach, często zamiennie.
Określenia te nie są jednak tożsame, a o ich poprawności zastosowania ostatecznie
zadecyduje sam system, jego struktura, przeznaczenie i realizowane funkcje.
2.1 Przeznaczenie systemu nadzoru wizyjnego
Jak sugeruje sama nazwa system nadzoru wizyjnego jest jednym z rozwiązań służących
zabezpieczeniu danego obiektu, przy wykorzystaniu obserwacji (także analizy i rejestracji)
2
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
obrazów pochodzących z jego otoczenia lub newralgicznych (z punktu widzenia jego
bezpieczeństwa) fragmentów. Obiektem poddanym nadzorowi wizyjnemu może być niemal
wszystko: teren, budynek, obiekt, przedmiot itp. Generalnie, system nadzoru wizyjnego
stosowany jest tam, gdzie zachodzi potrzeba obserwacji (rejestracji) obrazu terenu poddanego
zdalnej kontroli. Słowo  zdalnej jest tutaj kolejnym podkreślenie charakterystycznej cechy
tego typu systemów. Zazwyczaj, bowiem dozorowany obiekt/teren znajduje się w pewnym
oddaleniu od obserwatora i miejsca rejestracji. Umożliwia to z kolei tworzenie rozwiązań
systemowych, obejmujących swoim zasięgiem szereg (kilka) rozdzielonych obiektów,
terenów, obszarów i skupienie ich obrazów w jednym centrum nadzoru wizyjnego. W nim
to zazwyczaj znajduje się operator i odbywa się rejestracja. Dzięki przesyłanym do centrum
obrazom nie ma konieczności fizycznej obecności na poddanym nadzorowi terenie, by
stwierdzić czy nastąpiło naruszenie określonych dla niego kryteriów bezpieczeństwa.
3. Podstawowe elementy i konfiguracje systemu nadzoru wizyjnego
Ponieważ podstawą systemu wizyjnego są obrazy poddanych nadzorowi obiektów, to
nie jest trudno domyśleć się, że podstawowym i najważniejszym elementem systemowym
musi być urządzenie zdolne do zamiany obrazu optycznego na postać elektryczną i przesłanie
go do centrum nadzoru. Takim urządzeniem jest oczywiście kamera (rys. 3a), dla
sprecyzowania nazywana w tych zastosowaniach kamerą CCD  dlaczego? O tym przy okazji
budowy kamery. Jej niezbędnym i niezastąpionym uzupełnieniem jest obiektyw (rys. 3b).
Jednak zamieniony do postaci elektrycznej obraz nie jest już możliwy do bezpośredniej
obserwacji przez człowieka. Z tego powodu zachodzi potrzeba stosowania urządzenia
zdolnego do zamiany zakodowanego do postaci elektrycznej obrazu ponownie do postaci
optycznej. Funkcję tę pełni monitor (rys. 3c), który wyświetla przesłany z kamery obraz.
Rys. 3a Kamera
Rys. 3c Monitor
Rys. 3b Obiektyw
3
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Te trzy podstawowe elementy pozwalają już stworzyć elementarny system nadzoru
wizyjnego (rys. 3d), składający się z kamery (wraz z obiektywem) i monitora, umożliwiający
zdalną obserwację kontrolowanego jednego (!!!) obiektu. Trudno jednak mówić tutaj o
jakimkolwiek rozwiązaniu systemowym. Identyczny w konfiguracji jest przecież pospolity
wideodomofon, czasem nawet potrafi być bardziej rozbudowany i zdolny do obsługi z więcej
niż jednego miejsca, o dodatkowym torze transmisji dz
więku nie wspominając.
Rys. 3d Elementarny system nadzoru wizyjnego
3.1 Kamera CCD
Z punktu widzenia idei systemów nadzoru wizyjnego jest to bez wątpienia
najważniejszy element systemowy. Co istotne, jest to element wspólny zarówno dla
systemów analogowych, jak i cyfrowych. Jego podstawowym zadaniem jest zamiana obrazu
optycznego nadzorowanego obiektu (lub jego fragmentu) na postać elektryczną i przesłanie
go do centrum nadzoru. Mówiąc o kamerze już zainstalowanej i działającej mamy na myśli
zwykle zestaw kamera + obiektyw, bez którego żadna kamera nie może funkcjonować. W
chwili jednak projektowania systemu i zakupu jego urządzeń te dwa elementy funkcjonują
zazwyczaj całkowicie oddzielnie (za wyjątkiem zestawów zintegrowanych). Ich odpowiedni
dobór jest sprawą kluczową dla całego systemu i musi zostać poprzedzony szczegółową
analizą na etapie projektowania systemu. Określenie tak podstawowych parametrów, jak:
- miejsce instalacji kamery,
- oczekiwane pole widzenia,
- warunki pracy ,
- tryb pracy,
bezpośrednio wpływa nie tylko na wybór samej kamery, ale także na dobór mającego z nią
współpracować obiektywu. Jest to kwestia na tyle istotna i obszerna, że zostanie omówiona
oddzielnie.
4
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
3.1.1 Budowa kamery
Najważniejszym elementem kamery jest jej światłoczuły układ, odpowiedzialny za
zamianę obrazu optycznego (promieniowania elektromagnetycznego z pasma widzialnego) na
standardową (wg ściśle określonych reguł i mającą określone parametry) postać elektryczną.
Układ ten, ze względu na zasadę działania, nazywany jest przetwornikiem (rys. 3.1.1a) lub
ze względu na budowę matrycą światłoczułą (rys. 3.1.1b). Jest ona właściwie identyczna z
matrycą wykorzystywaną w cyfrowych aparatach fotograficznych. Stosowane są dwa
podstawowe typy przetworników: CCD (ang. Charge Coupled Device) i CMOS (ang.
Complementary Metal Oxide Silicon). Obydwa przetworniki zbudowane są podobnie i
działają na tej samej zasadzie. Składają się z milionów światłoczułych punktów, tzw. pikseli
(ang. pixel), które pod wpływem światła generują elektrony. Ich ilość jest proporcjonalna do
ilości światła padającego na dany element. Jest to możliwe dzięki temu, że matryce
zbudowane są z półprzewodników, co pozwala na wykorzystanie zjawiska fotoelektrycznego.
Jego istota polega na tym, że padający strumień fotonów (światło) padając na materiał
półprzewodnikowy (zwykle domieszkowany krzem) wybija elektrony i przenosi je do z
pasma podstawowego do pasma przewodzenia. Dzięki temu powstają pary dziura-elektron,
które w półprzewodniku niedomieszkowanym uległyby rekombinacji, wydzielając ciepło.
Tutaj jednak wykorzystuje się dwie domieszkowane warstwy półprzewodnika: n (na górze, z
przewagą elektronów) i p (na dole, z przewagą dziur). Dzięki temu powstaje złącze p-n, a w
nim bariera potencjału. Absorpcja fotonu w jej pobliżu prowadzi do powstania pary ładunków
elektrycznych. Para ta ulega rozdzieleniu, po którym dziury wędrują do podłoża, a elektrony
do warstwy górnej. Tam elektrony zostaną uwięzione za sprawą izolacji  tlenku krzemu.
Rys. 3.1.1c Generowanie
Rys. 3.1.1b Matryca elementów
Rys. 3.1.1a Przetwornik CCD
informacji elektrycznej
światłoczułych
Pomiar ilości nagromadzonych elektronów umożliwia określenie ilości światła
(fotonów), które padły na dany element. Dzięki temu powstaje analogowy sygnał, który
5
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
zawiera zakodowany elektrycznie obraz optyczny (rys. 3.1.1c). Tutaj zaczynają się różnice w
zasadzie działania matrycy CCD i CMOS, które szerzej opisane są w literaturze. Rodzaj
wykorzystanego przetwornika pojawia się w opisach/specyfikacjach technicznych kamer,
często figurując przy ich nazwach i symbolach. Ponieważ w systemach nadzoru wizyjnego
zwykle, ze względu na niższą cenę, stosuje się przetworniki CCD, to z czasem kamery te
zaczęto ogólnie nazywać kamerami CCD.
Na prezentowanych rysunkach widać, że matryca światłoczuła składa się punktów w
trzech podstawowych kolorach: R - czerwony (ang. red), G  zielony (ang. green), B 
niebieski (ang. blue). Te trzy tzw. składowe koloru tworzą podstawową informację nie tylko o
natężeniu padającego światła, ale także jego barwie, czyli o długościach fal. Są także
podstawą wyświetlania kolorowego obrazu na ekranach monitorów i telewizorów  można je
odseparowane dostrzec przez szkło powiększające. W rzeczywistości przetworniki w
kamerach czarno-białych oraz kolorowych są identyczne i zawsze występują pojedynczo 
wbrew temu, co sugeruje występowanie trzech składników koloru. Informacja o składowych
koloru uzyskiwana jest za pomocą filtrów RGB, umieszczanych przed przetwornikiem.
Oczywiście, powodują one pewne minimalne straty, które przekładają się na jakość sygnału
elektrycznego. Z tego powodu w kamerach profesjonalnych stosowane są jednak trzy
niezależne przetworniki, każdy dla określonej składowej koloru. Na każdy z nich pada ten
sam obraz za pośrednictwem złożonego i niezwykle wysokiej jakości układu optycznego. To
on decyduje o wysokiej cenie takiego sprzętu, a nie liczba przetworników.
Za przetwornikiem CCD występuje układ elektroniczny, którego zadaniem jest
uformowanie przetworzonej na postać elektryczną informacji o obrazie do postaci
standardowego sygnału. Układ ten jest stosunkowo prosty, patrząc na tzw. kamery płytkowe
można nawet zaryzykować stwierdzenie, że wręcz banalnie prosty. W kamerach o bardziej
zaawansowanej konstrukcji, lepszej jakości (i większej cenie) może jeszcze wystąpić
zaawansowany układ cyfrowego przetwarzania sygnału DSP (ang. Digital Signal
Processing). Generalnie jego zadaniem jest poprawa jakości sygnału, np. eliminacja szumów,
poprawa kontrastu, itp. Następnie sygnał ten podawany jest na wyjście sygnałowe kamery,
skąd przesyłany jest do centrum nadzoru. Część kamer przemysłowych wyposażona jest w
mikrofon, umożliwiający przesył nie tylko obrazu, ale i dz
więku. Wymaga to oczywiście
umieszczenia w kamerze mikrofonu i dodatkowego toru audio.
Przetworniki CCD zostały opracowane już w latach 60-tych XX wieku, co dla
elektroniki oznacza niemal zamierzchłą przeszłość. O ich popularności decyduje przede
6
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
wszystkim niska cena i prostota konstrukcji. Jakość uzyskiwanego za ich pomocą obrazu jest
jednak bardzo słaba w porównaniu do obrazów uzyskiwanych przy pomocy współczesnych
technik przetwarzania obrazu. Główną przyczyną jest tutaj fakt, że od samej matrycy sygnał
jest przetwarzany w sposób wyłącznie analogowy i to w kilku etapach. Układy DSP znacznie
poprawiają jakość obrazu, jednak sygnałem z
ródłowym jest dla nich także sygnał analogowy.
Inaczej wygląda to w systemach opartych na przetwarzaniu wyłącznie cyfrowym,
poczynając od pojedynczego piksela matrycy. Przykładem jest tutaj technika DPS (ang.
Digital Pixel System), w której każdy pojedynczy piksel wyposażony jest we własny
przetwornik analogowo-cyfrowy. W ten sposób obraz zostaje przetworzony natychmiast do
postaci cyfrowej już w przetworniku, co eliminuje zakłócenia wprowadzane kolejnymi
etapami przetwarzania oraz pozwala na szeroki zakres manipulacji i korekty obrazu. Różnice
w jakości uzyskiwanych obrazów, szczególnie w trudnych warunkach oświetlenia (np. pod
światło, niedoświetlenie), są widoczne gołym okiem i nie wymagają komentarzy (rys. 3.1.1d i
3.1.1e). Są one tak duże, że zaczęto zapowiadać koniec ery CCD. Na przeszkodzie w
spełnieniu tych zapowiedzi nadal jednak stoi koszt nowych rozwiązań.
Rys. 3.1.1d Obraz uzyskany z przetwornika CCD Rys. 3.1.1e Obraz uzyskany z przetwornika DPS
Przetworniki CCD różnią się między sobą rozmiarem, który zawsze podawany jest w
specyfikacjach kamer. Punktem odniesienia dla określenia ich rozmiarów były stosowane
przed laty lampy analizujące, których średnicę oznaczano w calach. Zapis ułamkowy
wielkości przetwornika jest odniesieniem nie tylko do 1", ale także do pola obrazowego
lampy o średnicy 1". Spotykane rozmiary przetworników CCD, to:
- 2/3" to przetwornik o wymiarach 6,6 x 8,8mm (przekątna 11mm),
- 1/2" to przetwornik o wymiarach 4,8 x 6,4mm (przekątna 8mm),
- 1/3" to przetwornik o wymiarach 3,6 x 4,8mm (przekątna 6mm),
- 1/4" to przetwornik o wymiarach 2,7 x 3,6mm (przekątna 4mm).
7
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Mniejszy rozmiar przetwornika to mniejszy rozmiar piksela i ich większe zagęszczenie
na powierzchni matrycy. Jest to trudniejsze i droższe do wykonania, ale pozwala na uzyskanie
lepszej jakości obrazu. Z tego powodu przetworniki 1" i 2/3" zostały wyparte z użycia przez
te o mniejszych wymiarach. Istotny, z praktycznego punktu widzenia, jest także fakt, że
mniejszy przetwornik wymaga mniejszego obiektywu.
3.1.2 Całkowity sygnał wizji
Przetwornik CCD dostarczył informacji o jasności każdego z punktów matrycy oraz (w
przypadku kamery kolorowej) o jego barwie. Informacja o jasności zostaje zawarta w tzw.
sygnale luminancji Y, a informacja o barwie w tzw. sygnale chrominancji C. Na sygnał
chrominancji składają się dwie składowe cech barwy, obejmujące jej odcień U i nasycenie V.
Ponieważ przetwornik dostarczył nam informacji o składowych RGB, to łatwo można się
domyśleć, że sygnał chrominancji C będzie także pochodną składowych RGB. Istnieje wiele
systemów kodowania samego tylko koloru, których opis jest dostępny w literaturze oraz (w
skrócie) w instrukcji do ćwiczenia poświeconego cyfrowej rejestracji i transmisji obrazu. W
tej chwili wystarczy nam informacja, że pełnej informacji o kolorowym obrazie dostarczą
nam dwa sygnały: luminancji i chrominancji. Złączenie tych dwóch sygnałów w jeden
wspólny (co można dokonać za pomocą tylko jednego kondensatora 470pF) oraz
wcześniejsze uzupełnienie ich impulsami synchronizacji doprowadzi do powstania tzw.
całkowitego sygnału wizji CSW (ang. composite video signal) (rys. 3.1.2a). Po co nam
jeszcze impulsy synchronizacji? Otóż informacja o jasności i barwie dotyczy pojedynczego
piksela, które są przetwarzane jeden po drugim (rys. 3.1.2b). Chcąc odtworzyć ich układ oraz
parametry fotoelektryczne w odpowiedniej kolejności i czasie musimy znać moment ich
przetworzenia i dołączenia do kodującego tę informację sygnału. Służą temu właśnie impulsy
synchronizacji, które wyznaczają czas rozpoczęcia przetwarzania całej grupy pikseli
(synchronizacja pionowa) i zakończenia ich części (synchronizacja pozioma). Ta
wydzielona część obrazu nazywana jest linią, a tworzy ją nic innego, jak linia punktów. Czas
trwania linii zajmuje 64�s, na co składają się 52�s treści linii obrazu i 12�s impulsu
synchronizacji. Sygnał wizyjny przetwarzany przez typowa kamerę systemu PAL składa się
312,5 linii telewizyjnych, wyświetlanych na ekranie monitora. Linie te wyświetlane są jedna
po drugiej, w taki sposób, że zapełniają cały ekran od góry do dołu. Te 312,5 linii tworzy
razem jeden tzw. półobraz. Określenie  pół narzuca fakt, że jest to jeden z dwóch
kreślonych na ekranie obrazów, drugi następuje po pierwszym, jednak linie kreślone są w taki
8
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
sposób, że trafiają w miejsca pozostawione/ominięte przez linie półobrazu pierwszego.
Dopiero te dwa kolejne półobrazy tworzą razem jeden pełny obraz, nazywany ramką,
składający się z 625 linii. Ponieważ każda z nich trwa 64 mikrosekundy, a więc wyświetlenie
całego obrazu zajmuje odpowiednio 40 milisekund. Oznacza to, że w systemie PAL, w ciągu
jednej sekundy wyświetlanych jest 25 pełnych obrazów, czyli inaczej mówiąc, obrazy
wyświetlane są z częstotliwością 25 obrazów lub 50 półobrazów na sekundę, co odpowiada
50Hz. Każdy półobraz kończy sekwencja 5 impulsów wyrównawczych, 6 impulsów
synchronizacji pionowej, 5 impulsów wyrównawczych i impulsów dodatkowych.
H/2 Imp. synchr. pionowej H Imp. synchr. poziomej
Amplituda
100%
75%
Impuls wygaszania pionowego
10%
0%
t
Sygnał wizyjny (Y+C) Imp. wygaszania poziomego
Rys. 3.1.2a Zespolona postać całkowitego sygnału wizji
Amplituda
Wygasz.
Imp. synchr. poziomej
plamki
T = 64us
Poziom szczytów (imp. synchronizacji)
100%
Aktywny okres jednej linii 52us
Ultra
czerń
Poziom czerni maksymalnej (odniesienia)
75%
Imp. wygasz. Gradacja
poziomego jaskrawości
11,5us
10%
Poziom bieli maksymalnej
0%
t
Treść obrazu: sygnały odpowiadające zmianom jasności wzdłuż linii
Rys. 3.1.2b Poziomy amplitud składowych całkowitego sygnału wizji
Omówiony sposób formowania sygnału wizji dotyczy obowiązującego w Polsce
standardu PAL, jednak istnieje wiele systemów oraz ich wersji. Do najważniejszych należą:
9
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
- SECAM (fr. Sequentiel A Memorie) opracowany w latach 1955-1960 we
Francji, gdzie został wprowadzony do użycia. Do 1993 r. obowiązywał w Polsce i
krajach socjalistycznych. Posiada szereg wad, dlatego został zastąpiony systemem
PAL.
- NTSC (ang. National Television System Committee) opracowany w USA na
podstawie badań prowadzonych przez firmy telewizyjne HAZELTINE, RCA,
CBS i zatwierdzony w grudniu 1953 r. do eksploatacji. Stosowany w USA,
Kanadzie i Japonii. Niedogodnością tego systemu są błędy w odtwarzaniu
kolorów na wskutek zmian przesunięcia fazowego między tzw. podnośną i
sygnałem synchronizacji.
- PAL (ang. Phase Alternate Line) opracowany został w 1962 r. w byłym RFN
w laboratoriach firmy TELEFUNKEN jako modyfikacja NTSC, eliminująca jego
podstawową wadę. Stosowany obecnie powszechnie w krajach Europy
Zachodniej i od 1993 r. także w Polsce.
Pomimo, że obowiązującym w Polsce standardem jest system PAL, to w systemach
nadzoru wizyjnego spotykamy się zarówno z sygnałem w systemie PAL, jak i NTSC. Na
szczęście większość urządzeń obsługuje obydwa formaty. System SECAM w tych
zastosowaniach nie występuje i właściwie całkowicie wychodzi z użycia. Podstawowe
różnice między systemami PAL i NTSC to ilość linii i częstotliwość przetwarzania, która dla
NTSC wynosi 60Hz. Większa częstotliwość dla NTSC wynika z większej ilości obrazów (30)
lub, jak kto woli, półobrazów (60).
Sygnał wizyjny jest sygnałem typu m.cz. (małej częstotliwości). Jego pasmo, w
zależności od przyjętego systemu wizji, obejmuje zakres od praktycznie zera, do co najmniej
5 MHz (PAL) lub 6 MHz (NTSC). W systemach nadzoru dz
więk transmitowany jest zwykle
oddzielnym torem, dlatego nie powiększa pasma. W zastosowaniach telewizyjnych dołączany
jest  powyżej obrazu, co dodatkowo zwiększa pasmo o 1 MHz. Standardowy poziom
sygnału wizyjnego wynosi 1Vpp. Jest to stosunkowo niewiele, co sprawia, że sygnał wizyjny
jest dosyć  wymagający w odniesieniu do toru transmisyjnego.
Ponieważ wszystkie kamery dostarczają identycznego pod względem standardu (ale nie
treści) sygnału, to niemożliwe jest ich wprowadzenie do wspólnego toru transmisyjnego, np.
kabla, jak ma to miejsce w systemach telewizji kablowej, gdzie sygnały wizyjne zostały
wcześniej poddane modulacji i zwielokrotnione częstotliwościowo. Z tego powodu od każdej
10
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
kamery w systemie nadzoru biegnie niezależny tor transmisji (w najprostszej postaci jest to
kabel koncentryczny), łączący ją z urządzeniem odbiorczym w centrum nadzoru. Z tego
właśnie powodu na wstępie uznano użycie określenia  telewizja w odniesieniu do systemów
nadzoru wizyjnego za nasuwające błędne skojarzenia.
3.1.3 Rodzaje kamer
Podział kamer możliwy jest na wiele sposobów, ze względu na określoną cechę.
Podział ze względu na rodzaj dostarczanego sygnału wizyjnego:
- czarno-białe (obraz w odcieniach szarości),
- kolorowe (obraz kolorowy),
- dualne.
Kamery dualne są to kamery zdolne do pracy zarówno jako kamery czarno-biało, jak i
kolorowe (oczywiście, nie jednocześnie). Najważniejszą ich cechą nie jest jednak sama
obsługa dwóch trybów, lecz zdolność do automatycznego przełączania między nimi w
zależności od warunków oświetlenia. Kamery czarno-białe są bardziej odporne na pracę w
warunkach słabego oświetlenia, a dostarczany przez nie obraz jest w takiej sytuacji
wyraz
niejszy. W przypadku kamer kolorowych w sytuacji słabego oświetlenia w obrazie
pojawia się kolorowy szum, który ze spadkiem natężenia oświetlenia może uniemożliwić
obserwację.
Podział ze względu na rodzaj formowania i obróbki sygnału wizyjnego:
- analogowe,
- cyfrowe.
Podział ze względu na rodzaj wykonania i obudowy:
- płytkowe,
- kompaktowe,
- kopułkowe,
- specjalne (ukryte, wodoszczelne, wandaloodporne),
- zintegrowane,
- SPEED DOME.
11
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Kamery płytkowe (rys. 3.1.3a) należą do kamer najtańszych. Nie mają obudowy, a
przetwornik i cała elektronika umieszczone są na niewielkiej płytce (stąd nazwa). Najczęściej
są fabrycznie wyposażone w mały, plastikowy obiektyw  zwykle o ogniskowej ok. 3,6mm.
Kamery kopułkowe (rys. 3.1.3c) służą do mocowania do sufitu, a sama nazwa pochodzi od
półkulistej obudowy  kopuły. Mogą być wyposażone w mechanizm umożliwiający
sterowanie: gór-dół i lewo-prawo. Kamer specjalnych (rys. 3.1.3d) jest wiele rodzajów, tak
jak i ich zastosowań: instalacja w miejscach narażonych na zniszczenie kamery, w
pomieszczeniach o dużej wilgotności lub temperaturze otoczenia, itp. Kamery zintegrowane
(rys. 3.1.3e) łączą w sobie kilka podstawowych elementów  przede wszystkim kamerę i
obiektyw. Do tego dołączany jest zwykle uchwyt, czasem także oświetlacz podczerwieni,
umożliwiający pracę w warunkach braku oświetlenia. Najbardziej efektownymi
(i najdroższymi) przedstawicielami kamer są kamery grupy SPEED DOME (rys. 3.1.3f). Są to
kamery najwyższej jakości, zwykle cyfrowe, zintegrowane z obudową i mechanizmami
sterowania ruchem kamery i obiektywu (zmiana ogniskowej i przysłony).
Rys. 3.1.3 Rodzaje kamer
c) kopułkowa
b) kompaktowa
a) płytkowa
f) SPEED DOME
d) wodoodporna
e) zintegrowana
Najczęściej spotykanym typem kamer są jednak kamery kompaktowe (rys. 3.1.3b). Mogą
występować w wielu odmianach i wersjach (analogowe, cyfrowe, czarno-białe, kolorowe,
dualne) Charakteryzują się zbliżonym kształtem i typem obudowy oraz umieszczeniem we
frontowej części obudowy (przed przetwornikiem) pierścieniem mocowania obiektywu. Ich
cena jest bardzo zróżnicowana, tak jak i dostępne wersje.
12
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
3.1.4 Parametry kamer
Wbrew pozorom parametrów charakteryzujących kamerę jest bardzo wiele, a każdy z
nich w mniejszym lub większym stopniu wpływa na jej możliwości zastosowania i cenę.
Wielkość przetwornika
Została opisana przy okazji omawiania samego przetwornika i ma jak najbardziej
znaczenie praktyczne.
Rozdzielczość
Jest to ilość linii (w pionie) i punktów w linii (w poziomie), jaką przetwarza kamera.
Fakt, że kamera dostarcza sygnału wizyjnego w określonym standardzie (a więc i ilości linii
w obrazie) nie zobowiązuje jej jednak do przetwarzania dokładnie takiej ilości linii, jakie
zostały określone w standardzie. Przeciwnie, zwykle kamery mają mniejszą liczbę linii, niż
wynika to ze standardu sygnału. Rozdzielczość kamery podawana jest w liniach
(rozdzielczość pionowa), ponieważ rozdzielczość pozioma jest do niej proporcjonalna. Ze
względu na rozdzielczość dzielimy kamery na:
- małej rozdzielczości, około 240-380 linii (najczęściej z przetwornikiem
CMOS),
- standardowej rozdzielczości, około 420-480 linii,
- podwyższonej rozdzielczości, około 600 linii.
Czułość kamery
Określa ilość światła (w luksach), jaka musi paść na przetwornik, aby kamera
wytworzyła kolorowy sygnał wizyjny o określonej amplitudzie i określonym odstępie sygnału
od szumu. Raczej jest to najważniejszy parametr charakteryzujący kamerę. Niestety, jest to
parametr najczęściej podlegający, przez producentów i sprzedawców, manipulacjom lub
wręcz fałszerstwom. Pomiar czułości kamery nie jest wbrew pozorom taki prosty i stanowi
dość obszerny materiał teoretyczno-doświadczalny. Ważne jest przede wszystkim to, że
określona czułość kamery będzie zależeć od użytego do pomiaru obiektywu, automatyki
kamery oraz tego, czy ustalono ją na przetworniku, czy też obiekcie. W tym ostatnim
przypadku czułość zależeć będzie jeszcze od współczynnika odbicia światła obiektu.
13
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Stosunek sygnał/szum
Pośrednio parametr ten jest związany z czułością i określa zdolność kamery do
wytworzenia sygnału wizyjnego wymaganej jakości  wyrażany jest w dB.
Temperatura pracy
Określa zakres temperatur, w jakich kamera może pracować bez stosowania
dodatkowych urządzeń, zapewniających ogrzewanie kamery (zbyt niska temperatura
otoczenia) lub jej chłodzenie (zbyt wysoka temperatura otoczenia).
Napięcie zasilania
Określa wartość i rodzaj zasilania, jakiego wymaga kamera do prawidłowej pracy.
- 5V DC (bardzo rzadko spotykane),
- 12V DC (najczęściej spotykane),
- 24V AC (dla odległych instalacji, np. kamery SPEED DOME),
- 230V AC (zasilane ze zwykłej sieci energetycznej, jednak wewnątrz kamery
jest po prostu zasilacz 12V DC, zaletą jest możliwość synchronizacji kamer).
Automatyka kamery
Rozwój układów elektronicznych pozwoliła na rozbudowę prostej podstawowej
elektroniki kamer o wiele funkcji automatycznej korekty obrazu, i to na poziomie sygnału
analogowego.
- elektroniczna przysłona EAI lub EI  automatyczne dostosowanie czułości
przetwornika do warunków oświetlenia, co umożliwia stosowanie obiektywów o
stałe przesłonie przy zmianach natężenia oświetlenia (jednak w znacznie
mniejszym zakresie niż na zewnątrz budynków),
- automatyczna przysłona AI lub Auto IRIS  sterowanie przysłoną
obiektywów specjalnej konstrukcji (o regulowanej przysłonie), co pozwala na
regulację natężenia oświetlenia padającego na przetwornik w bardzo szerokim
zakresie  idealne rozwiązanie do kamer zainstalowanych na zewnątrz budynków,
- automatyczna elektroniczna migawka AES  dostosowuje czas
naświetlania przetwornika do ilości padającego światła, pozwalając na
zwiększenie czułości kamery kosztem czasu odświeżania (płynności ruchu),
14
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
- automatyczna regulacja wzmocnienia AGC  utrzymuje stały poziom
sygnału wyjściowego, poprawiając odstęp sygnału od szumu, jednak kosztem
naturalności obrazu,
- kompensacja tylnego oświetlenia BLC  poprawia jakość prześwietlonego
obrazu, włączając się w momencie, kiedy ponad 50% centralnej części
przetwornika jest prześwietlonych.
- balans bieli WB  funkcja doskonale znana użytkownikom aparatów
cyfrowych, pozwala na dostosowanie barwy obrazu do rodzaju oświetlenia.
W typowych kamerach kompaktowych
większość funkcji automatyki jest
włączana poprzez proste ustawienia
przełączników konfiguracyjnych,
znajdujących się z tyłu obudowy (rys.
3.1.4). W kamerach zaawansowanych,
np. typu SPEED DOME, poszczególne
funkcje włączane i wyłączane są zdalnie
z poziomu pulpitu sterującego.
Rys. 3.1.4a Widok z tyłu kamery
3.2 Obiektyw
Kamera, w opisanej wyżej postaci, bez względu na stopień zaawansowania jej
konstrukcji jest jednak całkowicie bezużyteczna. Niezbędnym jej uzupełnieniem jest
obiektyw  układ optyczny, którego zadaniem jest skupienie (rzutowanie) obrazu na
określonej powierzchni, w omawianym przypadku na matrycy światłoczułej. Proces doboru i
wykorzystania obiektywów we współpracy z kamerami nadzoru wizyjnego wykazuje bardzo
wiele podobieństw do klasycznej fotografii. W oby przypadkach obowiązują przecież te same
prawa optyki geometrycznej. Stosunkowo niewielkie różnice wynikają głównie z różnic
właściwości materiału światłoczułego (klisza  matryca) oraz sposobu przetwarzania obrazu
(klatka  film). W obydwu przypadkach niewłaściwy dobór obiektywu może całkowicie
zniweczyć korzyści wynikające z zastosowania wysokiej jakości kamery/aparatu. Może być
także całkowicie przeciwnie  dobry (i odpowiednio dobrany) obiektyw może pozwolić na
uzyskanie zaskakująco dobrych rezultatów przy współpracy ze stosunkowo niskiej jakości
sprzętem. Wszystko to jednak tylko w pewnych granicach. Zastosowanie wysokiej jakości
15
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
obiektywu przy sprzęcie przetwarzającym obraz bardzo niskiej jakości zaowocuje jednak
obrazem niskiej jakości. Nie zmienia to jednak faktu, że właściwy dobór obiektywu jest
kluczową sprawą podczas projektowania systemu nadzoru wizyjnego.
3.2.1 Budowa obiektywu
Światło ma naturę falową, jest mieszaniną fal elektromagnetycznych o różnej długości.
Ich właściwości są jednak na tyle złożone, że podczas ich opisu fizyka posługuje się różnymi
przybliżeniami. Jednym z nich jest wspomniana optyka geometryczna, bazująca na dwóch
założeniach (uproszczeniach):
- w ośrodkach jednorodnych, nie rozpraszających i przezroczystych światło
rozchodzi się po liniach prostych, co z rozważań eliminuje zjawisko z dyfrakcji,
czyli ugięcia fal,
- przecinające się wiązki światła nie oddziaływają ze sobą, co z rozważań
eliminuje zjawisko interferencji, czyli nakładania się fal.
Powyższe założenia doprowadziły do sformułowania pojęcia promienia świetlnego 
smukłej i wydzielonej wiązki światła, pokrywającej się z prostą, wzdłuż której rozchodzi się
samo światło. Służy on do opisu wszystkich podstawowych zjawisk z zakresu optyki
geometrycznej, ze szczególnym uwzględnieniem budowy układów optycznych, a więc i
obiektywów.
Paradoksalnie jednak pierwszym i najprostszym obiektywem jest ... brak obiektywu,
czyli po prostu maleńki otwór, przez który przedostają się promienie światła. Otwór ten
wykazuje, bowiem zdolność  zagęszczenia przechodzących przez niego promieni i w
konsekwencji skupienia ich na znajdującej się za nim powierzchni (w fotografii nazywanej
matówką). Na takiej zasadzie działała wynaleziona ok. 900 roku przez arabskich uczonych,
dla wyznaczania torów ruchu Słońca i Księżyca, tzw. camera obscura (po łacinie  ciemny
pokój ) (rys. 3.2.1a) Wykorzystywana była przez stulecia, m.in. przez Leonarda da Vinci.
Wprawdzie stanowi oddzielny fragment historii, to jednak bez wątpienia prowadziła wprost
do wynalezienia układu optycznego i fotografii. Wbrew pozorom nie jest to rozdział
zamknięty. Nadal, ze względu na niską cenę i łatwość ukrycia (np. w czujce ruchu lub dymu),
bardzo dużym powodzeniem cieszą się tzw. kamery otworkowe (rys. 3.2.1b), gdzie
obiektywem jest po prostu maleńki otwór (ang. pin hole).
16
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Rys. 3.2.1a Camera obscura Rys. 3.2.1b Kamera płytkowa z obiektywem typu Pin Hole
Trudno oczekiwać jednak od takiego rozwiązania uzyskania obrazów optycznych o
dużej jakości. Mały otwór, to przecież mała ilość światła przez niego się przedostająca.
Można, więc przypuszczać, że uzyskany obraz też będzie dość ciemny - dlatego wnętrze
camera obscura było czarne, by zminimalizować rozproszenie światła. Można wprawdzie to
zniwelować poprzez wzmocnienie sygnału wizyjnego, ale to tak jak z oglądaniem świata
przez przyciemnione okulary lub o zapadającym zmierzchu  wraz ze zmniejszeniem
natężenia światła maleje wyrazistość obrazu, zacierają się szczegóły, pogarsza kontrast. Na
nic tutaj wzmocnienie sygnału  słaby obraz pozostanie słabym, można jedynie korygować
jego mankamenty. Te proste, praktyczne spostrzeżenia, prowadzą wprost do najważniejszej
własności obiektywów  jasności, określającej zdolność do przepuszczania światła. Zanim
jednak stanie się ona  jasna należy poznać podstawowe informacje z zakresu budowy
obiektywów.
Podstawowym składnikiem każdego obiektywu jest tzw. soczewka  prosty element
optyczny, powstały z materiału przepuszczającego światło (przezroczystego). Zwykle
soczewki powstają ze szkła lub tworzywa sztucznego, ale tworzy je także sama natura, np. z
kropli wody, ludzkie lub zwierzęce oko. Podstawową cechą soczewek jest zdolność skupiania
(soczewki skupiające) lub rozpraszania (soczewki rozpraszające) przechodzących przez nie
promieni świetlnych. Zdecydowana większość prostych obiektywów kamer nadzoru
wizyjnego składa się z jednej soczewki skupiającej lub prostego układu dwóch-trzech
soczewek. Dlatego dalszą część rozważań nt. budowy obiektywu ograniczymy do tej
podstawowej konstrukcji. Należy jednak pamiętać, że sytuacja w aparatach fotograficznych
wygląda już całkiem inaczej. Nawet proste i tanie konstrukcje aparatów z obiektywami o
zmiennej optyce (powiększeniu) wyposażone są w obiektywy składające się z układu
kilkunastu soczewek, co ma głównie na celu skrócenie ich rozmiarów. W zastosowaniach dla
17
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
systemów nadzoru wizyjnego z takimi konstrukcjami spotykamy się jedynie w najdroższych
kamerach typu SPEED DOME.
Jeśli małe z
ródło światła zostanie umieszczone z jednej strony soczewki, to wyraz
ny
(ostry) obraz powstanie z jej drugiej strony w pewnym charakterystycznym punkcie, zwanym
ogniskiem soczewki F. Odległość między soczewką a jej ogniskiem nazywana jest
ogniskową f i mierzona jest w metrach. Odwrotność ogniskowej 1/f definiowana jest jako
zdolność skupiająca soczewki (rys. 3.2.1c).
F
f
Rys. 3.2.1c Soczewka dwuwypukła i jej ognisko oraz ogniskowa
Jeśli z
ródło jest:
- dostatecznie daleko od soczewki (dalej niż podwojona ogniskowa), to
powstający ostry obraz jest rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony,
- w odległości większej niż ogniskowa, a mniejszej niż jej podwojona
wartość, to powstający ostry obraz jest rzeczywisty, odwrócony i powiększony,
- w odległości mniejszej niż ogniskowa, to ostry obraz nie powstaje (ale
powstaje tzw. obraz pozorny).
18
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
A
F
B
f
xy
Rys. 3.2.1d Soczewka dwuwypukła i tworzony przez nią obraz przedmiotu
Jak widać, manipulując odległością x przedmiotu o wielkości A od soczewki
uzyskujemy w odległości y ostry obraz o wielkości B (rys. 3.2.1d). Wielkość tego obrazu jest
zależna od ogniskowej i odległości od soczewki. Stosunek wielkości obrazu do wielkości
przedmiotu jest równy stosunkowi odległości obrazu i przedmiotu od soczewki  nazywany
jest skalą odwzorowania (powiększeniem). Na szczęście wszystkie omawiane zależności są
całkowicie proporcjonalne, dzięki czemu obiektyw dla przedmiotu o wielkości 50m,
widzianego z odległości 70m będzie taki sam, jak dla obiektu o szerokości 5m i widzianego z
odległości 7m, co znakomicie upraszcza całą sprawę. Podstawowym równaniem opisującym
te zależności jest tzw. równanie soczewki (3.2.1e):
1 1 1
= +
(3.2.1e)
f x y
Stąd, po prostych przekształceniach, otrzymujemy prosty wzór (3.2.1f) pozwalający na
obliczenie ogniskowej soczewki f (prostego obiektywu) przy znanej wielkości przedmiotu A,
jego odległości od obiektywu x oraz wielkości powstałego obrazu B.
B * x x
f = H" B *
(3.2.1f)
A + B A
19
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Ponieważ w systemach nadzoru wizyjnego wielkość obrazu na przetworniku jest zwykle dużo
mniejsza od wielkości przedmiotu (B<pozorom określenie wielkości obrazu B nie wymaga znajomości odległości
soczewki/obiektywu od matrycy światłoczułej kamery. Zwykle określając pole widzenia
kamery (np. obszar pomiędzy dwoma dystrybutorami paliwa na stacji benzynowej) chcemy
by zajmował on całe pole widzenia kamery, a więc zajmowała cały ekran monitora, na
którym jest obserwowany. W praktyce oznacza to, że musi on także zajmować całe pole
matrycy przetwornika CCD kamery. Znając typ przetwornika automatycznie znamy jego
wymiary, a więc i oczekiwaną wielkość przedmiotu. Chociaż w optyce geometrycznej zwykle
mówimy o wysokości przedmiotu, to systemach nadzoru wizyjnego na ogół posługujemy się
szerokością pola widzenia kamery. Nie ma to jednak żadnego znaczenia, ponieważ stosunek
szerokości przetwornika do jego wysokości jest stały bez względu na jego rodzaj i wynosi
4:3, tyle samo ile stosunek rozmiarów typowego monitora i telewizora (panoramiczne to
16:9). I tak, np. jeżeli chcemy, by kamera z przetwornikiem 1/4" (B = 3,6mm), umieszczona
na budynku Szkoły Biznesu PW w odległości x = 30m od bramy objęła całą szerokość
A = 4m wjazdu/szlabanu, to poszukiwana wielkość ogniskowej obiektywu (3.2.1g) wynosi:
30
f = 3,6* = 27,00mm
(3.2.1g)
4
Obliczona przybliżona wartość ogniskowej f wynosi 27mm. Ta sama wielkość obliczona bez
przybliżania wynosi 26,76mm i jest obarczona błędem zaledwie 1,48%. Ponieważ wartości
ogniskowych dostępnych w sprzedaży obiektywów zmieniają się skokowo, (przy większych
wartościach, co kilka, kilkanaście milimetrów), to błąd ten w praktyce nie ma żadnego
znaczenia  i tak trzeba dobrać dostępny obiektyw z ogniskową najbliższą obliczonej.
Większa ogniskowa, to większe powiększenie, a więc większe rozmiary uzyskanego
obrazu. Można, zatem przypuszczać, że jeżeli będziemy chcieli oglądać jedynie przód
wjeżdżającego pojazdu (np. interesują nas tablice rejestracyjne), to trzeba będzie zastosować
obiektyw o większej (dłuższej) ogniskowej. Przyjmując szerokość obrazu 2m tym razem
otrzymujemy (3.2.1h):
30
f = 3,6* = 54mm
(3.2.1h)
2
20
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Oczywiście, chcąc poszerzyć pole widzenia kamery trzeba zastosować obiektyw o mniejszej
(krótszej) ogniskowej.
3.2.2 Przysłona obiektywu i jasność
Jak wspomniano, podstawową wadą obiektywów otworkowych jest zbyt mała ilość
światła padająca na powierzchnię światłoczułą. Zwiększając ten otwór, a więc średnicę
obiektywu, zwiększamy ilość padającego światła. Tym samym, do pewnego momentu,
uzyskujemy obraz o lepszych parametrach. Jeżeli jednak otwór ten będzie zbyt duży, to zbyt
duża ilość światła wpadająca przez obiektyw doprowadzi do powstania zbyt jasnego
(prześwietlonego) obrazu. Wprawdzie wśród zalet współczesnych kamer jest funkcja
elektronicznej przysłony, pozwalająca na automatyczną zmianę czułości przetwornika w
zależności od ilości padającego nań światła, to zakres jej regulacji jest ograniczony. Dobrze
by było mieć możliwość wstępnego dostosowania obiektywu do panujących w miejscu pracy
kamery warunków oświetlenia. W praktyce oznacza to, że potrzebny jest mechanizm
zwiększający lub zmniejszający średnicę pola obiektywu przepuszczającego światło.
Ponieważ raczej trudno regulować średnicą soczewek i obudowy obiektywu, to wprowadzono
w konstrukcji obiektywów dodatkowy element  przysłonę. Jest to rozwiązanie czysto
mechaniczne, którego zadaniem jest otwieranie (więcej światła) lub zamykanie (mniej
światła) pola obiektywu. Tym samym ilość światła padająca na przetwornik zostanie ustalona
na pewnym poziomie. Oczywiście, przy zmianie warunków oświetlenia (np. dodatkowe
sztuczne oświetlenie) zmianie powinna ulec wartość przysłony. Nikt jednak nie reguluje
kamery po każdym włączeniu lub wyłączeniu oświetlenia. Tutaj pojawia się pole do działania
dla elektronicznej przysłony kamery, która koryguje czułość przetwornika i kompensuje
zmiany oświetlenia, zapewniając obraz o stałej jasności. Wszystko to jednak jedynie w
pewnych granicach. Przy bardzo dużym zakresie zmian oświetlenia kamera nie będzie w
stanie dostosować czułości przetwornika w całym zakresie zmian. Typowym przykładem jest
tutaj instalacja kamery na zewnątrz budynków i wystawienie jej na pracę w warunkach
oświetlenia od pełnego słońca (dzień) do ciemności (noc). W takiej sytuacji stosowane są
obiektywy o automatycznej przysłonie AI (ang. auto iris), które przy współpracy z kamerą
regulują ilość padającego na przetwornik światła. Możliwe są tutaj dwa rodzaje sterowania:
stałym napięciem (DC) lub sygnałem wideo (VIDEO).
Ponieważ jasność obrazu jest uwarunkowana nie tylko ilością światła przepuszczanego
przez obiektyw, ale także odległością przetwornika od obiektywu, to istnieje wyraz
na
21
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
zależność między ilością światła, jaka przedostaje się przez obiektyw o regulowanej
przysłonie a ogniskową obiektywu. Dla uchwycenia tej zależności w sposób parametryczny
zdefiniowano odwrotność stosunku ogniskowej obiektywu do jego średnicy wejściowej, jako
tzw. otwór względny. Typowe wartości otworu względnego, to np. 2,8  4  5,6  8
(formalny zapis to 1:2,8 ... itd., ze względu na  odwrotność ). Maksymalna wartość otworu
względnego (maksymalnie otwarta przysłona) nazywana jest jasnością obiektywu.
Odwrotnością otworu względnego nazywamy liczbę przysłony f, w fotografii jedną z dwóch
(obok czasu naświetlenia) podstawową wielkość, która wymaga ustawienia dla prawidłowego
naświetlenia zdjęcia. Im większa liczba przysłony, tym mniej światła jest przepuszczane przez
obiektyw.
Pozornie wydaje się to bez sensu  najpierw zwiększamy średnicę obiektywu, by zbierał
on więcej światła, a potem zmniejszamy jego średnicę przysłoną. Odpowiada za to jedne z
kluczowych dla tego zagadnienia zjawisk optycznych, nazywane głębią ostrości, czyli zakres
odległości, w jakich znajdujące się od kamery przedmioty są uznawane za ostre. Otóż głębia
ostrości rośnie wraz ze wzrostem przysłony (rys. 3.2.2a), dlatego jej zwiększenie ma duże
znaczenie praktyczne. Jest to zarazem powód, dla którego podczas obsługi ręcznej kamer
przez operatora rezygnuje się z funkcji automatycznej przysłony  operator może manipulując
wartością przysłony znacznie  wyostrzyć obraz. Dla uproszczenia przyjmuje się, że
maksymalną głębię ostrości uzyskuje się w granicach wartości przysłony od 11 do 16.
ostrość
f = 2
ostrość
f = 16
odległość
06 12
39
[m]
Rys. 3.2.2a Przykładowy zakres zmian głębi ostrości w zależności od wartości przysłony
22
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
3.2.3 Rodzaje obiektywów
Tak jak w przypadku kamer, istnieje wiele rodzajów obiektywów, a więc i kilka
rodzajów ich klasyfikacji. Podstawowy podziała obiektywów prowadzony jest ze względu na
charakterystyczną dla danych właściwości cechę.
Ze względu na ogniskową:
- o stałej ogniskowej,
- o zmiennej ogniskowej:
= regulowanej ręcznie na obiektywie, tzw. ZOOM,
= regulowanej zdalnie, z pulpitu operatora, tzw. MOTO-ZOOM
(rys. 3.2.3d).
Ze względu na rodzaj przysłony:
- bez przysłony (najtańsze i najprostsze) (rys. 3.2.3a),
- z przysłoną regulowaną ręcznie (rys. 3.2.3b),
- z przysłoną regulowaną automatyczne AI (DC lub VIDEO) (rys. 3.2.3c).
Ze względu na kąt widzenia:
- standardowe o ogniskowej zbliżonej do przekątnej przetwornika,
- o wąskim kącie (teleobiektywy) o ogniskowej większej od przekątnej
przetwornika,
- o szerokim kącie o ogniskowej mniejszej od przekątnej przetwornika.
Rys. 3.2.3 Rodzaje obiektywów
b) o zmiennej ogniskowej, regulowanej ręcznie z
a) o stałej ogniskowej bez regulacji przysłony
ręczną regulacją przysłony lub bez
23
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Ze względu na typ mocowania obiektywu
- typu C o odległości 17,526mm płaszczyzny mocowania obiektywu do
przetwornika,
- typu CS o odległości 12,5mm płaszczyzny mocowania obiektywu do
przetwornika,
c) o ręcznie regulowanej ogniskowej z automatycznie d) o zmiennej, zdalnie regulowanej ogniskowej i
regulowaną przysłoną zmiennej, regulowanej ręcznie lub automatycznie,
przysłonie  MOTO-ZOOM
Najbardziej zaawansowanym (i najdroższym) obiektywem będzie obiektyw o długiej
(teleobiektyw), zdalnie regulowanej ogniskowej i zmiennej/regulowanej przysłonie  MOTO-
ZOOM. Kwestią wyboru pozostaje, czy przysłona ma być regulowana automatycznie czy
ręcznie przez operatora. Określenie  moto pochodzi od faktu wykorzystania w obiektywie
silników krokowych, które w czysto mechaniczny sposób sterują zmianami ogniskowej i
przysłony. Typ mocowania nie ma większego znaczenia, chociaż bardziej rozpowszechniony
jest typ CS, ze względu na możliwość zastosowania pierścienia pośredniczącego i
wykorzystania w mocowaniu typu C. Odwrotne połączenie nie jest możliwe.
3.2.4 Wady obiektywów
Aberracja chromatyczna
Polega na ogniskowaniu poszczególnych fal światła w różnej odległości od soczewki,
zależnej od długości fali. W rezultacie powstały obraz ma rozszczepione i przesunięte barwy,
co jest szczególnie widoczne na krawędziach przedmiotów.
24
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Aberracja sferyczna
Odpowiada za nią różna zdolność skupiająca soczewki na jej krawędziach i jej środku.
W jej wyniku zamiast punktu otrzymuje się plamkę, co prowadzi do rozmazania obrazu.
Dystorsja
Występuje głównie w obiektywach ze zmienną ogniskową i objawia się
zniekształceniem kształtów i proporcji obrazu. Zniekształcenia te są tym większe im dalej od
środka osi soczewki. Wyróżnia się dystorsję beczkową (zmieniającą prostokąt w beczkę) i
poduszkową (zmieniająca prostokąt w kształt poduszki).
Winietowanie
Jest to zaciemnienie brzegów kadru przez pewien element obiektywu lub jego
uzupełnienie (np. filtr). Występuje szczególnie przy obiektywach szerokokątnych lub przy
zastosowaniu pierścieni pośrednich.
Wiele z wad optycznych pojedynczych soczewek może zostać wyeliminowanych
poprzez zastosowanie układów soczewek, kompensujących określoną wadę  przesuwając ja
w przeciwnym kierunku. Wyjaśnia to od razu, czemu obiektywy o wysokiej jakości
zbudowane są z układu soczewek a nie pojedynczej soczewki.
3.3 Monitor
Obok kamery drugi podstawowy element systemu nadzoru wizyjnego. Jego zadaniem
jest zamiana elektrycznego sygnału wizyjnego z powrotem do postaci odpowiedniej dla
naturalnego zmysłu człowieka  wzroku. Nie ma znaczenia, czy monitor bezpośrednio
współpracuje z kamerą, czy z którymś omówionym dalej urządzeniem systemowych.
Wszystkie z nich posługują się tym samym, standardowym sygnałem wizyjnym 1Vpp. Do
odbioru takiego też sygnału dostosowany jest każdy monitor. Jest to, jak omówiono
wcześniej, sygnał małej częstotliwości i tylko taki może być odbierany na typowym
monitorze systemowym. Nie ma on możliwości odbioru typowego programu telewizyjnego
(wysokiej częstotliwości, w.cz.), ponieważ nie ma bloku w.cz, ani niezbędnej do odbioru
sygnału telewizyjnego tzw. głowicy. Nie jest to jedyna różnica w odniesieniu do zwykłego
telewizora. Monitory przystosowane są do pracy ciągłej, w dodatku do wyświetlania obrazu
statycznego. Wymaga to wykorzystania w ich kineskopach innego rodzaju materiału
25
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
(luminoforu) odpowiedzialnego za  świecenie punktów obrazu. Wykorzystanie typowego
telewizora w miejsce monitora, co jest możliwe bez żadnych dodatkowych przeróbek, jest
dość częste ze względu na dużą różnicę w cenie na niekorzyść monitora. Zwykle jednak
skutkuje szybkim wypaleniem kineskopu, szczególnie w stałych, nieruchomych fragmentach
obrazu. Podstawowe rodzaje monitorów, to analogicznie jak w przypadku kamer, monitory
czarno-białe i kolorowe.
Nie ma zbyt wielu parametrów charakteryzujących monitory. Właściwie jedynym
podstawowym parametrem jest rozdzielczość monitora, podawana głównie w liniach.
Parametr ten jest jednak bardzo luz
no powiązany z rozdzielczością kamer. Zwykle jest od niej
dużo większy (np. od 400 dla kolorowego i 1000 dla czarno-białego) i oddaje bardziej
zdolność do odwzorowania odcieni szarości lub kolorów w powiązaniu z rozdzielczością niż
rzeczywistą ilość samych linii. Oczywiście im większa liczba linii tym teoretycznie monitor
lepszy. Jednak nie mniejsze znaczenie mają czysto użytkowe parametry, takie jak poprawne
odwzorowanie kształtów, stabilność i wyrazistość obrazu, zakres regulacji parametrów obrazu
(jasność, kontrast, nasycenie kolorów). Większość monitorów może prawidłowo
współpracować z sygnałem wizyjnym, którego poziom mieści się w granicach od 0,5 do 2 Vpp
w paśmie maksymalnie do zaledwie 10MHz.
Rys. 3.3a Przykładowe monitory systemu nadzoru wizyjnego
Monitory systemów nadzoru wizyjnego zwykle produkowane są w topornych
metalowych obudowach (rys. 3.3a). Obudowy te są zazwyczaj prostopadłościanami, co
umożliwia gęste upakowanie monitorów jeden obok drugiego, a nawet jeden na drugim bez
dodatkowych elementów mebli. Nie brakuje jednak, głównie dla mniejszych modeli, wersji w
obudowach z tworzywa sztucznego i w kształtach typowych dla telewizorów. Wielkość
monitora charakteryzowana jest przez przekątną ekranu, podawaną w calach.
3.4 Przełącznik kamer
Namiastkę systemu nadzoru wizyjnego otrzymamy podłączając do monitora kilka
kamer rozmieszczonych w kilku różnych obiektach lub ich różnych częściach/miejscach.
Tutaj jednak natrafiamy na pierwszy problem  prosty monitor ma zazwyczaj tylko jedno
26
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
wejście. Nawet, jeśli jest wyposażony w wejście dodatkowe, to jest ich razem, co najwyżej
dwa, a przełączanie odbywa się manualnie, poprzez naciśnięcie klawisza. Trudno to uznać za
rozwiązanie komfortowe, szczególnie do stałej obsługi.
Potrzebne jest, zatem urządzenie zdolne do sekwencyjnej (w określonej kolejności)
zmiany (przełączania) n (gdzie n zwykle 4, 8 lub 16) sygnałów z kilku kamer i podawania ich
kolejno na wspólne wyjście, podłączone (w najprostszym wydaniu) do monitora. Takim
urządzeniem jest przełącznik kamer (ang. video switcher), zwany także zmieniaczem. Jest
to najprostsze urządzenie systemu nadzoru wizyjnego. Jego idea działania jest tak prosta, że
można je wykonać nawet w postaci mechanicznej (niczym ręczny przełącznik drukarkowy)
lub elektromechanicznej, gdzie proces przełączania odbywałby się bez udziału operatora. W
praktyce oczywiści nikt nie stosuje takich rozwiązań. Współczesne przełączniki kamer to
urządzenia czysto elektroniczne, wykonywane w wersjach 4, 8 lub 16 wejść, z pewnymi
możliwościami konfiguracyjnymi (rys. 3.4a). Należą do nich przede wszystkim:
- wybór (włącz/wyłącz), które wejście (kamera) ma brać udział w
przełączaniu (w systemie nie musi być akurat tyle kamer, ile przełącznik ma
wejść),
- określenie czasu przełączania/wyświetlania obrazu (w starszych wersjach
przełączników czas ten był jednakowy dla wszystkich kamer, w nowszych może
być dowolnie ustawiony dla każdej z kamer/wejść).
1
2
3
n
Rys. 3.4a System nadzoru wizyjnego oparty na przełączniku kamer
Jak wspomniano, budowa przełącznika kamer jest bardzo prosta. Dotyczy to także
wersji elektronicznej, która może powstać w oparciu nawet o klasyczne klucze tranzystorowe
27
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
lub elementarne scalone klucze analogowe, np. 4066. W takich konstrukcjach należy się
jednak liczyć z wyraz
nym pogorszeniem jakości obrazu, jego kontrastu i jasności. W praktyce
urządzenia te wykorzystują specjalizowane układy scalone, gdzie następuje nie tylko
przełączenie, ale i zachowanie właściwości sygnałów (rys. 3.4b i 3.4c).
Rys. 3.4b Przełącznik kamer, widok z przodu
Rys. 3.4c Przełącznik kamer, widok z tyłu
Przełącznik kamer, nawet ten w wersji czysto elektronicznej, ma jednak dość poważną
wadę, wynikającą wprost z prostoty konstrukcji. Jest nią tzw. utrata/zerwanie
synchronizacji podczas przełączania wejść/kamer. Objawia się ona tym, że po przełączeniu
wejścia nowy  wchodzący obraz przez ułamek sekundy skacze, jest przekrzywiony,
zniekształcony. Odpowiada za to układ przełącznika, który dokonał przełączenia w trakcie
wyświetlania jednej klatki  wchodzącego obrazu. Zjawisko to jest bezpośrednio związane z
budową sygnału wizyjnego i zasadą jego wyświetlania na monitorze. Obraz wyświetlany jest,
bowiem linia po linii, od góry do dołu ekranu, w ściśle określonym czasie, wyznaczonym
impulsem synchronizacji. Następnie następuje powrót na górę w trakcie tzw. impulsu
wygaszania (wygaszenia działa elektronowego, odpowiedzialnego za wyświetlanie). Kamera
wprawdzie generuje sygnał synchronizacji, ale praktycznie zawsze nie jest on zgodny w fazie
z sygnałami generowanymi przez pozostałe kamery  impuls pojawia się z taką samą
częstotliwością, ale w innym momencie. Przełączenie wejścia w trakcie wędrówki po ekranie
linia po linii skutkuje właśnie zerwaniem synchronizacji i skokiem obrazu. Uniknięcie tego
zjawiska jest oczywiście możliwe  wystarczy dokonać przełączenia wejścia w chwili
wystąpienia impulsu synchronizacji. Konstrukcja układu takiego przełącznika jest już jednak
dużo bardziej złożona, a tym samym kosztowniejsza - wymaga identyfikacji impulsu
synchronizacji. Wiele jednak specjalizowanych układów scalonych (nie tylko przełączników
kamer, ale przede wszystkim układów telewizyjnych, np. stosowanych do wyświetlania okna
obrazu w głównym oknie, tzw. PIP) posiada tę funkcję i jest ona wręcz elementarna. Dlatego i
takie przełącznik są spotykane na rynku, zawsze jednak będą one droższe od prostszych
konstrukcji. Inna metoda to doprowadzenie do kamer wspólnego sygnału synchronizacji z
zewnątrz. Dzięki temu wszystkie kamery będą zsynchronizowane i problem zerwania
synchronizacji zostanie wyeliminowany. Kamera musi jednak posiadać wejście dla
28
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
zewnętrznego sygnału synchronizacji. Taka instalacja będzie także bardziej złożona - będzie
wymagać dodatkowego generatora sygnału synchronizacji i dodatkowej instalacji (kabli) do
jego przesłania do kamer (rys. 3.4d).
1
2
3
GS
n
Rys. 3.4d System nadzoru wizyjnego oparty na przełączniku kamer z kamerami z zewnętrzną synchronizacją
Istnieje jeszcze jedna wada przełącznika. Wynika ona już nie z konstrukcji urządzenia,
ale z idei i zasady działania. W trakcie przełączania, w danej chwili, aktywne jest tylko jedno
wejście, a więc widoczny jest tylko jeden obraz, z jednej kamery  przełącznik ma przecież
tylko jedno wyjście. Tym samym reszta obrazów pozostaje dla operatora systemu
niewidoczna przez cały czas oglądania aktywnego obrazu. Po przełączeniu aktywnym stanie
się znów tylko jeden obraz, a reszta nadal będzie niewidoczna, itd. Tym samym można
powiedzieć, że każdy z obrazów (kamer) jest niewidoczny przez czas będący sumą czasów
wyświetlania wszystkich pozostałych kamer. Jeżeli do przełącznika jest podłączonych osiem
kamer, z których każda jest aktywna tylko przez dwie sekundy (to w praktyce czas
minimalny), to znaczy, że na 16 sekund (czas cyklu przełączania) aż przez 14 sekund każdy z
obrazów nie jest obserwowany. Oczywiście, ewentualny intruz w obiekcie nie wie, kiedy
dana kamera jest aktywna, a kiedy nie, co jest podstawową metodą osłabienia znaczenia tej
wady. Warto jednak mieć świadomość, że wspomniane 14 sekund, to czas aż nadto
wystarczający, by wejść do pomieszczenia, zabrać np. z biurka notebook a i wyjść
niezauważonym przez operatora. Rozwiązaniem technicznym, które eliminuje tę wadę jest
detekcja ruchu i aktywowanie (wyświetlenie) tego wejścia (kamery), gdzie wykryto ruch, np.
wejście człowieka do pomieszczenia. Detekcja ruchu może być przeprowadzona na wiele
sposobów, włącznie z prostą analogową detekcją zmian w samym sygnale pochodzącym z
kamery. Jest to także kolejna funkcja zaawansowanych (i znacznie droższych) przełączników.
29
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Niestety, wykorzystanie detekcji ruchu jest ograniczone do sytuacji (czasu), kiedy wiemy, że
w danym obiekcie nikt nie ma prawa się pojawić. W wielu przypadkach, np. w godzinach
pracy biura, funkcja ta będzie całkowicie bezużyteczna.
3.5 Dzielnik obrazu
Chęć eliminacji opisanej wcześniej wady przełącznika kamer (długi czas przerwy
pomiędzy kolejnymi aktywacjami danej kamery) zaowocowała pojawieniem się drugiego
urządzenia, jakim jest tzw. dzielnik obrazu (ang. quad). Jest to urządzenie, którego zadaniem
jest obsługa 4 kamer (obrazów) i wytworzenie z tych czterech różnych obrazów jednego
wspólnego sygnału (obrazu), w którym każdy z obrazów podstawowych zajmuje jedną
ćwiartkę obrazu wspólnego (rys. 3.5a). Każdy z czterech obrazów będzie, więc czterokrotnie
mniejszy niż podany bezpośrednio na monitor, jednak będzie wyświetlany przez cały czas,
razem z pozostałymi trzema. Tym samym została wyeliminowana wada braku obserwacji
danego obrazu w czasie pomiędzy jego kolejnymi aktywacjami.
1
2
12
3
34
4
Rys. 3.5a System nadzoru wizyjnego oparty na dzielniku obrazu
Współczesne dzielniki (rys. 3.5b i 3.5c) wyposażone są w klawisze pozwalające na
proste przełączenie  na pełny ekran tego obrazu, który jest w danej chwili dla operatora
szczególnie interesujący. Przełączenie może zostać także zrealizowane automatycznie, w
przypadku wspomnianej wcześniej detekcji ruchu, o ile dzielnik ma taką funkcję i zostanie
ona uaktywniona. Istnieją dzielniki podwójne (dwie grupy po cztery kamery), co pozwala na
jednoczesną obsługę do 8 kamer. Jeżeli wyjście jest wspólne dla obu grup, to wystarczy jeden
monitor (grupy będą przełączane jak w przełączniku, ale czas bez obserwacji zmniejszy się
czterokrotnie), jeśli nie, to będą potrzebne dwa monitory. Takie rozwiązanie tworzy już
pewien rozbudowany system dozoru wizyjnego, tym bardziej, że przyjmuje się, iż operator
może obsłużyć (objąć uwagą) maksymalnie do 8 kamer.
30
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Rys. 3.5b Dzielnik, widok z przodu
Rys. 3.5c Dzielnik, widok z tyłu
Dzielniki często posiadają dwa różne wyjścia, jedno dla obrazu wspólnego, drugie dla
sekwencyjnie przełączanych czterech obrazów  identycznie jak w przełączniku. Dzielnik
może, więc pełnić rolę przełącznika. Przełącznik nie może jednak pełnić roli dzielnika 
stałby się dzielnikiem, a przestałby być przełącznikiem. Można, więc przypuszczać (i
słusznie), że dzielnik jest urządzeniem droższym niż przełącznik. Za wyższą cenę odpowiada
jednak nie większa funkcjonalność, lecz dużo bardziej złożona konstrukcja układu
elektronicznego dzielnika. Nie ma (w przeciwieństwie do przełącznika) prostej metody na
konstrukcję dzielnika  nie da się w prosty analogowy sposób z czterech sygnałów wizyjnych
wytworzyć jednego wspólnego. Wprawdzie pierwsze dzielniki były urządzeniami
analogowymi, ale o bardzo złożonej konstrukcji. Dzisiaj są to urządzenia w pełni cyfrowe,
oparte na specjalizowanych układach scalonych. Tanie przełączniki nadal realizowane są w
technice czysto analogowej. Kolejnym wyróżnikiem jest to, że tylko dzielniki spotykane są w
wersjach dla obrazów/kamer czarno-białych (tańsze) i kolorowych (droższe). Przełączniki, ze
względu na wspomnianą prostotę konstrukcji, występują jedynie w wersjach dla koloru.
3.6 Matryca wideo
Zmieniacz i dzielnik są bardzo prostymi urządzeniami, jednak w instalacjach o
niewielkiej ilości kamer (do ośmiu, maksymalnie szesnastu) sprawdzają się znakomicie.
Problem pojawia się, kiedy w systemie występuje większa liczba kamer. Najprostsze
rozwiązanie, które nasuwa się automatycznie (zwiększenie liczby monitorów) nie jest
stosowane ze względu na cenę oraz fakt, że i tak operator nie obejmie wzrokiem i uwagą
takiej liczby obrazów. Powstało, więc urządzenie pozwalające na przełączenie dowolnego
wejścia/kamery na dowolne wyjście, do którego podłączony jest konkretny monitor.
Urządzeniem tym jest matryca wideo, zwana także krosownicą od angielskiego słowa cross
 skrzyżowanie/połączenie. Matryca dysponuje wieloma wejściami (najlepiej w ilości
odpowiadającej ilości kamer w systemie) i mniejszą liczbą wyjść, np. równą lub większą
ilości wykorzystywanych monitorów (rys. 3.6b i 3.6c). Jej zasada działania polega na
przełączeniu (skrzyżowaniu) dowolnego wejścia/kamery na dowolne wyjście (monitor).
Dzięki temu operator ma swobodę wyboru kamery (kamer) wyświetlanej na monitorze
31
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
(monitorach). Wybór odbywa się za pomocą klawiatury. Istotne jest to, że klawiatura może
być oddalona od matrycy (co czasem upraszcza instalację) oraz to, że klawiatur może być
kilka, co umożliwia jednoczesną pracę kilku operatorów, nawet z różnych miejsc (rys. 3.6a).
Rys. 3.6b Matryca wideo, widok z przodu
Rys. 3.6a Schemat systemu z matrycą wideo Rys. 3.6c Matryca wideo, widok z tyłu
Połączenie matrycy z klawiaturą lub komputerem odbywa się za pośrednictwem łącza
RS232C lub RS485. Podstawowa konfiguracja matrycy, to 16 wejść i 4 wyjścia. Dalej liczba
wejść i wyjść rośnie proporcjonalnie, oczywiście wraz z ceną.
3.7 Multiplekser wizyjny
Bez wątpienia jest to najważniejszy i najbardziej zaawansowany element analogowego
systemu nadzoru wizyjnego (rys. 3.7a). A
ączy w sobie wszystkie zaawansowane cechy
zmieniaczy i dzielników, łącznie z detekcją ruchu. Podstawowym jego zadaniem jest jednak
przygotowanie sygnałów/obrazów wielu kamer (zwykle 8 lub 16) do zapisu na
magnetowidzie. Żaden profesjonalny system nadzoru wizyjnego nie może funkcjonować bez
rejestracji obrazów z kamer dla ich ewentualnego póz
niejszego wykorzystania. Przyczyny są
proste: żaden operator nie nadzoruje 100% kamer przez 100% czasu ich wykorzystania oraz
w sytuacjach krytycznych (kradzież, dewastacja, itp.) wymagane jest posiadanie materiału
dowodowego. Oczywiste jest, że obrazy z kamer powinny być nie tylko oglądane, lecz także
rejestrowane. Klasycznym urządzeniem rejestrującym analogowy sygnał wideo (obraz) jest
magnetowid. Jednak pozwala on na rejestrację tylko z jednego z
ródła sygnału (kamery).
Nawet, jeśli ma kilka wejść, to są to jedynie różne złącza, a sam tor rejestracji jest wspólny i
tylko jeden. W praktyce oznaczałoby to konieczność posiadania tylu magnetowidów, ile
32
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
mamy w systemie kamer. Jest to rozwiązanie na pewno najprostsze w realizacji i
zapewniające najlepszą jakość/płynność obrazu (o tym póz
niej). Jednak zarazem jest to
rozwiązanie absolutnie najdroższe i całkowicie nieuzasadnione ekonomicznie, tym bardziej,
że magnetowid jest najbardziej narażonym na zużycie elementem systemu.
1
Magnetowid
2
3
n
Multiplekser
Rys. 3.7a System nadzoru wizyjnego oparty na multiplekserze
Rozwiązaniem w takich sytuacjach jest kompromis, w tym przypadku między jakością
rejestrowanych obrazów a kosztem tej rejestracji. Pogorszenie jakości obrazu nie następuje
jednak w obszarze pojedynczej klatki (zdjęcia, ujęcia) a płynności ruchu  przejść pomiędzy
kolejnymi klatkami/ujęciami obrazu. Obraz w systemie PAL ma przecież 25 klatek na każdą
sekundę rejestrowanego obrazu (rys. 3.7b). Tymczasem w ciągu tej sekundy człowiek
(główny obiekt w systemach nadzoru) może w terenie zamkniętym (hale, magazyny, biura,
itp.) przemieścić się maksymalnie 2 metry, czyli zaledwie fragment typowego pola widzenia
kamery. Po co zatem rejestrować w ciągu każdej sekundy aż 25 obrazów, które będą różnić
się od siebie zaledwie w niewielkim stopniu (człowiek ledwie się poruszył) lub nawet wcale
(brak ruchu)? To spostrzeżenie legło u podstaw konstrukcji multiplekserów wizyjnych.
Multiplekser jest tutaj niczym innym jak zaawansowanym przełącznikiem (ang. multiplex 
wielokrotny), na którego wyjściu pojawia się sygnał będący złączeniem kolejno
przełączanych obrazów: 1,2,...n,1,2,...n, itd. Metoda ta jest właściwie ideowo identyczna z
metodą czasowego zwielokrotnienia kanałów, leżącą u podstaw współczesnej
telekomunikacji (szczegóły w instrukcji do ćwiczenia z Modulacji PCM).
1 2 3 ...... n-1 n 1 2 3 ...... n-1 n 1 2 3 ......
<------------ Upływ (skala) czasu ------------>
Rys. 3.7b Wytworzenie w multiplekserze sygnału zbiorczego z n sygnałów kamer
33
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Właściwie, ograniczając się do tej funkcji, można by powiedzieć, że multiplekser działa
identycznie jak zmieniacz. Ideowo, właściwie tak, jednak to zbyt duże uproszczenie.
Multiplekser (rys. 3.7c i 3.7d), bowiem:
- przełącza wejścia/kamery dużo szybciej niż zmieniacz  wytworzony sygnał
nie służy do oglądania, tylko rejestrowania,
- obowiązkowo eliminuje problem utraty synchronizacji przy przełączeniu
wejścia,
- opatruje każdą klatkę obrazu informacją z jakiego wejścia pochodzi, co
pozwala na póz
niejsze jej wydzielenie z sygnału zbiorczego.
Dodatkowo multiplekser posiada szereg rozbudowanych funkcji, wynikających z faktu,
iż jest to urządzenie w pełni cyfrowe. Do najważniejszych z nich należą:
- obsługa wielu trybów wyświetlania obrazów z kamer na monitorze,
- detekcja ruchu,
- wyświetlanie daty, czasu i numeru kamery,
- obsługa zewnętrznych czujników alarmowych (np. ruchu),
- rejestrowanie zdarzeń alarmowych,
- obsługa wyjść alarmowych,
- detekcja zaniku obrazu,
- cyfrowe powiększenie obrazu,
- zamrożenie obrazu (stop klatka),
- pośrednictwo w sterowaniu kamerami (telemetria),
- różne wyjścia, obsługujące różne tryby wyświetlania.
Rys. 3.7c Multiplekser, widok z przodu
Rys. 3.7d Multiplekser, widok z tyłu
34
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Identycznie, jak matryca wideo, multiplekser może być wyposażony w oddzielną
klawiaturę (lub kilka klawiatur), umożliwiającą sterowanie nim z niemal dowolnego miejsca
(lub kilku miejsc), ograniczonych jedynie długością kabla, ale może ona przekraczać nawet
kilometr! Połączenie odbywa się za pośrednictwem łącza RS232C (niewielkie odległości),
RS485 lub magistrali CAN. Multiplekser może pracować zarówno jako przełącznik, jak i
dzielnik. W przeciwieństwie do klasycznego dzielnika nie ma ograniczenia w jednoczesnym
wyświetlaniu jedynie czterech obrazów. Oferuje wiele trybów wyświetlania (rys. 3.7e), w
których dowolnie rozmieszcza poszczególne obrazy, zmieniając nawet ich wielkość.
Rys. 3.7e Tryby wyświetlania obrazów z kamer  jeden wyróżniony obszar, to jeden obraz z jednej kamery
Każdy multiplekser ma tyle wejść sygnałów wizyjnych ile maksymalnie może obsłużyć
kamer  zwykle jest to liczba 8 lub 16. Wejścia te są  przelotowe , tzn. każdy sygnał zostaje
wprowadzony do multipleksera, ale jednocześnie elektronicznie (bez utraty jakości)
rozdzielony i wyprowadzony na odpowiadające mu wyjście. Dzięki temu poszczególne
sygnały mogą zostać podane dalej, na inne urządzenia systemowe. Każdy z sygnałów
wizyjnych jest w multiplekserze zamieniany na postać cyfrową (digitalizowany) i
wprowadzany do bufora pamięci. Proces ten przeprowadzany jest w czasie rzeczywistym,
jednocześnie dla wszystkich kamer. Potem multiplekser kolejno odczytuje dane z bufora
pamięci danej kamery i  układa z nich sekwencję obrazów pochodzących z kolejno
odczytywanych wejść/kamer. Następnie dane zamieniane są na postać analogową i podawane
na wyjście multipleksera, do którego podłączony jest magnetowid. Ponieważ proces
przełączania przeprowadzany jest na danych cyfrowych, to nie występuje tutaj żadne
35
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
zerwanie ramki, spowodowane utratą synchronizacji sygnału analogowego. Aby
zagwarantować warunek selektywnego odtwarzania obrazu z dowolnie wybranego z
ródła
(kamery) multiplekser uzupełnia w buforze pamięci cyfrowe dane obrazu o informację o
numerze z
ródła, z którego on pochodzi. Jako uzupełnienie tych informacji może zostać
dodana także informacja o dacie i godzinie zapisu, stanie wejść alarmowych, nazwie kamery
itp. Multipleksery występują w trzech podstawowych odmianach:
- simplex: posiada tylko jeden tor cyfrowego przetwarzania obrazów, co w
danej chwili umożliwia zapis wielu obrazów na magnetowidzie lub podgląd na
jednym monitorze obrazów z wielu kamer na żywo lub z taśmy,
- duplex: posiada dwa niezależne tory cyfrowego przetwarzania obrazów, co
umożliwia zapis wielu obrazów na magnetowidzie i jednoczesne ich oglądanie na
monitorze w jednym z wielu trybów wyświetlania,
- triplex: posiada aż trzy niezależne tory cyfrowego przetwarzania obrazów,
co sprawia, że idealnie nadaje się do współpracy z dwoma magnetowidami i
dwoma monitorami  może jednocześnie nagrywać, odtwarzać i wyświetlać
obrazy z kamer.
Wykorzystanie multipleksera określonego rodzaju pozwala na tworzenie prostszych i
tańszych (dla typu simpleks) lub bardziej złożonych i kosztowniejszych konfiguracji
systemów (rys. 3.7f). Odpowiednio będzie rosnąć cena multipleksera, od simplex do triplex.
Rys. 3.7f Rozbudowany system nadzoru wizyjnego oparty na multiplekserze typu triplex
36
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
W żadnej konfiguracji systemowej nie wystąpi jednak bezpośrednie podłączenie
monitora do magnetowidu, jak ma to miejsce w zastosowaniach  domowych . Zbiorczy
sygnał wizyjny multipleksera, zarejestrowany przez magnetowid, nie nadaje się przecież do
bezpośredniej obserwacji przez operatora. Musi zostać ponownie przetworzony przez
multiplekser, który dokonuje wydzielenia z sygnału zbiorczego ściśle określonej informacji,
w tym przypadku obrazu z określonej kamery.
3.8 Magnetowid poklatkowy
Pamiętamy, że w systemie PAL, w ciągu jednej sekundy wyświetlanych jest 25 pełnych
obrazów, czyli inaczej mówiąc obrazy wyświetlane są z częstotliwością 25 obrazów na
sekundę. Poprawne będzie także stwierdzenie, że w ciągu jednej sekundy wyświetlanych jest
50 półobrazów, oznaczanych dalej A i B (rys. 3.8a).
pół- 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 5A 5B 6A .......
obraz
od 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 t
do 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 [ms]
Rys. 3.8a Rozkład w czasie przetwarzanych półobrazów
Chcąc przystąpić do rejestracji obrazu musimy zdawać sobie sprawę, że urządzenie
rejestrujące musi wykonać olbrzymią pracę, którą jest zapis 25 obrazów w każdej sekundzie
rejestracji. Sytuację taką przestawiono poniżej (rys. 2.3.5b), obrazując tzw. rejestrację z
zapisem ciągłym (rys. 3.8b)  ciemne pola oznaczają zapisywany obraz.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 .......
obraz
od 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 t
do 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 [ms]
Rys. 3.8b Rozkład w czasie przetwarzanych obrazów przy zapisie w trybie ciągłym
Ponieważ trudno oczekiwać, by w czasie 40ms człowiek zdążył w znacznym stopniu
naruszyć bezpieczeństwo (ukraść, zniszczyć, itp.) nadzorowanego obiektu, to możemy
(kosztem płynności ruchu) ograniczyć zapis, do co drugiego obrazu, zapisując ich 12,5 w
37
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
ciągu każdej sekundy. Tym samym pojemność nośnika do zapisu obrazu zwiększyła się
dwukrotnie. Typowym nośnikiem w analogowych systemach nadzoru wizyjnego jest
klasyczna 3-godzinna kaseta VHS typu E180. Pozwala ona na zapisanie w trybie ciągłym
270 000 obrazów. Ilość ta jest stała i mówiąc o zwiększeniu pojemności nośnika, mamy na
myśli zwiększenie czasu rejestrowanego obrazu  fizycznie pojemność kasety pozostaje bez
zmian. W te sposób rejestrując, co drugi obraz (lub tylko półobrazy A lub B) możemy
zmieścić na 3-godzinnej kasecie 6 godzin nagrania (rys. 3.9c).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 .......
obraz
od 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 t
do 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 [ms]
Rys. 3.9c Rozkład w czasie przetwarzanych obrazów przy zapisie w trybie 6-godzinnym
Kontynuując powyższe rozumowanie możemy zwiększać czas rejestracji (rys. 3.9d).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 .......
obraz
od 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 t
do 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 [ms]
Rys. 3.9d Rozkład w czasie przetwarzanych obrazów przy zapisie w trybie 12-godzinnym
Zapisany w ten sposób obraz utraci jednak cechy obrazu pierwotnego  część informacji
(klatek, obrazów) zostanie z niego bezpowrotnie usunięta. Odtwarzanie zapisanego w ten
sposób obrazu uwidoczni utratę informacji w postaci przeskoku od jednego obrazu do
kolejnego. Inaczej mówiąc, obraz utraci płynność ruchu i będzie wyświetlany skokowo,
klatka po klatce. Stąd wzięła się nazwa zapisu poklatkowego i od niej nazwa magnetowid
poklatkowy (ang. time-lapse VCR). Czas owego przeskoku zależeć będzie oczywiście od
tego ile obrazów zostało pominiętych w każdym cyklu zapisu, czyli od trybu zapisu  im
wyższy tryb (dłuższy czas nagrania) tym większy przeskok i mniejsza płynność ruchu. Za
granicę płynności ruchu zauważalną przez człowieka przyjmuje się 15 obrazów na sekundę.
Jest to jednak granica umowna, ponieważ zależy ona jeszcze od dynamiki zmian obrazu 
inaczej będzie postrzegany zapis ruchu pojazdów na autostradzie a inaczej w obrębie stacji
38
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
benzynowej. Widać z tego, że już przy zapisie 6-godzinnym z jednej tylko kamery
zarejestrowany obraz nie będzie płynny, a poklatkowy.
Obsługując tylko jedną kamerę wystarczyłoby, by magnetowid posiadał możliwość
regulacji prędkości przesuwu taśmy i można dokonywać rejestracji w różnych trybach zapisu.
W bardzo ograniczonym zakresie potrafią to nawet domowe magnetowidy, które zwiększają
czas zapisu dwukrotnie przy włączonym trybie LP (ang. long play). Jednak już na samym
wstępie stwierdziliśmy, że jedna kamera, to żaden system  dopiero kilka z nich, połączonych
w odpowiednią konfigurację pozwala na stworzenie systemu. I tutaj właśnie pojawia się
miejsce dla multipleksera. Zauważmy, że w pozostawione po odrzuconych obrazach jednej
kamery miejsca można wprowadzić obrazy pochodzące z innych kamer, tak samo
przetworzone. W ten oto sposób otrzymujemy zapis sygnału zawierającego naprzemiennie
informację (obrazy) z kolejnych kamer (rys. 3.9e), gdzie liczba kamer jest dowolna (zwykle
występuje ich do 8 lub do 16).
kame 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 .......
ra
od 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 t
do 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 [ms]
Rys. 3.9e Rozkład w czasie przetwarzanych obrazów z 4 kamer
W takiej sytuacji czas odstępu pomiędzy jedną klatką (obrazem) dla danej kamery
będzie już zależeć od dwóch czynników: trybu zapisu i ilości kamer. Im większy tryb (czas)
zapisu i im większa liczba rejestrowanych kamer, tym większy odstęp pomiędzy kolejnymi
klatkami danej kamery. Znając czas zapisu i liczbę kamer w systemie można w prosty sposób
obliczyć (3.9f) okres (cykl) tR rejestracji klatki obrazu dla danej kamery. Wystarczy
standardowy czas trwania obrazu to (40ms dla systemu PAL) pomnożyć przez liczbę kamer n
oraz podzielić przez stosunek czasu trwania nośnika TN (standardowo 3h) do czasu trybu
zapisu TZ (6, 12, 24h itd.).
to * n to * n *TZ
tR = =
TN
TN
3.9f
TZ
39
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Rys. 3.9g Magnetowid poklatkowy GANZ ZR-V1024P (CBC CTR-3024E)
Typowy magnetowid poklatkowy (rys. 3.9g) pracujący w standardzie VHS ma
rozdzielczość 320/240 linii, natomiast pracujący w standardzie SVHS 400/400 linii. Każdy
magnetowid może zapisywać zarówno obrazy kolorowe jak i czarno białe, choć przy zapisie
kolorowym rozdzielczość jest nieco mniejsza. Ponieważ rozdzielczość magnetowidu VHS
jest w przybliżeniu o połowę mniejsza od ilości linii w obrazie systemu PAL, to już na
samym wstępie zrezygnowano z rejestracji pełnych obrazów na korzyść rejestracji samych
półobrazów. Tym samym pogorszono jakość zapisywanego obrazu, ale dwukrotnie
zmniejszono okres tR rejestracji, zmniejszając efekt poklatkowości. I tak jednak dla systemu
16 kamer przy zapisie w trybie 24h obraz z każdej kamery będzie zapisywany jako jedna
klatka zaledwie co 2,56 sekundy. Dla uproszczenia tryby zapisu (6, 12, 24h itd.)
odpowiadają okresom wymiany kasety. W rzeczywistości jednak czas, jaki przypada na
rejestrację jest dłuższy, ponieważ pozostawiono zapas dla zapisów alarmowych  w sytuacji
wykrycia alarmu multiplekser  zagęszcza zapis dla tej kamery, dla której wystąpił alarm lub
magnetowid przechodzi do zapisu ciągłego na np. jedną minutę. Tym samym cykl zapisu
klatki jeszcze bardziej się wydłuża. Przedstawiona poniżej tabela (3.9h) pokazuje zależności
między trybem zapisu a czasem rejestracji klatki obrazu, wg danych magnetowidu
poklatkowego Panasonic AG-6040.
Tryb Czas zapisu na 3 godz. Cykl zapisu w sekundach dla
zapisu kasecie w godzinach
1 kamery 8 kamer 16 kamer
3h 3 0,02 0,16 0,32
12h 15 0,10 0,80 1,60
24h 27 0,18 1,44 2,88
48h 51 0,34 2,72 5,44
72h 75 0,50 4,00 8,00
84h 87 0,58 4,64 9,28
120h 123 0,82 6,56 13,12
180h 183 1,22 9,76 19,52
240h 243 1,62 12,96 25,92
480h 483 3,22 25,76 51,52
Rys. 3.9h Tabela zależności trybu zapisu i cyklu rejestracji klatki
40
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Istnieją magnetowidy obsługujące tryb 960h, jednak jak łatwo zauważyć czas cyklu
rejestracji pojedynczego obrazu danej kamery może przekroczyć jedną minutę (dla 8 kamer)
lub nawet dwie minuty (dla 16 kamer), co jest czasem absurdalnie dużym. Z tego powodu
magnetowidy te mają zastosowanie jedynie w szczególnych przypadkach, np. podczas
obserwacji zmian warunków atmosferycznych i dla rejestracji osób lub pojazdów nie są
stosowane. Najczęstszym wykorzystywanym tutaj trybem jest tryb 12 i 24h, dlatego najtańsze
magnetowidy poklatkowe obsługują jedynie tryby zapisu do 24h. Stąd też nazywane są
czasem magnetowidami 24-godzinnymi. Typowy magnetowid poklatkowy umożliwia:
- odtwarzanie do przodu i do tyłu,
- odtwarzanie w sposób ciągły i po jednej klatce,
- szybkie odtwarzanie, z prędkością co najmniej dwa razy większą niż
normalnie,
- nagrywanie w kilku szybkościach, czyli o różnych czasach (trybach) zapisu,
- nagrywanie w pętli, gdzie po nagraniu całej taśmy (jeśli nie było alarmu)
następuje automatyczne przewijanie taśmy na jej początek i ponowne nagrywanie,
- rejestracja indeksowaną  w czasie alarmu na taśmie są zapisywane
specjalne znaczniki, które umożliwiają póz
niejsze szybkie przeglądnięcie tych
części nagrania, gdzie wystąpił alarm,
- zabezpieczenie przed skasowaniem zarejestrowanych alarmów,
- programowanie czasu pracy za pomocą funkcji timer,
- automatyczne czyszczenie głowic,
- podtrzymanie pamięci,
- automatyczny powrót do pracy po zaniku zasilania,
- nagrywanie alarmowe ( zagęszczenie zapisu przy wystąpieniu alarmu).
Jak widać, mimo że magnetowid poklatkowy jest klasycznym urządzeniem
analogowym, to jego możliwości są dość znaczne i przez długie lata był on filarem
analogowych systemów nadzoru wizyjnego. Niestety, jest to najbardziej narażone na
uszkodzenia i zużycie w eksploatacji urządzenie systemowe. Mechanika układu zapisu
(wirujący bęben z głowicami) oraz prowadzenia taśmy jest bardzo wrażliwa na
zanieczyszczenia i zużycie. Tym bardziej, że magnetowidy pracują zwykle w trybie ciągłym 
24 godziny na dobę. Pomysł, by oszczędzić magnetowid i ustawić go jedynie w tryb zapisu w
chwili wykrycia alarmu nie jest możliwy w realizacji. Start zapisu zajmuje, identycznie jak w
41
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
magnetowidzie domowym, kilka sekund. Taśma musi zostać napięta w mechanizmie
prowadzenia, a bęben z głowicami rozpędzony. Dlatego magnetowid musi pracować cały czas
i jedynie może zagęścić zapis w chwili alarmu. Ze względu na trudne warunki pracy,
magnetowidy wymagają szczególnej kontroli technicznej. Tylko wtedy jakość nagrania
będzie przydatna do celów identyfikacji. Np. producent prezentowanego magnetowidu CTR-
3024E zaleca by częściowy przegląd techniczny był dokonywany co 4000 godzin (166 dni), a
pełny co 10 000 godzin (416 dni). W czasie przeglądu częściowego powinno się dokonać
wymiany m. in. głowic, natomiast przy przeglądzie pełnym m. in. silników. Jak widać przy
ciągłym użytkowaniu sprzęt ten wytrzyma niewiele ponad rok bez generalnego remontu. Tak
trudne warunki pracy wpływają także na żywotność samych kaset, które podczas
wolniejszego prowadzenia zużywają się w dużo większym stopniu niż podczas pracy z
normalną prędkością. Zalecana liczba nagrań na typowej kasecie E180 nie powinna
przekraczać 100 dla trybu 3h, 60 dla trybu 12h i 35 dla trybu 24h. Z tego powodu, mimo że
możliwe jest wykorzystanie zwykłych kaset VHS, to zwykle stosuje się specjalne
(kilkakrotnie droższe) kasety o zwiększonej wytrzymałości taśmy. Bez wątpienia są to
zdecydowane wady magnetowidu, które całkowicie eliminują rejestratory cyfrowe.
4. Połączenia urządzeń wizyjnych
4.1 Połączenie kablowe miedziane
Najbardziej rozpowszechnionym sposobem łączenia urządzeń systemu nadzoru
wizyjnego jest połączenie kablowe. Dokonywane jest one przy pomocy kabla
koncentrycznego (rys. 4.1a) o impedancji dopasowanej do znormalizowanego wyjścia i
wejścia sygnału wizyjnego, czyli 75&!. Najczęściej stosowanymi kablami są kable typu RG58
lub RG59, które zapewniają połączenie bez wyraz
nej utraty jakości sygnału na odległość, co
najmniej 300m. Stosując kable wyższej jakości odległość ta może zostać zwiększona nawet
dwu-, trzykrotnie.
Rys. 4.1a Budowa kabla RG59
42
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Kable typu RG59 są kablami wysokiej jakości, stosowanymi w instalacjach telewizji
kablowej i satelitarnej. Właściwie ich jedyną wadą jest bardzo duża sztywność, która staje się
bardzo uciążliwa szczególnie w ostatnim etapie instalacji, przy podłączeniach do samych
urządzeń systemowych. Ich budowa jest typowa dla kabla koncentrycznego, czyli kabli o
przekroju kołowym. W środku znajduje się żyła główna w postaci miedzianego drutu. Od
aluminiowej folii oddziela ją rdzeń z polieteru PPE. Na samej folii nawinięty jest oplot
ekranu, chroniącego sygnał przed zakłóceniami zewnętrznymi. Całość natomiast chroniona
jest zewnętrzną powłoką z polietylenu PE.
O ile w domowym sprzęcie RTV niepodzielnie panują złącza CINCH, wspomagane
wtykiem EURO, to przypadku połączeń w systemach nadzoru wizyjnego standardem jest
złącze BNC (rys. 4.1b i 4.1c). Powodem jest tutaj łatwość i szybkość instalacji (największa
przy wtyku zaciskanym, mniejsza przy skręcanym) połączona z dużą pewnością wykonania
połączenia (złącze  zakleszcza się na gniez
dzie, co zabezpiecza przed rozłączeniem). Do
połączeń między dwoma odcinkami przewodu koncentrycznego, zakończonymi wtykami
BNC, stosuje się podwójne gniazdo BNC, tzw. beczkę (rys. 4.1d). Złącza typu F, będące
standardem w instalacjach telewizji kablowej i satelitarnej, nie są stosowane ze względu na to,
że połączenia wykonane przy pomocy tych złącz tracą swoje mechaniczne właściwości przy
każdym kolejnym rozłączeniu/połączeniu.
Rys. 4.1d Beczka BNC
Rys. 4.1c Wtyk BNC skręcany
Rys. 4.1b Wtyk BNC zaciskany
Czasem spotykane są rozwiązania, które zamiast kabla koncentrycznego wykorzystują
typową skrętkę komputerową. Jednak już po kilkudziesięciu metrach takiego połączenia
będzie widoczne wyraz
ne pogorszenie jakości sygnału, najpierw w jasności, potem także i w
kontraście obrazu. Co istotne, sygnał obrazu kolorowego jest tutaj o wiele bardziej podatny na
zniekształcenie niż sygnał czarno-biały. Niemniej skrętkę wykorzystuje się do transmisji
sygnału wizyjnego na bardzo duże odległości. Wymaga to jednak stosowania specjalnych
43
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
urządzeń: nadajnika wideo po skrętce po stronie nadawczej i odbiornika wideo ze skrętki po
stronie odbiorczej (rys. 4.1e, 4.1f i 4.1g).
Rys. 4.1e Nadajnik/odbiornik wideo Rys. 4.1g Nadajnik i odbiornik
Rys. 4.1f Nadajnik/odbiornik wideo
po skrętce, jednoparowy, dla jednej wideo po skrętce
po skrętce, czteroparowy, dla
kamery
czterech kamery
Urządzenia te zapewniają transmisję sygnału wizji na bardzo różne odległości, zależne od
rodzaju urządzeń, skrętki i warunków zewnętrznych (zakłócenia). Możliwe do osiągnięcia
połączenia mieszczą się w zakresie od 300 do 1500m. Generalnie jednak zastosowanie skrętki
to ostateczność, która powinna być ograniczona jedynie w sytuacjach wykorzystania już
istniejącej instalacji. Niewielka różnica w cenie kabla koncentrycznego i skrętki nie jest na
tyle duża, by usprawiedliwiała takie rozwiązanie. Już lepiej wykorzystać typowy telewizyjny
przewód antenowy, np. YWL-75, tym bardziej, że ma on standardową impedancję 75&! i jest
bardzo giętki.
4.2 Połączenia kablowe światłowodowe
O zaletach wynikających ze stosowania światłowodów w telekomunikacji nie trzeba
nikogo przekonywać  całkowita odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, niemal
bezstratna transmisja sygnału. Nie inaczej jest w systemach transmisji sygnałów wizyjnych.
Wszystko ma jednak swoją cenę, w tym przypadku bardzo dosłownie. Rozwiązania oparte na
światłowodach są na pewno rozwiązaniami najwyższej jakości, lecz i także najwyższej ceny.
Wymagają także wysokich kwalifikacji i precyzji podczas montażu, specjalizowanego
oprzyrządowania i specjalizowanych narzędzi, których koszt liczony jest w dziesiątkach
tysięcy złotych. Dlatego połączenia światłowodowe stosowane są jedynie w sytuacjach
rozległych połączeń, np. w monitoringu miast lub w kolejnictwie. Praktyczna ich realizacja
wymaga stosowania specjalnych urządzeń (rys. 4.1h i 4.1i), konwertujących sygnał wizyjny
do postaci akceptowalnej przez linię światłowodową.
44
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Rys. 4.1i Urządzenie systemowe
Rys. 4.1h Konwertery wideo na światłowód
Oprócz wysokiej jakości rozwiązań światłowodowych istotny jest fakt, że konwersja do
postaci akceptowalnej przez linię światłowodową może odbywać się na zasadzie klasycznego
zwielokrotnienia częstotliwościowego, co umożliwia jednoczesną transmisję wielu sygnałów
wizyjnych we wspólnym torze światłowodowym. Z dobrodziejstwa takiego rozwiązania
korzystają masowo profesjonalne telewizje kablowe.
4.3 Połączenia bezprzewodowe
Z pewnością najszybsze i najprostsze (teoretycznie). Nie wymagają żadnej instalacji
kablowej, ponieważ transmisji odbywa się za pomocą fal radiowych. Często rozwiązanie to
nie wymaga stosowania nawet oddzielnego konwertera sygnału wizyjnego na postać radiową
(rys. 4.3a), ponieważ istnieją kamery od razu w niego wyposażone  bezprzewodowe. Strona
odbiorcza też bywa znacznie uproszczona, ponieważ odbiornik często jest wspólny dla kilku
kamer i od razu pełni rolę przełącznika kamer (rys. 4.3b). Stosowane tutaj częstotliwości są
bardzo różne: 900, 1200, 1500, 2400MHz.
Rys. 4.3a Nadajnik radiowy wideo 2,4GHz Rys. 4.3b Bezprzewodowy system wizyjny
Wbrew pozorom instalacja bezprzewodowa napotyka w praktyce na wiele trudności.
Pierwszą są przepisy prawa, które wymagają odpowiedniego zezwolenia do stosowania
45
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
urządzeń radiowych. Wyjściem jest tutaj ograniczenie mocy urządzeń nadawczych, ale to
natychmiast skutkuje drastycznym ograniczeniem zasięgu. Zasięg ten jest w dodatku bardzo
różny, a podawany przez producenta zawsze dotyczy terenu otwartego. W budynkach
drastycznie maleje, w dodatku w sposób nieprzewidywalny i zależny od rodzaju ścian,
zbrojenia stropów, ilości kondygnacji dzielących nadajnik i odbiornik, itp. Kolejnym
problemem jest bardzo duża podatność na zakłócenia zewnętrzne, wzrastająca ze spadkiem
mocy nadajnika. Wreszcie ostatni problem, jakim jest wąskie pasmo, którym dysponują
radiowe nadajniki wideo. Ogranicza ono ilość stosowanych kamer w systemie, często do
maksimum ośmiu.
5. Urządzenia dodatkowe
Często w systemach nadzoru wizyjnego zachodzi potrzeba stosowania dodatkowych
urządzeń, które pełnią określoną funkcję. Zwykle ich zastosowanie nie jest zbyt
spektakularne, lecz w określonym zakresie wydatnie wpływa na działanie systemu.
5.1 Wzmacniacz wizji
Jego zadaniem jest wzmocnienie sygnału do poziomu standardowego 1Vpp. Jest
niezbędny podczas długich instalacji kablowych lub po wykorzystaniu skrętki komputerowej
bez nadajnika/odbiornika (rys. 5.1a).
5.2 Rozdzielacz/dystrybutor sygnału
Podłączenie więcej niż dwóch odbiorników do jednego z
ródła sygnału wizyjnego
skutkuje natychmiastowym osłabieniem sygnału. Każdy, bowiem z odbiorników ma
standardowe wejście o impedancji 75, która przy jednoczesnym połączeniu kilku odbiorników
powoduje rozpływ sygnału  połączenie równoległe. Wprawdzie w praktyce niczym to nie
grozi, ale obraz staje się ciemniejszy, a kolory mniej wyraziste. W takich sytuacjach
niezbędne staje się zastosowanie rozdzielacza/dystrybutora sygnału wizyjnego (rys. 5.2a),
który jest po prostu aktywnym wzmacniaczem. Często jest wyposażony w regulację
wzmocnienia, co pozwala dopasować poziomy sygnałów ze z
ródeł podłączonych kablami o
znacznych różnicach w długościach kabli.
46
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
5.3 Separator galwaniczny
Jego zadaniem jest dodatkowe zabezpieczenie systemu wizyjnego, głównie przed
wyładowaniami atmosferycznymi, przepięciami sieci lub różnicą potencjałów na masach
urządzeń (rys. 5.3a).
Rys. 5.1a Wzmacniacz sygnału
Rys. 5.2a Rozdzielacz sygnału
Rys. 5.3a Separator galwaniczny
5.4 Modulatory
Zamieniają standardowy sygnał wizyjny małej częstotliwości na sygnał wysokiej
częstotliwości z typowego pasma telewizyjnego. Mogą być wykorzystywane do transmisji na
większe odległości - sygnały w.cz. są bardziej odporne na osłabienie sygnału przy długim
torze transmisyjnym (rys. 5.4d). Jednak mogą też pełnić całkiem inną rolę. Ponieważ
wyposażone są w możliwość wyboru kanału, na który zostaje zamieniony/zestrojony sygnał
wizyjny, to umożliwiają wprowadzenie kilku sygnałów wizyjnych do wspólnego toru
transmisyjnego, przy zachowaniu pewnej odległości między nimi, tzw. odstępu
międzykanałowego. Działanie takie jest identyczne z klasyczną zasadą zwielokrotnienia
częstotliwościowego (rys. 5.4a), będącą podstawą telekomunikacji, w tym także klasycznej
telewizji. Tak zwielokrotnione sygnały wizyjne mogą być wprowadzone i bezpośrednio
oglądane na klasycznym odbiorniku telewizyjnym.
A
M M M
B B B
częstotliwość
1 2 3 n
12 n-1
W
Rys. 5.4a Pasmo systemu n kamer zwielokrotnionego n modulatorami o paśmie B i odstępie międzykanałowym M
47
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Ponieważ zwykle zarówno pasma poszczególnych kanałów są sobie równe, jak i równe
są sobie ich odstępy międzykanałowe, to całkowite pasmo takiego systemu jest bardzo łatwe
do obliczenia (rys. 5.4b). Równe jest sumie iloczynu pasm B i ilości poszczególnych kanałów
n oraz iloczynowi n-1 (na początku i końcu pasma odstęp nie jest potrzebny) szerokości
odstępów międzykanałowych M.
W = n * B + (n -1) * M
(5.4b)
W ogólnej postaci (rys. 5.4c) ten wzór, to po prostu suma pasm wszystkich kanałów i
wszystkich odstępów międzykanałowych.
n n-1
W =
"B + "M j
i
(5.4c)
i=1 j =1
5.5 Generator daty i czasu (także znaków/napisów)
Urządzenia starszej generacji, stosowane w prostych systemach (rys. 5.5a). Dzisiaj już
prawie nie występują jako oddzielne urządzenia, ponieważ ich funkcję pełni każdy
multiplekser i rejestrator cyfrowy, a także niektóre dzielniki. Ich zadaniem jest uzupełnienie
sygnału wizyjnego (obrazu) o znakową informację. Pierwotnie informacją tą była data i czas
(stąd nazwa), póz
niej numer wejścia/kamery, a następnie dowolny tekst. Tekstem tym może
być nazwa kamery (miejsca instalacji, np. wejście główne) lub tekst pochodzący z
przystosowanego do współpracy urządzenia. Mogą to być np. dystrybutory paliwa na stacji
benzynowej lub terminale kas/drukarek fiskalnych.
Rys. 5.5a Generator napisów
Rys. 5.4d Modulator
48
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
5.6 Głowica obrotowa
Urządzenie (rys. 5.6a), które po zamontowaniu w niej (lub na niej) kamery pozwala na
jej dowolną zmianę położenia w pionie i poziomie. Dzięki temu zwiększa się zakres pola
obserwacyjnego kamery, co może przyczynić się do zmniejszenia ilości kamer
zainstalowanych w systemie. Głowica jest integralną częścią kamer typu SPEED DOME. Do
obsługi wymaga dodatkowego urządzenia, jakim jest sterownik głowicy (rys. 5.6b). Zmiana
położenia kamery następuje po naciśnięciu klawisza (prostsze i tańsze rozwiązanie) lub
poprzez zmianę położenia joysticka. Sterowanie odbywa się analogowo na drodze zmian
poziomu napięcia sterującego pracą silników krokowych głowicy (starsze i prostsze
rozwiązanie) lub cyfrowo, poprzez przesył komend za pośrednictwem łącza RS485.
Sterownik głowicy zwykle umożliwia nie tylko sterowanie położeniem kamery, ale
także obiektywem typu MOTO-ZOOM. Pozwala, więc na zmianę ogniskowej (przybliżenie
lub oddalenie) oraz na sterowanie przysłoną, jeśli obiektyw nie ma przysłony automatycznej
AI, co pozwala na manipulowanie głębią ostrości. Zdalną zmianę ustawienia kamery i
parametrów jej obiektywu nazywamy telemetrią, a same sterowniki głowicy, także
sterownikami telemetrii.
5.7 Lampy/oświetlacze podczerwieni
Przetworniki CCD  widzą w dużo szerszym zakresie niż oko człowieka. Pozwala to na
wykorzystanie ich możliwości w warunkach całkowitej ciemności. Wymaga to zastosowania
lamp/oświetlaczy podczerwienią (rys. 5.7a), która odbita od obiektów jest następnie
analizowana przez przetwornik jak normalny obraz. y
ródłem promieniowania podczerwonego
są diody LED, pracujące w zakresie podczerwieni. Zasięg ich pracy zależy od ilości diod i ich
mocy promieniowania. Moc ta może być zwiększona dość znacznie przy zasilaniu
impulsowym.
Rys. 5.6a Głowica Rys. 5.6b Sterownik głowicy Rys. 5.7a Lampa podczerwieni
49
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
6. Konfiguracja systemu laboratoryjnego
System nadzoru wizyjnego, wykorzystywany podczas ćwiczenia laboratoryjnego, został
zainstalowany w budynku i na terenie administrowanym przez Szkołę Biznesu PW, ze
szczególnym uwzględnieniem pomieszczeń Zakładu Telekomunikacji w Transporcie WT
PW. Składa się z szesnastu głównych kamer - 10 zainstalowanych na parterze budynku, 3 na
pierwszym piętrze i 3 na zewnątrz budynku (rys. 6a i 6b) Oprócz nich istnieje grupa kamer
zainstalowanych w pomieszczeniach laboratoryjnych Zakładu TwT, służących kontroli
procesu dydaktycznego  kamery te są podłączone do oddzielnego rejestratora cyfrowego i
nie są udostępnione studentom. Oprócz tego na stanowisku laboratoryjnym znajduje się
jeszcze jedna, testowa kamera nr 17, wykorzystywana podczas ćwiczenia. Kamery zostały
oznaczone numerami, od 1 do 16:
1  kamera zewnętrzna SPEED DOME, skierowana na skrzyżowanie ulic
Krzywickiego i Koszykowej,
2  kamera zewnętrzna z głowicą i obiektywem MOTO-ZOOM, skierowana na
ulicę Koszykową i wjazd na teren SB,
3  kamera zewnętrzna z głowicą i obiektywem MOTO-ZOOM, skierowana na
dziedziniec SB,
4  kamera zewnętrzna z głowicą i obiektywem MOTO-ZOOM, zainstalowana w
laboratorium SB013, a więc wewnątrz budynku,
5  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy pokoju SB105,
6  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy schodach na Ip,
7  kamera wewnętrzna, zainstalowana w sali SB107,
8  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy wejściu głównym SB,
9  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy pokoju SB010,
10  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy laboratorium SB012,
11  kamera wewnętrzna, zainstalowana przy pokoju SB017,
12  kamera wewnętrzna, zainstalowana w laboratorium SB012,
13  kamera wewnętrzna, zainstalowana w laboratorium SB013,
14  kamera wewnętrzna, zainstalowana w laboratorium SB014,
15  kamera wewnętrzna, zainstalowana w laboratorium SB015,
16  kamera wewnętrzna, zainstalowana w laboratorium SB016,
50
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Góra
Góra
Góra
Góra
ULICA KOSZYKOWA
Rys. 6a Schemat rozmieszczenia kamer systemu nadzoru wizyjnego, parter Szkoły Biznesu
51
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
KAM 8
009
KAM 4
008
010
KAM 9
011
013
c
KAM 10
012
KAM 12
KAM 14
KAM 13
ULICA KRZYWICKIEGO
c
A
015
014
KAM 15
KAM 16
017
016
a
KAM 11
a
D
b
B
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Dół
Góra
Dół
KAM 3
c
c
a
Góra
Dół
a
D
b
ULICA KOSZYKOWA
B
Rys. 6b Schemat rozmieszczenia kamer systemu nadzoru wizyjnego, pierwsze piętro Szkoły Biznesu
52
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
KAM 6
ULICA KRZYWICKIEGO
KAM 5
KAM 7
A
KAM 1
KAM 2
KAM 2
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Kamery wewnętrzne są kamerami zintegrowanymi (rys. 3.1.3e), wyposażonymi w
oświetlacz podczerwieni, umożliwiający obserwację i rejestrację obrazu przy braku
oświetlenia.
6.1 Budowa stanowiska laboratoryjnego
Każda z szesnastu kamer podłączona jest bezpośrednio do multipleksera, który stanowi
centrum systemu analogowego (rys. 6.1a). Multiplekser wyposażony jest w wejścia
 przelotowe  każdy wprowadzony sygnał z każdej kamery wyprowadzany jest, po jego
elektronicznym i bezstratnym rozdzieleniu, na odpowiadające mu wyjście. Wyjścia te są
wykorzystane do dalszego rozprowadzenia sygnałów w systemie. Połowa z nich, osiem
uznanych za  bardziej ważne , podawana jest na dwa firmowe rozdzielacze sygnału 4/8 
każdy z nich ma 4 wejścia sygnałowe, którym odpowiadają po dwa wyjścia. Te same osiem
sygnałów (po jednym z każdego podwójnego wyjścia) podawane jest na stanowisko
laboratoryjne, przeznaczone dla cyfrowego systemu rejestracji i transmisji obrazu. Pozostałe
osiem rozdzielonych sygnałów podawane jest na opracowany na potrzeby ćwiczenia
rozdzielacz sygnału 16/64  ma 16 wejść sygnałowych, którym odpowiadają po 4 wyjścia. Na
pozostałe osiem wejść podawane są sygnały z multipleksera, z kamer uznanych za  mniej
ważne  nie są rejestrowane cyfrowo.
Dystrybutor 16/64 dysponuje, więc 64 wyjściami, na których są sygnały ze wszystkich
16 kamer, aż czterokrotnie powielone. Pozwala to na ich bezstratne podłączenie do
pozostałych urządzeń systemowych. Pierwsza grupa 16 sygnałów trafia na 4 dzielniki obrazu.
Do wyjścia każdego z nich podłączony jest czarno biały monitor 14". Na monitorach 14
widoczny jest cały czas obraz ze wszystkich 16 kamer. Druga grupa 16 sygnałów podawana
jest na 2 przełączniki kamer, których wyjścia podłączone są do monitorów 17". Z pozostałych
2 grup 16 wyjść wybierane są 2 grupy dowolnych 4 kamer. Podawane są one na 2
przełączniki kamer, które mogą być sterowane z poziomu komputera PC. Jeden z nich
podłączony jest do serwera sieci Zakładu TwT, który udostępnia obraz z wybranych kamer w
Internecie (Serwer WEB). Drugi przełącznik (druga grupa 4 kamer) wykorzystywany jest w
ćwiczeniu telematycznego wspomagania kierowców i informacji meteorologicznej.
Do multipleksera podłączone są dwie klawiatury, umożliwiające sterowanie nim. Jedna
umieszczona jest bezpośrednio na stanowisku laboratoryjnym, druga w pomieszczeniu
ochrony budynku SB. Ochrona dysponuje także podglądem głównego obrazu multipleksera.
53
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Jest ona także rozdzielony elektronicznie, jednak sam rozdzielacz nie został umieszczony na
schemacie.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
KLAWIATURA
MAGISTRALA CAN
MULTIPLEKSER (MUX)
MUX 1
KLAWIATURA
MUX 2
8
ROZDZIELACZ ROZDZIELACZ
SYGNAA
U 1 SYGNAA
U 2
VIDEO 4/8 VIDEO 4/8
CYFROWY SYSTEM
4 4 4
ROZDZIELACZ SYGNAA
U
4 4 4
VIDEO 16/64
NADZORU VIDEO
SERWER WEB
SERWER TCP
QUAD 1
QUAD 2 QUAD 3 QUAD 4
P. KAM 1 P. KAM 2 P. KAM 3 P. KAM 4
14" 14" 14" 14"
17" 17"
Kamera testowa
P. KAM 5
P. KAM
SERWER METEO
21"
MAGNETOWID
Rys. 6.1a Schemat stanowiska laboratoryjnego systemu nadzoru wizyjnego
54
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
4
4
4
4
4
4
4
4
8
8
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Głównym monitorem systemowym, służącym także realizacji samego ćwiczenia, jest
monitor kolorowy 21". Podłączony jest on do ręcznego przełącznika kamer na wejście,
którego podawane są wszystkie sygnały/obrazy potrzebne podczas realizacji ćwiczenia. Są to
przede wszystkim wyjścia multipleksera oraz sygnały dodatkowe:
1  wyjście multipleksera dla monitora głównego,
2  wyjście multipleksera pomocnicze (przełącznika kamer),
3  wyjście multipleksera dla magnetowidu poklatkowego,
4  wyjście generatora serwisowego PAL (obrazu kontrolnego),
5  wyjście pomocnicze dzielnika nr 1,
6  wyjście dodatkowej, testowej kamery.
Wyjście multipleksera dla magnetowidu poklatkowego jest także wcześniej rozdzielone
elektronicznie i podane na wejście przełącznika oraz magnetowid. Sam dystrybutor sygnału
nie jest zaznaczony na schemacie. Wyjście magnetowidu poklatkowego podłączone jest
bezpośrednio do multipleksera.
7. Uwagi praktyczne
Większość obserwacji i pomiarów dokonywana jest przy wykorzystaniu oscyloskopu
lub komputerowej przystawki oscyloskopowej. Należy jednak pamiętać, że oglądane za
pomocą przystawki przebiegi powstają w wyniku procesu próbkowania, przez co obarczone
są pewnym błędem. Błąd ten jest zależny od rodzaju (np. okresowy lub nie) i częstotliwości
przebiegu.
Przy przełączaniu przystawki oscyloskopowej w tryb FFT zwykle należy wyłączyć
wyzwalanie OFF. Włączenie wyzwalania ON, wymagane na ogół w trybie DSO, zwykle
wymaga korekty poziomu wyzwalania. Jej zaniechanie skutkuje brakiem odświeżania
wykresu przebiegu i prowadzi do błędnych odczytów.
Jeśli nie zaznaczono inaczej, podczas oglądania widma sygnału w trybie FFT, zawsze
najpierw ustawić podstawową częstotliwość sygnału na środku ekranu. Następnie należy
upewnić się, że oglądasz właściwy fragment widma wykorzystując marker częstotliwości i
dopiero przystąpić do pomiarów - szczegóły w instrukcji obsługi przystawki.
Oprogramowanie przystawki pozwala na zapisywanie oglądanych przebiegów, zarówno
w trybie oscyloskopu DSO, jak i analizatora widma FFT. W starszej wersji oprogramowania
nazwy plików nie mogą mieć jednak więcej niż 8 znaków, dlatego należy zaplanować
55
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
wcześniej system nazewnictwa plików, np. pierwszy znak to punkt instrukcji, drugi to seria, a
reszta to opis.
Pod żadnym pozorem nie należy  upraszczać ćwiczenia i próbować wykonywać
pomiarów/obserwacji jednocześnie z kilku punktów instrukcji. Jest to najszybsza droga do
pomyłki w identyfikacji przebiegów, co skutkuje odrzuceniem sprawozdania.
Pomimo, że w instrukcji zawsze używa się określeń typu  połącz ,  zestaw połączenie ,
to jest bardzo prawdopodobne, że dane połączenia będzie już wykonane. Nie należy, więc
automatycznie rozłączać tego, co jest połączone  najpierw sprawdzamy istniejące
połączenia.
W nawiasach klamrowych {} podane są ustawienia podstawowych parametrów
przyrządu pomiarowego  odnoszą się do przyrządu powołanego przed nawiasami.
Dla uproszczenia i zwiększenia przejrzystości instrukcji wprowadzono poniższe
symbole, które zostały wykorzystane w tekście.:
- zapisz przebieg na dysku,
- pytanie, na które odpowiedz
musi znalez
ć się w sprawozdaniu,
8. Wykonanie ćwiczenia
Stanowisko jest dość rozbudowane, dlatego dla jego poznania niezbędna jest znajomość
schematu samego systemu nadzoru wizyjnego, jak i schematu połączeń między urządzeniami
systemowymi.
Budowa stanowiska laboratoryjnego
8.1 Zlokalizuj wszystkie urządzenia systemowe, znajdujące się na stanowisku
laboratoryjnym  metalowo-drewniany regał. Część urządzeń jest na tyle wysoko, że trzeba
stanąć obok centrali, by je zauważyć. Określ rodzaj i przeznaczenie wszystkich urządzeń.
Zidentyfikuj monitory i określ, które z nich podłączone są do wyjść określonych urządzeń.
Całkowity sygnał wizyjny
8.2 Na ręcznym przełączniku wybierz wejście nr 4  czwarta dz
wigienka w położeniu
dolnym, pozostałe w środkowym. Na ekranie głównego kolorowego monitora 21 powinien
pojawić się sygnał z serwisowego generatora sygnału telewizyjnego PAL.
8.3 Przyciskiem na spodzie obudowy (nie używać przełącznika w panelu generatora!)
wybierz tryb wyświetlania kolorowych pasów. Na kanał pierwszy CH1 przystawki
56
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
oscyloskopowej podaj sygnał z generatora PAL. Włącz przystawkę i uruchom
oprogramowanie jej obsługi. Przełącz przystawkę oscyloskopową w tryb DSO. Włącz kanał
pierwszy CH1 i na nim ustaw wyzwalanie ON CH1, wyłącz kanał drugi. {DSO; T/D = 10�s;
CH1 V/D = 0,2 V/dz; ON CH1} Potencjometrem przy wejściu CH1 ustaw przebieg na środku
ekranu. Ustaw suwakiem (na ekranie) poziom wyzwalania na dole impulsu synchronizacji.
Złe ustawienie poziomu wyzwalania skutkuje brakiem odświeżania przebiegu! Jaki jest kształt
całkowitego sygnału wizji? Jaki jest poziom napięcia w jego charakterystycznych punktach?
Zmierz i zapisz te wartości oraz sam przebieg. Który fragment obrazu odpowiada
bieli, a który czerni (zaznacz na przebiegu)? Ile czasu trwa impuls synchronizacji (zaznacz,
zmierz)? Ile wynosi okres sygnału wizji?
8.4 Przełączaj kolejno generator PAL w tryb biało-czarnej kraty i szachownicy, biało-
czerwonego pasa, czerwonego, zielonego i niebieskiego koloru. Za każdym razem obserwuj i
zapisuj przebieg odpowiadający poszczególnym obrazom/kolorom. Jak zmienia się
całkowity sygnał wizyjny w zależności od  treści obrazu? Które jego fragmenty
odpowiadają określonej treści i barwie obrazu?
Pomiary kamery testowej
8.5 Na ręcznym przełączniku wybierz wejście nr 5. Włącz kanał pierwszy CH1 i na nim
włącz wyzwalanie ON CH1. Podaj na kanał pierwszy CH1 sygnał z kamery testowej {DSO;
T/D = 10�s; CH1 V/D = 0,2 V/dz; ON CH1} Ustaw suwakiem (na ekranie) poziom
wyzwalania na dole impulsu synchronizacji. Skieruj kamerę na białą ścianę. Jaki jest kształt
sygnału kamery? Które fragmenty sygnału są podobne do obserwowanych poprzednio? Jaki
jest poziom napięcia w jego charakterystycznych punktach? Zmierz i zapisz te wartości
oraz sam przebieg.
8.6 Skieruj kamerę na sufit w taki sposób, by część obrazu wypełniał kaseton ze
świecącymi świetlówkami. Jak zmienia się sygnał kamery przy zmianach natężenia
oświetlenia? Który fragment obrazu odpowiada  sufitowi , a który  świetlówkom ?
8.7 W polu widzenia kamery umieść testowy obraz pola widzenia. Ustaw ostrość obrazu.
Określ, na podstawie obrazu na monitorze, zakres pola widzenia kamery  szerokość i
wysokość. Zmierz odległość, jaka dzieli obraz testowy od obiektywu kamery. Na podstawie
tych wielkości i przy założeniu, że kamera ma przetwornik CCD 1/3 oblicz ogniskową
57
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
obiektywu  wykonaj dwa obliczenia, przybliżone i dokładne. Jaki jest błąd przybliżenia?
Czy ma on znaczenie praktyczne? Dlaczego? Przyjmij dwie wielkości: pierwsza  dzień
miesiąca wykonania ćwiczenia, druga  pełna godzina rozpoczęcia ćwiczenia. Przyjmij, że
mniejsza liczba to szerokość oczekiwanego pola widzenia kamery (w metrach), a większa to
odległość kamery od obiektu/sceny (także w metrach). Oblicz, jakiego obiektywu wymaga
testowa kamera dla takich parametrów obserwacji?
Przełącznik kamer
8.8 Odszukaj na stanowisku dwa systemowe przełączniki kamer (zmieniacze) oraz dwa
obsługujące je monitory 17 . Przyciskami na panelu przełączników dokonaj ręcznej zmiany
aktywnego wejścia/kamery. Czy taki tryb pracy jest wygodny dla operatora i dostosowany do
pracy ciągłej?
8.9 Dla pierwszego przełącznika czas obserwacji jest ustawiony na 1s, a dla drugiego 5s.
Przełącz zmieniacze w tryb automatyczny. Który czas jest dogodniejszy do obserwacji
obrazu? Co jaki czas (okres) jest wyświetlana określona kamera? Od czego zależy ten czas?
Co i dlaczego dzieje się z obrazem w chwili przełączenia wejścia/kamery dla czasu
wyświetlania 1s i 5s?
Dzielnik obrazu
8.10 Odszukaj na stanowisku cztery systemowe dzielniki obrazu (quad) oraz cztery
obsługujące je monitory 14 . Zlokalizuj dzielnik nr 1  są na nim kamery od 1 do 4.
Przyciskiem na panelu dzielnika wybierz tryb pełnoekranowy dla dowolnej kamery. Przełącz
ponownie w tryb dzielnika. Jaka jest rola dzielnika obrazu? Co dzieje się z poszczególnymi
obrazami wskutek działania dzielnika? Jak zmienia się jakość obrazu?
8.11 Na ręcznym przełączniku kamer wybierz wejście nr 6. Na monitorze systemowym
pojawi się sygnał z wyjścia pomocniczego dzielnika nr 1. Czym różni się obraz uzyskiwany
na wyjściu głównym i pomocniczym dzielnika? Jaką jeszcze rolę/funkcję może pełnić
dzielnik?
58
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Multiplekser
8.12 Na ręcznym przełączniku kamer wybierz wejście nr 2. Na monitorze systemowym
pojawi się sygnał z wyjścia pomocniczego multipleksera. Co przypomina ten sygnał/obraz
(tryb wyświetlania)? Co i dlaczego różni go od oglądanych poprzednio?
8.13 Na ręcznym przełączniku kamer wybierz wejście nr 1. Na monitorze systemowym
pojawi się sygnał z wyjścia głównego multipleksera. Wypróbuj kilka trybów wyświetlania
obrazu z wielu kamer. Klawisz z liczbą od 1 do 16 odpowiada określonej kamerze  jego
naciśnięcie powoduje wybranie danej kamery w trybie pełnoekranowym. Wybór trybu
wyświetlania uzyskuje się z menu multipleksera, wybierając kolejno: VIEW oraz klawisz
liczby/numeru trybu. Jakie funkcje może pełnić multiplekser w zakresie wyświetlania obrazu?
Jak już na tym etapie można ocenić jego funkcjonalność?
8.14 Na ręcznym przełączniku kamer wybierz wejście nr 3. Na monitorze systemowym
pojawi się sygnał z wyjścia multipleksera, które podłączone są do magnetowidu
poklatkowego. Co przypomina ten sygnał/obraz (tryb wyświetlania)? Co i dlaczego różni go
od oglądanych poprzednio? Czy obraz ten nadaje się dla obserwacji przez operatora?
8.15 Zmień tryb zapisu z 3h na 24h (lub odwrotnie w zależności, jaki był ustawiony). W tym
celu wciśnij MENU, potem VIDEORECORDER, następnie VCR MODE. Wybierz tryb
zaznaczając go kropką. Przejść i wyboru dokonuje się strzałkami/klawiszami kierunku
gór/dół/lewo/prawo. Co zmieniło się w sygnale/obrazie, który nagrywany jest na
magnetowidzie? Od czego zależy ta zmiana i jaki jest jej zakres?
Magnetowid poklatkowy
8.16 Poproś prowadzącego zajęcia, by zatrzymał zapis, cofnął taśmę o kilkanaście minut i
włączył odtwarzanie. Wybierz na ręcznym przełączniku kamer wejście nr 2. Przełącz na
kamerę nr 4, która do tej pory rejestrowała pracę zespołu. Jak wyglądają Twoje ruchy
zapisane na taśmie? Co jest w nich charakterystycznego? Co stało się z obrazem podczas
zapisu?
8.17 Przełącz na kamerę nr 1 lub 2, obserwujące ruch samochodów na ulicy Krzywickiego i
Koszykowej. Jak dynamika zmian w obrazie (szybkość poruszających się obiektów) wpływa
na jakość zarejestrowanego obrazu? Jak można i jakim kosztem poprawić tą jakość?
59
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Głowica obrotowa
8.18 Na multiplekserze wybierz kamerę nr 4. Zlokalizuj sterownik głowic kamer nr 2, 3 i 4 
rysunek 5.6b. Wybierz na sterowniku także kamerę nr 4. Naciskając (delikatnie!!!) klawisze
lewo/left, prawo/right, góra/up, dół/down zmień położenie kamery. Używając multimetru
zmierz napięcia zasilania głowicy i napięcie sterujące zmianami głowicy na odpowiadających
im liniach sterujących  pomiaru dokonuj przy naciśniętym klawiszu. Zwróć uwagę na rodzaj
napięcia (AC/DC). Jakiego rodzaju jest to sterowanie? Jakie wielkości napięć wpływają na
zmianę położenia głowicy?
8.19 Skieruj kamerę na wybrany obiekt w laboratorium. Używając klawiszy sterowania
obiektywem ZOOM  zbliż i  oddal się od obiektu. Ustaw ostrość klawiszem FOCUS. Tak,
jak poprzednio, zmierz napięcia na liniach sterujących zmianami obiektywu. Jakiego rodzaju
jest to sterowanie? Jakie wielkości napięć wpływają na zmianę parametru obiektywu? Jaki
parametr obiektywu zmienia się podczas zbliżania i oddalania się od obiektu? Czy jego
zmiana wymaga jeszcze korekty innych ustawień?
8.20 Skieruj kamerę na odsłonięte okno laboratorium. Uzyskaj jak największy obraz
znajdującego się za oknem obiektu, najlepiej samochodu, ale w taki sposób, by znajdujące się
za nim przedmioty/obiekty były jeszcze widoczne. Zmień wartość ustawienia przysłony IRIS
od minimum do maksimum. Tak, jak poprzednio, zmierz napięcia na liniach sterujących
zmianami obiektywu. Jakiego rodzaju jest to sterowanie? Na co wpływa zmiana ustawienia
przysłony? Jakie jest praktyczne znaczenie tych zmian?
8.21 Na multiplekserze wybierz kamerę nr 2. Wybierz na sterowniku także kamerę nr 2.
Określ zakres zmian położenia kamery w pionie i poziomie. Ustaw kamerę tak, by  widziała
wjazd na teren SB. Skieruj ją na ulicę Koszykową. Wybierz jeden z pojazdów i spróbuj
zmieniać położenie kamery, tak by go  śledzić . Jaki jest zakres zmian położenia kamery?
Czy nadążanie kamerą za jadącym pojazdem jest łatwe, czy też trudne i dlaczego? Który z
poruszających się obiektów, znajdujący się bliżej czy dalej, jest łatwiejszy do  śledzenia
kamerą i dlaczego?
Kamera SPEED DOME
8.22 Na multiplekserze wybierz kamerę nr 1. Znajdz
sterownik kamery SPEED DOME
 metalowy, z wyświetlaczem LCD, klawiaturą i joystick iem. Poruszaj kamerą w dowolnych
kierunkach. Skieruj kamerę na wybrany nieruchomy obiekt, np. znak drogowy lub reklamę.
60
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
Używając klawiszy sterowania obiektywem ZOOM  zbliż i  oddal się od obiektu 
klawisze TELE i WIDE. Jaki jest komfort obsługi kamery SPEED DOME w porównaniu do
klasycznej głowicy obrotowej? Czy lepiej posługiwać się klawiszami czy joystick iem? Jaki
jest zakres zmian położenia kamery? Która z kamer pozwala na dokonywanie większych
zbliżeń do obiektu?
8.23 Skieruj kamerę niemal pionowo w dół. Namierz studzienkę telekomunikacyjną.
Powiększaj obraz, starając się  zajrzeć do środka studzienki. Obserwuj obraz  w pewnym
momencie włączy się cyfrowe powiększenie obrazu. Jak zmieni się obraz powiększany
cyfrowo przez kamerę? Jaka jest jego jakość? Jakie może być zastosowanie takiego
powiększenia?
8.24 Pulpit sterowania kamerą SPEED DOME ma zapisane w pamięci kilka ustawień
kamery, które łatwo i szybko mogą być wywołane, co prowadzi do natychmiastowego
przestawienia kamery. Wywołaj kolejno kilka z nich, naciskając kolejno: klawisz Call, nr
ustawienia, Enter. W pamięci znajdują się następujące ustawienia:
1. Skrzyżowanie ulic Krzywickiego i Koszykowej,
2. Skrzyżowanie ulic Krzywickiego i Koszykowej z powiększeniem pasa
 na wprost ,
3. Przejście dla pieszych na ulicy Krzywickiego,
4. Przejście dla pieszych na ulicy Koszykowej,
5. Reklama wielkoformatowa  billboard,
6. Wejście do budynku przychodni,
7. Skrzyżowanie ulic Koszykowej i Lindleya,
8. Teren  filtrów ,
9. Ulica Krzywickiego, wzdłuż budynku SB.
Jak oceniasz przydatność tej funkcji? Jaka jest szybkość uzyskania pożądanego ustawienia
kamery w stosunku do ustawienia ręcznego?
8.25 Ustaw kamerę na dowolnym obiekcie. Zapamiętaj te ustawienie pod numerem 13. W
tym celu naciśnij kolejno: klawisz F1, PRESET, nr ustawienia 13, Enter. W pamięci znajdzie
się ustawienie kamery. Zmień ustawienie kamery (inne położenie i powiększenie). Wywołaj z
pamięci zapisane przed chwilą ustawienie nr 13. Sprawdz
, czy jest to ten sam obraz/scena.
8.26 Pod numerem 11 zapisano ustawienie kamery, które obejmuje fragment reklamy
wielkoformatowej, w taki sposób, by nic poza reklamą nie było widoczne  tylko plansza
61
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
reklamowa. To ważne! Obraz został ustawiony jako ostry i wyraz
ny. Wywołaj z pamięci to
zapisane ustawienie - nr 11. Czy wszystko jest w porządku? Czy obraz jest ostry? Jeśli nie
(przecież był ustawiony ostry), jaka jest tego przyczyna? Jaki jest słaby punkt automatyki
kamery?
PO ZAKOC
CZONYM ĆWICZENIU:
1. Kamerę nr 1 ustaw w pozycji 9.
2. Kamerę nr 2 ustaw w taki sposób, by  widziała z boku bramę i wjazd na teren
SB  korzysta z tego obrazu ochrona budynku.
3. Kamerę nr 3 ustaw w taki sposób, by  widziała od przodu bramę i wjazd na teren
SB  korzysta z tego obrazu ochrona budynku.
4. Kamerę nr 4 ustaw w taki sposób, by obejmowała stanowisko ćwiczenia 
następny zespół też chce być nagrywany.
5. Przełączniki kamer przełącz w tryb AUTO.
6. Na ręcznym przełączniku kamer ustaw wejście nr1.
7. Przełącz multiplekser w tryb 24h,
8. Włącz zapis na magnetowidzie.
9. Wykonanie sprawozdania
Nie należy umieszczać w sprawozdaniu podstaw teoretycznych, ani opisów stanowiska
laboratoryjnego.
Sprawozdanie musi zawierać wszystkie wyniki pomiarów/obserwacji i wszystkie
zarejestrowane przebiegi , prezentowane wg kolejności ich wykonania. Każdy wynik i
przebieg musi być opatrzony numerem punktu instrukcji wg, którego został zarejestrowany.
Każdy przebieg musi być opatrzony opisem, wyjaśniającym, co przedstawia i gdzie (miejsce
układu lub stanowiska pomiarowego) został zarejestrowany. W sprawozdaniu muszą się
znalez
ć odpowiedzi na wszystkie postawione w instrukcji pytania , ponumerowane wg
punktów, w których zostały postawione. Zarówno opisy, jak i odpowiedzi, mają być zwięzłe,
ale przedstawione pełnymi zdaniami.
Wnioski powinny zawierać podsumowanie przeprowadzonych pomiarów. Szczególny
nacisk należy położyć na zaprezentowanie różnic i podobieństw pomiędzy wynikami
62
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
pomiarów i obserwacji w zależności od określonych czynników, parametrów lub wielkości,
które ulegały zmianie podczas realizacji ćwiczenia.
10. Literatura
Pękosławski Z., Fotografia w praktyce amatorskiej, WAiF, Warszawa 1971
Śmigielski W., Lustrzanki małoobrazkowe, WNT, Warszawa 1986
Herman M.A., Kalestyński A., Widomski L., Podstawy fizyki dla kandydatów na wyższe
uczelnie i studentów, PWN, Warszawa 2002
Orzechowski J., Podstawy techniki telewizyjnej, WSiP, Warszawa 1999
Orzechowski J., Urządzenia wizyjne, WSiP, Warszawa 2002
Urbański B., Odbiorniki telewizyjne PAL, WKiA
, Warszawa 1998
Materiały reklamowe i szkoleniowe firmy Dipol, http://www.dipol.com.pl
Materiały reklamowe i szkoleniowe firmy CBC, http://www.cbcpoland.pl
63
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
LABORATORIUM SYSTEMÓW
A

CZNOŚCI W TRANSPORCIE
PROTOKÓA
Z WYKONANIA ĆWICZENIA NR 1
Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych
Data wykonania: Sprawdził:
.......................................... ..........................................
Wykonał: ............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
p. 8.3 Poziom czerni: ............ Poziom bieli: ............ BMP przebiegu: ..............................
Imp. synchr.: ............... Okres sygn.: ............
p. 8.4 Krata: ..................................................................... BMP przebiegu: ..............................
Szach.: ................................................................... BMP przebiegu: ..............................
Biało-cz.: ................................................................ BMP przebiegu: ..............................
Czerw.: .................................................................. BMP przebiegu: ..............................
Zielony: .................................................................. BMP przebiegu: ..............................
Nieb.: ..................................................................... BMP przebiegu: ..............................
p. 8.5 Poziom czerni: ............ Poziom bieli: ............ BMP przebiegu: ..............................
Test (ściana): ........................................................................................................................
p. 8.6 Poziom czerni: ............ Poziom bieli: ............ BMP przebiegu: ..............................
Test (sufit): ...........................................................................................................................
p. 8.7 Wysokość: ............ Szerokość: ............ Odległość: ...............
p. 8.8
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.9
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.10
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.11
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
64
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej
Ćw. nr 1  Analogowy system nadzoru wizyjnego obiektów transportowych 2007-10-09
p. 8.12
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.13
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.14
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.15
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.16
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.17
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.18 Lewo: ................. Prawo: ................. Góra: ................. Zasilanie: .................
..............................................................................................................................................
p. 8.19 ZOOM ^: ............ ZOOM � : .............. FOCUS ^: ............ FOCUS � : ..............
..............................................................................................................................................
p. 8.20 IRIS ^: ............ IRIS � : .............. ....................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.21
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.22
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.23
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.24
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.25
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
p. 8.26
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
65
Laboratorium Systemów łączności w transporcie
Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej