Перейти к основному содержимому

PTZ

PTZ (Pan-Tilt-Zoom) камеры представляют собой устройства с функцией дистанционного управления, которые могут изменять угол обзора (панорамирование и наклон) и масштаб изображения (зум). Эти камеры находят применение в

  1. видеонаблюдении,
  2. видеоконференцсвязи,
  3. телевизионной съемке,
  4. образовательном процессе и других областях.

Классификация PTZ камер​

  1. Камеры для видеонаблюдения:
    • Используются в системах безопасности.
    • Обычно оснащены функциями ночного видения (ИК-подсветка, видимый свет).
    • Встречаются модели с автоматическим отслеживание объектов (надежность и качество такого трекинга редко бывают убедительными).
    • Протоколы медиастриминга: RTSP (используется в системах наблюдения).
    • Протоколы управления: ONVIF, Pelco-D (в некоторых моделях есть терминал для подключения джойстика через интерфейс RS-485).
    • Интерфейсы: большинство "охранных" камер имеют только два порта: питание 12В (не используется, если камера питается по PoE) и Ethernet. Реже можно встретить аудиовход и выход (линейный уровень сигнала). Встречаются камеры с терминалом RS-485 для подключения джойстика (протокол Pelco).
    • Обычно камеры видеонаблюдения или не записывают звук вовсе, или имеют встроенный микрофон, реже имеют отдельный вход/выход для подключения предусиленного микрофона или микшера (уровень сигнала -- линейный вход) и звукового усилителя (тоже уровень линейного выхода). Такие камеры в большинстве случаев поддерживают только восьмибитные кодеки (G.711/722, иногда PCM) и редко -- AAC, но с небольшим битрейтом (обычно 32-64 кбит/с). Синхронизация звука с видео в таких камерах может быть весьма приблизительной.
  2. Камеры для видеоконференций:

    • Предназначены для съемки в освещенных помещениях, собственной ИК или видимой подсветки не имеют.

    • Имеют широкий угол обзора и возможность точного наведения на спикера и плавное движение камерной головы.

    • Протоколы медиастриминга: RTSP, SRT, NDI (чаще NDI|HX), RTMP.
      Состав поддерживаемых протоколов зависит от модели камеры, но RTSP есть всегда.

    • Протоколы управления: ONVIF, VISCA, Pelco-D, NDI, USB-UVC (для прямого подключения).
      При этом, VISCA и Pelco-D обычно доступны и по сети (over IP) и через подключение к портам RS-232 и RS-485 (состав доступных интерфейсов может отличаться в разных моделях).

    • Интерфейсы: камеры видеоконференцсвязи обычно имеют интерфейсную панель на задней стенке в статичной части камеры.
      Там, помимо порта питания (обычно 12В, но разъем может быть нестандартный) и Ethernet (часто, но не всегда, поддерживается PoE), обычно есть два порта RS-232 (проходной) и порт RS-485, также видеовыходы HDMI и SDI, а также вход (реже - и выход) звука (линейный уровень).
      Помимо этого встречается порт USB для записи на флешку, но рассчитывать на такую запись без тщательного тестирования этой возможности не стоит.

      ::: info В ряде случаев такие камеры используются для телевизионной съемки в составе съемочного комплекса -- там пригождается порт SDI.

      :::

  3. Телевизионные PTZ камеры:
    • Используются в составе съемочного комплекса студиях и на мероприятиях, собственной подсветки не имеют.
      Обычно дополняют традиционные "операторские" телевизионные камеры для съемки с необычных ракурсов (с потолка, со стены) или там, где установка штатива с оператором нежелательна (внутри павильона).
    • Поддерживают управление через IP, а также локальные интерфейсы (RS-232, RS-485).
    • Высокое качество изображения (до 4K и выше).
    • Поддержка протоколов, таких как NDI (Network Device Interface), для минимальной задержки при трансляциях.

Управление PTZ камерами​

  1. Сетевые протоколы управления🟥

    В этом разделе рассмотрены часто встречающиеся протоколы управления. Существуют и другие, обычно закрытые или не распространенные), здесь мы их не рассматриваем.

    • ONVIF (Open Network Video Interface Forum):
      • Открытый стандарт для взаимодействия IP-устройств в системах наблюдения.
      • Поддерживает функции управления PTZ и потокового видео.
      • Стандарт ONVIF включает возможности управления различным оборудованием (помимо камер это видеорегистраторы, пульты, кодеры и так далее, вплоть до систем контроля доступа).
      • Не может управлять физическими параметрами съемки (скорость затвора, диафрагма, усилитель матрицы,.
      • Стандарт ONVIF имеет множество рекомендательных функций, которые производители камер реализуют по своему желанию и в меру своего понимания. Поэтому не всегда можно рассчитывать даже на минимальные возможности коррекции экспозиции, не говоря о цветокоррекции.
      • ONVIF может не поддерживаться в камерах телевизионного класса (broadcast)

::: info ONVIF по умолчанию не предполагает использование в телевизионном производстве, это стандарт для систем видеонаблюдения, поддержанный также производителями систем видеоконференцсвязи. Например, популярный коммерческий видеомикшер VMix не поддерживает ONVIF принципиально -- "используйте VISCA" (несмотря на то, что VMix работает только с движением PTZ).

:::

  • VISCA** over IP**:
    • Протокол Sony для управления профессиональными PTZ-камерами.
    • Используется для интеграции камер в системы видеопроизводства и не предполагает применения в аппаратуре видеонаблюдения.
    • Имеет множество функций именно для управления камерами PTZ, включая экспо- и цветокоррекцию, управление основными параметрами съемки (скорость затвора, диафрагма, усилитель).
    • Sony не зафиксировала конкретные коды команд и диапазоны значений параметров для экспо- и цветокоррекции, из-за чего управление разными моделями камер не универсально.
  • Pelco-D и Pelco-P:
    • Протоколы для управления камерами по последовательному интерфейсу или IP.
    • Актуальный протокол -- Pelco-D, версия "P" устаревшая.
    • Поддерживает небольшой набор команд для управления камерой видеонаблюдения, команда состоит из 7 байт. Не может использоваться для настройки параметров камеры, только для непосредственного управления положением головы камеры.
  • NDI** (Network Device Interface)**:
    • Современный универсальный протокол (медиастриминг и управление), работающий поверх IP-сети.
    • Используется для передачи видео с низкой задержкой и управления в телевизионных системах.
    • В отличие от RTSP/RTP, RTMP и SRT, предназначен для работы с "тяжелыми" потоками (около 100 мбит/с для 1080p).
    • Имеет версии NDI|HX, NDI|HX2 для работы со сжатыми потоками, с которыми обычно работают RTSP/RTMP.
    • Протокол проприетарный, часто встречаются ситуации, когда он поддерживается оборудованием, но "нужно купить лицензию".
    • На программном уровне есть поддержка в основных движках и микшерах.
  1. Физические интерфейсы управления:
    • RS-232:
      • Последовательный интерфейс для управления камерами по шине (до 7 устройств) через "проходные" порты. Если проходного порта нет, то устройство будет последним в шине.
      • Ограниченная дальность сегмента (до 15 метров).
      • Требуется многожильный кабель (минимально 3 жилы, обычно с коннектором DIN-8 на стороне камеры и DB9 на стороне компьютера или пульта/джойстика.
    • RS-485:
      • Используется для управления несколькими камерами по одной шине.
      • Для передачи команд достаточно одной витой пары.
      • Дальность передачи данных — до 1200 метров.
    • USB:
      • Client: Подключение камеры к компьютеру в режиме веб-камеры. Могут быть порты USB 2.0 и USB 3.0, соответственно они имеют разную пропускную способность.
      • Host: Подключение флешки для записи с камеры (обязательно проверяйте эту возможность на практике, часто эта функция не работает или работает ограниченно).
    • Ethernet:
      • Универсальный интерфейс для получения потоков (RTSP, RTMP, SRT, NDI) и команд (веб-интерфейс, ONVIF, VISCA over IP, Pelco over IP).
  2. Программное управление:
    • Через веб-интерфейсы камер.
    • С помощью ПО для видеопроизводства (например, vMix, OBS, Wirecast).
    • С помощью ПО для управления или настройки камер (Onvif Device Manager)
    • Программно через библиотеки ONVIF или непосредственно запросами SOAP.
    • С использованием аппаратных контроллеров (джойстиков).

Возможности и особенности PTZ камер​

  1. Панорамирование и наклон:
    • Диапазон движения: до 0-360° по горизонтали и до 120° по вертикали (зависит от модели)
    • Скорость движения: регулируется, поддерживается как плавное, так и быстрое перемещение.
  2. Зум:
    • Оптический зум (обычно до 30x и выше).
    • Цифровой зум — используется для увеличения с потерей качества.
  3. Видео и потоковая передача:
    • Поддержка кодеков: H.264, H.265, MJPEG.
    • Возможность потокового вещания через RTSP, RTMP, SRT, NDI, MJPEG (в зависимости от модели).
  4. Функции автоматизации:
    • Автоматическое отслеживание объектов (в некоторых моделях)
    • Предустановленные положения камеры (presets).
    • Расписание движения по пресетам (tour) или реакция на внешнее событие (alarm).

Применение PTZ камер​

  1. Видеонаблюдение
  2. Видеоконференцсвязь
    • Интеграция с системами телеприсутствия
  3. Телевизионное производство:
    • Использование в студиях и на выездных съемках.
    • Поддержка многокамерных систем с управлением через NDI.
  4. Образование и тренинги:
    • Трансляция или запись лекций и онлайн-курсов.
    • Съемка лабораторных экспериментов.