Guide technique de la vidéo sur IP. Technologies et facteurs à prendre en compte pour réussir le déploiement des systèmes de vidéosurveillance sur IP et des applications de contrôle à distance.
2 Guide technique Axis de vidéo sur IP Le marché des produits de vidéo sur IP s est incroyablement développé depuis 1996, lorsqu Axis a proposé sa première caméra réseau professionnelle. Cette évolution rapide démontre l abandon irréversible des anciennes technologies analogiques au fur et à mesure que la vidéo sur IP progresse et propose des produits innovants, plus efficaces et plus faciles à utiliser. D énormes progrès ont été réalisés dans le domaine de la qualité vidéo. Les caméras de surveillance HDTV sont en train de devenir la norme et de plus en plus de caméras mégapixels font leur apparition. Il existe maintenant des caméras qui peuvent fonctionner dans des conditions difficiles, que ce soit avec un faible éclairage, un fort contraste ou dans l obscurité totale, améliorant grandement les capacités de surveillance. Les processeurs des caméras et des encodeurs vidéo sont non seulement plus rapides mais aussi plus intelligents. Des techniques efficaces de compression vidéo ainsi qu un nouveau type de commande du diaphragme, P-Iris, ont également fait leur apparition. Le choix des produits permettant de couvrir différents besoins s élargit. On dispose maintenant de caméras plus petites et même de caméras discrètes, ou encore de caméras thermiques. Les caméras à 360 ou équipées de téléobjectifs permettent la surveillance de champs différents. Axis a conçu ses produits pour que leur installation soit flexible et facile. Par exemple, les caméras extérieures sont livrées déjà protégées des intempéries. Dans leur immense majorité, les caméras et encodeurs Axis prennent en charge l alimentation par Ethernet (PoE), ce qui simplifie également leur installation. La mise au point et l angle de vue peuvent être définis à partir d un ordinateur distant pour plusieurs caméras fixes (dômes et boîtiers) à balayage progressif. Plusieurs d entre elles peuvent également balayer le champ verticalement, ce qui maximise la couverture de surfaces en longueur, comme les allées ou les couloirs. La gestion des caméras et des flux vidéo est également plus simple. De plus en plus de fonctions intelligentes sont prises en charge. Il existe une solution de gestion de vidéosurveillance adaptée à chaque situation, que ce soit un magasin avec quelques caméras ou une entreprise multisite gérant des centaines de caméras. Les modèles prenant en charge la norme ONVIF sont facilement intégrables à des systèmes comportant des produits d autres fabricants, compatibles avec cette norme. Les réseaux à large bande passante deviennent la norme et les technologies ont amélioré la sécurité et la fiabilité de la transmission des données par réseaux câblés et sans fil. Des progrès ont été réalisés également au niveau des solutions de stockage, particulièrement pour les systèmes de petite taille. Des solutions de stockage réseau NAS (network-attached storage) de capacité très élevée (téraoctets) à des coûts minimum sont maintenant disponibles, ainsi que des cartes mémoire permettant de stocker des semaines d enregistrements vidéo dans une caméra ou un encodeur vidéo. La gamme des produits vidéo sur IP va en s élargissant et leurs capacités augmentent. Ce guide technique présente ces avancées et son objectif est de décrire aux utilisateurs les technologies et les produits vidéo sur IP disponibles pour satisfaire leurs besoins de vidéosurveillance.
3 Table de matières 1. Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 7 1.1 Présentation d un système vidéo sur IP 7 1.2 Avantages 8 1.3 Applications 12 1.3.1 Magasins 12 1.3.2 Transports 12 1.3.3 Banque et finance 13 1.3.4 Surveillance des villes 13 1.3.5 Établissements d enseignement 13 1.3.6 Administration 14 1.3.7 Établissements de santé 14 1.3.8 Industrie 14 1.3.9 Infrastructure critique 14 2. Caméras réseau 15 2.1 Qu est-ce qu une caméra réseau? 15 2.1.1 Plateforme d applications pour caméras AXIS 17 2.1.2 Interface de programmation d applications 18 2.1.3 ONVIF 18 2.2 Caractéristiques des caméras permettant le traitement de scènes complexes 18 2.2.1 Concentration de la lumière par l objectif (Valeur d ouverture ou F-number en anglais) 18 2.2.2 Diaphragme 18 2.2.3 Fonction jour / nuit 18 2.2.4 Projecteurs infrarouge (IR) 19 2.2.5 Technologie Lightfinder 20 2.2.6 Résolution / mégapixel 20 2.2.7 Paramètres de contrôle de l exposition 20 2.2.8 Plage dynamique étendue (WDR) 21 2.2.9 Rayonnement thermique 21 2.3 Dispositifs facilitant l installation des caméras 22 2.3.1 Installation en extérieur possible dès la sortie d usine 22 2.3.2 Caméras mises au point en sortie d usine 22 2.3.3 Mise au point à distance et zoom 22 2.3.4 Mise au point du foyer arrière 22 2.3.5 Réglage de l angle de la caméra selon 3 directions 22 2.3.6 Corridor Format 23 2.3.7 Compteur de pixels 23 2.4 Types de caméras réseau 24 2.4.1 Caméras réseau fixes 24 2.4.2 Caméras réseau à dôme fixe 24 2.4.3 Fonctions intégrées aux caméras 25 2.4.4 Caméras réseau dissimulées 27 2.4.5 Caméras réseau PTZ 28 2.4.6 Caméras réseau thermiques 31 2.5 Conseils pour le choix d une caméra réseau 33
4 3. Paramètres d une caméra 37 3.1 Sensibilité à la lumière 37 3.2 Paramètres de l objectif 38 3.2.1 Champ de la caméra 38 3.2.2 Adaptation de l objectif et du capteur 40 3.2.3 Montures standard pour objectifs interchangeables 41 3.2.4 Ouverture et exposition 41 3.2.5 Types de commande du diaphragme : fixe, manuel, automatique ou précis (P-Iris) 42 3.2.6 Profondeur de champ 44 3.3 Filtre infrarouge débrayable (fonction jour / nuit) 45 3.4 Capteurs photographiques 46 3.5 Techniques de balayage d images 48 3.5.1 Balayage entrelacé 48 3.5.2 Balayage progressif 48 3.6 Contrôle d exposition 49 3.6.1 Priorité d exposition 49 3.6.2 Zones d exposition 50 3.6.3 Plage dynamique 50 3.6.4 Compensation de contre-jour 51 3.7 Installation d une caméra réseau 51 4. Encodeurs vidéo 55 4.1 Qu est-ce qu un encodeur vidéo? 55 4.1.1 Composants des encodeurs vidéo et facteurs à prendre en considération 56 4.1.2 Gestion d événements et vidéo intelligente 57 4.2 Encodeurs vidéo autonomes 58 4.3 Encodeurs vidéo montés sur racks 58 4.4 Encodeurs vidéo avec caméras PTZ 59 4.5 Techniques de désentrelacement 60 4.6 Décodeur vidéo 60 5. Protection des équipements vidéo 63 5.1 Normes et classes de protection 63 5.2 Boîtiers de protection 64 5.3 Fenêtres de boîtier 65 5.4 Mise en boîtier d une caméra fixe 66 5.5 Protection contre le vandalisme et la détérioration 66 5.5.1 Classes de protection anti-vandalisme 66 5.5.2 Aspect extérieur de la caméra et du boîtier de protection 67 5.5.3 Fixation 67 5.5.4 Positionnement des caméras 67 5.5.5 Vidéo intelligente 67 5.6 Types de fixations 68 5.7 Fixation au plafond 68 5.8 Fixations murales 68 5.9 Fixations sur poteau 68 5.10 Fixations sur parapet 69
5 6. Résolutions vidéo 71 6.1 Résolutions NTSC et PAL 71 6.2 Résolutions VGA 72 6.3 Résolutions mégapixel 73 6.4 Résolutions HDTV (High-Definition Television) 74 7. Compression vidéo 75 7.1 Notions de base sur la compression 75 7.1.1 Codec vidéo 75 7.1.2 Différence entre compression d image et compression vidéo 76 7.2 Formats de compression 79 7.2.1 Motion JPEG 79 7.2.2 MPEG-4 79 7.2.3 H.264 ou MPEG-4 Part 10/AVC 80 7.3 Débits binaires variables et constants 81 7.4 Comparaison des normes 81 8. Audio 83 8.1 Applications audio 83 8.2 Équipement et support audio 84 8.3 Modes audio 85 8.3.1 Audio unidirectionnel 85 8.3.2 Audio semi-duplex 86 8.3.3 Audio en duplex intégral 86 8.4 Alarme de détection audio 86 8.5 Compression audio 86 8.5.1 Fréquence d échantillonnage 87 8.5.2 Débit binaire 87 8.5.3 Codecs audio 87 8.6 Synchronisation audio et vidéo 87 9. Technologies réseau 89 9.1 Réseau local et Ethernet 89 9.1.1 Types de réseaux Ethernet 90 9.1.2 Branchement des périphériques et du commutateur réseau 91 9.1.3 Alimentation par Ethernet (PoE) 92 9.2 Transfert de données par Internet 95 9.2.1 Adressage IP 96 9.2.2 Adresses IPv4 96 9.2.3 Adresses IPv6 100 9.2.4 Protocoles de transmission de données vidéo sur IP 100 9.3 Réseaux locaux virtuels (VLAN) 102 9.4 Qualité de Service (QoS) 102 9.5 Sécurité des réseaux 104 9.6 Authentification par nom d utilisateur et mot de passe 104 9.7 Filtrage d adresses IP 104 9.8 Norme IEEE 802.1X 104 9.9 Protocole HTTPS ou SSL/TLS 105 9.10 Réseau privé virtuel (VPN) 105
6 10. Technologies sans fil 107 10.1 Normes WLAN 802.11 107 10.2 Sécurité des réseaux WLAN 108 10.2.1 Protocole WEP (Wired Equivalent Privacy) 108 10.2.2 Accès sans fil protégé (WPA) 108 10.2.3 Recommandations 109 10.3 Passerelles sans fil 109 10.4 Réseau maillé sans fil 109 11. Systèmes de gestion vidéo 111 11.1 Types de solutions de gestion vidéo 111 11.1.1 Solution décentralisée pour systèmes de petite taille - Axis Camera Companion 112 11.1.2 Solution vidéo hébergée pour les systèmes à plusieurs sites de petite taille 113 11.1.3 Solution centralisée avec client-serveur général pour systèmes de taille moyenne : AXIS Camera Station 114 11.1.4 Solutions sur mesure pour systèmes de petite et grande taille des partenaires d Axis 115 11.2 Fonctions du système 115 11.2.1 Visualisation 116 11.2.2 Vidéo à flux multiples 116 11.2.3 Enregistrement vidéo 117 11.2.4 Enregistrement et stockage 118 11.2.5 Gestion d événements et vidéo intelligente 118 11.2.6 Fonctions d administration et de gestion 121 11.2.7 Sécurité 123 11.3 Systèmes intégrés 123 11.3.1 Point de vente 123 11.3.2 Contrôle d accès 124 11.3.3 Gestion technique des bâtiments 124 11.3.4 Systèmes de contrôle industriel 125 11.3.5 Radio-identification (RFID) 125 12. Éléments à considérer pour la bande passante et le stockage 127 12.1 Calcul de l espace de stockage et de la bande passante 127 12.1.1 Bande passante nécessaire 127 12.1.2 Calcul de l espace de stockage nécessaire 128 12.2 Stockage Edge 130 12.2.1 Stockage Edge avec cartes mémoire SD ou NAS 131 12.3 Stockage sur serveur 131 12.4 Stockage NAS et SAN 131 12.5 Stockage redondant 133 12.6 Configurations système 134 13. Outils et ressources 137 14. Axis Communications Academy 139
Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 7 1. Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications La vidéo sur IP, comme la messagerie électronique, la navigation Web et la téléphonie sur IP, s effectue sur des réseaux IP (Internet Protocol), câblés ou sans fil. Les flux audio et vidéo numériques sont transmis sur la même infrastructure réseau, avec d autres données. La vidéo sur IP offre aux utilisateurs de nombreux avantages par rapport aux systèmes analogiques traditionnels CCTV, en particulier dans le secteur de la vidéosurveillance. Ce chapitre présente une vue d ensemble de la vidéo sur IP, ainsi que ses avantages et ses applications à différents secteurs industriels. Les systèmes de vidéo sur IP numériques sont souvent comparés à ceux de vidéosurveillance analogiques afin d en apprécier la portée et le potentiel. 1.1 Présentation d un système vidéo sur IP La vidéo sur IP, souvent nommée vidéosurveillance IP ou IP-surveillance en raison de son application à ce secteur, utilise un réseau IP câblé ou sans fil comme principal support pour la transmission des données audio et vidéo numériques et autres. Lorsque la technologie d alimentation par Ethernet (PoE, Power over Ethernet) est employée, le réseau peut également servir à l alimentation électrique des équipements vidéo sur IP. Un système de vidéo sur IP permet de contrôler et d enregistrer des images vidéo à partir de tout emplacement sur le réseau, qu il s agisse d un réseau local (LAN) ou d un réseau étendu (WAN) tel qu Internet.
8 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications Caméras réseau Axis Encodeurs Vidéo Axis PS1 NETWORK PS2 ACTIVITY 1 2 3 4 FANS LOOP 0 - INTERNET P ower-one FNP 30 100-240 AC 50-50 Hz 0-4-2 A AC Power-one FNP 30 AXIS Q7900 Rack 100-240 50-50 Hz 4-2 A AC POWER POWER AXIS Q7406 Video Encoder RÉSEAU IP Blade AXIS Q7406 Video Encoder Blade Caméras analogiques Ordinateur avec logiciel de gestion vidéo Accès distant par navigateur Web à partir d'un ordinateur fixe ou portable Figure 1.1a Un système de vidéo sur IP comprend différents composants, tels que des caméras réseau, des encodeurs vidéo et un logiciel de gestion vidéo. Les autres composants, notamment le réseau, le stockage et les serveurs, sont tous des équipements informatiques standard. Les principaux composants d un système de vidéo sur IP sont la caméra réseau, l encodeur vidéo (qui assure la connexion des caméras analogiques au réseau IP), le réseau, le serveur, l élément de stockage ainsi qu un logiciel de gestion vidéo. La caméra réseau et l encodeur vidéo étant des équipements informatiques, leurs fonctionnalités sont sans comparaison avec celles d une caméra CCTV analogique. La caméra réseau, l encodeur vidéo et le logiciel de gestion vidéo sont les pièces maîtresses de toute solution de vidéosurveillance sur IP. Le réseau, le serveur et les éléments de stockage font tous appel à des équipements informatiques standard. Le fait d utiliser du matériel informatique courant est l un des principaux avantages de la vidéo sur IP. Un système de vidéo sur IP comporte d autres accessoires, comme des supports, des injecteurs intermédiaires PoE et des joysticks. Chaque composant est décrit en détail dans les chapitres suivants. 1.2 Avantages Un système complet de vidéosurveillance sur IP numérique offre d innombrables avantages et des fonctions avancées que ne peut pas fournir un système de vidéosurveillance analogique traditionnel. Parmi ces avantages, on peut citer la haute qualité d image, l accessibilité à distance, la gestion des événements et les capacités de vidéo intelligente, la facilité d intégration et une meilleure évolutivité, ainsi qu une flexibilité et une rentabilité accrues. > Haute qualité d image: la qualité de l image est essentielle aux applications de vidéosurveillance pour filmer de manière claire tout incident en cours et identifier les personnes ou les objets impliqués. Les technologies de balayage progressif et de télévision haute définition (HDTV) / mégapixels permettent à la caméra réseau de fournir une meilleure résolution que les caméras analogiques. Pour plus de détails sur la qualité de l image, voir les chapitres 2, 3 et 6.
Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 9 La qualité de l image est également mieux conservée avec un système de vidéo sur IP qu avec un système de surveillance analogique. De nombreuses conversions analogique-numérique sont actuellement realisées avec les systèmes analogiques actuels qui utilisent un enregistreur vidéo numérique (DVR). Les signaux analogiques sont d abord numérisés dans la caméra, puis convertis pour le transport en signaux analogiques, eux-mêmes numérisés pour l enregistrement. La qualité des images se dégrade à chaque conversion entre les formats analogiques et numériques et avec la distance de transmission par câble. Plus la distance de transmission des signaux vidéo analogiques est grande, plus ces signaux s affaiblissent. Avec un système d IP-Surveillance entièrement numérique, les images d une caméra réseau sont numérisées une seule fois et restent numériques, ce qui évite toute conversion inutile et toute dégradation de l image due à la distance de transmission sur le réseau. > Accessibilité à distance: les caméras réseau et les encodeurs vidéo sont configurables et accessibles à distance, ce qui permet à de multiples utilisateurs habilités de visualiser à tout moment la vidéo en direct ou enregistrée depuis n importe quel point du réseau à travers le monde. C est un véritable atout lorsque les utilisateurs souhaitent qu une tierce partie puisse également accéder à la vidéo, qu il s agisse d un centre de télé-alarme ou des autorités faisant appliquer la loi. > Gestion des événements et vidéo intelligente: la quantité d enregistrements vidéo est bien souvent trop importante et le temps manque pour l analyser correctement. La vidéo sur IP permet de résoudre ce problème de différentes manières. Les caméras réseau et les encodeurs vidéo, par exemple, peuvent être programmés pour enregistrer des vidéos seulement si un événement se produit, qu il soit prévu ou déclenché. Cela réduit la quantité d enregistrements sans intérêt. Les enregistrements vidéo peuvent aussi être associés à des métadonnées, informations qui facilitent la recherche et l analyse de vidéos qui présentent un intérêt. Les produits de vidéo sur IP Axis proposent des fonctions intelligentes, comme la détection de mouvement, les alarmes de détérioration volontaire, la détection audio, le déclenchement par contact et des applications tierces, telles que le comptage de personnes et la cartographie thermique. Ils peuvent aussi fournir des connexions d entrée / sortie (E/S) avec des dispositifs externes tels que des éclairages. Ces fonctions permettent aux utilisateurs de définir des conditions ou des événements de déclenchement d une alarme. Quand l événement se produit, les dispositifs peuvent répondre automatiquement par des actions programmées. Ces actions peuvent être par exemple l envoi d enregistrements vidéo vers un ou plusieurs sites locaux ou distants, à des fins de sécurité, ou l activation de dispositifs externes tels que des alarmes, des éclairages ou des commandes de position de portes, ou encore l envoi de messages de notification à des utilisateurs. Ces fonctions de gestion d événements sont configurables à partir des pages Web des produits ou à l aide d un logiciel de gestion vidéo. Pour plus d informations sur la gestion d événements, voir le chapitre 11.
10 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications Figure 1.2a Paramétrage d un déclencheur d événement à l aide de la page Web du produit de vidéo sur IP. > Intégration facile et évolutive : les produits vidéo sur IP conformes aux normes ouvertes sont facilement intégrables à toutes sortes de systèmes de gestion vidéo. Les vidéos prises par les caméras réseau sont également facilement intégrables à d autres systèmes existants, notamment ceux de points de vente (POS), de contrôle d accès ou de gestion technique de bâtiments. En revanche, les systèmes analogiques disposent rarement d une interface présentant la même facilité d intégration à d autres systèmes ou applications. Pour plus d informations sur les systèmes intégrés, voir le chapitre 11. > Évolutivité et flexibilité : il est possible d ajouter une seule caméra à un système vidéo sur IP, alors que dans le cas d un système analogique, cela ne peut se faire que par quatre ou 16 unités. Les systèmes sur IP permettent aussi de partager les données sur un même réseau câblé ou sans fil entre différents périphériques de vidéo sur IP et différentes applications. Un même câble sert à transporter la vidéo, le son, les commandes PTZ et E/S, l alimentation électrique et d autres données. Des dispositifs vidéo sur IP peuvent être ajoutés au système sans changement important ou coûteux à l infrastructure réseau, contrairement aux systèmes analogiques. Dans un système vidéo analogique, un câble dédié, généralement coaxial, doit relier directement chaque caméra à la station de prise de vue ou d enregistrement. Des câbles audio et PTZ (panoramique/inclinaison/zoom) séparés sont souvent nécessaires. Dans le cas d un système de vidéo sur IP, des éléments peuvent être placés et connectés pratiquement à partir de n importe quel endroit, et le système peut être en circuit ouvert ou fermé selon les besoins. Le système vidéo sur IP étant conçu pour fonctionner avec les protocoles et périphériques informatiques standard, il tire parti de ces technologies au fur et à mesure de son extension. Par exemple, la vidéo peut être stockée sur des serveurs redondants situés dans des lieux différents afin d accroître la fiabilité. Le système de vidéo sur IP dispose d outils de partage de charge, de gestion de réseau ou de maintenance système, ce qui est impossible avec des systèmes analogiques. > Rentabilité: un système de vidéosurveillance sur IP a en général un coût total de possession inférieur à un système analogique CCTV traditionnel. Une entreprise dispose généralement d une infrastructure réseau IP installée, utilisée par d autres applications. Une application de
3115 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 11 vidéo sur IP peut utiliser cette même infrastructure. Les réseaux filaires et les options sans fil constituent également des solutions bien moins coûteuses que des réseaux à câbles coaxiaux ou à fibre optique nécessaires à un système CCTV analogique. De plus, les flux vidéo numériques peuvent être transmis partout dans le monde, grâce à diverses infrastructures interopérables. Les coûts de gestion et d équipement sont également inférieurs, puisque les applications d arrière-plan et le stockage s exécutent sur des serveurs standard à systèmes ouverts, et non sur du matériel propriétaire, tel qu un enregistreur numérique dans le cas d un système CCTV analogique. Un système de vidéo sur IP peut également permettre d améliorer l activité commerciale. L analyse des vidéos enregistrées dans un magasin peut permettre d améliorer le flux de clients et d augmenter les ventes. De plus, ces dispositifs de vidéo sur IP prennent en charge la technologie d alimentation par Ethernet. Elle permet d alimenter les appareils du réseau à partir d un commutateur compatible ou d un bloc injecteur intermédiaire (midspan) par le câble Ethernet servant à transporter les données vidéo, supprimant ainsi les prises de courant à l endroit où se trouve l appareil. L alimentation PoE entraîne des réductions substantielles des coûts d installation et accroît la fiabilité du système. Pour plus d informations sur la PoE, voir le chapitre 9. Caméra réseau avec PoE intégrée Alimentation sans coupure (UPS) Switch réseau PoE Séparateur actif Caméra réseau sans PoE intégrée Alimentation électrique Ethernet Alimentation par Ethernet Figure 1.2b Système utilisant l alimentation par Ethernet (PoE). > Communication sécurisée : la sécurisation des dispositifs et des flux de vidéo sur IP est assurée de plusieurs manières. Elle peut se faire par authentification sur mot de passe, filtrage d adresse IP, authentification selon la norme IEEE 802.1X et cryptage de données par HTTPS (SSL/TLS) ou VPN. Les caméras analogiques n ont pas ces possibilités de cryptage ou d authentification. N importe qui peut avoir accès à la vidéo d une caméra analogique ou remplacer le signal par un autre. Les systèmes vidéo sur IP présentent aussi la flexibilité de proposer différents niveaux d accès utilisateur. Pour plus d information sur la sécurité réseau, voir les chapitres 9 et 10. La migration d installations de vidéo analogiques vers des systèmes vidéo sur IP est néanmoins possible, à l aide d encodeurs vidéo et en utilisant les coaxiaux existants grâce à des adaptateurs coaxiaux pour Ethernet, ce qui permet de bénéficier des avantages du numérique. Pour plus d informations sur les encodeurs et décodeurs vidéo, voir le chapitre 4.
12 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 1.3 Applications Le nombre d applications dans la vidéo sur IP est pratiquement illimité. Elle est surtout utilisée dans le domaine de la sécurité et de la surveillance à distance des personnes, de lieux, de biens et d exploitations. Elle est de plus en plus utilisée pour améliorer l efficacité des activités au fur et à mesure du développement des applications de vidéo intelligente. Quelques exemples d applications typiques dans des secteurs industriels clés sont présentés ci-dessous. 1.3.1 Magasins Les systèmes vidéo sur IP dans les magasins peuvent réduire de manière significative les vols et l insécurité du personnel, mais aussi optimiser la gestion du magasin. L un des avantages principaux est leur intégration possible à la surveillance électronique des articles (EAS) ou au système de point de vente (POS), fournissant ainsi une image et un enregistrement des activités à l origine des écarts d inventaire. Le système peut détecter rapidement les incidents potentiels, ainsi que les fausses alertes. La vidéo sur IP présente également un niveau d interopérabilité élevé et le système est rentabilisé plus rapidement. La vidéo sur IP, associée aux applications de vidéo intelligente, permet d identifier les zones les plus visitées d un magasin et d observer l activité des clients et leurs comportements d achat afin d optimiser la disposition du magasin ou de l étalage. Elle permet aussi de compter les clients entrants et sortants du magasin, ce qui aide à la gestion du personnel de vente ou en caisse, en repérant les périodes d affluence. 1.3.2 Transports La vidéo sur IP contribue à la protection des passagers, du personnel et des biens, sur tous les modes de transport. Toutes les caméras de surveillance dans les transports publics, dans les stations, les gares, les bus, les trains et les tunnels peuvent être connectées à un seul centre de sécurité. En cas d incident, les agents de sécurité peuvent visionner la vidéo fournie en temps réel par les caméras concernées afin de décider rapidement de l intervention adéquate. Dans les aéroports, la vidéo sur IP peut également améliorer un grand nombre de services dans les parkings, les boutiques, les comptoirs d enregistrement, les espaces de restauration et la sécurité. Les terminaux portuaires et les plateformes logistiques peuvent aussi tirer parti de la vidéo sur IP pour alerter automatiquement la sécurité lorsqu un périmètre contrôlé n est pas respecté. La vidéo sur IP peut également servir à surveiller les conditions de trafic afin de réduire les encombrements et réagir rapidement en cas d accident. Toute une gamme de caméras Axis pour usage intérieur ou extérieur est conçue pour fonctionner dans des conditions difficiles. Pour les bus et les trains, Axis propose des caméras réseau capables de résister à différents niveaux de température, d humidité, de saleté et de vibrations, ainsi qu au vandalisme.
Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 13 1.3.3 Banque et finance Cela fait bien longtemps que les banques utilisent la vidéosurveillance et, si la plupart des systèmes sont encore analogiques, la vidéo sur IP est couramment installée dans les bâtiments neufs ou rénovés. Les banques peuvent ainsi gérer efficacement leurs sièges, leurs agences et les distributeurs automatiques de billets (DAB), le tout à partir d un même centre. Le système peut être équipé de fonctions intelligentes qui envoient automatiquement des alertes en cas de tentative de fraude sur les DAB, telles que le clonage, le bourrage ou le piratage des cartes bancaires. Les vidéos peuvent être enregistrées en HDTV et fournir des images de personnes ou d objets facilitant les recherches et l identification formelle. 1.3.4 Surveillance des villes La vidéo sur IP constitue l une des armes les plus efficaces dans la lutte contre la criminalité et la protection des citoyens, en tant qu instrument de détection et de dissuasion. Les réseaux sans fil ont permis l installation étendue de la vidéo sur IP dans les villes et accru son efficacité. Les caméras réseau réduisent les coûts d installation de par la rapidité et la fiabilité de leur montage, leur mise au point et leur configuration étant de plus réalisables à distance. La police a pu ainsi réagir rapidement à des délits commis en direct grâce aux fonctions de commande à distance de la vidéo sur IP. 1.3.5 Établissements d enseignement Des garderies aux universités, les systèmes de vidéo sur IP ont contribué à la lutte contre le vandalisme et renforcé la sécurité du personnel, des étudiants ou des enfants. Elles permettent aussi la surveillance des installations intérieures ou extérieures et fournissent des images de haute qualité qui permettent l identification formelle de personnes, d objets. De plus, ces caméras réseau peuvent déclencher des alarmes automatiquement. Par exemple, si une caméra subit un acte de vandalisme ou en cas de bruit ou de mouvement pendant les heures de fermeture, les images peuvent être envoyées en temps réel aux agents de sécurité. La vidéo sur IP est aussi exploitable pour la formation à distance d étudiants ne pouvant pas assister aux cours, par exemple. Le système peut être facilement connecté à une infrastructure réseau existante, ce qui réduit les coûts d installation et de maintenance.
14 Chapitre 1 - Vidéo sur IP : présentation, avantages et applications 1.3.6 Administration La vidéo sur IP est utilisable par les administrations chargées de l application des lois, du contrôle militaire ou des frontières. C est également une manière efficace de sécuriser toutes sortes de lieux publics, des musées aux bibliothèques, sans oublier les tribunaux et les prisons. Placées aux entrées et aux sorties des bâtiments, les caméras permettent de contrôler les allées et venues des personnes, 24 heures sur 24. Elles préviennent le vandalisme et renforcent la sécurité du personnel et des visiteurs. 1.3.7 Établissements de santé La vidéo sur IP permet aux hôpitaux et aux centres de santé d améliorer la sécurité du personnel, des patients et des visiteurs. En cas d alarme, le personnel de sécurité et hospitalier habilité peut visionner en temps réel les vidéos des zones critiques, comme les salles des urgences, les départements de psychiatrie et les magasins de médicaments, pour se faire rapidement une idée de la situation. La vidéo sur IP permet aussi d assurer une surveillance des patients de grande qualité, les soins à distance de spécialistes ou encore des séances d enseignement à distance. 1.3.8 Industrie La vidéo sur IP n est pas seulement un moyen efficace de sécurisation de zones et de lieux. Elle est aussi utile pour contrôler les lignes de production, les procédés et les systèmes logistiques, avec pour objectif d en améliorer l efficacité. Dans les salles blanches ou à conditions dangereuses, le contrôle à distance réduit les délais de dépannage et de réaction. Pour les entreprises industrielles comptant plusieurs sites de production, la vidéo sur IP réduit les déplacements des agents d assistance technique en cas de problème. 1.3.9 Infrastructure critique Qu il s agisse d une installation photovoltaïque, d un transformateur électrique ou d une station de traitement de déchets, la vidéo sur IP permet d assurer sans interruption la sûreté et la sécurité des activités. Il est également possible d insérer des informations visuelles aux données de production provenant de sites distants. La vidéosurveillance sur IP étend les possibilités des entreprises industrielles de tous les secteurs en matière de sécurité et d activité. Des études de cas utilisant du matériel Axis sont présentées sur la page www.axis.com/success_stories/
Chapitre 2 - Caméras réseau 15 2. Caméras réseau Une large gamme de caméras réseau est disponible actuellement pour satisfaire de multiples besoins, se déclinant selon l usage et les conditions de fonctionnement, l aspect extérieur, le niveau de sensibilité à la lumière et la résolution. Ce chapitre décrit ce qu est une caméra réseau, les options et caractéristiques qu elle peut présenter et ses différents types : caméra à dôme fixe, caméra discrète (ou espion), caméra PTZ (panoramique/inclinaison/zoom) ou encore thermique. Un guide est proposé à la fin du chapitre pour faciliter les choix. Pour plus de détails sur les paramètres des caméras, voir le chapitre 3. 2.1 Qu est-ce qu une caméra réseau? Une caméra réseau, souvent appelée caméra IP, est d abord utilisée pour envoyer des signaux vidéo / audio sur un réseau IP, par exemple local (LAN), ou sur Internet. Elle permet de visionner en direct ou d enregistrer des scènes, soit en continu à des moments donnés, soit sur demande ou déclenchement par un événement. La vidéo peut être stockée localement ou sur un site distant. L accès autorisé à la vidéo peut se faire à partir de n importe quel accès à un réseau IP. LAN LAN/Internet Caméra réseau Axis Switch PoE Figure 2.1a Une caméra réseau se raccorde directement au réseau. Ordinateur avec logiciel de gestion vidéo Une caméra réseau peut être définie comme l association d une caméra et d un ordinateur en une même unité. Une caméra réseau se compose principalement d un objectif, d un capteur, d un ou plusieurs processeurs et de mémoire. Les processeurs assurent les fonctions de traitement de l image, de compression, d analyse vidéo et de mise en réseau. La mémoire sert principalement à stocker les micro-programmes de la caméra réseau, mais aussi temporairement les vidéos pour des périodes plus ou moins longues.
16 Chapitre 2 - Caméras réseau Comme un ordinateur, la caméra réseau possède sa propre adresse IP. Elle est connectée directement à un réseau et peut être placée là où existe une connexion réseau. Elle est différente d une webcam, qui ne fonctionne que lorsqu elle est connectée à un ordinateur personnel (PC), avec une clé USB ou sur un port IEEE 1394, et que son logiciel est installé sur le PC. Une caméra réseau assure des fonctions de serveur Web, FTP (File Transfer Protocol) et de messagerie électronique. Elle prend également en charge de nombreux protocoles de sécurité et de réseau IP. En plus de filmer des vidéos, les caméras réseau Axis offrent des fonctions de vidéo intelligente et de gestion d événements, telles que la détection de mouvement vidéo, la détection audio, une alarme de détérioration et le suivi automatique. De nombreuses caméras réseau sont équipées de ports d entrée / sortie (E/S) connectables par exemple à des détecteurs de mouvement et des relais qui commandent l ouverture et la fermeture de portes. On entend par gestion d événements la définition d un événement déclenché par les fonctions des dispositifs de vidéo sur IP ou d autres systèmes, ainsi que leur configuration pour qu ils réagissent automatiquement à cet événement, en envoyant par exemple des notifications d alerte et en activant notamment des portes ou des éclairages. Les apareils de vidéo sur IP peuvent être programmés pour enregistrer la vidéo seulement lorsqu un événement se produit. Ainsi, la gestion d événements optimise l utilisation de la bande passante du réseau et de l espace de stockage par le système de surveillance. La caméra réseau peut également être équipée de fonctions audio, d une alimentation PoE et d un emplacement pour carte mémoire permettant le stockage local des enregistrements. Les caméras réseau Axis prennent également en charge des fonctions perfectionnées de sécurité et de gestion réseau. Commande du zoom Microphone interne Emplacement pour carte mémoire Entrée audio Sortie audio Objectif P-Iris Commande de mise au point Connecteur réseau d'alimentation par Ethernet Connecteur du diaphragme Connecteur RS-485/422 Connecteur d'alimentation Bloc E/S Figure 2.1b Faces avant, arrière et inférieure d une caméra réseau.
Chapitre 2 - Caméras réseau 17 L accès à la caméra réseau peut se faire en utilisant l adresse IP de l appareil dans le champ adresse / localisation du navigateur Web d un ordinateur. Une fois la connexion établie, la «page de démarrage» de l appareil s affiche automatiquement dans le navigateur Web, avec des liens vers les pages de configuration. Ces pages Web intégrées aux appareils Axis de vidéo sur IP permettent notamment aux utilisateurs de définir l accès utilisateur, de configurer les caméras et de paramétrer leur résolution, le nombre d images par seconde, le format de compression (H.264 / Motion JPEG) et les actions à effectuer en fonction des événements. La gestion d un appareil vidéo sur IP par le biais de ses pages Web n est viable que lorsque le système comporte peu de caméras. Pour les installations professionnelles ou les systèmes comportant un grand nombre de caméras, il est recommandé d utiliser une solution de gestion vidéo associée aux pages Web intégrées des caméras. Pour plus de détails sur ces solutions de gestion vidéo, voir le chapitre 11. Les caméras réseau peuvent être équipées d un grand nombre d accessoires afin d étendre leur fonctionnalité. Elles peuvent par exemple être connectées à un réseau à fibre optique en utilisant un convertisseur, ou à des câbles coaxiaux utilisant Ethernet grâce à un adaptateur avec alimentation PoE. 2.1.1 Plateforme d applications pour caméras AXIS La plupart des appareils Axis de vidéo sur IP prennent en charge la plateforme d applications pour caméras Axis. Celle-ci permet le téléchargement par l appareil de logiciels compatibles, en particulier des applications de vidéo intelligente. Les fonctions de vidéo intelligente des appareils sont ainsi améliorées par l emploi d applications conçues par Axis ou par des tiers spécialistes en analyse des vidéos. L une d entre elles est l application Axis Cross Line Detection, une application de détection de passage qui détecte et déclenche une action lorsque des objets mobiles traversent une ligne virtuelle. Figure 2.1c AXIS Cross Line Detection convient à diverses situations telles que la vidéosurveillance d entrées d immeubles, de quais de chargement et de places de parking.
18 Chapitre 2 - Caméras réseau 2.1.2 Interface de programmation d applications Tous les produits Axis de vidéo sur IP ont une interface de programmation d application (API) appelée VAPIX. VAPIX permet aux développeurs d intégrer facilement les produits Axis et leurs fonctions dans les solutions logicielles. VAPIX permet également la rétrocompatibilité d une caméra Axis équipée d un microprogramme mis à niveau avec un système existant de gestion vidéo. 2.1.3 ONVIF La plupart des produits Axis de vidéo sur IP sont conformes à la norme ONVIF. ONVIF est un forum industriel ouvert fondé par Axis, Bosch et Sony en 2008, afin d élaborer une norme standard pour l interface réseau des produits de vidéo sur IP des différents fabricants et améliorer ainsi l interopérabilité. ONVIF permet l intégration de nombreux produits compatibles de différentes marques à un système de vidéo IP. Cette norme s est rapidement développée et est maintenant adoptée par la grande majorité des fabricants membres, soit plus de 400 entreprises. Pour plus d informations, consulter www.onvif.org 2.2 Caractéristiques des caméras permettant le traitement de scènes complexes Les caméras de vidéosurveillance doivent faire face à des situations complexes qui nuisent à la qualité des vidéos. Les scènes à observer peuvent présenter des niveaux d éclairage très variables ou extrêmes. L obscurité totale, la brume et la fumée peuvent poser des problèmes pour obtenir des vidéos exploitables. Il existe des équipements qui peuvent résoudre ces problèmes (voir la liste ci-dessous), mais il convient de bien les examiner, car ils ont chacun un effet sur la qualité de l image. 2.2.1 Concentration de la lumière par l objectif (Valeur d ouverture ou F-number en anglais) Les objectifs à faible nombre d ouverture concentrent mieux la lumière. De manière générale, plus la valeur d ouverture est petite, meilleure est la qualité dans des conditions de faible luminosité. Une valeur d ouverture supérieure est parfois préférable dans certaines conditions d éclairage. La sensibilité de la caméra ne dépend pas seulement de son objectif, mais aussi du capteur et du mode de traitement de l image. Plus d informations sur les objectifs et les capteurs sont présentées au chapitre 3. 2.2.2 Diaphragme Les objectifs à diaphragme réglable manuellement sont adaptés à des scènes à niveau d éclairage constant. Pour les scènes à niveau d éclairage variable, un diaphragme à réglage automatique (DC-iris / P-Iris) est recommandé pour obtenir le niveau d exposition adapté. Les caméras à P-Iris gèrent mieux la qualité d image dans toutes les conditions d éclairage. Plus de détails sont présentés au chapitre 3. 2.2.3 Fonction jour / nuit Une caméra réseau avec fonction jour / nuit est équipée d un filtre IR débrayable automatiquement. Le filtre est présent pendant la journée et la caméra produit des couleurs correspondant
Chapitre 2 - Caméras réseau 19 à la vision humaine. La nuit, le filtre est enlevé pour permettre à la caméra de profiter de la lumière infrarouge proche et de produire des images noir et blanc de haute qualité. C est l une des manières d améliorer la qualité d une caméra réseau dans des conditions de lumière faible. Figure 2.2a Une image en mode jour, à gauche. À droite, une image en mode nuit. 2.2.4 Projecteurs infrarouge (IR) Par faible éclairage et dans l obscurité complète, des LED IR intégrées à la caméra ou un projecteur intégré vont aider la caméra à utiliser le rayonnement infrarouge proche pour fournir des images noir et blanc de qualité. Le rayonnement infrarouge proche provenant de la lune, des lampadaires publics ou des projecteurs infrarouge n est pas perceptible par l œil humain, mais le capteur de la caméra les détecte. (Le rayonnement infrarouge proche jouxte celui du spectre visible et présente des longueurs d onde plus longues.) Les projecteurs IR permettent d éclairer des scènes à des distances différentes. L éclairage réalisé par les LED IR intégrées aux caméras Axis peut être réglé en fonction de l angle de vue et mis en route automatiquement dans l obscurité, lorsqu un événement se produit ou à la demande d un utilisateur. Ces caméras avec LED IR intégrées simplifient l installation et constituent une solution rentable. L avantage d un projecteur IR extérieur est sa souplesse d installation : un projecteur à longue distance, par exemple, peut ne pas être placé nécessairement au même endroit que la caméra et permet de mieux éclairer l endroit à observer. Figure 2.2b À gauche, une image prise en mode nuit sans projecteur. La caméra n utilise que le peu de lumière qui passe sous la porte située dans le bas à gauche de la pièce. À droite, la même scène avec des projecteurs IR.
20 Chapitre 2 - Caméras réseau 2.2.5 Technologie Lightfinder La technologie Axis Lightfinder confère aux caméras une sensibilité extrême à la lumière. Ces caméras peuvent ainsi fournir des images à des niveaux d éclairage aussi faibles que 0,18 lux. Ces caractéristiques sont le résultat d une sélection pointue du capteur et de l objectif de la caméra, du savoir-faire d Axis en matière de traitement d image et d une conception maison des puces ASIC. Pour plus de détails, voir le livre blanc sur Lightfinder à la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm Figure 2.2c À gauche, une scène prise par une caméra passée en mode nuit, avec 0,4 lux sur le mur du fond. À droite, la même scène prise par une caméra avec Lightfinder, toujours en mode jour, qui révèle plus de détails, comme la boîte par terre contre le mur du fond, et donne une image en couleur. 2.2.6 Résolution / mégapixel La résolution d une caméra est définie par le nombre de pixels d une image prise par le capteur. En fonction de l objectif, la résolution permet soit de distinguer plus de détails, soit d obtenir un champ plus large. Les caméras mégapixels produisent des images d un million de pixels ou même plus. Lorsque l angle de vue est large, elles peuvent couvrir une zone plus large qu une caméra ordinaire. Lorsque l angle de vue est faible, les détails se distinguent mieux, ce qui permet l identification des personnes et des objets. Les caméras prenant en charge les résolutions HDTV 720p (1280 x 720 pixels) et HDTV 1080p (1920 x 1080 pixels), soit approximativement 1 et 2 mégapixels, sont de plus en plus appréciées car elles répondent aux normes garantissant une fréquence d images haute définition, la fidélité aux couleurs et le format 16:9. Pour plus de détails sur les capteurs et les résolutions, voir les chapitres 3 et 6, respectivement. 2.2.7 Paramètres de contrôle de l exposition Quand le niveau d éclairage change, les caméras Axis se règlent automatiquement pour assurer la meilleure exposition. Elles fournissent aussi à l utilisateur la possibilité de modifier plusieurs paramètres de contrôle de l exposition dans les situations particulièrement difficiles. Dans des conditions de faible éclairage par exemple, il est possible d augmenter le gain pour mieux distinguer les détails d une scène. L inconvénient dans ce cas est que le bruit peut devenir plus visible. À faible éclairage, il est aussi possible d augmenter le temps d exposition pour obtenir une image plus lumineuse, mais cela peut flouter les objets en mouvement. On peut également définir des zones dans lesquelles l exposition sera particulière. La compensation du contre-jour (BLC) est une autre technique permettant à la caméra de filmer des objets dans des zones sombres lorsque le fond est très lumineux, comme devant une fenêtre ou une porte d entrée.
Chapitre 2 - Caméras réseau 21 2.2.8 Plage dynamique étendue (WDR) Dans le cas de scènes présentant à la fois des zones très lumineuses et très sombres, comme les quais de gare, une caméra à plage dynamique étendue (WDR) est probablement la meilleure solution. Les caméras WDR comportent généralement un capteur qui mesure les différentes expositions de la scène (courte pour les zones très éclairées et longue pour les zones sombres) et qui les combine dans la même image pour rendre visibles les objets dans les différentes zones. Pour plus de détails, voir le livre blanc sur le WDR sur la page www.axis.com/corporate/corp/tech_papers.htm Figure 2.2d À gauche, une image prise par une caméra conventionnelle. À droite, la même image prise par une caméra WDR. 2.2.9 Rayonnement thermique En plus de la lumière du jour, de la lumière artificielle et de l infrarouge proche, le rayonnement thermique peut être utilisé pour produire des images. Une caméra réseau thermique ne requiert aucune source de lumière. Elle détecte le rayonnement thermique émis par tout objet à une température supérieure à 0 K. Plus un objet est chaud, plus le rayonnement est important. Des différences de température plus marquées produisent des images thermiques présentant un fort contraste. Les caméras réseau thermiques peuvent être utilisées pour détecter des sujets dans l obscurité totale ou dans des conditions difficiles, brouillard léger ou fumée, ou lorsque les sujets sont cachés dans des zones d ombre ou difficiles à discerner sur un fond complexe. De plus, ces caméras ne sont pas aveuglées par les lumières fortes. Les caméras thermiques sont idéales pour la détection et peuvent compléter les caméras conventionnelles pour améliorer l efficacité d un système de surveillance. Figure 2.2e À gauche, une image prise par une caméra conventionnelle. À droite, l image produite par une caméra thermique.
22 Chapitre 2 - Caméras réseau 2.3 Dispositifs facilitant l installation des caméras Les caméras réseau Axis comportent des dispositifs facilitant et augmentant la fiabilité de leur installation et de leur utilisation, tout en minimisant d éventuelles erreurs, notamment : 2.3.1 Installation en extérieur possible dès la sortie d usine À la livraison, les caméras sont prêtes à monter à l extérieur. Elles ne requièrent aucune protection supplémentaire. Conçues de manière à fonctionner dans une plage de températures donnée, elles sont protégées contre la poussière, la pluie ou la neige. Certaines sont conformes aux normes militaires et peuvent fonctionner dans des conditions extrêmement sévères. 2.3.2 Caméras mises au point en sortie d usine Pour faciliter et accélérer l installation, les caméras Axis avec objectif à focale fixe sont réglées à l usine et ne requièrent aucun autre réglage à l installation. En effet, les caméras à focale fixe opérant avec un champ large ou moyen ont en général une grande profondeur de champ (distance à laquelle les objets proches et lointains sont nets). Pour plus d explications sur la distance focale, le nombre d ouverture et la profondeur de champ, voir le chapitre 3. 2.3.3 Mise au point à distance et zoom Une caméra avec objectif à foyer progressif, mise au point et zoom à distance évite les réglages manuels sur site. La caméra et le moteur de l objectif permettent la mise au point et le réglage de l angle de vue à distance par un ordinateur sur le réseau. 2.3.4 Mise au point du foyer arrière Une caméra à objectif à foyer variable, avec monture CS et mise au point à distance du foyer arrière, peut être mise au point de manière très précise par ordinateur en permettant au capteur de se déplacer. Cette fonction existe même avec les objectifs en option. 2.3.5 Réglage de l angle de la caméra selon 3 directions Les caméras Axis à dôme fixe sont conçues pour que l angle puisse être réglé selon 3 directions, l unité comportant l objectif et le capteur pouvant produire des images panoramiques, s incliner et tourner. La caméra peut donc être fixée à un mur ou au plafond. L utilisateur peut en régler la direction et la hauteur. Cette souplesse de réglage, ainsi que la possibilité de faire tourner l image à partir de la page Web de la caméra, permettent d obtenir des flux vidéo orientés verticalement (Format couloir Axis). Figure 2.3a Réglage de l angle d une caméra à 3 axes.
Chapitre 2 - Caméras réseau 23 2.3.6 Corridor Format Ce format permet aux caméras fixes ou à dôme fixe de produire des images vidéo orientés verticalement. Ce format vertical optimise la couverture et la qualité des images de zones étroites comme les couloirs et les allées, tout en évitant de gaspiller de la bande passante et de l espace mémoire. Il permet également aux caméras réseau HDTV de fournir des vidéos avec un rapport d image de 9:16. Avec une caméra à dôme fixe, on obtient cette disposition en faisant tourner de 90 l objectif à 3 axes (avec une caméra fixe, en la plaçant sur le côté), puis en faisant tourner l image de 90 dans l autre sens, sur la page Web de la caméra. Figure 2.3b Affichage des images obtenues avec une caméra utilisant le format couloir d Axis. 2.3.7 Compteur de pixels Le compteur de pixels d Axis permet de s assurer que la résolution est suffisante pour la qualité nécessaire à l identification d un visage. Le compteur peut servir à vérifier que la résolution est conforme à la réglementation ou aux besoins exprimés par le client. Figure 2.3c Le compteur de pixels Axis est un dispositif d assistance visuelle et de comptage ayant la forme d un cadre, qui affiche la hauteur et la largeur du cadre. Il permet de vérifier, par exemple, que la résolution en pixels de l image est suffisante pour identifier un visage.