INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICACIÓN Y CCTV

Presentación del tema: "INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICACIÓN Y CCTV"— Transcripción de la presentación:

1 INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICACIÓN Y CCTV
¿CÓMO SE CAPTA , SE PROCESA Y SE ENVÍA LA SEÑAL?

2 INTRODUCCIÓN ¿Qué son los C.C.T.V. y por qué la sociedad los necesita?
Son sistemas de VIDEO VIGILANCIA, CIRCUITOS CERRADOS DE TV Objetivo final: SEGURIDAD ¿Qué son los CCTV? Son Circuitos Cerrados de Televisión, sistemas de videovigilancia. ¿En qué consisten? Estos sistemas se basan en el uso de cámaras de video que transmiten la información captada a monitores y grabadores particulares. ¿Por qué surgen? El miedo de la sociedad actual, al terrorismo, a los robos, a los ataques a la intimidad, nos lleva a la búsqueda de la SEGURIDAD. ¿qué ventajas tienen los CCTV? reducir el personal de vigilancia. Disuadir a los criminales. Comprobar instantáneamente alarmas. Identificar intrusos... Son necesarios por: Reduccion de personal. Efecto de disuasión. Comprobación inmediata de alarmas. Identificación de intrusos.

3 TV /C.C.TV Los CCTV envían la señal a un administrador único que se encargará de procesar e interpretar la información. Sus elementos se hayan interconectados formando un sistema cerrado. Veamos las diferencias entre la TV tradicional y los CCTV. Los sistemas de televisión tradicional tienen como finalidad la transmisión de un evento a un amplio número de espectadores. Sus elementos no se hayan interconectados.

4 SISTEMAS DE SEGURIDAD Componentes Monitores Cámaras Grabadores
Las partes de las cuales se compone un Sistema de Seguridad: Elementos captadores de imagen (cámaras) Elementos reproductores de imagen (monitores) Elementos grabadores de imagen Elementos transmisores de la señal de vídeo. Multiplexores. Elementos de control Videosensores MULYIPLEXORES. Analizaremos la situación de tener varias señales binarias a una red digital.  Mediante una señal de control deseamos seleccionar una de las entradas y que ésta aparezca a la salida. Haciendo una analogía eléctrica, podemos comparar un multiplexor con un conmutador de varias posiciones, de manera que, situando el selector en una de las posibles entradas, ésta aparecerá en la salida. Podemos decir que la función de un multiplexor consiste en seleccionar una de entre un número de líneas de entrada y transmitir el dato de un canal de información único. Por lo tanto, es equivalente a un conmutador de varias entradas y una salida. Dentro de un multiplexor hay que destacar tres tipos de señales: los datos de entrada, las entradas de control y la salida Transmisores de video Transmisores de video Videosensores

5 2. CAPTACIÓN DE LA SEÑAL Tipo de cámaras por su método de captación de la imagen Cámaras de tubo. Cámaras CCD (Charge Couple Device). Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal Cámaras analógicas Cámaras monocromáticas Cámaras en color Cámaras digitales Cámaras IP

6 Cámaras CCD (Charge Couple Device)
CAPTACIÓN DE LA SEÑAL I Tipo de cámaras por su método de captación de la imagen Cámaras de tubo La cámara de tubo (primera en aparecer) consiste en un cilindro de cristal en el que mediante un barrido por haz de electrones se transforma la imagen procedente de un sistema de lentes en señales eléctricas. Cámaras CCD (Charge Couple Device) Tipo de cámaras por su método de captación de la imagen Cámaras de tubo. Estas consistían en un cilindro de cristal en el cual mediante un barrido por haz de electrones se transformaba la imagen procedente de un sistema de lentes en señales eléctricas. Cámaras CCD (Charge Couple Device). Una camara CCD convierte la luz que es reflejada o proporcionada por objetos y personas que se encuentran dentro de su campo de visión, en una señal eléctrica conocida como señal de video, para su posterior representación en un monitor ó una grabadora de video. El lente de la cámara recolecta la luz de la escena y la enfoca hacia un sensor de imagen (CCD ó CMOS) que convierte la luz emitida a él en pulsos eléctricos para posteriormente procesarlos mediante circuitos electrónicos y poder crear así la señal de video. CCD.- Charge-Coupled Device – Dispositivo de Cargas (eléctricas) Interconectadas. CMOS.- Complementary Metal Oxide Semiconductor – Semiconductor Complementario de Óxido Metálico. En una camara CCD, la lente recoge la luz y la enfoca hacia un sensor de imagen (CCD ó CMOS) que convierte la luz en pulsos eléctricos para más tarde procesarlos mediante circuitos electrónicos y poder crear así la señal de video.

7 CAPTACIÓN DE LA SEÑAL II
Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal Una cámara analógica contiene un sensor CCD que digitaliza la imagen para procesarla. Después transmite el vídeo, para lo que necesita convertir de nuevo el vídeo a forma análoga para ser recibido por un dispositivo analógico (un monitor o un videograbador). Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal Cámaras analógicas Una cámara analógica de videovigilancia contiene un sensor CCD el cual digitaliza la imagen para procesarla. Después de esto puede transmitir el vídeo, para lo cual necesita convertir de nuevo el vídeo a su forma análoga y ser recibida por un dispositivo analógico, como un monitor o un videograbador. Cámaras monocromáticas Cámaras en color Cámaras digitales Cámaras IP (Internet Protocol), Monocromáticas. Interesa la información sobre la intensidad de la luz que llega (luminancia). Se suele implementar con tecnología CMOS para los fotodetectores

8 CAPTACIÓN DE LA SEÑAL III
Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal La señal de salida de las cámaras es del modo RGB (Red Green Blue) o Y-C (Intensidad Crominancia). Se usan para éstas CCDs aunque aquí hay diferencias en la implementación. Para disminuir interferencias se instalan unos filtros de infrarrojos ya que estos no proporcionan información de color y pueden sobrecargar los CCDs. RGB Y/C Cable de S-Vídeo. Es el que lleva la señal Y/C. Es circular y tiene cuatro pines. Cámaras analógicas en color Las cámaras en color que operan las 24 horas, deben incorporar la posibilidad de pasar de color a blanco y negro en la noche. Así, con hay poca luz, quitar el filtro IR para recibir más intensidad y combinar las señales RGB en una única señal monocromática

9 CAPTACIÓN DE LA SEÑAL IV
Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal Cámaras digitales La principal razón del paso del sistema anal’ogico al digital es el abaratamiento de los costes y las ventajas que produce el tratamiento digital de la señal de video lo que se llama DSP. La señal proveniente de los sensores se codificada, lo que nos permite un procesado más preciso por ejemplo en el control del obturador, en el zoom, el iris, los balances de luces o un procesado de los brillos de luces tratando partes brillantes y las más oscuras independientemente y un sinfín de otros tratamientos. Otra buena razón para la digitalización con el empleo de cámaras con DSP mediante algunas técnicas como (GCC automatic gain control) la SNR mínima necesaria es de entre 50 y 54dB y sin el uso de esto únicamente es de entre 46 y 48dB. La señal una vez procesada se vuelve a pasar a analógica para su transmisión. Esto es así porque el envío de una señal digital no nos permite grandes distancias (unas pocas decenas de metros) lo que no es muy operativo. Otra solución a esto es aprovechar la señal digital y enviarla por Internet vía LAN, WAN, wi-fi o intranets. La principal razón del paso del sistema analógico al digital es el abaratamiento de los costes y las ventajas que produce el tratamiento digital de la señal de video lo que se llama DSP.

10 CAPTACIÓN DE LA SEÑAL IV
Tipos de cámaras por el procesado que le da a la señal Cámaras IP usan Internet como medio de transmisión Las cámaras IP utilizan Internet como medio de transmisión permitiendo el envío a muy largas distancias o empleando los medios de redes disponibles. Esto añade un problema de complejidad ya que la cámara debe de desempeñar las funciones de red y manejar los distintos protocolos. Para ello la cámara dispone de una dirección de red y cualquiera que quiera recibir imágenes debe de conocer un número de ID y una contraseña. De este modo se emplea Internet como medio de comunicación bidireccional entre la cámara y el destino. Otro problema que supone el envío de imágenes en formato digital es que la cantidad de información a enviar se multiplica. Para reducir la información a enviar es necesario usar algún algoritmo de compresión de datos como son JPEG o MPEG que citamos posteriormente.

11 3. MEDIOS DE TRANSMISIÓN Principales soportes de transmisión de señales de video: Par trenzado no apantallado (UTP) Cable coaxial Fibra óptica Slow-scan Medio inalámbricos Radiofrecuencia Microondas

12 MEDIOS DE TRANSMISIÓN Principales soportes de transmisión de señales de video: Trenzado no apantallado Cable coaxial Fibra C Fibra óptica Principales soportes de transmisión de señales de video: Par trenzado no apantallado (UTP) Cable coaxial Fibra C Slow-scan> Principle: The scintillator converts the electron image into a photon image. Fiber optics transfer this image to the CCD (charge coupled device) sensor where the photons generate electrical charge (CCD electrons). The charge is accumulated in the parallel register. During the readout, this charge is shifted line by line to the serial register from where it is transferred pixel by pixel to the output node and exits to the analog-to-digital converter. The main features of slow scan CCD cameras are high sensitivity, low noise, a high dynamic range and excellent linearity Medios inalámbricos Radiofrecuencia. Las redes inalámbricas utilizan transmisiones de radiofrecuencia para conectar ordenadores portátiles a una red. Las LAN inalámbricas de bluetooth conectan entre sí ordenadores situados en una misma habitación, mientras que las LAN inalámbricas de radiofrecuencia pueden conectar ordenadores separados por paredes. Las nuevas tecnologías de LAN serán más rápidas y permitirán el empleo de aplicaciones multimedia. Actualmente ya existen redes que emplean el modo de transferencia asíncrono (ATM, Asyncronous Transfer Mode) y LAN con Ethernet que son entre 10 y 15 veces más rápidas que las LAN corrientes. Microondas>Son ondas de radios que pueden ser utilizadas para proveer una transmisión de voz y data a gran velocidad.  Una desventaja es que no puede haber obstrucción entre el que transmite y el que recibe. Radiofrecuencia Microondas Slow-scan Medios inalambricos

13 4. PROCESADO DE LA SEÑAL Ventajas de señal digital
Compresión de la señal Motivos Codecs más usados Clases de compresión Compresión con pérdidas Transformada discreta del coseno (DCT) Transformada discreta wavelet (DWT) Compresión sin perdidas

14 PROCESADO DE LA SEÑAL Principales ventajas de la señal digital
Puede ser remitida rápidamente a través de redes, e incluso a través de Internet utilizando el protocolo (IP). Ventajas de señal digital La posibilidad de digitalizar la señal obtenida de la cámara amplia la gama de posibilidades que puede ofrecer un sistema CCTV. Si se desea la información referida a las imágenes captadas puede ser enviada a través de redes de comunicaciones habituales, redes de área local (LAN) Es una red que cubre una extensión reducida como una empresa, una universidad, un colegio, etc. Una LAN puede estar conformada por solo dos o tres computadores unidos para compartir algun recurso (CD-ROM, Disco Duro). La distancia maxima es de un kilometro. La mayoría de las redes LAN están conectadas por medio de cables y tarjetas de red, una en cada equipo., de área amplia (WAN) Las redes de área extensa cubren grandes regiones geográficas como un país, un continente o incluso el mundo. Cable transoceánico o satélites se utilizan para enlazar puntos que distan grandes distancias entre si. Con el uso de una WAN se puede conectar desde España con Japón sin tener que pagar enormes cantidades de teléfono. La implementación de una red de área extensa es muy complicada. Se utilizan multiplexadores para conectar las redes metropolitanas a redes globales utilizando técnicas que permiten que redes de diferentes características pueden comunicarse sin problema. El mejor ejemplo de una red de área extensa es Internet. , redes inalámbricas o la propia Internet. La seguridad y la privacidad de la información en este sistema es una prioridad, por ello para este tipo de señales digitales se usa la técnica de modulación de espectro ensanchado que consiste en usar como portadora de la señal de información, una secuencia pseudo aleatoria de unos y ceros. El término pseudo aleatoria se debe a que evidentemente el receptor y el emisor conocen dicha secuencia, pero para un usuario ajeno a esta comunicación en la práctica es totalmente aleatoria. Se trata de una modulación muy robusta y segura ya que da a la señal un aspecto ruidoso que pasa desapercibido para un interferente y fácilmente demodulable, simplemente conocer la secuencia “encriptadora”. Esta técnica ha sido la usada principalmente en aplicaciones militares. Compresión de la señal Motivos Codecs más usados Clases de compresión Compresión con pérdidas Transformada discreta del coseno (DCT) Transformada discreta wavelet (DWT) Compresión sin perdidas La privacidad y seguridad están garantizadas con el uso de la técnica modulación de espectro ensanchado que consiste en usar como portadora de la señal de información, una secuencia pseudoaleatoria de unos y ceros.

15 PROCESADO DE LA SEÑAL Codificación de la señal.
Transformada la señal en digital se le aplicaran efectos de compresión y codificación para disminuir la tasa binaria y permitir que la transmisión de datos sea posible. Compresión con pérdidas (Lossly compression) Compresión sin pérdidas (Lossless compression) Después de haber transformado la señal de información en una señal digital es necesario aplicarle efectos de compresión y codificación para disminuir la tasa de binaria y permitir que la transmisión de la información sea viable. En la compresión se pueden distinguir dos casos especiales: compresión con pérdidas (Lossly compression) y sin ellas (Lossless compression). Se entiende por pérdidas a que la calidad de la señal es peor que la original. Evidentemente la compresión con pérdidas contrarresta este hándicap con el de conseguir reducir la señal en un factor mucho mayor que con la compresión sin pérdidas. Compresión con perdidas Compresión sin perdidas En este caso se comprime el 100% de los datos de video sin pérdida alguna. Un ejemplo muy habitual aunque no este muy relacionado con los sistemas CCTV es el de los archivos zip, en este caso se comprimen datos y no video y por eso es intolerable cualquier pérdida de información. Se comprime el 100% de los datos de video sin pérdida. La información puede ser comprimida y descomprimida muchas veces sin degradación. Parecido a los archivos .zip Pérdida es que la calidad de la señal es peor que la original. Pero la reducción es mucho mayor.

16 PROCESADO DE LA SEÑAL Principales códecs
Por encima se encuentran los códecs MPEG (Moving Picture Experts Group ) en particular el MPEG-2, sucesor del MPEG-1 que permite transmitir a velocidades entre 4 y 9 kbps y es capaz de soportar televisión en alta definición (HDTV), El MPEG-2 está basado en el concepto de grupos de imágenes, dónde se define un I-Frame , P-Frame y un B-Frame. (IntraFrame, Predictive-Frame, Bi-directional Frame). Las estaciones monitoras deben reconstruir las imágenes con la información contenida en estos frames. Por encima del resto en cuanto a uso se encuentran los codecs MPEG (Moving Picture Experts Group ) en particular el MPEG-2, sucesor del MPEG-1 que permite transmitir a velocidades entre 4 y 9 kbps y es capaz de soportar televisión en alta definición (HDTV) ). El MPEG-2 está basado en el concepto de grupos de imágenes, dónde se define un I-Frame , P-Frame y un B-Frame. (IntraFrame, Predictive-Frame, Bi-directional Frame). Básicamente el funcionamiento es el siguiente: se compara una imagen comprimida con la siguiente y se transmite un frame, concretamente el I-frame que contiene información sobre la primera imagen, posteriormente se envía un P-Frame que añade información refiriendose a la diferencia entre la primera imagen y la segunda, en una escena con poco movimiento, el P-Frame tendría un contenido nulo. Entre P-Frames consecutivos se intercalan los bi-directional Frames usando un bajo bit-rate. Las estaciones monitoras deben reconstruir las imágenes con la información contenida en estos frames

17 5. SEÑAL DE TRANSMISIÓN Partes de la señal:
Pulsos de sincronización de línea horizontal The front porch The back porch Pulso de sincronización de línea horizontal Sincronización del color Setup o black level (nivel del negro). Luminancia Tono y saturación Pulso de sincronización de campo

18 SEÑAL DE TRANSMISIÓN La señal de video se compone de:
Pulsos de sincronización de línea horizontal The front porch (porche frontal). Aíslan los pulsos de sincronización, de la información de la imagen de la línea anterior. The back porch (porche trasero). Aíslan los pulsos de sincronización, de la información de imagen de la siguiente línea. Partes de la señal: Pulsos de sincronización de línea horizontal The front porch The back porch Pulso de sincronización de línea horizontal Sincronización del color Setup o black level (nivel del negro). Luminancia Tono y saturación Pulso de sincronización de campo Pulso de sincronización de línea horizontal. Sincroniza el receptor, monitor o grabador con la cámara.

19 SEÑAL DE TRANSMISIÓN Sincronización del color.
Ráfaga corta de información de color usada como sincronización de fase para la información del color en cada porción de la línea horizontal. Setup o black level (nivel del negro). Indica la amplitud de la señal de video en ausencia total de luz. Generador de barras de color/audio/nivel de negro Luminancia. Intensidad luminosa por unidad de área aparente de la superficie emisora. Representa la parte en blanco y negro de la señal. Parte de esta información son los cambios y el nivel medio de la luz.

20 SEÑAL DE TRANSMISIÓN y 6. Tono y saturación.
Combinada con la información de blanco y negro conforman la imagen en color. Pulso de sincronización de campo. Se ocupa de la sincronización vertical de la señal. Para una señal de video monocromática únicamente son necesarias las componentes 1, 3, 4 y 7. 5 y Tono y saturación. Combinada con la información de blanco y negro conforman la imagen en color. Pulso de sincronización de campo. Se ocupa de la sincronización vertical de la señal. Para una señal de video monocromática únicamente son necesarias las componentes 1, 3, 4 y 7. La salida de las cámara de los sistemas de seguridad es de la forma RGB (Red Green Blue, Rojo, verde y azul) ya que a partir de las combinaciones de estos se pueden formar el resto o de la forma luminancia crominancia, dependiendo de la cámara, pudiéndose pasar de una forma a otra por medio de filtros. En la mayoría de los casos estas señales son codificadas en una única señal de video. En EEUU el estándar que define la codificación es el NTSC a diferencia de Europa que utiliza más los estándares PAL o SECAM. La salida de las cámara de los sistemas de seguridad es RGB (Red Green Blue,) y a partir de éstos, se puede formar el resto de la forma luminancia crominancia pudiéndose pasar de una forma a otra por medio de filtros. Estas señales son codificadas en una única señal de video. En Europa el estándar de codificación es PAL o SECAM.

21 6. TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL
Partes de la modulación Señal de imagen Señal de sincronización de video Señal de voz Señal de información de control

22 TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL
Transmisión en banda base Banda base es el conjunto de señales que no sufren ningún proceso de modulación a la salida de la fuente que las origina, son transmitidas en su frecuencia original, por su bajo costo. Estas señales se codifican y ello da lugar a códigos de banda base. Problemática de la banda base Disminuir la componente continua Tipos de transmisión de la señal. Transmisión en bandabase. La señal de video bandabase a transmitir contiene las frecuencias comprendidas entre los 30Hz y los 6Mhz para NTSC en color, entre 30Hz y 4MHz para video monocromático y en el intervalo 25Hz y 7MHz para los estándares CCIR y PAL. Los datos se codifican para solucionar los siguientes de la banda base: Disminuir la componente continua Proveer sincronismo entre transmisor y receptor Permitir detectar la presencia de la señal en la línea. Para solucionar esto la señal se modula. Proveer sincronismo entre transmisor y receptor Permitir detectar la presencia de la señal en la línea Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia.

23 TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL
Modulación Señal de imagen Partes de la modulación: cómo se realiza la modulación de los siguientes partes Señal de imagen Estas señales se modulan en amplitud (AM) de amplitud máxima 1V pico a pico. Hay que distinguir los casos en los que la señal es de video en blanco y negro en la que únicamente tenemos una forma de onda, señales de video en color de la forma RGB y Y-C (Intensidad, Color) en las que tenemos tres y dos formas de onda respectivamente moduladas como se dijo anteriormente. Señal de sincronización de video Las señales de sincronización no son más que pulsos periódicos para cada tipo de sincronización. Por ejemplo para NTSC el pulso de sincronización vertical es de frecuencia 60Hz y para PAL de 50Hz. Estas señales se modulan en amplitud (AM) de amplitud máxima 1V pico a pico. Si la señal de video es en blanco y negro sólo tendremos una forma de onda; si la señal es de video en color de la forma RGB o Y-C (Intensidad, Color) tendremos 3 y 2 formas de onda modulada respectivamente. Señal de sincronización de vídeo Señales de sincronización: son pulsos periódicos para cada tipo de sincronización.

24 TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL
Señal de voz La señales de sonido se modulan AM. Si se precisa un sonido de alta fidelidad se modula en FM. Señales de información de control. Señal de voz La señales de sonido se modulan AM en una subportadora centrada en 4.5MHz para NTSC y 4.5, 5.0 y 5.5 MHz para PAL. Si se precisa un sonido de alta fidelidad se modula en FM. Señal de información de control Son señales que controlan la cámara: el encendido y apagado, las lentes (zoom, nitidez, oscuridad…), o las plataformas en las que se sitúan para cambiar de ángulo de visión. Estos bits y bytes de control son enviados en el tiempo entre los trazos verticales de los campos. Para la transmisión de la señal por los diferentes medios se hace una remodelación para pasar a otras frecuencias: Para la transmisión por fibra óptica la señal bandabase se modula a FM. En transmisiones por radiofrecuencia RF se utilizan un modulaciones de frecuencia centradas principalmente en 928MHz aunque es posible que se usen también 435MHz, 1200Mhz o 1700MHz. Por último para transmisiones por microondas se modula a frecuencias 2.4 y 5.8 GHz. Son señales que controlan la cámara: el encendido y apagado, las lentes (zoom, nitidez, oscuridad…), o las plataformas en las que se sitúan para cambiar de ángulo de visión. Estos bits y bytes de control son enviados en el tiempo entre los trazos verticales de los campos.

25 7. FUTURO DE LOS CCTV OCTV Y AVS: LA TELEVIGILANCIA
NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS AL CAMPO DE LA VIGILANCIA

26 FUTURO DE LOS CCTV TELEVIGILANCIA CCTV OCTV AVS
OCTV Y AVS: LA TELEVIGILANCIA La tecnología de C.C.T.V., basada principalmente en la transmisión de información en soporte analógico está empezando a migrar a nuevos sistemas mas sofisticados basados en técnicas digitales y tecnología más compleja. Es aquí donde aparecen los O.C.T.V. o circuitos abiertos de televisión y los A.V.S. o sistemas automáticos de videovigilancia. La finalidad de estos nuevos mecanismos es lo que se conoce como televigilancia, es decir, la vigilancia remota mediante varios administradores o managers que reciben la información en tiempo real captada por cámaras de sitios situados a grandes distancias a través de lo que se conoce como la tecnología de la información (IT), basada en el uso de Internet (IP). En lo que respecta a los medios de grabación el desarrollo no se ha quedad atrás. Las nuevas cámaras inteligentes implementan algoritmos que permiten al dispositivo adquirir experiencia y aprender con el paso del tiempo mejorando la vigilancia. NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS AL CAMPO DE LA VIGILANCIA TELEVIGILANCIA

27 INFRAESTRUCTURAS DE COMUNICACIÓN Y C.C.T.V.
INTEGRACIÓN Y CONVERGENCIA PÚBLICO – PRIVADO – HOGAR - INTIMIDAD

28 CONCLUSIONES ¿DUDAS?

29 GRACIAS POR SU ATENCIÓN
INFRAESTRUCTURAS DE COMUNICACIÓN Y C.C.T.V. GRACIAS POR SU ATENCIÓN