Выполненные проекты

Все статьи

PTZ-камеры

PTZ-камера как оптимальное решение для ВКС

PTZ-камера - это поворотная камера, способная при удаленном управлении поворачиваться в горизонтальной или вертикальной плоскости, а также управлять  приближением(зумом).

Качественное изображение — решающий фактор в работе современной системы видеоконференцсвязи. Широкие каналы передачи данных, инновационные алгоритмы сжатия видео, мощные серверы — эффективность всех этих дорогостоящих подсистем может быть сведена на нет по причине неправильно подобранной камеры ВКС. Ее стоимость в контексте всего решения, в общем-то, несущественна и это как раз тот случай, когда небольшая экономия может обернуться полным разочарованием от системы в целом. Благо, сегодня рынок предлагает множество моделей — выбрать есть из чего. Но, какой тип решения предпочесть? Как показывает практика и анализ многих проектов построения систем видеоконференцсвязи, оптимальным подходом является использование цифровой PTZ-камеры.

PTZ и альтернативы

Описание основных преимуществ PTZ-камеры содержится уже в самой расшифровке ее названия — Pan-Tilt-Zoom можно перевести как дистанционное управление горизонтальным и вертикальным позиционированием, а также приближением (поэтому PTZ-устройство часто еще называют «поворотная камера»). Такой подход необходим для эффективного отображения участников видеоконференции в переговорных комнатах и конференц-залах, поскольку надо иметь возможность не только показывать общий план или крупно лицо говорящего, но и автоматически корректировать фокусировку при перемещении докладчика по залу. Ведь главное преимущество качественной системы ВКС и состоит в том, чтобы дать возможность людям чувствовать себя так же естественно, как и в условиях обычного общения.

Конечно PTZ является не единственным вариантом решения подобной задачи есть и другие, но все они имеют те или иные недостатки, которые не позволяют рекомендовать их в качестве оптимальных именно для условий ВКС. Разберем подробнее.

Самым грубым подходом является использование системы из нескольких камер (часто фиксированных или с ручным позиционированием), установленных в разных точках зала — для каждого человека или группы. Этот метод представляется весьма проблематичным с точки зрения технической реализации, ведь каждую камеру нужно подключать к ПК или терминалу, что потребует дополнительных портов с картами захвата или внешних мультиплексоров. Соответственно, бюджет проекта увеличится пропорционально числу камер, но результат все равно будет не таким же эффективным, как в случае использования поворотных моделей.

конференц-зал

Результат одновременного использования нескольких камер в крупной системе ВКС

Еще один известный вариант — использование стационарной круговой камеры. В этом случае устройство устанавливается в центр стола, а изображение, с помощью специальных технологий сшивается в круговую панораму. Недостатки здесь также очевидны — значительные оптические аберрации, требующие специальных инструментов для компенсации, а также отсутствие контакта глаз между собеседниками (ведь люди смотрят обычно на экран, а не в камеру). Эти проблемы решаемы, но требуют дополнительных усилий или вложений. К примеру у компании Polycom есть решение Centro, оно устанавливается вместо стола переговоров и участники конференции усаживаются вокруг него. Идея интересная, но стоимость системы начинается от $50 тыс.

Polycom RealPresense Centro

В числе новейших решений, которые позиционируются как альтернатива традиционным PTZ-моделям имеются камеры ультравысокого разрешения, оснащенные сенсорами 4K. Такие модели только начали выходить на рынок (их предлагают, например Cisco, Logitech) и они довольно сносно справляются с одной из главных задач камеры ВКС, которая заключается в обеспечении крупного плана лица докладчика. Достигается это путем выделения фрагмента изображения на сенсоре. Такой подход называется ePTZ (электронный PTZ). В числе главных недостатков — ограниченное поле действия (камера все же фиксированная), низкая светочувствительность по сравнению с оптикой PTZ-камер и достаточно высокая стоимость.

В итоге, самым эффективным и поэтому популярным решением остается использование традиционной PTZ-камеры с физическим приводом по осям для изменения поворота, наклона и приближения. Такая камера способна показывать как весь зал целиком, так и лица отдельных докладчиков к тому же обычно она устанавливается таким образом, что для говорящего естественно смотреть в сторону объектива.

4k камера

Поворотные камеры для ВКС — технические нюансы

сравнение камер

Отметим, что поворотные камеры применяются не только в ВКС. Похожая технология активно используется и в системах охранного видеонаблюдения (СВН), где PTZ IP-камеры очень популярны. Но не стоит ставить знак равенства между такими устройствами. Несмотря на схожесть подхода, технологии, используемые в камерах для видеоконференцсвязи и СВН, существенно отличаются, что связано с различиями в спектре решаемых задач.

Скорость передачи и качество видео. В случае IP-камеры для видеонаблюдения вполне допустима относительно низкая скорость кодирования видеосигнала — зачастую задержка, скажем, в пять секунд не является проблемой. В то же время для видеосвязи существенна и критична даже задержка в полсекунды. Поэтому модели для СВН могут позволить себе использование относительно медленных аналоговых или Ethernet-интерфейсов для передачи данных, а ВКС-камеры подключаются по гораздо более скоростным каналам USB 3.0 или HDMI (кстати, некоторые производители снабжают модели HDMI-разъемами собственной разработки, куда добавляют также и питание, чтобы к камере подсоединялся всего один кабель).

Различие также наблюдается и в таком параметре как количество кадров в секунду (FPS). У ВКС PTZ-камеры этот показатель обязательно должен поддерживаться на уровне 30-60 fps, чтобы изображение на экране выглядело натуральным и «живым». В то время как охранной IP-камере для выполнения большинства задач вполне достаточно и 5 fps. Обратите внимание — не важно, идет ли речь о PTZ HD-камере или же UltraHD-системе — если кадры обновляются реже, чем за 1/30 секунды, качество сеанса видеосвязи будет восприниматься как низкое, даже при высоком графическом разрешении.

Кроме того, любая PTZ-камера, оснащенная интерфейсом USB 3.0, снабжается встроенным аппаратным кодировщиком, что позволяет ей самостоятельно сжимать видеопоток, который транслируется в сеть. Такая функция значительно снижает нагрузку на терминал ВКС. Есть и более совершенные решения, например, камеры компании Logitech поддерживают возможность компрессии видео вообще без использования ЦП компьютера. Конечно, для того, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами новых технологий, они должны поддерживаться также на уровне ПО, используемого для организации ВКС. Хорошим выбором в данном случае будет TrueConf Terminal — к неоспоримым преимуществам данного программного продукта относится, не только широкая совместимость с новейшими моделями PTZ-камер, но и то, что он распространяется бесплатно.

Требования к освещенности. Работа в условиях низкой освещенности — еще один важный фактор. Камера для переговорной комнаты или конференц-зала должна четко передавать, различные мелочи: оттенок и тон кожи (люди ведь должны выглядеть на экране естественно, «как в жизни») при различных типах освещения. Требования для охранной камеры здесь гораздо мягче, ей достаточно передать четкое изображение объекта или обстановки без учета цветовых нюансов.

Особенности оптики. ВКС-камеры обычно снабжаются объективом с широким углом обзора для охвата как можно большего числа участников переговоров, а также для того, чтобы люди располагающиеся близко к камере попадали в поле зрения объектива, без необходимости приближения. Следствием этого фактора также является и специфика фокусного расстояния объектива — у камер для СВН фокус, обычно направлен «в бесконечность». В поворотных моделях для ВКС обычно подбирается такое фокусное расстояние, чтобы была возможность охватить диапазон в пределах от 1 до 10 метров. Этого вполне достаточно для отображения как впереди сидящих участников, так и тех, кто находится, скажем, в конце стола переговоров или на дальних рядах.

Время работы и возможности управления. Важной особенностью PTZ-камер для ВКС является наличие механизмов защиты от перегрева и выгорания, что позволяет им сохранять работоспособность на протяжении долгого срока, без риска выходя из строя. Ведь нередко переговорные комнаты бывают задействованы каждый день в течение всего рабочего времени.

Удаленное управление. Обычно PTZ IP-камеры управляются и настраиваются посредством веб-интерфейса, модели, предназначенные для ВКС должны контролироваться при помощи пульта управления. Соответственно, здесь необходима поддержка специальных протоколов UVC или VISCA/PELCO, работающих по интерфейсам RS 232/485. Это важно, в частности для решения задачи автонаведения и автотрекинга.

Скорость и надежность привода камеры. Этот параметр крайне важен, ведь PTZ-камера для ВКС должна наводиться быстро и точно, причем смена позиций может происходить много раз в течение короткого времени. Соответственно, привод, отвечающий за позиционирование устройства должен быть надежным, долговечным, быстрым и прецизионным (данные характеристики ощутимо превосходят те, которые допускаются в случае PTZ-камер для видеонаблюдения). Особенно важна высокая точность наведения при использовании приближения, поскольку в этом случае даже минимальное смещение камеры ощутимо повлияет на позиционирование человека в кадре.

Чтобы добиться требуемых параметров используется несколько основных технологий позиционирования:

  • Механическая система (сервоприводы вращают шестеренки в основе камеры). Классический, наиболее распространенный подход, недостатком которого является ощутимый звук при поворотах и часто недостаточно высокая точность;
  • Гибридная система. В этом случае камеры оснащаются механическим приводом и цифровым увеличением. Недостатки те же, что и в предыдущем случае;
  • Электронный PTZ (ePTZ) — это, по сути, симуляция физического процесса наведения камеры с очень высокой точностью позиционирования;
  • Магнитная технология. На сегодняшний день является и наиболее прогрессивной с технической точки зрения. В этом случае специальный магнитный привод позволяет направлять камеру бесшумно и с очень высокой точностью. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, поэтому PTZ-камеры с магнитным приводом используются только в самых дорогих ВКС-системах.

На практике, в большинстве случаев, оптимальным решением по соотношению цены и качества являются все же модели камер с механическим приводом.

Тип крепления. Этот параметр также важен. Современная камера для ВКС должна иметь возможность установки над любым типом экрана — будь то ЖК-телевизор или специальная видеопанель.

 

Подведем итог

Если необходимо организовать систему видеоконференцсвязи для переговорной комнаты или большого зала, то оптимальным решением, несмотря на наличие альтернатив, здесь будет использование одной или нескольких PTZ-камер. К техническим особенностям таких устройств, делающих их незаменимыми в своем роде, относятся такие качества как:

  • Высокая скорость обработки и передачи видеосигнала — без искажений и задержек;
  • Разрешение FullHD (UltraHD в ближайшем будущем);
  • Наличие функции автонаведения, автотрекинга, сенсора глубины (чтобы отделять говорящего от фона) и т.д.;
  • Наличие высокоскоростных интерфейсов подключения (USB 3.0, HDMI);
  • Идеальная цветопередача даже в условиях низкой или меняющейся освещенности, а также качественное «живое» отображение картинки;
  • Специальные объективы, оптимизированные для работы в условиях; ограниченного пространства переговорных комнат и конференц-залов;
  • Особый высокоскоростной прецизионный привод позиционирования камеры;
  • Длительное время непрерывной работы;
  • Специальный тип крепления;
  • Совместимость с современными (в т.ч. бесплатными) версиями ПО для ВКС.

Вместе с тем, как показывает практика, для получения идеальных характеристик видео лучшим вариантом будет использование не одной, а двух PTZ-камер одновременно, особенно, если речь идет о достаточно большом зале или значительном количестве участников.
В своем блоге на Geektimes компания Unitsolutions представила 2 статьи, посвященные способам настройки автонаведения камер:
https://geektimes.ru/company/unitsolutions/blog/290979/
https://geektimes.ru/company/unitsolutions/blog/291389/

Бонус. Как не сломать PTZ-камеру.

clevermic камера

PTZ-камера для видеоконференцсвязи — сложный и достаточно хрупкий механизм сломать который очень просто. При этом повреждение камеры вследствие неправильной эксплуатации не является гарантийным случаем у любого производителя! Но, если соблюдать все меры предосторожности, то устройство прослужит долгие годы и сохранит все ключевые характеристики. Итак, чего же не стоит делать с камерой, чтобы случайно ее не сломать механизм позиционирования и не вывести из ее строя:

  1. Не берите камеру за объектив, если ее надо перенести;
  2. Не стоит наклонять объектив руками — вверх более чем на 90° и вниз свыше 30°;
  3. Во время работы или транспортировки камеры рекомендовано удерживать руками основание.

И, конечно же, перед началом эксплуатации стоит внимательно изучить инструкцию к устройству. Как ни странно, следование именно этому, вполне очевидному совету, спасает от большинства неприятностей в процессе пользования любым устройством — и PTZ-камеры не исключение.