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NOTAS TCNICAS

Cmo disear un sistema de CCTV? 1 Parte

¿Cómo diseñar un Sistema de CCTV?

Para diseñar un Sistema de CCTV y lograr una buena relación costo/prestación, se deben seguir los siguientes pasos:

1. Determinar el propósito del Sistema de CCTV.
2. Definir el área que debe visualizar cada cámara.
3. Determinar la ubicación del o los monitores.
4. Definir la forma de transmisión de la señal de video desde las cámaras al monitor.
5. En base a los puntos anteriores, determinar el equipamiento necesario, escogiendo un Sistema de Observación o un Sistema profesional.

¿Cómo elegir el Sistema más adecuado?

El avance actual de la tecnología casi ha equiparado la calidad de los Sistemas de observación con los Sistemas profesionales de CCTV. No obstante, por los niveles de integración y producción masivos de los Sistemas de Observación, estos son más económicos considerando la misma prestación.

Cuando se deben instalar 4 cámaras interiores como máximo, con secuenciador o Quad y la distancia al monitor no supera los 120 mts, la opción del Sistema de Observación sería la más aconsejable para una calidad de imagen estándar y un costo razonable.

Si se deben instalar más de 4 cámaras interiores y exteriores, con secuenciadores o pantalla dividida, con posibilidad de ampliaciones futuras y distancias entre cámaras y monitores superiores a los 120 mts, se debe utilizar la opción del Sistema profesional.

¿En que consiste una cámara de CCTV?

Una cámara de CCTV moderna, esta compuesta fundamentalmente por un dispositivo captador de imágenes, un circuito electrónico asociado y una lente que de acuerdo a sus características nos permitirá visualizar una escena determinada.

El dispositivo captador de imágenes es denominado comúnmente CCD (abreviatura de Charge Couple Device). Esta compuesto por cerca de 300.000 elementos sensibles denominados PIXEL y su formato en las cámaras estándar es de 1/3".

Para enfocar la imagen en el CCD se requiere una lente con formato similar al de la cámara, (p/ej. 1/3") o superior.

¿Cuáles son las características técnicas que debemos tener en cuenta para elegir la cámara de un Sistema de observación?

Las características más significativas son:

AUDIO
SENSIBILIDAD
RESOLUCION
IRIS ELECTRONICO

Definiremos en forma sencilla cada una de estas características:

AUDIO

El audio de las cámaras puede ser unidireccional o bidireccional. En el primer caso, el monitor dispone de un pulsador para escuchar el sonido del ambiente donde está instalada la cámara. En el segundo caso desde el monitor además de escuchar, podemos hablar al recinto a través del parlante que posee la cámara.

SENSIBILIDAD

La sensibilidad de una cámara informa la capacidad de reproducción de imágenes de video en condiciones de baja iluminación.
Es la cantidad de iluminación de una escena para obtener una señal de video de 1 V pico a pico.
Cuanto mayor sea la sensibilidad de la cámara, mayor será la calidad de reproducción en condiciones de baja iluminación.
La sensibilidad se mide en LUX. Las cámaras estándar blanco y negro de los Sistemas de Observación tienen una sensibilidad de 0,1 LUX. En cambio las cámaras estándar color tienen una sensibilidad aproximada de 1 a 2 LUX.
Lo anteriormente descripto demuestra claramente las ventajas de las cámaras b/n frente a las de color cuando el nivel de iluminación es escaso.
Cuando se realiza el diseño de un CCTV, se debe tener en cuenta la luz reflejada por los objetos que componen la escena. El factor de reflexión puede variar entre el 5% para el asfalto y el 95% para la nieve.
Cuanto mayor sea la luz reflejada, menor será la iluminación real necesaria de la escena, para obtener una buena calidad de imagen. Esto permite usar en los Sistemas profesionales cámaras más económicas cuando la escena está bien iluminada.

RESOLUCION

La resolución es una medida de la calidad con que se reproducen los detalles finos de una escena.
Cuantos más PIXELES posea el CCD mejor será la resolución de la cámara.
Las cámaras estándar de los Sistemas de Observación b/n tienen 380 líneas de resolución (TVL). Las cámaras profesionales b/n de alta resolución tienen 550 TVL y las cámaras color estándar, 330 TVL.
En la mayoría de las aplicaciones de CCTV se usan cámaras de resolución estándar.

IRIS ELECTRONICO

El Iris electrónico, también conocido como AES (Automatic Electronic Shutter), controla en forma automática la cantidad de luz que penetra en la cámara. Cuanto mayor es la velocidad de control, que puede variar entre 1/60 y 1/100.000 de segundo, mejor será la compensación de la imagen en condiciones de luz brillante.
El principio de funcionamiento del Iris electrónico es similar al de las lentes autoiris y consiste en mantener una señal de video constante de 1 V pico a pico a la salida de la cámara. Como la compensación se realiza en forma electrónica, el rango de variación comparado con las lentes autoiris es menor y su aplicación es conveniente que sea limitada a cámaras para uso interior.

¿Qué características tienen además las cámaras profesionales?

En las cámaras de tipo profesional debemos tener en cuenta además de las características anteriores, las siguientes:

MONTAJE DE LA LENTE
COMPENSACION DE LUZ TRASERA
AJUSTE DEL CONTROL DE FASE
CAPACIDAD DE ACEPTAR LENTES AUTOIRIS

MONTAJE DE LA LENTE

Las cámaras de los Sistemas de observación en su mayoría, poseen lentes fijos incorporados a la placa de video. En cambio las cámaras de tipo profesional vienen preparadas para colocar diferentes tipos de lentes, que se seleccionan para la visualización de una escena determinada.
Existen dos tipos de montajes de acuerdo a la lente: montaje de tipo C y montaje de tipo CS.
La diferencia entre ambos es la distancia focal posterior mecánica entre la base de la lente y el área de enfoque de la imagen que es donde se encuentra el CCD.
Esta distancia es para una lente con montaje C de 17,526 mm. Para las de montaje CS es de 12.50 mm.
Las cámaras actuales más populares de formato 1/3" vienen preparadas para lentes con montaje tipo CS. No obstante puede usarse una lente con montaje tipo C colocándole una arandela de 5 mm para lograr la distancia focal necesaria.
Físicamente, el tamaño de la rosca de los montajes C y CS es idéntico y su tamaño es de 1" diagonal para la lente. La diferencia está en la posición del CCD dentro de la cámara.
Las lentes con montaje CS fueron diseñadas para bajar los costos originales de las lentes con montaje C. No obstante hoy en el mercado se pueden adquirir lentes muy económicas con montaje C.

COMPENSACION DE LUZ TRASERA

Cuando se debe visualizar una escena o un objeto que tiene una luz brillante detrás, se deberá seleccionar una cámara que posea compensación de luz trasera o BLC (Back-Light Compensation).
Si la cámara está instalada en un ambiente interior, enfocada hacia una puerta de entrada o una ventana y no posee esta función, el reflejo del sol o luz diurna hace que la imagen en el monitor cuando una persona entre por la puerta o pase frente a la ventana, sea una silueta negra.
La función del BLC es básicamente "engañar" electrónicamente a la cámara para que no registre la luz trasera, elimine el efecto de silueta y reproduzca una imagen clara en difíciles condiciones de luz.

AJUSTE DEL CONTROL DE FASE

En instalaciones de cámaras múltiples conectadas a un secuenciador, se necesita un ajuste del control de fase de las cámaras para lograr una correcta visualización de las imágenes.
Las cámaras que trabajan con CA se pueden sincronizar con la frecuencia de red. El ajuste del nivel de fase del sincronismo vertical, evita saltos indeseables durante la secuencia y pérdida de información cuando se reproduce una grabación luego de ocurrido un evento.

CAPACIDAD PARA ACEPTAR LENTES AUTOIRIS

La gran mayoría de las cámaras profesionales actuales aceptan lentes de tipo autoirs.
Hay 2 tipos: autoiris tipo video y autoiris tipo DC.
Cuando se realiza la elección de la cámara es importante comprobar que tipo de lente autoiris acepta. Las lentes de tipo autoiris tipo DC son menos costosas que las del tipo video y tienen la misma función.

¿Cómo seleccionar una lente para una cámara de CCTV considerando la distancia a la que queremos ver y la iluminación disponible?

Para seleccionar la lente más adecuada, tanto en precio como en prestación, enunciaremos cuales son las opciones disponibles.

La elección de la lente de acuerdo al tipo de iris, (dispositivo mecánico en forma de circunferencia que gradúa la abertura de la lente, permitiendo el paso de luz), depende de la iluminación de la escena a observar y su clasificación es la siguiente:

LENTES DE IRIS FIJO
LENTES DE IRIS VARIABLE MANUAL
LENTES AUTOIRIS

Cuando la iluminación es constante, como por ejemplo los interiores iluminados artificialmente, se utilizan LENTES DE IRIS FIJO.

Cuando la iluminación interior puede tener variaciones por alternancias de luz artificial y natural o se utilicen cámaras color conviene utilizar LENTES DE IRIS VARIABLE MANUAL, para lograr un ajuste de mayor precisión.

La LENTE AUTOIRIS es la adecuada, cuando la cámara es instalada en el exterior, ya que controla en forma automática la cantidad de luz que penetra en la misma manteniendo una señal de video contante de 1V pico a pico, con una efectividad superior al AES, logrando además mayor profundidad de campo.
Como mencionamos, hay dos tipos de lentes autoiris y sus características son las siguientes:
La LENTE AUTOIRIS TIPO VIDEO tiene incorporado un circuito amplificador para convertir la señal de video en una señal de control del motor del iris.
La AUTOIRIS TIPO DC sólo contienen el motor que mueve el iris y es la cámara la que contiene el circuito electrónico de control. Por este motivo esta lente es más económica, si bien coexisten ambos tipos en el mercado.

Para observar una escena a una distancia determinada, debemos seleccionar la lente adecuada.
La herramienta que utilizan las lentes para modificar el tamaño de las imágenes y el campo visual es la variación de la DISTANCIA FOCAL.
Las categorías son las siguientes:

LENTES DE DISTANCIA FOCAL FIJA
LENTES VARIFOCALES
LENTES ZOOM

La distancia focal, es la distancia medida en mm entre el centro de la lente y el CCD de la cámara que es donde se produce el enfoque de la imagen.
Determina el tamaño que tendrá la imagen en el monitor y el campo visual.
Cuanto más pequeña es la distancia focal, mayor será el campo visual.

Las lentes con distancia focal de 4 mm a 8 mm son llamadas lentes gran angular y las que tienen distancia focal superior a 16 mm, lentes telescópicas.
Existen herramientas como el Selector de lentes, que consta de una regla redonda donde basándose en el formato de la cámara, la distancia al objeto y el tamaño horizontal y vertical de la imagen, se determina la distancia focal de la lente a utilizar.

LENTES DE DISTANCIA FOCAL FIJA

Se utilizan cuando se ha definido fehacientemente la lente necesaria para visualizar una escena.
Las cámaras con lente fijo de los Sistemas de Observación vienen provistos con lentes de distancia focal fija de 4 mm gran angular y tienen el formato 1/3". Esto equivale a un ángulo de apertura de 63º aproximadamente. Mediante esta lente podemos cubrir un área de 3 mts x 4 mts a una distancia de 4 mts.
Cuando la distancia al objeto es mayor, debemos utilizar cámaras que permitan intercambiar las lentes, utilizando las de 8 mm o de 12 mm y teniendo en cuenta que los ángulos de apertura se reducen a 34º y 30º respectivamente.
Como dato práctico podemos considerar que la imagen que se ve en un monitor con una cámara de 1/3" y una lente de 8 mm equivale a lo que ve una persona con un ojo tapado situado en la misma posición.

LENTES VARIFOCALES

En las instalaciones donde el campo de visión es inseguro o el usuario debe definirlo una vez instalado el Sistema, se hace muy útil el uso de lentes varifocales que permiten ajustar en forma manual la distancia focal. Esto permite al instalador variar el campo visual en presencia del usuario y fijarlo en una posición, de común acuerdo con el mismo.

LENTES ZOOM

Cuando un vigilador debe observar imágenes cercanas y lejanas alternativamente, se deben utilizar lentes zoom. Estas cambian la magnificación de las imágenes enfocadas mediante el cambio de la distancia focal. Esto se realiza mediante un controlador que acciona el motor del zoom.
Por ejemplo cuando esta lente cambia su distancia focal de 12,5 mm a 75 mm, su razón de magnificación será de 6x (75/12,5 = 6). La distancia focal tiene una relación directa con el campo visual, que se calcula como la relación entre la distancia focal de un lente y el tamaño del dispositivo de captación de imágenes.

¿Qué parámetros de la lente nos definen cómo será la imagen que veremos en el monitor?

Factor de Apertura

El factor de apertura f indica la brillantez de la imagen formada por la lente, controlada por el iris. Un número más chico de f implica un mayor brillo de la imagen, mayor cantidad de luz que atraviesa la lente y una mayor apertura del diafragma.
Los factores f vienen especificados por el fabricante de lentes como f1,2 - f2 - f5,6 - f16 etc.

Profundidad de Campo

La profundidad de campo se refiere al área que está en foco dentro del campo de visión. Una mayor profundidad de campo significa que un amplio porcentaje del campo de visión está en foco, desde objetos cercanos a la lente hasta el infinito y una menor profundidad de campo tiene sólo una pequeña sección del campo de visión en foco.
La profundidad del campo es influenciada por la distancia focal y el factor de apertura. Las lentes gran angular tienen mayor profundidad de campo que las lentes telescópicas.
Un factor f mayor también implica una profundidad de campo mayor.
Con lentes autoiris, el ajuste automático de la apertura también produce variaciones constantes de la profundidad del campo. Durante la noche cuando el diafragma de la lente autoiris está completamente abierto, la profundidad del campo está al mínimo y los objetos que estaban en foco durante el día pueden ahora no estarlo.

Las consideraciones técnicas expuestas son orientativas para realizar un buen diseño de un Sistema de CCTV. No obstante, la decisión final acerca de los equipos a utilizar dependerá de la experiencia y el sentido común del instalador como así también del presupuesto disponible para realizarlo.