Diferencias entre CCTV e IP

Toda la industria dedicada a la video vigilancia habla acerca de la tecnología IP; incluso hay quienes se aventuran a predecir una muerte prematura de las cámaras análogas. Si bien algunas cámaras IP pueden ofrecer resoluciones en megapixeles, las cámaras análogas siguen ofreciendo una mayor eficiencia, menor costo y mayor confiabilidad.

Antes de decidir entre cámaras IP o análogas, es necesario entender como funcionan estas tecnologías. Las diferencias entre ambas cámaras, sus tecnologías y los métodos de transmisión, son cruciales para el desarrollo de una solución de CCTV bien planeada.

Como funciona una cámara de CCTV?

De inicio, las cámaras IP y las análogas, pueden parecer mas similares de lo que realmente son; ambas emplean sensores CCD (dispositivo de carga acoplada, por sus siglas en ingles) o CMOS (semiconductor complementario de oxido metálico, también del ingles). Mientras que prácticamente todas las cámaras análogas usan lectores CCD, la mayoría de las cámaras IP actuales utilizan lectores CCD o CMOS indiferentemente. La señal análoga del sensor se convertirá a digital por medio de un conversor análogo - digital y luego al procesador de imagen a bordo de la cámara (DSP). En la cámara IP, la imagen será comprimida internamente (codificada) y transmitida por medio de protocolos IP en redes Ethernet hacia los grabadores (NVR); en la cámara análoga, el video se reconvierte nuevamente a análogo mediante un convertidor digital - análogo de forma que la imagen pueda ser transmitida hacia los grabadores (DVR) donde la señal es codificada y almacenada.

Hasta este punto, pareciera que la diferencia entre estos tipos de cámaras no es importante; la diferencia es donde se comprime o codifica el video y que componentes utiliza. Hay diferencias significativas de calidad entre los sensores CCD y CMOS con una demostrable superioridad de los sensores CCD.

Como funcionan los sensores.

Los sensores CCD contienen cientos de miles (o millones en el caso de las cámaras con resolución en megapixeles) de elementos de imagen llamados pixeles; cada pixel contiene un elemento sensible y un capacitor. El capacitor mantiene una carga que es proporcional a la cantidad de luz que incide en la superficie del pixel, que es luego transferida esa carga de voltaje y la digitaliza.

Un sensor CMOS esta construido de arreglos similares de pixeles, pero tiene el capacitor que retiene la carga para cada pixel; las filas de pixeles son activadas secuencialmente y la cantidad de luz que incide en la superficie del pixel es convertida en voltaje y leída directamente al tiempo de la exposición.

Es de especial atención para la video vigilancia, mantener la calidad de la imagen en todo el espectro de condiciones de iluminación; en este aspecto, los sensores CMOS tienen debilidades significativas comparados con los de CCD. Como la tecnología CMOS tiende a tener menor habilidad en el manejo de la luz, no compensa adecuadamente en condiciones de iluminación frontal y es propenso a generar sombras y ruido en condiciones de baja iluminación.

Para intentar solventar estos problemas, una tecnología nueva llamada “amplio rango dinámico” (WDR, Wide Dynamic Range) ha evolucionado y promete mucho. Una cámara WDR escanea el mismo cuadro dos veces, uno por un sensor lento y luego por uno de alta velocidad; los dos cuadros son entonces procesados pixel por pixel y resulta en un único cuadro de salida. La tecnología WDR compensa en condiciones de fondos brillantes o de baja iluminación, produciendo imágenes claras con bajo nivel de ruido y con buen contraste. A la fecha, la tecnología WDR no ha sido aplicada a ninguna cámara IP megapixel de alta definición.

Otra área de preocupación para la video vigilancia son las distorsiones conocidas como “artefactos de movimiento” (motion artifacts); nuevamente, los sensores CCD se desempeñan mejor que los CMOS en condiciones de mucho movimiento debido a el diferente tipo de disparador utilizado.

El disparador se refiere a la manera en la cual una video cámara presenta la luz al sensor; un sensor CCD usa un disparador global que significa que el sensor entero es habilitado en un mismo momento, tomando así una foto o cuadro por vez. Cada pixel de salida es almacenado en su capacitor y es leído por el circuito antes de tomar el siguiente cuadro.

Los sensores CMOS usan un disparador secuencial; debido a la falta de almacenamiento de carga, la información de cada pixel es leída secuencialmente en pequeños grupos de pixeles, comenzando desde arriba y descendiendo por todo el arreglo de pixeles, exponiendo solo una porción del arreglo por vez, como el sensor lee diferentes porciones del cuadro en diferentes momentos mientras es capturado, esto provoca artefactos de movimiento como manchones, temblor de la imagen y en algunos casos, la exposición parcial.

Usted puede preguntar, ¿que tiene que ver todo esto con las diferencias entre cámaras IP y análogas? El punto es que ambos tipos de cámaras son mas similares que diferentes en la captura de la imágenes; sin embargo, en el tema de los métodos de transmisión del video, las diferencias son significativas.

Que es una cámara IP?

Lo que comúnmente se conoce como cámara IP, es una cámara que digitaliza y procesa imágenes análogas, que después codifica internamente para ser enviadas por medio de conexiones Ethernet hacia computadoras o equipos similares. Las cámaras IP pueden tener sensores CCD o CMOS y están disponibles en los mismos estilos que las cámaras tradicionales de vigilancia, algunas incluyen movimiento vertical, movimiento lateral y acercamiento (Pan / Tilt / Zoom), en forma de domos, tipo bala, con iluminación infrarroja, camuflajeadas y en ocasiones con conexión WiFi.

Típicamente están equipadas con un servidor web integrado y se pueden accesar y controlar por medio de cualquier red IP como WAN, LAN, Intranet o Internet; ya que se utilizan navegadores web estándar o clientes de software, los usuarios pueden ver sus imágenes desde cualquier ubicación local o remota. Las cámaras IP combinan las capacidades de una cámara con las de una computadora; no requieren una conexión directa o dedicada a una computadora y pueden ser colocadas en cualquier lugar dentro de la red, justo como se haría con cualquier computadora. Una cámara IP es un dispositivo de red, tiene su propia dirección IP, se conectan por cable o WiFi a la red y requieren mantenimiento.

Que es una cámara análoga?

Una cámara de vigilancia análoga comienza con un sensor CCD y luego digitaliza la imagen para ser procesada posteriormente, pero antes de que el video sea enviado, deberá volver a convertirse en análogo para que pueda ser recibido por un equipo análogo como un monitor o grabador. Diferente a las cámaras IP, las cámaras análogas no tienen ningún tipo de servidor interno o codificadores y no requieren de mantenimiento técnico; estas funciones son implementadas en el equipo de control y grabación.

Cual es la diferencia entre una cámara análoga y una IP?

La principal diferencia entre las cámaras análogas y las IP es el método por el cual la señal de video es transmitida y otra diferencia es como es comprimido o codificado.

Cual es mejor? Una cámara IP o una análoga?

Calidad de video:

Cámaras IP
Las cámaras IP pueden capturar imágenes de alta resolución en megapixeles, pero tienen problemas en condiciones de baja iluminación. Cuadros perdidos y artefactos de movimiento son muy comunes en las cámaras IP con lector CMOS. Las cámaras IP están limitadas en sus recursos de codificación, como resultado, se tiene que hacer una meticulosa selección con respecto a la codificación, velocidad de captura y calidad; donde la preferencia de una decrementa a otra característica. Desde que el video sea comprimido antes de ser monitoreado o almacenado, nunca podrá tener la mejor calidad de imagen o video en tiempo real. Codificar el video en la cámara agrega retrasos que son un problema cuando un operador necesita seguir algo mediante los controles de movimiento (PTZ).

Cámaras análogas
Las cámaras análogas se desempeñan muy bien en casi cualquier condición de iluminación y manejan de forma correcta la captura del movimiento, no tienen capacidades diferentes a los estándares PAL / NTSC, el video es comprimido en el grabador (DVR) donde muchos mas recursos de software y hardware están disponibles, lo cual resulta en una mayor calidad de video y mas cuadros por segundo. Las cámaras análogas transmiten video al DVR sin comprimir, donde puede ser monitoreado en vivo sin el retraso que genera la compresión previa.

Infraestructura de cableado:

Cámaras IP
Una ventaja que se percibe de las cámaras IP es la habilidad de usar el cableado de red existente para soportar un sistema de video vigilancia, pero también limita la distancia total a 330 pies según las normas TIA/EIA-568-B. El cableado estructurado es capaz de transmitir alimentación eléctrica (PoE), video, voz y datos.

Cámaras análogas
El cableado común para cámaras análogas utiliza cable coaxial, que es algo anticuado; los integradores actualizados utilizan convertidores para transmitir video análogo, alimentación eléctrica y datos sobre infraestructura de cableado de red por encima de las limitaciones TIA/EIA. Utilizando estos convertidores, el video análogo puede ser transmitido de forma eficiente a mas de 2 kilómetros y la alimentación eléctrica cerca de 300 metros. También existen convertidores activos que pueden extender dicha transmisión usando cable Cat5.

Nota:
Una complicación son los limites del estándar PoE a 12.9W, que son insuficientes para muchas de las cámaras con iluminadores infrarrojos o que requieren calentadores o ventiladores para su operación. Incluso con el nuevo estándar PoE+, el limite de 25W resulta insuficiente; cuando menos se requieren 70W para operar una cámara exterior PTZ de alto desempeño, así que será necesario correr un cableado adicional para la alimentación eléctrica.

Video transmisión:

Cámaras IP
Mientras que algunas cámaras IP pueden almacenar cantidades limitadas de video internamente, una falla en la infraestructura de red resultara en la perdida de la imagen en vivo y su posible almacenamiento. Intentar limitar las fallas en la infraestructura de red usando sofisticados equipos de triple capa, redes redundantes u otros, puede resultar una tarea significativamente compleja y costosa. También, las redes pueden resultar infectadas por virus o software mal intencionado con consecuencias catastróficas. Las cámaras IP son dispositivos de red y como tales, requieren de administración y manejo, lo cual las vuelve vulnerables.

Cámaras análogas
Las cámaras análogas están limitadas a las fallas propias de cada uno de los equipos del sistema y la perdida de una sola pieza de equipo no causara la degradación o perdida total del sistema. La transmisión usualmente es pasiva y ya instalada, prácticamente no requiere de ningún mantenimiento. Las cámaras análogas son una tecnología muy madura y tienen un largo historial de servicio.

Seguridad:

Cámaras IP
Los envíos de video IP pueden ser encriptados y son difíciles de interceptar; por otro lado, la red esta sujeta a la infección de virus y otro tipo de ataques. En una red, cada cámara (y puede haber miles en un mismo sistema) y los todos los dispositivos que se comunican en ella, son sujeto de ataques de hackers en cualquier lugar del mundo.

Cámaras análogas
Las señales análogas son menos seguras y pueden ser interceptadas o visualizadas por cualquiera que tenga acceso a la infraestructura de cableado. Con la posible excepción del DVR, todo el sistema es inmune a virus y otros tipos de ataques; para accesar o interferir con el sistema, es necesario tener contacto físico con los equipos o la infraestructura de cableado.

En fin, la decision siempre queda en el usuario final ya que debera delegir de acuerdo a sus necesidades y presupuesto.