Choisir et installer les caméras

Le choix d’une caméra implique de bien connaître l’utilisation de ce qu’on va en faire. En extérieur, la caméra noir et blanc est plus adaptée, pour sa capacité à voir le jour comme la nuit. Soumise à de forts écarts de température ou à la malveillance, elle peut nécessiter un caisson protecteur. La caméra couleur trouve plus facilement des applications en intérieur, dans les lieux bien éclairés, particulièrement lorsque l’on souhaite identifier des personnes ou des vêtements. Préventive ou non, sa fonction de surveillance détermine alors ses caractéristiques techniques (fixe ou non, au plafond ou sur le mur, possibilité de mouvements panoramiques).

Nota : Il existe de nos jours des caméras : couleur le jour et noir et blanc la nuit.

L’installation d’une caméra nécessite la prise en compte minutieuse de son environnement. En extérieur, la caméra doit être hors de portée du public et protégée contre les intempéries. L’angle choisi prend en compte la possibilité d’un contre jour à certaines heures de la journée ou l’éventualité d’une végétation luxuriante en été pouvant obstruer une partie du champ de la caméra. La distance de la caméra au poste de surveillance ne doit pas excéder 300 m pour éviter une déperdition du signal. Dans le cas contraire, un câble de section supérieure ou de type fibre optique est requis. Pour les très longues distances (surveillance d’oléoducs), des répétiteurs de signal sont à prévoir. En intérieur, les précautions sont analogues mais moins contraignantes. Des modèles de caméras miniatures peuvent s’intégrer dans les parois ou autres objets décoratifs pour être invisibles au regard du public. Une mesure préventive, au contraire, consiste à installer la caméra bien en vue, éventuellement avec un moniteur diffusant l’image en retour, pour alerter le public qu’il est bien filmé.

Les caméras caractéristiques

Les caméras de vidéosurveillance présentent de nombreuses fonctionnalités, proportionnelles à la grande quantité de modèles disponibles sur le marché. Entre caméras noir et blanc et caméras couleur de CCTV, les différences technologiques, comme les écarts de prix, sont moindres aujourd’hui qu’hier. Sur les caméras couleur, une seule manipulation est à la charge de l’utilisateur, et consiste à effectuer la balance des blancs lorsque celle-ci n’est pas automatique. Cette fonction sert à étalonner les couleurs, en fonction de la lumière dominante sur le site. Sinon, toutes les autres caractéristiques sont communes.

Le capteur CCD constitue, avec l’objectif, l’essentiel d’une caméra. Il remplace les anciens tubes, analogues à ceux encore utilisés dans les téléviseurs, et se distingue par sa durée de vie bien supérieure. Sa fonction est de capter les images (lumières, formes et couleurs) et de les convertir en signaux analogiques exploitables. Le capteur CCD se positionne directement derrière la lentille de l’objectif. Un iris, ou diaphragme, s’intercale généralement entre les deux pour moduler la qualité de lumière accédant au capteur. La taille des capteurs se mesure en pouces. Les capteurs CCD les plus courants existent en formats 1/2’’ et 1/3’’, poussés par la miniaturisation. Ainsi , certains modèles de caméras se réduisent à un circuit électronique et à un capteur CCD juxtaposé à la lentille de l’objectif. L’encombrement est alors réduit au minimum. Une quantité croissante de caméras équipées d’une vision infrarouge permet d’obtenir de très bons résultats dans un noir quasi total, avec des performances supérieures à celles de l’œil humain.

L’iris est manuel ou automatique. Sa fonction, assimilée à celle de notre œil, est de réguler le flux lumineux (photons) sur le capteur. L’iris automatique est particulièrement adapté aux applications en extérieur, pour pallier les variations de lumière. Un iris est ouvert dans sa position maximale lorsqu’il fait très sombre et il est pratiquement fermé en situation de plein soleil.

Le shutter, ou obturateur électronique, est une option de plus en plus répandue. Il se présente comme un iris qui s’ouvre et se ferme à très grande vitesse (de 1/50 à 1/100 000 de seconde). Sa fonction consiste à améliorer la qualité d’une image dans laquelle un individu ou un élément passe à grande vitesse. Le shutter nécessite davantage de lumière. Pour cette raison, il peut être débrayable manuellement ou commutable automatiquement grâce à l’adjonction d’une cellule photoélectrique.

La monture est un pas de type vis, destiné à recevoir l’objectif. La monture C est un standard industriel établi depuis 1935 pour l’association des objectifs avec les caméras. La monture CS (C Spécial) s’est développée après. Elle répond au besoin de miniaturisation des constructeurs, en présentant une pénétration plus courte de la caméra.

Le compensateur de contre-jour cette fonction compense électroniquement les forts niveaux de luminosité en arrière plan pour donner des détails qui seraient normalement sur les premiers plans.

La définition d’une image s’exprime en lignes TV et nombre de pixels (résolution). En France, tous les écrans des téléviseurs déploient 625 lignes. Une image se compose de 2 trames de 312.5 lignes chacune (paire et impaire), qui correspondent au passage des électrons sur le tube cathodique. Ces éléments font partie d’un standard défini par le CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications). Pour former une image, les électrons laissent par rémanence des points que l’on appelle « pixels » et qui se décomptent horizontalement et verticalement. Le nombre de lignes visibles sur l’écran (résolution horizontale) donnent la définition d’une caméra (560 lignes TV pour le noir et blanc et 330 lignes TV pour la couleur en standard) et sa résolution s’exprime en nombre de points verticaux et horizontaux (450 000 pixels par exemple). Une autre référence, spécifique au matériel noir et blanc, donne la quantité des niveaux gris. La valeur standard minimum est alors de 256 niveaux de gris.

La qualité d’un signal vidéo dépend de la largeur de la bande passante qui le transporte. Il correspond à un cycle par seconde et se situe sur une bande passante comprise entre 5 Mhz (noir et blanc) et 8 Mhz (couleur). Son amplitude de crête à crête est de 1 volt. Un spécialiste devra vérifier la composition du spectre chromatique et lumineux, en prenant un signal de référence (mire) et en étalonnant le noir et blanc sur des valeurs données. Le cycle complet d’un signal vidéo pour former une image correspond au double balayage des électrons sur l’écran du téléviseur.

Le signal de synchronisation assure la mise en phase d’un signal vidéo avec tous les autres appareils qui composent un système de vidéosurveillance, ainsi que son enregistrement par le magnétoscope. Il est soit généré par la caméra (synchro interne), soit généré par l’un des autres appareils reliés au système de CCTV (synchro externe). Lorsque l’installation déploie plusieurs caméras, la synchronisation entre elles est impérative.
Elles sont alors « Gen Locked » ou « Frame Locked ».
Autre moyen de synchronisation : il existe des cartes spéciales placées en sortie de matrice pour éviter d’avoir à synchroniser les caméras sur les sites et pour éliminer dans le même temps les sauts d’images.

Le contrôle du gain (amplificateur) offre la possibilité à l’utilisateur de régler sa caméra, de manière à obtenir un meilleur rendu de l’image lorsque la prise de vues bénéficie de peu de lumière. Le signal vidéo est alors « gonflé », et à l’image les éléments sous-éclairés se distinguent mieux. Augmenter le gain de 6 à 9 dB (c’est à dire amplifier le signal vidéo de 2 à 3 fois) génère davantage de bruit à l’image.

L’alimentation des caméras s’effectue en 220V ou par courant faible de 12, 24 ou 48V. Le câble coaxial peut également assurer cette fonction, ce qui facilite grandement l’installation. Quasi systématique, l’option courant faible permet de bénéficier d’une alimentation secourue en cas de coupure de courant.

La connectique se compose de prises BNC pour la vidéo et le signal de synchronisation, et RCA pour audio, lorsque la caméra est équipée d’un microphone.

La qualité de la transmission d’un signal vidéo dépend de l’éloignement des caméras, du niveau de perturbation lié à l’environnement ou de contraintes particulières (centrale électrique, liaisons sous-marines, etc.).

Le câble coaxial est le moyen de liaison le plus courant. Il existe en différentes épaisseurs pour des transmissions jusqu'à 300 m (RG59 ou KX6) ou jusqu'à 500 m (RG11 ou KX8), par exemple. Au delà, on constate une atténuation des hautes fréquences, se traduisant par une perte de définition de l’image. Des amplificateurs permettent de résoudre ce problème.

Les câbles de type « paires » torsadées peuvent également transporter un signal vidéo grâce à l’adjonction d’un amplificateur symétriseur à l’émission et d’un désymétriseur à la réception ; mais sans protections particulières comme celles appliquées aux câbles informatiques, la vidéo est soumise aux perturbations électriques.

Le réseau téléphonique commuté autorise aussi la transmission vidéo longue distance, dite « lente ». Une quantité croissante de systèmes arrivent sur le marché et utilisent le RTC. Les images sont compressées avant d’être transmises, puis « rafraîchies » à l’arrivée. Les vitesses de transmission (de 1 à 10 image/secondes) ainsi que la qualité de restitution des images varient selon les constructeurs.

Le réseau Numéris, avec des performances améliorées et l’adoption de la norme JPEG de compression d’images fixes, offre de meilleurs résultats pour un coût supérieur.

Les fibres optiques, enfin, représentent le meilleur support de transmission. Moins chères que le fil torsadé, leur mise en œuvre s’avère en revanche plus coûteuse. Le signal vidéo est converti en un signal optique. Les fibres optiques sont insensibles aux perturbations électromagnétiques et garantissent une grande rapidité de transmission (temps réel), sans atténuation du signal. Un câble dispose de plusieurs canaux, ce qui permet de transporter plusieurs signaux (sources audio, vidéo, synchro, données informatiques, etc.).

Les caméras IP, caméra au fonctionnement similaire à une caméra standard, mais dont les informations ne circulent pas par câble coaxial mais par le réseau TCP/IP.

Serveur caméra IP, boîtier permettant de faire transiter les informations de plusieurs caméras standard (sortie BNC) sur un réseau TCP/IP