SYSTÈMES VIDÉO ET AUDIO

En matière d’appareils audiovisuels, il n’y a pas si longtemps, les maisons et les logements étaient simplement équipés d’une télévision hertzienne et d’un poste de radio.

Aujourd’hui, que ce soit pour les loisirs, la sécurité ou les communications, les appareils et les moyens de diffusion sonores et visuels sont omniprésents et multiples: caméras, vidéophones, télévisions numériques par câble ou par satellite, lecteurs DVD ou Blu-ray, lecteurs MP3, chaînes haute-fidélité, cinéma maison, ordinateurs portables ou tablettes électroniques, etc. À condition d’être compatibles, tous ces équipements peuvent être reliés entre eux et intégrés à un système domotique.

Vous découvrirez les principales caractéristiques de trois systèmes vidéo ou audio qui sont utilisés dans l’habitat domotique: la vidéosurveillance, qui complète le système d’alarme et de sécurité, la diffusion sonore multizone, qui permet d’offrir une ambiance sonore dans chacune des pièces, et le cinéma maison, qui vise à recréer des conditions semblables à celles d’une salle de cinéma.

Vidéosurveillance

Le système de vidéosurveillance permet de surveiller à distance, à l’aide de caméras, les abords d’une résidence, les portes d’accès, le garage ou d’autres pièces comme les chambres des enfants. Les caméras servent aussi pour les communications visuelles dans certains systèmes de contrôle d’accès et d’accueil des visiteurs (vidéophones). Le système de vidéosurveillance peut être relié au panneau domotique et lui transmettre des signaux d’alarme, par exemple lorsque des mouvements de personnes sont détectés.

Lorsqu’on installe un système de vidéosurveillance, il est important d’être au fait de certains aspects juridiques et éthiques. La vidéosurveillance extérieure est en effet soumise à la Charte canadienne des droits et libertés, à la Charte des droits et libertés de la personne et au Code civil du Québec qui visent à protéger la vie privée des citoyens. Il est interdit notamment de capter et de stocker des images prises sur les voies publiques ou sur les résidences voisines. La conservation des images est généralement limitée à 30 jours.

Il convient aussi de donner un avertissement clair, par voie d’affiche, que la zone filmée fait l’objet d’une vidéosurveillance avec enregistrement. Enfin, à l’intérieur d’une résidence, on doit respecter les règles éthiques. Par exemple, n’installez jamais de caméras dans les salles de bains ou les toilettes!

Systèmes analogiques et numériques

Un système de vidéosurveillance se compose toujours au moins d’une caméra, d’un moniteur pour visualiser les images captées et d’un enregistreur. On trouve trois grands types de systèmes de vidéosurveillance, soit les systèmes analogiques (magnétoscope), les systèmes numériques (DVR ou PVR) et les systèmes mixtes qui combinent les deux technologies.

Dans un système analogique, les caméras et les moniteurs analogiques forment un circuit fermé qu’on appelle CCTV (Closed Circuit Television). Les signaux vidéo analogiques sont aiguillés vers le moniteur par un multiplexeur ou un commutateur.

Dans un système numérique, les caméras numériques, appelées aussi caméras IP ou caméras réseau, sont reliées au réseau informatique local (LAN) et au réseau Internet (WAN). Les images captées par le système de vidéosurveillance peuvent être consultées à distance par Internet grâce à un ordinateur ou à un téléphone intelligent.

Dans les systèmes mixtes, soit à la fois analogiques et numériques, les caméras analogiques sont reliées au réseau local (LAN) par un serveur de caméra numérique ou sont directement branchées sur un enregistreur numérique DVR (Digital Video Recorder) ou PVR (Personal Video Recorder), qui convertit le signal vidéo analogique en signal numérique.

Lorsque vous branchez plus d’une caméra sur un enregistreur numérique DVR IP, assurez-vous de bien avoir en main toutes les licences d’utilisation logicielle requises, soit une licence par caméra. Sinon, les images provenant des caméras supplémentaires ne seront pas enregistrées!

Caméras

Sur le marché, il existe une grande diversité de caméras de vidéosurveillance : analogiques ou numériques, fixes ou mobiles (PTZ), couleurs ou noir et blanc, intérieures ou extérieures, etc. Selon les modèles et l’utilisation, les caméras peuvent être aussi dotées de microphones pour la transmission des signaux audio (vidéophonie) ou de dispositifs de captation et de LED infrarouge pour la vision nocturne.

Choisir une caméra parmi tous ces modèles n’est pas toujours chose facile. Il est important de vous familiariserez avec quelques types de caméras et leurs principaux composants.

Constitution d’une caméra

Une caméra comprend quatre éléments, soit:

  • un système optique, l’objectif, qui concentre les photons lumineux vers la surface sensible du capteur;

  • un capteur photosensible, généralement de type CCD (Charge Coupled Device), qui convertit les photons lumineux en un signal électrique ;

  • un circuit électronique qui filtre, amplifie et transforme le signal électrique ;

    • en un signal vidéo de 1 V dans 75 Ω pour une caméra analogique,

    • en un signal numérique pour une caméra IP;

  • un boîtier qui protège l’ensemble de la caméra de l’environnement (poussière) et régule sa température.

Parmi les accessoires indispensables d’une caméra, on trouve le bloc d’alimentation (power supply) et le dispositif de fixation (support). Selon les modèles, les caméras peuvent être montées sur un pied orientable fixé au mur ou au plafond, ou encore être encastrées ou montées en saillie. Enfin, pour les environnements extérieurs rudes, il existe des boîtiers étanches et résistants aux intempéries ou au vandalisme.

Principaux types de caméras

Bien que les caméras numériques ou caméras IP soient de plus en plus populaires, les caméras analogiques CCTV sont encore très utilisées. En plus d’être faciles à installer et très fiables, ces caméras offrent les avantages d’une optique puissante, d’une grande sensibilité, d’un large choix de modèles et d’un coût faible. Notez que, dans ce type de caméra, un convertisseur numérique à analogique transforme le signal vidéo numérisé en un signal vidéo analogique afin de le transmettre sur un câble coaxial.

En plus du capteur CCD, les caméras IP sont équipées d’un microprocesseur interne qui assure la compression et le traitement des images, ainsi que leur mise en réseau. Comme tous les composants du réseau local (LAN), les caméras doivent posséder leur propre adresse IP. Leur principal atout : elles peuvent être consultées en temps réel et commandées à distance par Internet grâce à un ordinateur ou à un téléphone intelligent.

Les caméras IP motorisées (PTZ) peuvent aussi être équipées d’un système de traitement de l’image afin de suivre automatiquement une personne en mouvement dans la limite de leur champ d’action (auto-tracking) et déclencher une alarme

Certains modèles de caméras IP sont dotés d’un capteur mégapixel qui fournit des images à très haute définition (un million de mégapixels ou plus). Cette résolution, deux à trois fois supérieure à celle des caméras analogiques, permet d’obtenir des détails plus nets et une vision plus large. Par contre, elles sont moins sensibles à la lumière et consomment davantage de bande passante que les caméras IP ordinaires. Elles exigent aussi des capacités de stockage beaucoup plus importantes.

  • Caméras fixes

Les caméras fixes sont orientées vers un endroit précis à surveiller, par exemple une porte d’entrée. L’orientation de la caméra est déterminée au moment de son installation.

Parfaitement visible, ce type de caméra présente un certain effet dissuasif. Elles sont habituellement munies d’objectifs à focale variable (zoom) qui permettent des vues éloignées ou rapprochées

  • Caméras à dôme fixe

Les caméras à dôme fixe sont composées d’un caisson fixe en forme de dôme et d’un capteur orientable dans toutes les directions, de gauche à droite (en général, sur 360 degrés) ou de bas en haut.

Compactes et de petite taille, ces caméras présentent l’avantage d’être très discrètes et de ne pas dévoiler la direction dans laquelle elles pointent

  • Caméras PTZ

Les caméras PTZ (Pan, Tilt et Zoom) sont munies d’un capteur à haute résolution et d’un objectif à grand angle qui permettent de saisir des vues panoramiques (pan), inclinées au-dessus de l’horizon (tilt) ou rapprochées (zoom).

Les fonctions panoramiques, inclinaison et zoom donnent des images plus nettes et offrent une couverture plus large.

Enfin, certains types de caméras sont spécialement conçus pour assurer une surveillance de jour comme de nuit. Ces caméras sont équipées de DEL à infrarouges (IR) qui émettent automatiquement une lumière IR lorsque la luminosité devient insuffisante. Les rayons IR, invisibles à l’œil humain, sont détectés par les capteurs CCD.

Selon les modèles, la portée de la vision nocturne à IR peut varier de 5 à 50 m. Pour une vision nocturne optimale, ce type de caméra est généralement pourvu de la fonctionnalité jour/nuit. Cette dernière consiste à filmer en couleurs le jour et en noir et blanc la nuit; en effet, le noir et blanc accentue les contrastes lorsque la luminosité est faible.

Les caméras à vision nocturne sont particulièrement bien adaptées pour les environnements extérieurs.

Paramètres optiques

En installant un système de vidéosurveillance, vous devez vous assurer de bien ajuster la position et l’objectif des caméras, et d’effectuer leur mise au point (focus). En d’autres mots, il convient de vérifier que les images qui proviennent des caméras soient bien cadrées, bien exposées et parfaitement nettes lorsqu’elles sont diffusées sur les moniteurs.

Pour obtenir des images de qualité optimale, il faut régler correctement les trois paramètres suivants:

  • le champ de vision et la focale ;

  • l’exposition (ouverture du diaphragme);

  • la profondeur de champ.

La description de ces trois paramètres ainsi que les indications relatives au réglage sont données ci-après.

Champ de vision et focale

La première opération consiste à définir le champ de vision, c’est-à-dire la zone de couverture et le niveau de détail à filmer. Le champ de vision correspond au rapport entre la focale de l’objectif et la taille du capteur qui est en général de ½ po (12,5 mm), ⅓ po (8,5 mm) ou ¼ po (6,4 mm). La focale (F), exprimée en mm, est la distance qui sépare le point où convergent les rayons lumineux (le foyer) et le plan où l’image se forme à la surface du capteur. Plus la distance focale F est élevée, plus le champ de vision est réduit. La position de la caméra étant généralement précisée dans le devis du client, vous devrez estimer la focale de l’objectif à installer. Pour ce faire, le plus simple est d’utiliser un calculateur de focale mis en ligne sur les sites des fabricants de caméras.

Les objectifs peuvent posséder une focale fixe (objectif classique, objectif grand-angle, téléobjectif) ou une focale variable (varifocale); c’est le cas des objectifs à foyer progressif et zoom qui offrent une gamme de focales s’étalant typiquement de 4 mm à 12 mm. Dans ce cas, la focale peut être réglée manuellement ou automatiquement.

Exposition

La quantité de lumière qui atteint la surface sensible du capteur est un facteur déterminant sur la qualité des images. Celle-ci ne doit être ni trop faible (sous-exposition) ni excessive (surexposition). On peut déterminer cette quantité de lumière en réglant manuellement l’ouverture du diaphragme (ou iris) de l’objectif. Cette opération est particulièrement importante dans les environnements intérieurs où l’éclairage peut être faible.

Dans les environnements intérieurs où le niveau d’éclairement est stable, on peut utiliser un objectif à diaphragme fixe (non ajustable). Par contre, dans les environnements où la luminosité est très variable, il est préférable d’utiliser un objectif avec un diaphragme motorisé à réglage automatique. Ce dernier permet de corriger l’exposition automatiquement en fonction de la luminosité externe. Ce type de diaphragme, qu’on appelle aussi diaphragme DC (ou DC drive en anglais) est commandé directement par le circuit électronique de la caméra par un signal électrique c.c. l’objectif doit être raccordé à la caméra.

Sachez qu’il existe aussi des objectifs dont le diaphragme est commandé par un signal généré à l’intérieur de l’objectif (video drive). Toutefois, ceux-ci ne sont plus utilisés en vidéosurveillance.

Profondeur de champ

La profondeur de champ (depth of field) correspond à la zone dans laquelle les objets et les personnes à filmer doivent se situer pour que les images soient nettes. Cette zone de netteté dépend de la distance entre la caméra et les objets, de la distance focale (F) et de l’ouverture du diaphragme de l’objectif. La profondeur de champ est d’autant plus étendue que la focale est élevée ou que l’ouverture du diaphragme est faible.

Le réglage de la profondeur de champ peut être fait manuellement ou automatiquement (auto focus). Pour bien mettre au point l’image, pointez la caméra sur un objet fixe situé dans la zone désirée, puis réglez la focale ou l’ouverture du diaphragme, au besoin.

Lorsqu’on fait la mise au point avec un nouvel objectif, il peut être nécessaire de régler le foyer arrière (back focus). Ce dernier est la distance qui sépare le capteur et la lentille arrière de l’objectif. Selon les modèles, une vis ou une bague située sur le boîtier de la caméra permet de déplacer le capteur et de régler manuellement le foyer arrière.

Câblage et connectique

Un signal vidéo est un signal électrique qui permet de transmettre et de reproduire sur un moniteur des images en mouvement. Il peut provenir d’une caméra ou encore d’un lecteur DVD ou Blu-ray. Un signal vidéo analogique est composé habituellement de deux parties:

  • la luminance, désignée Y, qui correspond à l’intensité lumineuse produite par l’image monochrome ;

  • la chrominance, désignée C, qui comprend les informations relatives aux couleurs des images.

Selon le type de signal vidéo, la luminance (Y) et la chrominance (C) peuvent être transportées sur un même câble coaxial (signal vidéo composite) ou véhiculées séparément dans deux câbles coaxiaux regroupés sous une enveloppe commune (signal S-vidéo, appelé aussi vidéo Y/C ou Super Vidéo). Sur de courtes distances, le format S-vidéo fournit une meilleure qualité d’image que le signal vidéo composite. Par contre, ce dernier permet des connexions sur de plus grandes distances et, des deux formats, il est le plus utilisé en vidéosurveillance.

La distribution des signaux vidéo analogiques en circuit fermé (CCTV) se fait au moyen de câbles coaxiaux de 75 ohms d’impédance à blindage tressé en cuivre, de type RG59/U de 20 AWG ou de type RG6/U de 18 AWG, selon la distance à parcourir. Plus flexibles, les câbles en cuivre dont le blindage est tressé à 95 % offrent moins de résistance au mètre et, de ce fait, permettent d’atténuer les pertes de signal. Afin d’assurer des raccordements solides et sûrs, ces câbles coaxiaux sont habituellement munis d’une fiche de type BNC (Bayonet Neill-Concelman).

Dans un système de vidéosurveillance numérique, les signaux vidéo sont transmis par des câbles informatiques standards de catégorie 5e ou 6 munis de fiches RJ45. Selon les modèles de caméra, l’alimentation peut être séparée (externe) ou prise en charge par ces câbles, qui sont raccordés à un commutateur possédant la technologie PoE (Power over Ethernet). Cette dernière fournit une tension d’alimentation de 48 Vcc ou 24 Vcc sur les câbles informatiques du réseau Ethernet (LAN) qui transportent les données. Il est également possible d’introduire un injecteur POE entre le commutateur et la caméra.

Pour transmettre un signal vidéo d’un ordinateur à un moniteur (téléviseur, écran ACL ou plasma), on utilise des câbles informatiques munis de connecteurs VGA (Video Graphics Array) pour les signaux analogiques, DVI (Digital Video Interactive ou Digital Video Interface) ou HDMI (High Definition Multimedia Interface) pour les signaux numériques. Faites bien attention, car il existe plusieurs formats DVI et vous devez vous assurer que les connecteurs et les câbles sont compatibles.

Les caméras fonctionnent à très basse tension, soit à 24 Vca ou 12 Vcc, selon les modèles. Elles doivent donc être alimentées par l’intermédiaire d’un adaptateur relié à la tension de secteur (120 V). Lorsque vous installez une caméra à l’extérieur, portez attention à la puissance du transformateur et au calibre des conducteurs d’alimentation. En effet, l’hiver, afin de préserver les circuits électroniques du froid, le boîtier de la caméra est chauffé, ce qui entraîne une augmentation de la consommation électrique et donc de la puissance nécessaire.

Diffusion sonore

Chaîne haute-fidélité, poste de radio, lecteur CD, lecteur MP3 sont autant d’appareils de diffusion sonore présents dans une demeure. Au lieu de les déplacer de pièce en pièce ou d’en installer dans chacune d’elles, un système domotique muni d’un amplificateur multizone permet de centraliser les sources sonores et de les rediffuser dans chacune des pièces. Ce type de diffusion sonore, appelée diffusion multizone, procure un son de qualité dans chacune des pièces de la maison. Elle peut être commandée localement, au moyen de télécommandes ou de dispositifs muraux de réglage de volume sonore, ou encore être intégrée à des scénarios domotiques.

Autre atout, ce système de diffusion peut gérer d’autres fonctions comme l’interphone et l’accueil des visiteurs. Par exemple, la diffusion sonore peut se mettre automatiquement en pause lorsqu’on sonne à la porte ou qu’on actionne l’interphone.

L’amplificateur multizone est l’appareil central du système de sonorisation. Il comprend plusieurs entrées pour connecter les sources et plusieurs sorties pour connecter les haut-parleurs. Leur nombre varie selon le modèle, comme le montre l’illustration de la page suivante. Se comportant comme un répartiteur électronique, l’amplificateur multizone possède une série de relais qui aiguillonnent les signaux sonores vers les pièces désirées où sont installés les haut-parleurs

Un signal audio est un signal électrique dont la tension et le courant peuvent varier de quelques millivolts et microampères, à la source, jusqu’à des centaines de volts et d’ampères, dans les haut-parleurs. Selon leur tension ou puissance, on distingue trois grands types de signaux audio, qu’on appelle source (de 1 µV à 1 mV), niveau de ligne (environ 1 V) et puissance (de 1 W à 100 W).

Sur le marché de la diffusion sonore de haute performance, il existe plusieurs fabricants importants comme Sonos, Bose ou Control4. Toutefois, lorsque vous choisissez un système de sonorisation, vérifiez bien les différents types de ports de l’amplificateur, les protocoles de communication pris en charge et les applications offertes. En effet, plusieurs systèmes de haute performance n’offrent aucune possibilité d’intégration à un système domotique. À l’inverse, certains modèles peuvent être reliés à un système domotique ou inclure eux-mêmes des applications domotiques.

Le câblage des systèmes de diffusion sonore exige des câbles multiconducteurs spéciaux qui varient selon les modèles, les appareils et les fabricants. Pour choisir les câbles et les connecteurs appropriés, reportez-vous au manuel du fabricant.

Cinéma maison

Avec l’arrivée des technologies audiovisuelles numériques à haute définition (HD), le cinéma maison (home theater) gagne en popularité. Comme son nom le suggère, il permet de reproduire à la maison des conditions de visionnement et de sonorisation comparables à celles d’une salle de cinéma.

La conception d’un système de cinéma maison au sein d’un réseau domotique suppose l’intégration de plusieurs appareils audiovisuels (vidéoprojecteur, écran ACL ou plasma, lecteur DVD ou Blu-ray, etc.), informatiques (ordinateur, serveur multimédia), d’éclairage et de commande. La coordination de tous ces appareils s’inscrit dans des scénarios domotiques.

Pour raccorder les écrans ou les téléviseurs numériques HD à un vidéoprojecteur, un récepteur TV, un ordinateur ou un lecteur Blu-ray, on utilise des câbles et des connecteurs HDMI (pour High-Definition Multimedia Interface). Créée en 2002, la norme HDMI permet de distribuer différents formats vidéo numériques, dont la haute définition (HD et UHD). En plus de la vidéo, elle permet de véhiculer simultanément des signaux audio de très haute performance. En effet, les signaux audio sont décompressés et sont transmis sur huit canaux numériques, sans aucune détérioration. Le rendu des images et du son est donc optimal

Il existe plusieurs versions de la norme HDMI. Pour garantir une transmission optimale, vous devez vous assurer que les câbles et les connecteurs sont de la même version HDMI. La version HDMI 1.4 est actuellement très répandue ; celle-ci supporte la vidéo 3D, le son stéréophonique Dolby True-HD (sans pertes ni distorsions) et le transport bidirectionnel des données informatiques à haute vitesse (100 Mbit/s) entre les appareils.