Comment fonctionnent les caméras de surveillance (Guide)

Vous êtes-vous déjà demandé comment ces petits appareils fixés au mur assurent la sécurité de votre maison ? Je me suis posé la même question avant d’installer mon système Ring. Dans cet article, je vous explique le fonctionnement de la technologie des caméras de surveillance en termes simples.

Ma formation d’ingénieur et mon expérience pratique dans l’installation de caméras de sécurité à domicile m’ont permis d’acquérir des connaissances qui vont au-delà de ce que vous trouverez dans les manuels de produits. Je vous expliquerai tout, des composants de base aux fonctionnalités avancées, afin que vous compreniez précisément comment ces dispositifs protègent votre propriété.

Qu’est-ce qu’une caméra de surveillance ?

Une caméra de surveillance enregistre l’activité d’une zone spécifique. Contrairement aux webcams ou aux caméras de smartphones, ces appareils fonctionnent en continu, résistent à des conditions difficiles et répondent à des besoins de sécurité. Mes caméras Ring s’activent lorsqu’elles détectent un mouvement et envoient immédiatement un message à mon téléphone, chose que les caméras ordinaires ne peuvent pas faire.

Elles observent et documentent les activités sans que personne ne surveille physiquement l’espace. Elles dissuadent les intrus potentiels tout en enregistrant des preuves en cas d’incident. Mes caméras extérieures résistent sans problème aux conditions climatiques extrêmes de l’Indiana, de la chaleur estivale à la neige hivernale.

Vous trouverez des caméras de surveillance dans différents endroits. Les maisons sont généralement équipées aux points d’entrée (porte d’entrée, garage, arrière-cour). Les entreprises surveillent les caisses enregistreuses, les zones d’inventaire et les parkings. Les espaces publics tels que les parcs, les rues et les bâtiments publics les utilisent pour une protection plus globale. Les caractéristiques varient d’un endroit à l’autre, mais tous les systèmes permettent finalement de surveiller les espaces lorsque les humains ne peuvent pas le faire.

Les différents types de caméras de surveillance

En achetant mes caméras, j’ai rencontré plusieurs catégories distinctes répondant à des besoins différents en matière de sécurité. Voici ce que j’ai appris avant d’opter pour mon système Ring.

Caméras analogiques et caméras numériques

Les caméras analogiques utilisent une technologie plus ancienne qui envoie des signaux vidéo continus via des câbles coaxiaux. Ces systèmes se connectent à des enregistreurs numériques pour le stockage et offrent une résolution plus faible. Je n’ai pas choisi ce type de caméras pour mon domicile.

Les caméras numériques ou IP convertissent les images en paquets de données envoyés sur des réseaux. Les caméras annulaires entrent dans cette catégorie. Elles capturent des images en haute résolution (1080p), se connectent aux réseaux domestiques et stockent les images localement ou dans le cloud. Elles me permettent de surveiller ma maison depuis n’importe où en utilisant mon téléphone.

Caméras avec ou sans fil

Les caméras filaires nécessitent des connexions physiques pour l’alimentation et les données. Elles fournissent des enregistrements stables sans interférence de signal, mais l’installation est plus complexe. Mon voisin a passé un week-end entier à percer des murs et à faire passer des câbles dans son grenier pour son système Ubiquiti.

Les caméras sans fil utilisent le Wi-Fi et fonctionnent avec des batteries ou des prises de courant proches. L’installation a pris moins d’une heure pour les trois caméras, mais la résolution d’un problème de connexion avec l’une d’entre elles a pris une heure supplémentaire. L’inconvénient ? Elles nécessitent des signaux Wi-Fi puissants et un renouvellement régulier de la batterie.

Caméras spécialisées : PTZ et autres

Les caméras PTZ (pan-tilt-zoom) se déplacent horizontalement et verticalement et zooment sur les sujets. Je ne les ai pas achetées pour ma maison – elles sont trop chères – mais je les ai vues dans des immeubles de bureaux. La sécurité peut suivre les mouvements dans le parking avec une seule caméra au lieu de plusieurs.

Parmi les autres options, citons :

• Les caméras dômes (discrètes, résistantes au vandalisme).
• Les caméras tourelle (combinant l’esthétique du dôme et la clarté directionnelle de la caméra bullet).
• Les caméras multicapteurs couvrant de larges zones avec une seule unité.

Caméra intérieure vs caméra extérieure

Les caméras d’intérieur sont moins bien protégées contre les intempéries contre les intempéries et coûtent moins cher. Elles fonctionnent bien dans les salons et les cuisines où la température et l’humidité restent constantes.

Les caméras d’extérieur ont besoin d’une protection sérieuse contre les intempéries. Mes caméras Spotlight Ring sont classées IP65 pour la pluie, la neige, la poussière et les variations de température. Ma première caméra extérieure est morte après un hiver dans l’Indiana parce qu’elle n’était pas correctement protégée contre les intempéries. Vérifiez toujours les plages de température de fonctionnement avant votre achat.

Composants et fonctionnalités de base

Voici comment fonctionnent les caméras de surveillance, d’après mon expérience avec Ring et mes recherches sur d’autres systèmes :

• Objectifs et capteurs de lumière : Les objectifs grand angle (140° pour mes caméras Ring) concentrent la lumière sur le capteur d’image. Leur qualité influe directement sur la qualité des enregistrements et le champ de vision. Mes caméras utilisent des capteurs CMOS, qui se comportent relativement bien en cas de faible luminosité.
• Capteurs d’image : Des millions de photosites (pixels) convertissent la lumière en signaux électriques. Mes caméras 1080p capturent environ 2 millions de pixels par image, ce qui est suffisant pour identifier les visages et les plaques d’immatriculation dans de bonnes conditions, mais s’avère difficile en cas de mouvement rapide.
• Traitement du signal : Le processeur de la caméra améliore les données brutes du capteur par la réduction du bruit, la correction des couleurs, le réglage du contraste et la balance des blancs. Le processeur détermine en grande partie la qualité de la vision nocturne – les modèles les plus récents produisent des images plus nettes en cas de faible luminosité que la caméra de ma porte d’entrée de première génération, qui produit une image granuleuse.
• Encodage et transmission : Les caméras compressent la vidéo (H.264 dans les modèles Ring) avant de l’envoyer via des connexions Wi-Fi ou filaires vers des systèmes de stockage ou des serveurs en ligne. L’ensemble de ce processus – de la lumière entrant dans l’objectif à la vidéo sur mon téléphone – se fait presque instantanément : les notifications arrivent dans les secondes qui suivent la détection d’un mouvement.

Sources d’alimentation et conditions requises

L’installation des caméras m’a obligé à réfléchir aux options d’alimentation, ce que je n’avais pas envisagé jusqu’au jour de l’installation.

Options d’alimentation standard

La plupart des caméras de surveillance utilisent l’une des trois sources d’alimentation suivantes : prises de courant standard, batteries ou alimentation par Ethernet (PoE). La caméra de ma porte d’entrée se connecte au câblage existant de la sonnette et utilise une alimentation continue de 16 à 24 V CA. Elle fonctionne en continu sans souci d’alimentation.

Dans mon ancienne maison, j’utilisais des caméras Ring alimentées par batteries une installation sans câblage. Elles fonctionnaient avec des batteries lithium-ion rechargeables dont l’autonomie était de 3 à 6 mois, en fonction de l’activité et de la température. L’hiver dans l’Indiana a réduit la durée de vie des batteries de 25 % en raison des températures glaciales. Rien de pire que de monter sur une échelle en février pour changer la batterie d’une caméra !

Alimentation par Ethernet (PoE)

Mes caméras Ring actuelles utilisent la technologie Power over Ethernet, beaucoup plus fiable. Elles reçoivent l’alimentation et les données par le biais d’un seul câble Ethernet, ce qui élimine la nécessité d’utiliser des câbles d’alimentation séparés ou des prises de courant.

L’installation a nécessité le passage de câbles, mais les bénéfices ont justifié le travail. Pas de batterie déchargée, des connexions aussi fiable que le Wi-Fi et une alimentation constante pour les fonctionnalités avancées sans avoir à économiser la batterie.

Les avantages du PoE incluent un câblage plus simple (un seul câble au lieu de deux), des performances fiables par tous les temps et un système d’alimentation à distance pour les caméras gelées. Pour les systèmes comportant plus de trois caméras, je recommande vivement l’utilisation du PoE, compte tenu de mon expérience des deux approches.

Considérations relatives à la consommation d’énergie

La consommation d’énergie varie considérablement d’un type de caméra à l’autre. La caméra filaire de mon entrée consomme environ 4 watts en continu. Les caméras extérieures PoE consomment 5 à 7 watts chacune, soit un peu plus que les modèles à batterie.

Une ampoule LED typique consomme entre 8 et 12 watts, de sorte que même l’utilisation simultanées de plusieurs caméras n’aura pas d’impact significatif sur les factures d’électricité. En revanche, les systèmes plus importants font gonfler la facture. Une installation PoE de 16 caméras peut consommer de 60 à 100 watts en continu, ce qui équivaut à faire fonctionner un ordinateur portable 24/7.

Options solaires

Pour les endroits difficiles d’accès, les caméras solaires constituent une excellente alternative. Plusieurs fabricants produisent des panneaux solaires qui se connectent directement aux caméras extérieures. Ce type de système fonctionne mieux dans les climats ensoleillés, bénéficiant d’au moins 3 à 4 heures d’ensoleillement direct par jour. Dans l’Indiana, où les nuages sont fréquents, l’énergie solaire est moins fiable tout au long de l’année, mais la caméra solaire Ring de mon voisin fonctionne très bien du côté le plus ensoleillé de la rue.

Considérations sur l’alimentation de secours

Des coupures de courant ont mis en évidence les faiblesses de mon installation initiale. Désormais, mes caméras PoE se connectent via un commutateur réseau alimenté par un onduleur qui fournit environ 4 heures d’alimentation de secours en cas de panne. Pour les systèmes PoE, l’installation du commutateur central protège l’ensemble du système grâce à la batterie.

Comprendre les exigences en matière d’alimentation m’a permis de planifier l’emplacement des caméras afin d’obtenir une couverture maximale sans compromettre la fiabilité ou nécessiter une maintenance constante.

Stockage et gestion des enregistrements

Après l’installation, je me suis rapidement rendu compte que le stockage était aussi important que les caméras elles-mêmes. Voici les principales options :

• Cartes microSD : Intégrées dans les caméras autonomes pour le stockage local. La carte de 128 Go de ma première caméra a stocké deux semaines de mouvements, mais elle est tombée en panne après six mois de réécritures continues. Principal inconvénient : si quelqu’un vole la caméra, il emporte toutes les preuves avec lui.
• Systèmes NVR/DVR : Dispositifs d’enregistrement dédiés se connectant à plusieurs caméras. Le NVR de 4 To d’un ami stocke un mois d’images provenant de huit caméras. Coût initial plus élevé (300-600 €), mais pas de frais mensuels. Vous êtes propriétaire des images tout en assumant l’entière responsabilité de la maintenance et des sauvegardes.
• Stockage en ligne : Mon choix actuel avec Ring (environ 10 € par mois pour 60 jours de stockage). J’accède aux enregistrements depuis n’importe où et je ne m’inquiète jamais des défaillances matérielles. Inconvénients : Les caméras deviennent inutiles en cas de coupure d’internet, et la protection de la confidentialité dépend des pratiques de sécurité du fournisseur.
• Systèmes hybrides : Les caméras les plus récentes offrent à la fois un stockage en ligne et un stockage local. Lorsque le réseau Internet est interrompu, elles mettent les images en mémoire tampon localement, puis les téléchargent lorsque la connexion est rétablie. Ce système est plus coûteux, mais il allie la commodité du cloud à la fiabilité du stockage local – c’est la voie de mise à niveau que je prévois.
• Exigences en matière de stockage : Pour les caméras 1080p, comptez 2 à 5 Go par jour et par caméra avec le déclenchement de mouvement ou 15 à 30 Go par jour pour un enregistrement continu. Choisissez votre approche de stockage en fonction du nombre de caméras, de votre budget et de vos besoins en matière de fiabilité.
• Logiciel de gestion : Un bon logiciel transforme les séquences brutes en informations de sécurité exploitables. L’appli de Ring me permet de trier par caméra ou par heure, de sauvegarder des séquences importantes, de partager des images et de définir des zones de mouvement – même si la recherche d’enregistrements plus anciens semble inutilement complexe.

Connectivité du réseau et besoins en bande passante

En passant à une passerelle Ubiquiti pour mon internet domestique, j’ai appris comment les caméras de surveillance influent sur les performances du réseau. Prévoir l’installation de caméras Ubiquiti et d’un rack de stockage local m’a permis de tirer de précieuses leçons en matière de connectivité.

Types de connexion

Les caméras de surveillance se connectent aux réseaux de plusieurs manières :

• Ethernet (câblé) : Les caméras PoE Ring utilisent des connexions Ethernet directes, fournissant l’alimentation et les données par le biais d’un seul câble. Cela offre une fiabilité et une vitesse maximales avec un minimum d’interférences. Mes futures caméras Ubiquiti utiliseront Ethernet pour des performances fiables.
• Wi-Fi: De nombreuses caméras grand public utilisent le Wi-Fi 2,4 GHz ou 5 GHz. Pratique pour les installations rapides, mais moins fiable – mes premières caméras se sont déconnectées de manière aléatoire lors d’une forte pluie. Si vous optez pour des caméras Wi-Fi, placez votre routeur au centre ou ajoutez des points d’accès pour une couverture efficace de l’ensemble de la propriété.
• Données cellulaires : Certaines caméras spécialisées incluent une connectivité 4G/5G comme connexion de secours ou principale. Elles coûtent plus cher (10-15 €/mois par caméra) mais fonctionnent en cas de pannes d’internet – une fonctionnalité que j’ai envisagée mais que je ne pouvais pas justifier financièrement.

Consommation de bande passante

Chaque caméra consomme de la bande passante, ce qui s’accumule rapidement. Mes mesures :

Caméra 1080p (qualité moyenne) :

• Visionnage en direct : 2-3 Mbps par flux
• Chargement d’enregistrement : 1-2 Mbps pendant les périodes de mouvement

Caméra 4K (haute qualité) :

• Visionnage en direct : 8-10 Mbps par flux
• Chargement d’enregistrement : 4-6 Mbps pendant les périodes de mouvement.

Mon système à trois caméras atteint parfois un total de 15 Mbps lorsque toutes les caméras détectent des mouvements simultanément. Mon Internet à 1 200 Mbps gère cela facilement, mais les connexions plus lentes (moins de 200 Mbps) peuvent avoir des difficultés lors des pics d’activité des caméras. La connexion DSL rurale de mes parents gère à peine une caméra, ce qui vaut la peine d’être pris en compte dans des situations similaires.

Trafic sur le réseau local

Même les systèmes basés sur le cloud génèrent un trafic important sur le réseau local. Ma passerelle Ubiquiti indique que mon système Ring transfère 15 à 20 Go par mois vers le cloud.

Pour les caméras Ubiquiti programmées qui enregistrent en continu vers un NVR, je me prépare à un trafic local plus important. Un système à quatre caméras 1080p enregistrant 24h/24 et 7j/7 génère plus de 2 To par mois sur votre réseau. Cela n’affectera pas la bande passante Internet mais aura un impact sur les performances du réseau local.

Exigences en matière de routeur et de commutateur

Les routeurs grand public standard gèrent sans problème 3 à 4 caméras. Les systèmes plus importants, en particulier avec un enregistrement continu, nécessitent des améliorations du réseau :

1. Commutateurs gérés : Mon installation Ubiquiti comprend un commutateur PoE géré qui donne la priorité au trafic des caméras afin d’éviter les chutes de trame. Ce type de commutateur n’est pas peu cher (plus de 300 €), mais il est essentiel pour assurer des performances fiables.
2. Segmentation VLAN : J’ai configuré ma passerelle pour placer les caméras sur un VLAN séparé, les isolant du reste du trafic réseau pour des raisons de sécurité et de performance. Il m’a fallu un samedi entier pour configurer correctement ce réseau, mais il fonctionne désormais sans problème.
3. Paramètres QoS : Les configurations de qualité de service donnent la priorité aux flux vidéo par rapport au trafic moins urgent. Cela a fait une grande différence lorsque ma famille regardait des vidéos 4K pendant que je vérifiais les caméras à distance.

Considérations relatives à l’accès à distance

La visualisation à distance des images des caméras nécessite des connexions sortantes. Ma passerelle Ubiquiti offre plusieurs options :

• Accès via application : Ring et Ubiquiti proposent des applications qui se connectent à des services cloud et ne nécessitent que peu de configuration. La plupart des utilisateurs devraient s’en tenir à cette approche plus simple.
• Accès VPN : Pour un accès direct à mon NVR, j’ai configuré un VPN, permettant des connexions sécurisées sans exposer les caméras à l’internet public. Ce n’est pas une solution destinées aux débutants – cela a nécessité plusieurs heures de travail.

Planifier une future expansion

Je recommande de disposer d’une bande passante d’au moins 5 Mbps par caméra pour le stockage sur le cloud, et de vous assurer que les réseaux locaux supportent au moins 100 Mbps pour les systèmes d’enregistrement internes. Mes projets pour les caméras Ubiquiti prévoient la mise à niveau vers un commutateur de 10 gigabits entre mon commutateur principal et le NVR pour augmenter le flux de données.

Pour les systèmes de plus de huit caméras, consultez un professionnel en gestion de réseaux pour vous assurer que votre infrastructure supporte la demande sans problèmes de performance. J’aurais aimé le faire plus tôt au lieu d’acheter un commutateur qui a rapidement été dépassé.

Fonctionnalités et technologies avancées

Les principes de base des caméras n’ont pas beaucoup changé, mais ces fonctionnalités avancées font passer les systèmes plus anciens pour des systèmes primitifs :

• Détection de mouvement : Ring utilise des capteurs PIR (détectant la chaleur corporelle) et des réglages de zone personnalisables, qui réduisent mes fausses alertes de 70 %, même s’il lui arrive de confondre des poubelles avec des personnes les jours de grand vent.
• Audio bidirectionnel : Malgré un son de qualité « drive-thru », cette fonctionnalité s’est avérée étonnamment utile pour communiquer avec les livreurs, repousser les solliciteurs et, une fois, faire fuir quelqu’un qui essayait d’ouvrir les portes de ma voiture dans mon allée.
• Vision nocturne : Mes caméras utilisent des LED infrarouges pour des images en noir et blanc jusqu’à 10m dans l’obscurité, bien qu’elles ne puissent pas voir à travers le verre et que les rayons se reflètent sur les surfaces avoisinantes.
• Vision nocturne en couleur : Les systèmes les plus récents utilisent des capteurs extrêmement sensibles avec un éclairage d’appoint minimal pour des images en couleur en cas de faible luminosité – une amélioration significative que j’ai vue à l’œuvre chez un ami.
• Technologie Starlight : les caméras haut de gamme (+300 €) utilisent une technologie militaire amplifiant plusieurs milliers de fois la lumière disponible pour produire des images en couleur à partir de la seule lumière de la lune ou de réverbères éloignés.
• Détection de personnes : L’IA fait la différence entre les formes humaines d’autres objets en mouvement, ce qui réduit considérablement les fausses alertes provoquées par les animaux et les mouvements de débris.
• Détection de colis : Cette fonctionnalité reconnaît les colis livrés et envoie des alertes spécifiques, sauvant ainsi mes colis de la pluie à plusieurs reprises.
• Intégration à la maison intelligente : Mes caméras déclenchent les lumières extérieures lorsqu’elles détectent un mouvement après le coucher du soleil, verrouillent automatiquement les portes lorsque je pars, et enregistrent les séquences importantes sur un stockage local en plus des sauvegardes sur le cloud.

Caméras de surveillance dans les maisons intelligentes

L’intégration des caméras à d’autres dispositifs intelligents les fait passer du statut de simples outils d’enregistrement à celui de composants essentiels d’un écosystème de sécurité domestique proactif :

• Intégration Alexa/Google : Ring fonctionne directement avec Alexa d’Amazon, me permettant de voir les images des caméras sur mon Echo Show lorsque je dis « Montre-moi la porte d’entrée » – bien qu’Alexa déclare à l’occasion ne pas comprendre la commande.
• Hubs domotiques : Vous pouvez connecter différentes marques, et notamment permettre aux éclairages Philips Hue de réagir lorsque les caméras Ring détectent un mouvement, après un simple processus de configuration de 15 minutes.
• Connexions IFTTT : Certains applets gratuits permettent des interactions entre différentes marques et produits, comme mon installation qui allume des lumières intérieures spécifiques lorsque la caméra de l’allée détecte un mouvement après le coucher du soleil.
• Applications pratiques : Lorsque les caméras extérieures détectent un mouvement pendant la nuit, elles déclenchent les lumières extérieures pendant trois minutes, ce qui améliore la qualité vidéo et dissuade les intrus tout en économisant de l’énergie.
• Intégration des serrures intelligentes : La caméra de ma porte d’entrée communique avec mon ouvre-porte de garage intelligent, ce qui me permet de faire entrer les réparateurs ou les gardiens de maison à distance lorsque je ne suis pas à la maison.
• Accès à distance : Je gère tout via l’appli Ring ou le tableau de bord SmartThings, avec des alertes personnalisées (être toujours alerté lors des livraisons, être notifié seulement lorsque la maison est vide) et des niveaux d’accès multi-utilisateurs pour les différents membres de la famille.
• Contrôle vocal : Des commandes telles que « Montre-moi l’arrière-cour » ou « Quelle a été la dernière activité à la porte d’entrée ? » fonctionnent à la fois via Google Assistant et Alexa.
• Mesures de protection de la vie privée : Les caméras intérieures se désactivent automatiquement lorsque nos téléphones sont détectés dans le domicile, le traitement vidéo se fait localement avant la transmission dans le cloud, et les volets d’intimité assurent une protection absolue de la vie privée.

Considérations relatives à la sécurité et à la protection de la vie privée

En tant qu’ingénieur, j’ai naturellement recherché des failles de sécurité dès l’installation de mes caméras. La plupart des modèles récents cryptent la vidéo à l’aide des protocoles TLS/SSL, bien que certains fabricants soient plus performants que d’autres.

Mes caméras Ring utilisent le cryptage AES-128 pour les séquences stockées et la transmission des données. Les plus grands risques pour la sécurité ? Les mots de passe faibles et les microprogrammes obsolètes. J’active les mises à jour automatiques et j’utilise un gestionnaire de mots de passe pour créer des identifiants uniques pour chaque appareil.

La protection de la vie privée ne se limite pas à la sécurité technique : il s’agit aussi de respecter les lois. De nombreux États imposent des règles concernant l’emplacement des caméras et ce qu’il est possible d’enregistrer. Là où j’habite, je peux filmer ma propre propriété, mais je dois afficher des panneaux pour informer les gens de la présence de caméras.

Certains États exigent que toutes les personnes participant à une conversation consentent à ce qu’elle soit enregistrée, ce qui a une incidence sur l’utilisation des fonctionnalités audio bidirectionnelles. J’ai orienté mes caméras de manière à éviter de trop filmer la cour de mes voisins et j’ai désactivé l’enregistrement continu pour les caméras orientées vers les zones publiques. Ce sont de simples ajustements qui me permettent de rester dans la légalité tout en assurant ma sécurité, bien qu’un voisin ait trouvé quelque chose à redire.

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