Rambler's Top100
Статьи ИКС № 9 2009
Александр Барсков  15 сентября 2009

Видеонаблюдение на пути от аналога к IP

Камеры видеонаблюдения сегодня, кажется, везде: на жилых домах и офисных зданиях, в магазинах и на вокзалах, вдоль дорог и на предприятиях. Это объясняется не только общим ростом требований к обеспечению безопасности, но и значительным снижением стоимости систем видеонаблюдения и расширением их функциональных возможностей – от идентификации авто по его номеру до спектрального анализа пламени в печах обжига.

Камеры – глаза системы

Для большинства инсталляций подходят фиксированные камеры, которые устанавливают, например, там, где надо отследить проход человека или проезд автомобиля через четко определенное место (дверь, турникет, контрольно-пропускной пункт и пр.). Если необходимо обеспечить возможность поворота камеры и приближения объекта, то применяют камеры с функциями панорамирования, наклона и изменения фокусного расстояния (PTZ). Камеры PTZ обычно стоят в 5–8 раз дороже фик-сированных, поэтому используются значительно реже.

Для видеосъемки днем или при наличии искусственного освещения чаще всего выбирают цветные камеры – они не намного дороже черно-белых. Для съемки в темноте применяют камеры с инфракрасными излучателями, которые автоматически включаются при падении внешней освещенности ниже определенного уровня. Одновременно происходит переключение камеры в черно-белый режим работы. Наличие ИК-излучателей не сильно увеличивает стоимость камеры, зато гарантирует получение изображения из темного места.

Основная тенденция рынка систем видеонаблюдения – постепенное вытеснение аналоговых камер IP-камерами. Сегодня в большинстве систем видеокартинка в конечном счете оцифровывается для хранения и воспроизведения на компьютере, однако только при использовании IP-камер оцифровка осуществляется непосредственно в камере. Хотя в настоящее время на IP-камеры приходится лишь около 20% всех проданных камер, их доля быстро увеличивается. Еще одна тенденция – выпуск мегапиксельных IP-камер с разрешением до 16 Мпикс. Доля таких камер пока лишь несколько процентов, но она тоже растет.

На практике в одном проекте могут применяться видеокамеры разных типов. Например, по периметру здания могут быть установлены фиксированные аналоговые камеры с инфракрасными излучателями, для мониторинга парковки – камеры PTZ, а для отслеживания ситуации на складе заказчик может предпочесть мегапиксельную IP-камеру и т.д. Главное – все объединить в единую систему.

В эпоху аналогового видео камеры, как правило, подключались специальными коаксиальными кабелями, изображение по которым передавалось в аналоговом виде. Сегодня все чаще применяют обычную кабельную проводку компьютерной сети (ЛВС), данные по которой пересылаются IP-пакетами. IP-камеры непосредственно подсоединяются к такой сети аналогично обычным ПК или IP-телефонам. Для подключения к ЛВС аналоговых камер требуются специальные кодеры, преобразующие видео из аналогового вида в цифровой и помещающие его в IP-пакеты.

Видеорегистраторы – ее память

Центральным элементом любой системы видеонаблюдения является комплекс, обеспечивающий сбор видеоинформации от камер, ее хранение и распределение на мониторы для просмотра и анализа.

В доцифровую эпоху снимаемое камерами изображение записывалось на обычные кассетные видеомагнитофоны. К сожалению, последние обеспечивали низкое качество картинки, да и работать с видеокассетами, организуя их учет и хранение, было непросто. Кроме того, видеокассету можно перезаписывать лишь определенное число раз, после чего качество видеоизображения резко снижается. Видеопленка часто «зажевывалась», а сами видеомагнитофоны при интенсивной эксплуатации служили не очень долго.

Средства цифровой записи видеоинформации впервые появились в киностудиях, однако их преимущества быстро оценили и службы безопасности. В системах видеонаблюдения они получили название цифровых видеорегистраторов (Digital Video Recorder, DVR). По сути, это компьютеры с платами видеозахвата и жесткими дисками для хранения информации. Название этого типа видеорегистраторов – «цифровые» – не должно вводить вас в заблуждение: они предназначены для подключения аналоговых камер, а оцифровка информации происходит только в самом регистраторе. Следуя тенденции всеобщей IP-трансформации, многие производители устройств DVR модернизировали их, реализовав поддержку IP-камер. Такие усовершенствованные продукты получили название гибридных видеорегистраторов (Hybrid DVR, HDVR).

На другом краю спектра видеорегистраторов – устройства, поддерживающие только IP-камеры. Это сетевые регистраторы (Network Video Recorders, NVR). Для подключения к ним аналоговых камер необходимо дополнительно установить упомянутые выше кодеры. Если DVR и HDVR – это всегда специализированные программно-аппаратные комплексы, то термин NVR применяют и для чисто програм-мных систем. Для работы такого ПО могут использоваться стандартные серверы или ПК, а также другие стандартные аппаратные средства. Понятно, что потенциально это менее дорогое и более гибкое решение, но оно требует больше времени и сил на настройку и оптимизацию. Стандартные серверные платформы обеспечивают более простое масштабирование, поэтому решения на базе NVR наиболее перспективны для крупных инсталляций.

Кодеки – развитие по спирали

Видеоинформация в сыром виде очень объемна, а значит, требует сверхширокой полосы пропускания каналов связи для транспортировки и огромных систем хранения данных (СХД). Чтобы снизить требования к каналам и хранилищам, применяют различные методы кодирования и сжатия информации. Выбор кодека – это всегда поиск баланса между необходимыми шириной полосы пропускания/объемом СХД и производительностью процессора: чем больше коэффициент сжатия, тем выше нагрузка на процессор, осуществляющий компрессию и декомпрессию информации.

Раньше в цифровых видеорегистраторах использовалась технология сжатия видеоинформации M-JPEG (Motion JPEG), при которой каждый видеокадр сжимается отдельно как JPEG-изображение. Сейчас все чаще применяют алгоритмы MPEG-4 и еще более новый H.264 Advanced Video Coding (MPEG-4 Part 10), обеспечивающие более высокий коэффициент компрессии. Суть этих технологий заключается в том, что из группы видеокадров полностью передается только один – опорный, а от последующих кадров пересылаются только изменения по сравнению с ним. Такой подход позволяет на 50–90% снизить требования к пропускной способности каналов и ресурсам СХД, но значительно повышает нагрузку на процессор.

С появлением мегапиксельных камер на сотни процентов увеличилось не только разрешение, но и нагрузка на процессоры. Поэтому в настоящий момент большинство таких камер используют кодек M-JPEG – пусть менее эффективный, но зато не нуждающийся в суперпроизводительных процессорах. С развитием технологий и дальнейшим уменьшением соотношения цена/производительность процессоров очевидно, что и мегапиксельные камеры станут опираться на более эффективные алгоритмы кодирования типа MPEG-4.

Проблемы перехода

Преимуществ у IP-камер много: это и совместное с другими приложениями (компьютерными, телефонными, другими видео) использование единой кабельной инфраструктуры, и возможность подачи по той же инфраструктуре электропитания (технология PoE), и более высокое разрешение… Сделать выбор в пользу новых технологий (IP) просто, если вы начинаете построение системы видеонаблюдения с нуля. Однако многие компании уже используют такие системы и перед ними стоит задача их развития с максимальным сохранением вложенных инвестиций, что особенно важно в условиях кризиса.

Первое, что нужно узнать, поддерживает ли имеющийся видеорегистратор IP-камеры? Какие модели каких производителей? Если такая поддержка отсутствует, то у поставщика видеорегистратора следует выяснить его способы модернизации с целью эту поддержку реализовать. Идеальный вариант, когда имеется возможность программного апгрейда. Если видеорегистратор абсолютно несовместим с миром IP, а вы нацелились на установку IP-камер, ничего не поделаешь, придется его менять. При выборе нового регистратора перед вами встанет, по сути, обратная задача – выяснить, сможет ли он обеспечить работу уже установленных аналоговых видеокамер.

Для подключения камер, расположенных внутри помещения и удаленных от регистратора на небольшое расстояние, вполне можно воспользоваться специальной коаксиальной (аналоговой) проводкой. Но когда проект предусматривает удаление камер на большое расстояние, например охват системой нескольких зданий, тогда гораздо проще (и дешевле) будет организовать подключение IP-камер. Если камера устанавливается в месте, до которого трудно дотянуть кабели, для ее подключения можно использовать относительно недорогое беспроводное IP-оборудование. Наконец, когда проект требует установки камер с повышенным разрешением (мегапиксельных), тогда альтернативы IP-камерам просто нет.

Если при переходе на IP вы не будете увеличивать разрешение камер, то, скорее всего, проблем с пропускной способностью сети не возникнет. Например, для часто используемого в системах видеонаблюдения разрешения CIF (320 x 320 пикселей) при пяти кадрах в секунду полоса, требуемая для одного видеопотока, не превышает 5 Мбит/с. При скорости современных ЛВС от 100 Мбит/с и выше поддержка даже нескольких десятков камер не составит проблем. Однако при переходе к мегапиксельным камерам ширина полосы, занимаемой одним видеопотоком, может возрасти на порядок, что потребует перехода на гигабитные сети. Впрочем, при широкой доступности и относительно невысокой скорости оборудования Gigabit Ethernet это тоже не выглядит серьезным препятствием.

Расширяя возможности

Современные системы безопасности должны не только собирать и анализировать видеоинформацию, но также фиксировать различные нештатные события и автоматически на них реагировать. По-этому желательно, чтобы к оборудованию систем видеонаблюдения, например к кодерам, помимо видеокамер, можно было подключать разнообразные сигнальные устройства (датчики пожарной сигнализации, влажности, различные электронные размыкатели...) и исполняющие механизмы (автоматические гидранты, заслонки, решетки, огнетушители...). Интеллектуальные датчики и исполняющие механизмы используются в системах безопасности многих объектов, и благодаря программным интерфейсам API они могут быть интегрированы в единую систему управления.

Другое направление расширения функционала систем видеонаблюдения – применение специального аналитического ПО, автоматизирующего выявление определенных ситуаций, например проезда через КПП автомобиля с заданным номером. Сегодня подобные «интеллектуальные» функции можно видеть не только в кинофильмах, но и в реальных проектах. Проблема в том, что пока они еще дороги. Ведь система должна быть спроектирована и реализована так, чтобы минимизировать число ложных срабатываний, которые могут иметь место, например, при изменении погодных условий или освещенности. Для обработки видео с моделированием возможных вариантов требуется продвинутый софт и серьезные процессорные мощности.

  

В последние годы внедрение систем видеонаблюдения во многом стимулировалось специальными государственными программами типа «Безопасный город». Предположу, что в условиях кризиса финансирование таких программ будет резко сокращено. Что касается внедрения видеонаблюдения коммерческими предприятиями, то для них главным критерием покупки любого оборудования служит его окупаемость. Значит, стоимость установки видеокамер и систем обработки видео должна быть сопоставима с возможной экономией за счет сокращения штата охранников, снижения потерь благодаря уменьшению случаев воровства (в магазинах) и т.п. Будучи более гибкими в использовании и ориентированными на подключение по существующей кабельной инфраструктуре, IP-камеры потенциально экономически более эффективны. А значит, полный переход на IP в области видеонаблюдения – лишь вопрос времени.  икс 



Алексей ВОЛКОВ, КРОКАлексей ВОЛКОВ, руководитель направления аудиовизуальных систем компании КРОК

Действительно, последние пять лет направление IP-видеонаблюдения развивается достаточно активно. Это обусловлено постепенным переходом от аналоговых видеосигналов (CCTV) к цифровым (IP). Сегодня особое внимание уделяется системам видеонаблюдения, способным обрабатывать получаемое изображение с целью обнаружения подозрительных и потенциально опасных объектов, распознавания автомобильных номеров и т.д. Эти системы реализуются в рамках таких государственных программ, как «Безопасный город». В различных ситуационных центрах они применяются в качестве инструмента видеомониторинга, оповещения и централизованного управления информационной системой. Также системы IP-видеонаблюдения в интеграции с системами видеоконференцсвязи используются в информационно-аналитических центрах крупных территориально распределенных компаний для удаленного мониторинга и контроля над объектами по всей стране. Например, на буровых или крупных стройках – для наблюдения за периметром и ходом строительства. Наличие таких систем усиливает контроль на объектах, увеличивает управляемость ресурсов и возможности планирования.

Хотелось бы отметить, что толчком для развития системы IP-видеонаблюдения стал повышенный интерес со стороны различных промышленных, транспортных, оборонных предприятий к географическим информационным системам (ГИС), которые используются для автоматизации сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и другой информации о представленных объектах. Иными словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество рабочих и т.д.
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!