Статьи

К списку статей

Удивительные свойства цифровых систем

Как и предсказывали оптимисты, цифровые технологии все активнее внедряются в системы видеонаблюдения. Еще несколько лет назад о широком применении цифровых систем видеонаблюдения можно было только мечтать, сегодня же практически все производители CCTV предлагают различные модели цифровых видеорегистраторов, веб-камер, веб-серверов.

Бурное развитие микроэлектроники сделало возможным (и экономически оправданным) применение компрессии полного видеосигнала в реальном времени. Сегодня выпускаются специализированные микросхемы для сжатия видеосигнала (MPEG-x, M-JPEG и Wavelet-кодеры), большое количество сигнальных процессоров общего назначения также может выполнять эти задачи в реальном времени. Сейчас даже относительно недорогие процессоры общего применения (Pentium-4) способны в реальном масштабе времени обрабатывать видеопоток с разрешением 768х586 точек с качеством выше любого аналогового магнитофона .

Конечно, и раньше существовали устройства цифровой записи, но тогда это были исключительно специализированные системы ценой в несколько десятков тысяч долларов. Правда, качество изображения, получаемое в специализированных системах, и в настоящее время значительно превышает качество записи в системах общего применения (так называемых системах PС BASED).

В настоящее время на рынке систем видеонаблюдения представлены в основном три типа цифровых систем.

1. Системы, базирующиеся на промышленных персональных компьютерах, в которые устанавливаются специализированные платы сжатия и коммутации видеосигнала. Все эти системы опираются на программное ядро, функционирующее в среде ОС Windows. Качество записываемого сигнала в некоторых из таких систем вполне приемлемо для серьезных задач охраны. Появились системы с гибкой модульной структурой и строгой функциональной определенностью, необходимой для построения больших систем. Однако следует отметить, что приемлемые для охранных систем компьютеры в варианте достаточно надежной и мощной аппаратной базы (типа сдвоенного P4 + RAID в кондиционируемой стойке) имеют достаточно высокую стоимость. Кроме того, всегда следует помнить о том, что в системах, базирующихся на стандартном персональном компьютере, отказ одной, самой малой детали компьютера приводит к безусловному отказу всей системы видеонаблюдения в целом. Выйти из этого положения можно двумя путями: либо многократным резервированием системы (то есть применением промышленных компьютеров с горячим резервированием, что многократно увеличивает и без того немалую стоимость системы, либо применением распределенных систем, где различные функции выполняются разными устройст­вами). Основным недостатком цифровых систем, построенных на основе персональных компьютеров, безусловно, является ограниченная пропускная способность шины PCI, что накладывает ограничения на объем обрабатываемой информации. Известными фирмами ведутся работы по увеличению пропускной способности шины, но для обработки видеосигнала в реальном времени без потери (компрессии) пропускная способность даже новых интерфейсов все равно недостаточна.
В настоящее время лидерство среди производителей систем, ориентированных на применение стандартных персональных компьютеров, прочно принадлежит корейским и тайваньским производителям. Однако и ведущие производители уже обратили свой взор в сторону таких систем (Philips, Pelco, AD и др.).

2. Практически все ведущие производители классического (аналогового) CCTV оборудования (Sanyo, Mitsubishi и т.д.) выпускают специализированные цифровые устройства, изначально ориентированные на решение стандартных задач охраны. Правда, все они так или иначе построены по той же структуре, что и персональные компьютеры и, соответственно, имеют те же недостатки, изначально заложенные в идеологию последовательной обработки информации. Функционально эти системы подобны привычным для нас мультиплексорам и видеомагнитофонам. Компания Sanyo, например, выпустила целую линейку цифровых видеорегистраторов, позволяющих осуществлять запись изображения в цифровом формате как на обычную видеокассету стандарта S-VHS, так и на жесткий диск. Все это позволяет пользователям плавно перейти от аналоговых систем к цифровым без революционных переломов в психологии и организационной структуре службы безопасности, эксплуатирующей системы. Впрочем, такие специализированные устройства, как правило, могут применять для хранения данных стандартные компьютерные диски, внешние накопители типа стримеров или CD-RW или даже сетевые файл-серверы, подключенные через Ethernet-порт .

3. Цифровые системы (камеры, веб-видеосерверы), непосредственно подключаемые к цифровым каналам передачи данных. Еще недавно такие системы выпускала только компания Axis. Веб-камеры и веб-серверы были практически недоступны большинству средних пользователей из-за их достаточно высокой цены. В настоящее время веб-камеры и веб-серверы выпускают практически все производители оборудования для CCTV (в частности, фирма SANYO производит веб-камеры VCC-WB2000P, VCC-WB4000P и веб-сервер VSP-SV2000P), причем по весьма доступной цене.

Безусловно, активное внедрение цифровых технологий в CCTV дает пользователю множество дополнительных возможностей, недоступных в традиционных аналоговых системах видеонаблюдения. Например:

- практически мгновенный доступ к необходимой информации, хранящейся в архиве;
- практически мгновенный поиск информации по разным критериям (по времени и дате, номеру события, наличию движущихся объектов и т.д.);
- одновременный доступ многих пользователей к информации, как хранящейся в архиве (видеозапись), так и текущей информации (видео в реальном времени).

Кроме того, цифровые технологии - это очень удобный и гибкий, программируемый пользователем интерфейс (способ представления, вид) получения информации. Это и различные форматы мульти­экрана, и размер картинки, и разрешение, и многое другое.

Однако необходимо помнить, что за все в этом мире надо чем-то платить. Чем же мы платим за те удобства, которые нам дают цифровые технологии? А платим мы одним, но очень существенным качеством - потерей информации.

Строго говоря, все окружающее мироздание человек воспринимает как реакцию на входное воздействие в своих 5 органах чувств. То есть воспринимается не входное воздействие, а именно реакция. О входном же воздействии толком ничего сказать невозможно, оно не познаваемо. Все системы видеонаблюдения ориентированы лишь на один человеческий сенсор - зрение, которое само по себе имеет довольно ограниченный диапазон восприятия окружающей действительности. Так вот, любое цифровое преобразование по природе своей - добровольное ограничение бесконечной по многообразию и диапазону непрерывной реальности.

Дело в том, что любое цифровое преобразование - это квантование, дискретизация. Входная информация содержит бесконечное количество параметров с бесконечным количеством значений, представление же значений в цифровой форме - величина конечная. Так дискретизация видеосигнала по полю (что заложено в самой структуре ПЗС-преобразователей «свет - сигнал») приводит к однозначному ограничению разрешающей способности всей системы, поэтому как бы мы в дальнейшем не старались, создавая мониторы, устройства видеозаписи и т.д., выше исходного значения, заложенного в самой природе преобразователя «свет - сигнал» (датчика видеосигнала), мы не поднимемся. Кроме всего прочего, сам способ формирования видеосигнала (строчное разложение) накладывает ограничения на разрешение по вертикали. Квантование сигнала по уровню (оцифровка) - тоже потеря информации, так как непрерывный сигнал представляется конечным целым значением, кроме того, это еще и добавление в исходный сигнал искажения, шума квантования.

Компрессия (сжатие) изображения - ограничение информации (отбрасывание незначительной, с точки зрения наблюдателя, части информации в изображении). Поэтому, какой бы алгоритм компрессии (с потерями) мы не применяли, это всегда потеря части информации.

Вообще говоря, человек все время пытается придумать что-то свое, вместо того чтобы брать примеры из окружающей его реальности (природы). Более совершенного аппарата, чем человеческое зрение, создать невозможно (хотя бы потому, что Тот, кто его создал, - абсолютное совершенство, а совершенный не может создать несовершенное). Так вот, в аппарате человеческого зрения тоже применяется компрессия, только основанная на совершенно другом алгоритме, нежели практически во всех цифровых системах. Человеческий глаз оперирует контурами, т.е. анализ производится в фазовом пространстве. Благодаря этому для передачи информации в мозг (компьютер) используются очень медленные каналы связи. Подобный метод компрессии требует несколько больших аппаратных затрат, но в конечном счете затраты себя полностью оправдывают, так как система становится полностью подобной по свойствам человеческому зрению. А подобие свойств - основной закон мироздания.

Почему, собственно, во всех цифровых системах применяют сжатие изображения? Полный видеосигнал (при 768х586 точек и 4:2:2 кодировании по 8 бит) - около 900 килобайт информации за кадр. Это 1,3 гигабайт в минуту, что совершенно не соответствует существующей пропускной способности компьютерных сетей и за относительно малое время (120 минут) заполняет доступные сменные накопители.

Характерные объемы сжатого сигнала - от 2 до 6 гигабайт в час в зависимости от существенности движения в кадре. Популярные сменные носители стоят около 1 доллара за гигабайт. Таким образом, цифровая запись догнала свой аналоговый эквивалент по стоимости архивных носителей на час записи.

Правда, стоимость самих устройств записи (кодеров-компрессоров) пока довольно высока. Особенно принимая во внимание снижение цен на аналоговую технику. Но цена на цифровые устройства быстро снижается, ибо там практически нет точной механики. А главное, уже сейчас разница в начальной стоимости с лихвой компенсируется простотой и дешевизной обслуживания цифровых устройств - в отличие от аналоговых видеомагнитофонов, требующих серьезного ремонта раз в год, цифровые устройства могут работать годами вообще без обслуживания (правда, если не вышел из строя жесткий диск). Кроме того, цифровые регистраторы, как правило, имеют встроенные цифровые средства вроде мультиплексоров, квадраторов и т.д.

Особенно важно, что сжатый в 300 раз сигнал уже пригоден для передачи по существующим цифровым сетям (локальным, типа Ethernet, или глобальным, типа Интернет) - он занимает всего около 3 Мбит/сек - стандартный поток Е1, или приемлемое 30%-ное заполнение локальной сети технологии 10-Base-T. Соответственно, коммутация сигналов может осуществляться стандартными коммуникационными средствами, что позволяет отработанными методами строить сколь угодно большие сети, причем заведомо без дополнительных искажений сигнала.

Одновременно на наших глазах происходит внедрение цифровых (плоских) мониторов, также совершенно свободных от проблем износа и имеющих гарантированное качество изображения. Пока они исключительно дороги - даже обычные жидкокристаллические мониторы, способные работать с аналоговым видеосигналом, в несколько раз превышают стоимость монитора с электронно-лучевым кинескопом. Но и здесь ожидается резкое падение цен.

Еще одно, на наш взгляд, достоинство цифровых систем - заложенная в них интегрируемость с другими системами безопасности. Дело в том, что в цифровых системах используется обмен между устройствами на основе стандартизированных протоколов, вследствие этого цифровые системы видеонаблюдения сравнительно легко встраиваются в существующие системы безопасности. Причем интеграция осуществляется на высоком уровне, что позволяет строить гибкие многоуровневые интегрированные системы .

Все вышесказанное свидетельствует о том, что рынок систем видеонаблюдения развивается быстрыми темпами. Будущее CCTV - в разумном сочетании цифровых технологий и традиционной, проверенной годами, аналоговой техники.

Александр Машовец, главный специалист компании «Аквилон-А»


IP видеокамеры

Внешний вид AN5-43B3.6NIL-P Внешний вид AN5-43B3.6NIL-P
Уличная IP видеокамера
6 048

Производитель Axycam
Внешний вид AD-43B3.6NIL-P Внешний вид AD-43B3.6NIL-P
Купольная антивандальная IP камера
5 733

Производитель Axycam
Внешний вид AD10-43V12NIL-P Внешний вид AD10-43V12NIL-P
Купольная антивандальная IP камера
8 064

Производитель Axycam
Внешний вид AD7-43V12NIL-P Внешний вид AD7-43V12NIL-P
Купольная пластиковая IP (сетевая) видеокамера
8 064

Производитель Axycam
Внешний вид AN10-43V12NIL-P Внешний вид AN10-43V12NIL-P
Уличная IP видеокамера
8 568

Производитель Axycam
Внешний вид ATN-43Z10NI Внешний вид ATN-43Z10NI
Поворотная (PTZ) IP видеокамера
- 1.3" SONY Exmor CMOS
- 3.3 - 12 мм/12 цифра
- ZOOM 10X
- ИК - 100м
21 546

Производитель Axycam
Внешний вид EN2-77Z4NI-DH Внешний вид EN2-77Z4NI-DH
Уличная IP видеокамера
- 1/3"" inch CMOS 2M pixels Image Sensor - 1920 x 1080 (1080p) @ 30fps (H.264/MJPEG) - 2.8 – 12 мм. - ИК 2 EA - 20 м.
38 350

Производитель Expert
Внешний вид EN-77V16NI-AF Холодный старт Внешний вид EN-77V16NI-AF Холодный старт
Уличная IP видеокамера
с холодным стартом
37 880

Производитель Expert
Внешний вид EN-77Z8NI-AF Холодный старт Внешний вид EN-77Z8NI-AF Холодный старт
Уличная IP видеокамера
- 2.0 M CMOS - 6.3 - 50 мм ZOOMх8 с АРД - ИК- 70 м - DC12B/AC24/PoE
45 997

Производитель Expert
Внешний вид ASN1-43Z20NI-АТ2 Cold start Внешний вид ASN1-43Z20NI-АТ2 Cold start
Поворотная (PTZ) IP видеокамера
- Sony IMX 322+Ambarella
- 4.7-94 мм
- Слежение за объектом
- ИК 100 м
55 188

Производитель Axycam
Найдено товаров: 276
1 2 3 4 5

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ