Обзор новейших технических средств видеонаблюдения

  • 08.02.2016
  • 637

Обзор новейших технических средств видеонаблюдения

Видеонаблюдение быстро возглавило список наиболее предпочтительных технических средств обеспечения безопасности, доступных на сегодняшний день. Наружные камеры видеонаблюдения служат средством отпугивания потенциальных преступников, обнаруживая присутствие людей и записывая все их действия с педантичностью эксперта-криминалиста.

Предлагаем вам рассмотреть некоторые инновации, уже используемые сегодня, а также те, которые еще находятся в процессе разработки. Мы обсудим новые стандарты сверхвысокой разрешающей способности 4K и 8K (Ultra HD), а также рассмотрим достижения в области технологии обработки изображений, позволяющие создать видимую четкость изображения в условиях низкой освещенности или в отсутствие освещенности. Кроме того, мы рассмотрим оборудование сетевой периферии интеллектуальной системой и хранилищем данных, а также некоторые побудительные причины для использования облачного хранилища данных и его долгосрочные перспективы.

Обзор концепций облачного хранилища данных

Из всех рассматриваемых достижений в IP-видео облачная технология, вероятно, является наиболее интересной, а также наиболее загадочной для большинства специалистов в сфере средств безопасности. Данная технология позволяет пользователю системы видеонаблюдения дистанционно, через интернет, входить в хранилище данных (сохраненных изображений) в любой точке мира. Она также позволяет уменьшить стоимость первоначальных капиталовложений, связанных с закупкой цифровых видеорегистраторов, сетевых видеорегистраторов, NAS-устройств (сетевых устройств хранения данных) и других устройств хранения данных.

«Управление видеоданными через облако – результат естественного процесса совершенствования системы охранного видеонаблюдения, – говорит Майк Дэвис, президент компании eLine Technology из Вестминстера, штат Колорадо. – Достижения технического прогресса привели к созданию меньших по размерам и более быстрых процессоров, которые, если соединить их с периферийными устройствами хранения данных, позволяют создавать одновременно мощную и простую в управлении систему. Система может создаваться с учетом ваших потребностей. Просмотр и управление видео осуществляется через интернет. Таковы преимущества, которые система облачного видеонаблюдения предлагает своим клиентам».

На сегодняшний день среди искушенных специалистов в сфере безопасности, таких, как, например, Дэвис, бытует общее мнение о том, что IP-видео в сочетании с технологией хранения данных на базе облачных вычислений – это именно то направление, которое необходимо развивать. Термин «облако» вошел в употребление много лет назад, оно обычно, если не постоянно, использовалось в отношении сетевого оборудования стороннего производителя, особенности которого были неизвестны широкому кругу специалистов в сфере безопасности. Детальное знание сетевого оборудования стороннего производителя не всегда было насущным требованием. На чертежах и схематических изображениях облако изображено там, где начинается ответственность третьей стороны, и там, где заканчивается ответственность подрядчика, как правило, в точке демаркации.

Существуют несколько типов сервисов, построенных на базе облачных вычислений, каждый из которых необходимо хорошо знать. Такое знание сможет гарантировать правильный выбор облачного сервиса, что будет способствовать достижению наилучших результатов и уменьшению величины ежемесячной абонентской платы.

По данным справочного руководства по облачным вычислениям компании CDW за 2013 г.: «Облачный сервис может стать доступным для широкой общественности, и с его помощью многие организации различного профиля смогут обмениваться вычислительными ресурсами. Он также может носить частный характер, при этом вычислительные ресурсы будут принадлежать только одной организации и храниться либо в ее собственном центре обработки данных, либо в центре провайдера услуг. Окончательным вариантом является гибридное облако, которое представляет собой сочетание совместно используемых и выделенных вычислительных ресурсов. Многие организации все чаще предпочитают использовать гибридные варианты облачных сервисов для того, чтобы иметь доступ к обоим типам ресурсов».

Развитие технологий сжатия видеоизображений

Технологии сжатия видеоизображений и сопутствующие им стандарты являются важными для специалистов по безопасности комплексов зданий по нескольким причинам. Во-первых, разработка стандартов сжатия видеоизображений обеспечивает функциональную совместимость блоков записи и воспроизведения видеоданных в различных системах. Во-вторых, эффективный, более жесткий алгоритм сжатия, такой, например, как H.264 и в том числе недавно разработанный H.265, позволяет уменьшить массив избыточных данных и тем самым обеспечить равномерную и быструю передачу через сетевое подключение. И, в-третьих, оптимальная степень сжатия позволит сохранить больший объем видеоматериала на жестких дисках и в хранилищах, чем тот, который был доступен ранее.

Начиная с 2003 г. алгоритм сжатия H.264 (MPEG-4 AVC) имел большой успех в промышленности, и поскольку новый алгоритм H.265 – это дело будущего, предыдущий алгоритм H.264 до сих пор широко применяется производителями оборудования для видеонаблюдения.

«AVC [H.264], будучи отработанной технологией, позволял оптимально использовать диапазон и хранилище за счет удачного использования систем управления видеоданными, предоставляемыми поставщиками программных решений», – говорит Стив Сурфаро, координатор компании Axis Communications по связям с промышленностью. Он также добавляет, что стандарт H.265, также известный как HEVC (высокоэффективное кодирование видеоизображений), «предусматривает использование переменных блоков, которые могут обрабатывать до 64 х 64 пикселей, изменяя размер в соответствии с текстурой, в то время как размер макроблока стандарта H.264 предыдущего поколения составлял максимум 16 х 16 пикселей. Больший размер блока стандарта HEVC по сравнению с H.264 позволяет достичь более высокой степени сжатия или более высокого разрешения и повысить эффективность параллельной обработки данных».

Стандарт H.265, который был введен группой экспертов по кодированию видео (VCEG – ITU-T SG16 Q.6), позволяет уменьшить битовую скорость на 30–40% при том же разрешении изображения, что и в H.264. Тем не менее, как уже упоминалось ранее, стандарт H.264 до сих пор широко применяется.

«Новый стандарт H.265 является более мощным алгоритмом кодирования, который обеспечивает меньший диапазон для тех же видеоизображений, чем H.264. В то же время существуют веские причины того, почему стандарт H.265 так медленно внедряется в практику, – отмечает Эрик Чересато, менеджер по маркетингу продукции компании Genetec. – Дело в том, что производители камер и систем управления видеоизображениями не полностью адаптировали стандарт H.265 для своих линеек продукции, так что возможны разного рода ограничения. Кроме того что применение стандарта H.265 позволяет уменьшить коэффициент использования диапазона, оно также приводит к более сложной перекодировке, требующей большей мощности ЦП, что может стать причиной дополнительных расходов при необходимости обновления вычислительной техники».

«Поскольку большинство подпрограмм сжатия и развертывания стандарта H.264 используют аппаратные чипы, чтобы соответствовать высокому разрешению, переход на новую технологию является весьма дорогим удовольствием, – считает Ян Джонстон, главный технический директор компании Digital Watchdog. – На ум сразу же приходит следующая фраза: «Если имеется возможность, найдется и способ». Сейчас просто не существует [финансового] стимула для перехода легкой промышленности на стандарт H.265. Кабельные модемы и интернет-провайдеры могут обходиться стандартом H.264, особенно учитывая тот факт, что контент-провайдеры в буквальном смысле этого слова используют грузовики, чтобы переместить гигантские массивы данных к периферии».

Как и в большинстве случаев на рынке видеотехники, успех часто приходит вслед за главными инновациями на уровне потребительской электроники, такими, как более мощные и быстрые ПК. Использование стандарта H.265 – это данность, но его широкое применение в процессе промышленного производства видеокамер, вероятно, начнется как минимум через 1 или 2 года.

Потребители и специалисты удовлетворены технологией разрешения 4K

Как потребители, так и специалисты формируют спрос на видеоизображения в HD-качестве не только для домашней телевизионной техники, но и для систем видеонаблюдения в тех компаниях, где они работают. Согласно опросам сайта ultrahdtv.com, примерно 75% всех семей в США имеют, по крайней мере, один HDTV (телевизор с высоким разрешением), а 10 млн, как ожидается, перейдет на телевизоры с разрешением Ultra HD до 2016 г.

«В настоящее время разрешение Full HD [1080p] имеет широкое применение в сфере бытовой электронной техники, а конечные пользователи считают это в минимальной степени приемлемым вариантом. Разрешение 4K является последующей спецификацией телевизионного вещания, которая внедряется в сферу бытовой электронной техники и, скорее всего, станет относительно распространенной в домах потребителей к концу 2015 г. Сайты Netflix и YouTube предлагают все более широкий выбор фильмов и видео с разрешающей способностью 4K, – говорит Ян Джонстон. – Следующим шагом является обеспечение разрешения 8K [Quad 4K]. Сейчас оно является довольно распространенным в Японии, где многие домашние потребители, как правило, игнорируют 4К и включают непосредственно 8K».

Хотя обычные потребители не видят большой разницы между степенями разрешения 4K, 8K и Ultra HD, между ними все же существуют некоторые фундаментальные различия.

«В техническом плане 4K имеет несколько больше пикселей в ширину, точно так же как 2K всегда был немного шире, чем Full HD, но, если использовать общепринятый профессиональный жаргон, они на сегодняшний день являются синонимами. Получившийся в итоге Ultra HD дисплей фактически в четыре раза превышает разрешающую способность 1080p HDTV или Full HD при 1920 х 1080 пикселей и имеет более 8,2 млн пикселей или 8,2 мегапикселей», – отмечает Стив Сурфаро из Axis Communications.

Принятое в 2102 г. Ассоциацией потребительской электроники (CEA) разрешение Ultra HD – это обобщающий термин, распространяющийся на две новые разрешающие способности видеоданных: 4K и 8K Ultra. Для того чтобы вы имели представление о потенциале новых Ultra HD стандартов, упомянем о том, что Ultra HD поддерживает минимальное разрешение 3840 х 2160 (2160p), а Full HD поддерживает разрешение 1280 х 720 (HD/720p, 1 мегапиксель) и 1920 х 1080 (HD/1080p, 2 мегапикселя).

До принятия Ассоциацией потребительской электроники стандарта Ultra HD этот формат с высокой разрешающей способностью был широко известен под названием Super Hi-Vision, который был ранее разработан и применен в Японии японской государственной вещательной сетью (NHK). Стандарт Ultra HD до сих пор имеет то же соотношение сторон 16:9, как и Full HD 1080p, соответствуя, таким образом, стандарту телевизионного вещания ANSI (Американский национальный институт стандартов) для воспроизведения цветных изображений, которое включает разрешение и частоту кадров.

Преимуществом использования разрешения 4K Ultra для камеры является то, что при этом гарантировано присутствие огромного количества деталей (пикселей) в каждом изображении. При такой детализации можно получать широкоугольный обзор сцены, легче и быстрее распознавая лица, номерные знаки, а также выполняя другие действия, такие, например, как поведенческий анализ.

Используя правильное программное обеспечение, можно разделить/назначить несколько частей одного видеоизображения стандарта 4K Ultra для нескольких видеопотоков (кадровые изображения) на огромном Ultra HD дисплее или на нескольких отдельных мониторах. Кроме того, любое из этих изображений можно увеличить до любого уровня, используя электронное масштабирование. Ultra HD гарантирует, что мельчайшие детали будут видимыми почти на любом уровне.

При этом, однако, Ultra HD имеет один недостаток – явно выраженную потребность в увеличении диапазона, пропускной способности, в больших дисплеях и в большем канале, через который можно отправлять видеоданные. Все это требует больших денежных вложений со стороны владельцев комплексов зданий.

«4K и 8K обеспечивают наличие более широкого кадра. Плотность пикселей ускорила передачу IP-видео и увеличила полезную нагрузку на сети, что требует больших каналов, более широкого диапазона, большего количества переключателей и, естественно, большего объема хранилища, – говорит Эрик Чересато. – Чем больше пикселей, тем сложнее перекодировка – значит, некоторые компьютеры и рабочие станции могут быть ограничены по количеству сцен или изображений, которые они в действительности способны воспроизвести».

Все эти факторы диктуют необходимость разгона графической карты, а также увеличения вычислительной мощности. Кроме того, потребность в большем объеме хранилища приводит к необходимости увеличения скорости передачи данных, а это подразумевает значительное увеличение денежных инвестиций в сетевое оборудование.

Периферийное видеонаблюдение

Жить, как на вулкане, – это выражение приобретает новый смысл в рамках сетевой технологии. В традиционных системах обработка, хранение, воспроизведение и распространение видео начинается от центральной точки, обычно называемый головным узлом. В системе видеонаблюдения, использующей современную сетевую технологию, дело далеко не всегда обстоит подобным образом. В рамках современных систем видеонаблюдения люди, которые используют IP-технологию, обычно устанавливают камеру наблюдения, хранилище данных, дисплей и другие устройства по периферии сети, но не всегда в головном узле.

Перемещение наблюдения к сетевой периферии позволяет системе лучше определять приоритеты в зависимости от потребностей, одновременно перемещая видеоданные и информацию от точки обзора диапазона экономически более эффективным способом, тогда и там, когда и где это необходимо. Хорошим примером является необходимость перемещения конкретных видеоизображений и данных после того, как событие уже произошло.

«Популярными целями или направления были бы обычный сервер ПК, база данных Oracle NoSQL, блок сетевого устройства хранения данных, облачное хранилище Amazon EC3 и т. д. В принципе, не имеет значения, что это и где оно находится, но что действительно имеет значение – это насколько велик массив данных, которые вы можете переместить, а также какой правильный диапазон выбрать, – отмечает Ян Джонстон. – Главное – чтобы дело не ограничивалось одним хранилищем или одной функцией, а все устройства работали совместно для гарантии того, что все в порядке, что ни один из элементов данных не является неисправным и что отказов не будет».

Администратор сети может запрограммировать систему на перемещение важных изображений/данных в направлении головного узла или конкретной рабочей станции в тот же день, когда спрос на диапазон является минимальным. Эти видеоизображения и данные о событиях также могут храниться и на периферии сети, позволяя загружать важные видеоданные в облако для долговременного хранения и использования по запросу. Такая загрузка может иметь место в период неполной нагрузки, когда сеть в основном не используется.

Размещение устройств на периферии также гарантирует большую эксплуатационную надежность и отказоустойчивость, поскольку в этом случае используется распределенная архитектура. При использовании этого формата отказ одного устройства не повлияет на работу всей системы видеонаблюдения. Отказ жесткого диска или карты флэш-памяти, содержащейся внутри периферийной камеры, сможет повлиять на работу только одной, но не всех системных камер. Сравните это с подключенными к сети цифровыми видеорегистраторами или сетевыми устройствами хранения данных – в этих случаях подобный отказ, скорее всего, повлиял бы на работу хранилища во всей системе.

Радужные перспективы в условиях слабого освещения

Специалисты по безопасности прекрасно осведомлены о проблемах при установке видеокамер на территориях с низкой или нулевой освещенностью для ночного видеонаблюдения, особенно в тех местах, где требуется проводить идентификацию личности или номерных знаков. Столь же проблематичной является и ситуация, в которой эта же камера подвергается воздействию чрезмерных уровней яркого света в период дневного наблюдения. В любом из таких случаев используемая камера не будет выдавать надежные и пригодные для использования изображения.

Для того чтобы решить проблему низкой освещенности, необходимо использовать специальные черно/белые видеокамеры или видеокамеры дневного/ночного наблюдения. В обоих случаях после наступления темноты камера функционирует без инфракрасного (ИК) режекторного светофильтра, что позволяет использовать каждую толику имеющегося освещения, будь то освещение от фонарей или звезд.

В случае использования видеокамеры дневного/ночного наблюдения в течение дня устройство просто переключается с черного/белого на цветной режим, и это означает, что инфракрасный режекторный светофильтр включен, способствуя уменьшению негативного воздействия яркого света. Для большинства камер, однако, этого может быть недостаточно. Традиционные видеоустройства не всегда способны удовлетворять потребности клиентов в условиях как низкой, так и яркой освещенности, в том числе при свете фар транспортных средств.

Недавно на рынке появился новый тип формирователя видеоизображений, который имеет низкий уровень светочувствительности в 0,00001 люкса. Этот же чипсет обеспечивает более широкий динамический диапазон для получения качественного видеоизображения в условиях яркого освещения, таких как дневное наблюдение, и при видеозахвате номерных знаков после наступления темноты.

Другой способ устранить недостатки низкоуровневой камеры – использовать ИК-осветители, встроенные в камеру, или прилагаемые как дополнительные компоненты системы. ИК-осветители являются источниками невидимого света, который отражается от цели, при этом формирователь видеоизображений камеры способен лучше различать эту цель.

Эл КОЛОМБО,
Опубликовано в журнале "Технология защиты" № 5 2015

© 2003-2017 Techportal.ru

Яндекс.Метрика
Метрика cайта:
новости: 5917 (+7) | компании: 461 | бренды: 388 | статьи: 446 (+-446)