№ 1 (50) 2010

Разработчикам и производителям систем охранного видеонаблюдения, несмотря на их консервативность, все же не чужды новые «цифровые» тенденции, которые начали все активнее проявляться в последние несколько лет. Первые коммерческие системы видеонаблюдения по IP были представлены на рынке четырнадцать лет назад компанией Axis. Но лишь сейчас — в связи с удешевлением технологии производства камер, развитием систем хранения данных и резким увеличением скорости доступных каналов связи — системы видеонаблюдения по IP стали повсеместно использоваться даже в развивающихся странах.

В Украине сетевые камеры наблюдения предлагают сегодня около двух десятков производителей, однако данный сегмент рынка, несмотря на свою перспективность, все еще весьма невелик. По мнению экспертов, его доля в 2009 году не превышала 5–8% от общего объема рынка систем охранного видеонаблюдения. Тем не менее, все компании, которые предлагают свои системы для аналогового видеонаблюдения, уже ввели в свой модельный ряд IP-камеры.

Сегодня на украинском рынке присутствуют такие производители, как ACTi, Axis, Bosch Security Systems, D-Link, Dynacolor, Edimax, GeoVision, HifeLine, IQinVision, JVC, Linksys, Mobotix, Panasonic, Planet, Samsung, Sanyo, Sarix, Sharp, Sony, Vivotek. Одни из них были более заметны в реализованных проектах 2008–2009 годов, например, Axis, Mobotix, Panasonic, Sanyo, другие ограничились либо эпизодическими внедрениями, либо вообще не осуществляли продаж (как вариант — не предавали гласности реализованные проекты).

Модельный ряд IP-камер неимоверно широк, у каждой компании он измеряется десятками наименований. Таким образом, общее количество моделей, которые теоретически доступны на украинском рынке, достигает нескольких сотен. В то же время количество реально востребованных моделей на сегодняшний день значительно меньше. Рассмотреть все доступные устройства в рамках одной публикации невозможно, поэтому мы ограничимся только наиболее характерными продуктами, отображающими интересные и актуальные для украинского рынка технические тенденции.

Видеонаблюдение вчера и сегодня

Прежде чем перейти к непосредственному рассмотрению конкретных устройств, сделаем краткий экскурс вглубь технологии, чтобы выделить основные элементы, характерные для систем IP-видеонаблюдения, и зафиксировать их отличия от аналоговых решений ¹⁾.

___________________________________________________________

¹⁾ Специальная статья под названием «Они следят за нами!»,

    посвященная этой теме, была опубликована в «СиБ» №4, 2009,

    с. 118–126.

Долгое время все системы видеонаблюдения были исключительно аналоговыми. Их основными элементами являются камеры наблюдения — относительно простые оптические приборы без встроенных средств обработки изображения, видеорегистраторы, предназначенные для записи видеосигнала на кассету или жесткий диск, и мониторы (как правило, тоже аналоговые). Для соединения перечисленных элементов между собой используется коаксиальный кабель. В результате образуется так называемая система замкнутого телевидения, или CCTV (Closed Circuit Television).

Цифровые системы в плане архитектуры построения мало чем отличаются от своих собратьев, но их главное преимущество в деталях (рис. 1).

В IP-решениях сетевая камера превращается из пассивного «наблюдателя» в некий специализированный мини-компьютер, включающий в себя цифровую матрицу, процессор, твердотельный накопитель, сетевую карту, аудио-систему, ОС, специализированное ПО для компрессии и обработки видео, средства интеллектуального анализа и удаленного управления, всевозможные датчики и т.д.

Важным элементом цифровой системы видеонаблюдения является видеокодер (также называемый видеосервером) (рис. 2) — устройство, позволяющее конвертировать аналоговые сигналы в цифровые и наоборот. Это особенно актуально в том случае, когда строящаяся новая цифровая система наблюдения сопрягается с уже существующей аналоговой или в ситуации, при которой по тем или иным причинам (например, по соображениям общей стоимости решения) выгодно использовать камеры обоих типов.

Основные элементы видеокодера — интерфейсы для подключения коаксиального кабеля аналоговых систем и Ethernet-порты для соединения с ЛВС. Кроме того, видеокодер содержит процессор для обработки и кодирования видеосигналов, встроенный твердотельный накопитель, последовательные порты (RS-232/422/485), а также порты ввода/вывода для подключения внешних устройств — всевозможных датчиков, микрофонов, динамиков.

Роль видеорегистратора в цифровых системах могут выполнять обычные компьютеры с установленным на них соответствующим ПО (как вариант — еще и со специальными платами, которые занимаются обработкой видео/аудио-сигнала с камер, позволяя разгрузить собственные ресурсы ПК). Однако есть и специализированные решения, которые представляют собой серверы, предназначенные для решения одной локальной задачи. Запись видеосигнала может осуществляться также на сетевой сервер (NAS) или даже на внутренний твердотельный накопитель самой IP-камеры.

__________________________________________________

IP-камеры могут быть установлены в любой точке

земного шара, где есть доступ к локальным

или глобальным сетям передачи информации

(в том числе беспроводным).

__________________________________________________

Хотя по инерции IP-решения продолжают причислять к CCTV, все-таки к «замкнутым» системам ТВ их можно отнести с большой натяжкой, поскольку цифровая камера может подключаться к обычной IP-сети. Если для аналоговых решений требовалось прокладывать специальные кабели и, к тому же, дополнительно подключать их к сети электропитания, то цифровые системы используют другой подход. Благодаря технологиям PoE IP-камера может получать питание по той же витой паре, по которой передается информация. Более того, стандарт High PoE позволяет обеспечить передачу достаточной мощности даже для работы внешнего кожуха с подогревом, если камера установлена на улице. И, конечно же, IP-технологии фактически позволяют устанавливать камеру в любой точке земного шара, где есть доступ к локальным или глобальным сетям передачи информации (в том числе беспроводным). В то же время здесь сразу же возникает вопрос обеспечения безопасности передаваемых данных.

Немаловажную роль в работе систем видеонаблюдения, особенно цифровых, играет специальное ПО, устанавливаемое на компьютер клиента. Именно оно дает в руки оператора инструментарий, позволяющий осуществлять эффективное видеонаблюдение, детальный анализ событий, управление и настройку целой сети видеокамер (включающей десятки или даже сотни устройств) и т.д. Каждый производитель предлагает собственное программное обеспечение, сугубо для своих устройств. Но есть и компании, которые разрабатывают универсальное ПО, например, ExacqVision (США), LuxRiot (США), Mirasys (Финляндия), Milestone Systems (Дания), Netavis (Австрия), ITV (Россия).

Типы IP-камер

Сегодня существует несколько основных типов сетевых камер видеонаблюдения, каждый из которых мы отдельно рассмотрим в соответствующих разделах. Наиболее распространен тип фиксированных камер, имеющих статическое поле обзора. Более широкими возможностями обладают фиксированные купольные камеры, которые поворачиваются в горизонтальной плоскости и могут быть направлены на любое место. Еще существуют поворотные и купольные поворотные камеры, называемые PTZ (Pan, Tilt, Zoom, что можно перевести как наклон по вертикали, горизонтали и оптическое приближение — рис. 3).

Также следует обратить внимание на то, что цифровые камеры могут поддерживать режим круглосуточного наблюдения («день/ночь»), использовать разнообразные объективы и значительно отличаться по качеству изображения. Отметим, что матрицы современных камер обеспечивают разрешение до шестнадцати мегапикселей (притом, что качество изображения, полученное с аналоговых камер, приблизительно соответствует 0,3 Мп). То есть лучшие модели IP-камер способны обеспечить такое же поле обзора, как и пятьдесят одновременно установленных аналоговых CCTV-камер, и этот разрыв продолжает увеличиваться по мере совершенствования технологий. Однако разрешение наиболее востребованных моделей лежит в диапазоне 1-3 (реже 5) Мп. Напомним, в цифровых камерах сегодня используются два типа матриц — ПЗС (прибор с зарядовой связью) и КМОП (комплементарный металлооксидный полупроводник). Первый тип применяется в камерах уже более тридцати лет, обладает лучшей светочувствительностью и меньшим уровнем шумов, в то же время матрицы такого типа потребляют гораздо больше электроэнергии и стоят значительно дороже, чем КМОП.

Важными характеристиками сетевой камеры являются механизмы сжатия видеопотока. Наиболее прогрессивной технологией с точки зрения компрессии и экономии полосы пропускания сегодня считается Н.264, но используются также MPEG4 и MJPEG — каждая в своем случае. Современные IP-камеры поддерживают и работу со звуком — в устройство могут быть встроены микрофоны, динамики или разъемы для подключения внешних аудиоустройств.

Поскольку камеры предназначены в первую очередь для работы в сетях передачи данных, они поддерживают подключение к Ethernet, Wi-Fi, а также содержат встроенные средства обеспечения безопасности данных, например, HTTPS-кодирование для шифрования видеопотоков, фильтрацию IP-адресов и т.д.

И, конечно же, ни одно современное высокотехнологичное устройство, в частности сетевая камера, не может обойтись без соответствующего программного обеспечения. Именно оно определяет инструментарий для интеллектуального анализа видеоданных, обеспечивает удаленную настройку и управление множеством камер, помогает эффективно работать с видеоархивами и пр.

Перейдем к непосредственному рассмотрению разнообразных моделей камер, предварительно разделив их на две большие группы — фиксированные и поворотные.

Фиксированные камеры

Камеры такого типа, имеющие фиксированное поле обзора, на сегодняшний день наиболее распространены, в частности, в Украине. Они могут использовать различные сменные объективы, в том числе широкоугольные или телескопические. Такие камеры предназначены для явного наблюдения, устанавливаются на видном месте, зачастую в защитных кожухах (рис. 4), в том числе и для установки на улице.

Учитывая, что в нашей стране стоимость решения все еще остается главным фактором выбора, наибольшей популярностью пользуются «бюджетные» варианты — камеры начального уровня. В качестве наиболее характерных на нашем рынке устройств подобного класса можно назвать IP-камеры Axis серии M1011 и M1031, Mobotix M22M, D-Link DSC-2102 и 2121 (рис. 5), ACTi 4201. Цены колеблются в пределах от $110 (D-Link) до почти $1 тыс. (Mobotix).

Несмотря на то, что упомянутые камеры формально относятся к одному классу, они значительно отличаются между собой. Основные характеристики упомянутых в статье моделей можно увидеть в таблице 1 (начало и окончание).

В частности, камеры отличаются между собой по максимальному формату разрешения видеоизображения (притом, что все камеры такого типа используют VGA-матрицу, которая поддерживает около 0,3 млн. эффективных пикселей). Так, упомянутые модели Axis и D-Link поддерживают VGA (640×480), ATCi — SXGA (1280×1024, при восьми кадрах в секунду), Mobotix QXGA (2048×1536, при десяти кадрах в секунду). Кроме того, камера Mobotix изначально устанавливается в корпусе, защищенном согласно IP65, и поддерживает сменные объективы.

Отличия состоят и в поддержке приема/передачи звука, а также в том, какой угол обзора поддерживает камера, может ли она вести съемку в ночное время, есть ли встроенные датчики движения. Кроме упомянутых, есть еще и фиксированные камеры (так называемые «мегапиксельные»), матрица которых содержит миллион и более эффективных пикселей. В числе таких моделей стоит отметить ACTi ACM-1231 (рис. 6), Axis Р134х, Sanyo VCC- HD2100P, Dynacolor DynaHawk 060, GeoVision V-BX110D/IP (см. табл. 1  начало и окончание).

Вариантом фиксированных камер являются модели в купольном исполнении. Устройства этого типа помещаются в небольшой полусферический («куполообразный») корпус и крепятся, как правило, к потолку. Отличительной особенностью таких камер является возможность ручной регулировки направления обзора, хотя есть модели и с фиксированным, неизменяемым положением. По сути, это те же фиксированные IP-камеры, установленные на поворотную платформу. Для устройств этого типа характерно антивандальное исполнение и камуфлированный дизайн, который не позволяет увидеть, куда в данный момент направлен объектив. Поскольку купольные камеры помещены в капсулу, в них, как правило, не используются сменные объективы (тем не менее существует ограниченный набор и таких решений). Следовательно, в них изначально помещаются «универсальные» объективы. Кроме того, внешний корпус в большинстве случаев одновременно выполняет и роль защитного кожуха (в некоторых моделях его защищенность достигает IP66). Естественно, эти факты влияют и на стоимость камеры, которая получается выше, чем традиционная фиксированная модель. Типичными представителями такого класса являются Axis 209MFD, ACTi ACM-3001, Geovision V-83M/IP, IQinVision IQeye 4 Dome, Panasonic WV-NF284 и множество других (рис. 7).

Поворотные камеры

Более совершенными системами являются поворотные (PTZ) камеры, которые могут изменять направление объектива по горизонтали (Pan) и вертикали (Tilt), а также обеспечивают приближение/удаление поля обзора (Zoom). При этом управление и настройка этих камер осуществляются не вручную, а удаленно по локальной сети (рис. 8).

Специальные объективы позволяют увеличивать изображение в 10–30 раз. В PTZ-камерах используется электронный стабилизатор изображения (Electronic Image Stabilizator), поскольку камеры этого типа, особенно обладающие большим коэффициентом приближения, очень чувствительны к вибрациям. Кроме того, EIS позволяет в ряде случаев сэкономить место на жестком диске, поскольку камера не будет воспринимать вибрацию изображения как движение (изменение) в наблюдаемой зоне.

В камерах подобного типа нередко присутствует функция «защитной маски», которая позволяет блокировать просмотр и запись определенных зон (например, частной собственности, если ее хозяева возражают против этого). При этом «маска» остается на месте даже при изменении направления камеры.

Поскольку PTZ-камеры могут динамически изменять угол обзора, в них поддерживается функция предустановленных положений. То есть предварительно можно настроить камеру на основные точки и автоматически или вручную переключаться между ними. Это позволяет, во-первых, не тратить лишнее время каждый раз, как понадобится просмотреть новую зону, а во-вторых, такая система заменяет несколько стационарных камер, поскольку может попеременно осматривать и записывать события, происходящие на разных участках. Также есть встроенные функции слежения за объектом, который выбирается по заданным параметрам благодаря системе распознавания образов (человек, автомобиль).

Вместе с тем PTZ-камеры имеют одно существенное ограничение: из-за особенностей конструкции они не могут осуществлять поворот на 360^о в одну сторону. Чтобы это не стало проблемой, например, в случае, когда камера следит за движущимся объектом, во многих моделях применяется технология «быстрого поворота». Благодаря этой технологии камера в процессе слежения за объектом может быстро поворачивать головку вокруг ограничителя, обеспечивая панорамный обзор, что актуально при слежении за объектом, который движется вокруг камеры.

Отметим, что PTZ-камеры подразделяются на механические, в которых повороты обеспечиваются с помощью управляемой турели, и немеханические — где нет движущихся механизмов, а фокусировка и требуемое направление обзора достигается за счет перенастройки объективов. В немеханических моделях, как правило, используются широкоугольные панорамные объективы, позволяющие охватить большую площадь, чем механические PTZ-камеры. Но в случае необходимости немеханическая камера может приблизить любой участок панорамы без потери качества. В качестве примера таких устройств можно назвать механические ACTi ACM-8211, Axis 213 PTZ, Sanyo VCC- HD5400P и немеханические Mobotix D12D, Axis 212 PTZ (табл. 2 - начало и окончание).

Однако самыми широкими возможностями на сегодняшний день обладают купольные PTZ-камеры (рис. 9).

Этот тип устройств наиболее дорогой. Стоимость отдельных моделей может достигать $7–8 тыс. и больше, что обусловлено особенностями применяемых технологий. Они позволяют обозревать самую обширную территорию благодаря возможности полного кругового поворота в любую сторону по горизонтали, 180^о по вертикали и значительному коэффициенту приближения (до 35 крат). Управление и настройка камеры производится оператором удаленно либо автоматически по заданным сценариям. Такие устройства ориентированы, в том числе, на осуществление «патрулирования», когда камера постоянно движется, осматривая определенную зону. К тому же можно предварительно установить несколько маршрутов «патрулирования», а также время, в течение которого камера должна двигаться в соответствии с тем или иным маршрутом.

Во многих современных моделях есть также функции автоматического слежения за движущимся объектом, попавшим в поле зрения. При этом технологии распознавания образов помогают камере реагировать только на строго определенный объект — скажем, на человека, а не на любой движущийся предмет. Как и в случае с фиксированными камерами, PTZ могут устанавливаться в защитный и/или камуфлированный корпус. Кроме того, в камерах этого типа присутствуют специальные функции, позволяющие автоматически переворачивать изображение после поворота камеры по вертикали. Например, когда объект, за которым осуществляется наблюдение, проходит под камерой и идет дальше. Благодаря этим качествам купольные PTZ-камеры часто используются для скрытого видеонаблюдения (см. табл. 2). В Украине продажи систем такого класса осуществляются лишь эпизодически. В числе наиболее характерных решений можно назвать Panasonic WV-NS950, Axis 2330, ACTi CAM6510, Sanyo VDC-HD3100, Geo-Vision GV-SD010.

Как и большинство корпоративных решений, цифровые системы видеонаблюдения требуют индивидуального подхода. Перед тем как сделать выбор в пользу того или иного решения, непременно следует посмотреть его в работе, желательно в составе цельного комплекса. Благо продавцы систем IP CCTV зачастую идут навстречу в этом вопросе. Дело в том, что, скажем, при общих названиях кодеков (H.264, MPEG4), сходной чувствительности и дополнительных функциях, заявленных в технической документации, на практике разница, тем не менее, может быть весьма ощутима. Однако в общих чертах при подборе подходящей системы видеонаблюдения стоит определиться с тем, какие камеры нужны: для внутреннего/уличного использования, фиксированные/поворотные, с «интеллектом» или без.

Также следует обратить внимание на такие характеристики, как поддерживаемое разрешение, форматы сжатия видео, оптические характеристики объектива, светочувствительность, поддержка передачи звука и т.д. И, конечно же, нельзя забывать о программном обеспечении, которое должно поддерживать в полном объеме режимы и характеристики выбранных камер, облегчать работу с видеоархивом, иметь функции интеллектуального анализа, а также при необходимости позволять наращивать комплекс видеонаблюдения.

Редакция выражает благодарность компаниям «Банкомсвязь», «Ромсат», IQ Trading, Axis Communications и D-Link за помощь в подготовке материалов.

Игорь КИРИЛЛОВ,

igor@sib.com.ua,

СиБ

№ 1 (март) 2010