Системы кабельного телевидения
Кто бы и как бы ни относился к достижениям технического прогресса, но он не сможет отмахнуться от того факта, что окружающий нас мир стал цифровым. Оглядываясь вокруг, можно увидеть много технических устройств, которые работают на основе цифровых технологий, среди них, например, современные автомобили, видеокамеры, микроволновые печи и завоевавшие всеобщую популярность домашние цифровые видеомагнитофоны. Сейчас многие кинорежиссёры художественных фильмов производят киносъёмку уже с помощью цифровых видеокамер. Я думаю, что читателю не надо напоминать о разного рода MP3-проигрывателях, которые благодаря цифровым технологиям, способны хранить и воспроизводить тысячи песен, при этом спокойно умещаясь на ладони Вашей руки.
Что послужило толчком для повсеместного перехода на цифровые технологии и как этот переход влияет на индустрию производства технических средств обеспечения безопасности?
Процесс перехода на цифровые технологии помогает улучшить и оптимизировать технические характеристики различных устройств, которые со временем станут ещё более функциональными и недорогими. Большинство технических устройств проходят своеобразный эволюционной путь, от их изобретения до массового производства через непрерывный поиск новых технических решений. Хорошим примером такой эволюции являются радиоприёмники. В 60-х годах прошлого века ламповые радиоприёмники были довольно громоздкими устройствами. Затем в 70-х годах наступила эры компактных транзисторных радиоприёмников. А в наши дни радиоприёмник, который раньше занимал целый угол в комнате, может быть легко встроен в наручные часы, и стоить всего лишь несколько долларов.
Процесс перехода на цифровые технологии начался с выпуска первого поколения цифровых устройств, которые были во много раз более дорогими в сравнении с современными цифровыми устройствами и, конечно, сильно уступали им в функциональных возможностях. Как правило, первыми покупателями этого поколения устройств являлись энтузиасты, которые с восторгом воспринимали все технические новинки, содержащие новые технологии. Непрерывное совершенствование цифровых технологий привело к появлению цифровых устройств с улучшенными техническими характеристиками и более низкой стоимостью, что в свою очередь приводило к неуклонному росту числа их покупателей. Спустя годы, технические устройства на основе цифровых технологий, начали вытеснять своих аналоговых собратьев.
Переход систем виденаблюдения на цифровые технологии
Процесс перехода на цифровые технологии в последние несколько лет охватил также и рынок систем видеонаблюдения, что повлекло увеличения количества их производителей и заметное снижение стоимости самих систем.
Недавние отчёты консалтинговых компаний Frost & Sullivan и JP Freeman & Co. свидетельствуют о том, что в 2002 году объём продаж цифровых устройств записи превзошёл объём продаж аналоговых устройств записи.
Цифровыми видеорегистраторами комплектуются до 75% новых систем видеонаблюдения. Террористические акты 11 сентября 2001 года в США и последовавшие за ними события ускорили процесс поиска наилучших технических решений, которые бы отвечали требованиям обеспечения безопасности, видеонаблюдения и бизнеса. Поскольку конечные пользователи уже успели хорошо познакомиться с технологиями цифровой видеозаписи, то они поняли, что цифровые видеорегистраторы являются всего лишь ещё одним шагом в продолжающемся переходе систем видеонаблюдения на цифровые технологии. Инновации не ограничились только системами обеспечения безопасности на основе цифровых видеорегистраторов, в результате возникла жизнеспособная и экономически рентабельная им альтернатива - системы сетевого или IP- видеонаблюдения. При использовании технологии IP- видеонаблюдения, передача видеоизображения осуществляется через сетевую инфраструктуру, построенной на основе сетевого протокола IP, что в итоге позволяет реализовать систему видеонаблюдения, которая будет полностью цифровой.
От кассетных видеомагнитофонов к IP- видеонаблюдению
В 70-х годах прошлого века для обеспечения безопасности и видеонаблюдения широко использовались аналоговые системы видеонаблюдения. Типичная система видеонаблюдения состоит из четырёх компонентов:телекамеры, проводной сети для передачи видеосигнала, записывающего устройства и монитора. За прошедшие десять лет один за другим эти четыре компонента стали в своей работе использовать технологии цифровой обработки сигналов.
Переход на цифровые технологии в области систем видеонаблюдения начался примерно в 1990 году, когда цифровые телекамеры с формирователем сигнала изображения, созданного по технологии приборов с зарядовой связью, вытеснили аналоговые телевизионные телекамеры. Эти ПЗС-телекамеры были частично цифровыми, так как по-прежнему использовали аналоговое подключение к сети по коаксиальному кабелю для композитного видеосигнала. Кроме того, запись видеосигнала по-прежнему проводилась на аналоговых кассетных видеомагнитофонах. В дальнейшем мы будем называть этот технологический период эрой кассетных видеомагнитофонов.
Примерно в 1996 году началось массовое производство цифровых видеорегистраторов. Главные преимущества от их выпуска для конечного потребителя заключались в том, что больше не надо было использовать видеокассеты, качество записи было стабильно высоким, а поиск записанной видеоинформации стал намного удобнее. Становясь всё более и более функциональными, цифровые видеорегистраторы по-прежнему обладали аналоговым входом для подключения коаксиального кабеля и аналоговым выходом для подключения монитора. Поэтому на самом деле, первые цифровые видеорегистраторы были аналого-цифровыми гибридами. Это период времени был началом эры цифровых видеорегистраторов.
Во второй половине эры цифровых видеорегистраторов появилась возможность использовать в комнатах видеонаблюдения персональные компьютеры с цифровыми мониторами. В последние два года, цифровые видеорегистраторы стали широко снабжаться сетевым или модемным интерфейсом, что позволяет передавать записываемое видеоизображение для удалённого просмотра с помощью специализированного программного обеспечения, используя обычный персональный компьютер.
Последним препятствием для полного перехода систем видеонаблюдения на цифровые технологии служили проводные сети, соединявшие телекамеры и цифровые видеорегистраторы. Для многих современных систем видеонаблюдения коаксиальный кабель является последним бастионом аналоговой технологии. IP-камеры и видеосерверы преодолели это последнее ограничение остатков аналоговой технологии посредством установления связи между телекамерой и цифровым записывающим устройством через стандартные компьютерные сети на основе протокола Ethernet, Интернет или с использованием беспроводных технологий. Современные цифровые технологии формирования видеоизображений и сетевое оборудование позволяют создавать системы видеонаблюдения с неограниченными возможностями. Этот последний этап, который только начался, мы назовём эрой IP-видеонаблюдения.
Окончательный переход на цифровые технологии
Как уже было сказано, цифровые видеорегистраторы являются в действительности гибридными устройствами, сочетающими в себе цифровые и аналоговые технологии.
Это является той причиной, по которой Вы всё ещё по-прежнему используете коаксиальные кабели. Цифровой видеорегистратор является по существу аналоговым мультиплексором, который подключается к собственному внутреннему компьютеру. Продвижение вперёд к полностью цифровой системе видеонаблюдения безусловно имеет смысл, так как видеопреобразователи на ПЗС (через аналого-цифровое преобразование) уже способны генерировать цифровое видеоизображение, а запись на жёсткий диск цифрового видеорегистратора также является цифровой. Зачем надо производить цифро-аналоговое преобразование в телекамере, передавать сигнал через дорогостоящий коаксиальный кабель, и только затем, чтобы сделать аналого-цифровое преобразование в цифровом видеорегистраторе? Эти множественные преобразования видеосигнала ухудшают технические характеристики оборудования и увеличивают полную стоимость владения системой видеонаблюдения.
Давайте оценим степень проникновения цифровых технологий в каждый из трёх вышеописанных этапов развития:
Эра кассетных видеомагнитофонов подходит к концу. В 2002 году всего лишь около 25% новых систем видеонаблюдения использовали кассетные видеомагнитофоны, и их число продолжает сокращаться. В 2003 году консалтинговая компания J.P. Freeman & Co опубликовала отчёт по системам видеонаблюдения, из которого следует, что эра цифровых видеорегистраторов завершена примерно на 75%. Как уже отмечалось, эра IP-видеонаблюдения только началась, поэтому оборудованию для видеонаблюдения на основе IP принадлежит только несколько процентов на современном рынке систем видеонаблюдения. Тем не менее, необратимое развитие и очевидная привлекательность технологий на основе сетевого протокола IP означают, что системы охранного телевидения на основе IP продолжат своё бурное развитие. 2002 год стал переломным годом для IP- видеонаблюдения, так как удалось достичь значительного роста числа продаж и установок IP-камер в правительственных, образовательных, транспортных, финансовых учреждениях, а также в организациях розничной торговли.
В системе видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов процессы формирования цифровых сигналов и их сжатия происходят в устройстве записи. В системе видеонаблюдения на основе IP большинство действий по обработке видеосигнала происходит в телекамере, включая так называемые "интеллектуальные функции", например, определение движения объектов. IP- видеонаблюдение, являясь более интеллектуальным техническим решением, позволяет создавать "умные" телекамеры. В системе видеонаблюдения, построенной на IP, функция записи выполняется сетевым видеорегистратором, в качестве которого выступает стандартный компьютерный сервер с установленным на него программным обеспечением для видеозаписи.
В сравнении с системами видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов, технические решения на основе IP не жертвуют никакими функциональными возможностями. Они просто переносят их на плечи телекамеры, а не видеорегистратора. Это помогает объяснить то, почему сетевые телекамеры являются более дорогостоящими -- в них сосредоточено большинство функциональных возможностей цифровых видеорегистраторов.
Преимущества систем видеонаблюдения на основе IP над системами видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов
Системы видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов и IP обладают целым рядом общих полезных технических характеристик и функций, такими, как запись на жёсткий диск, отсутствие кассеты, высокое и стабильное качество изображения, быстрый и лёгкий поиск записанных видеоданных, доступ к записанному видеоизображению по IP-сети и многими другими. Однако, при более всестороннем сравнении двух типов систем видеонаблюдения можно выявить ряд значительных преимуществ технологии IP-видеонаблюдения над техническими решениями на основе цифровых видеорегистраторов:
Масштабируемость. Технические решения на основе IP-видеонаблюдения содержат от одной до нескольких тысяч телекамер с инктерментом наращивания равным одной телекамере. Не существует "16 канального скачка", наблюдаемого в системах видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов. В системе IP-видеонаблюдения имеется возможность увеличения скорости смены кадров и количества хранимой видеозаписи с помощью подключения к сети дополнительных жёстких дисков и серверов, что позволяет добиваться любой скорости смены кадров для любой телекамеры в любое время без каких-либо ограничений.
Более эффективное использование сетевой инфраструктуры. Большинство современных зданий уже имеет проводную сетевую инфраструктуру на основе витой пары, поэтому при выполнении монтажных работ по установке систем видеонаблюдения не требуется дополнительной прокладки проводов. В случае отсутствия необходимой сетевой инфраструктуры, прокладка витой пары обходится дешевле прокладки коаксиального кабеля. Использование витой пары также означает отсутствие отдельного проводного соединения необходимого для передачи на ПЗС-телекамеру управляющих сигналов и подачи питающего напряжения. Кроме того, там, где прокладка кабелей является дорогостоящим или не практичным занятием, для связи с телекамерами могут быть использованы технологии организации беспроводных сетей.
Использование сетевой конвергенции. В различного рода организациях для передачи разнородных данных, как правило, используются только сети на основе протокола IP, что делает их управление более эффективным и экономически выгодным. Это преимущество отражает изменение происходящее внутри многих современных организаций, где безопасность подразделяется на информационную и физическую.
Возможность системной интеграции
Технология IP-видеонаблюдения предоставляет открытую, легко интегрируемую платформу. Так как системная интеграция становится всё более и более важной, то необходимо быть уверенным в том, что системы контроля доступа, кондиционирования, управления и другие системы и приложения смогут быть эффективно интегрированы в единую систему. Возможность удалённого доступа. Можно получить доступ к любому потоку передаваемых в реальном масштабе времени или воспроизводимых записанных видеоданных из любой точки земного шара с помощью проводного или беспроводного сетевого соединения.
Интеллектуальная обработка видеоизображения на уровне телекамеры. Разнообразные встроенные функции позволяются телекамере самостоятельно принимать решения о том, когда необходимо подать тревожный сигнал, когда необходимо отправить видеоизображение и даже самостоятельно принять решение о том, с какой частотой смены кадров передавать видеоизображение. Таким образом, улучшается доступ к видеоинформации и качество принятия решений на основе систем IP- видеонаблюдения.
Повышенная надёжность. Возможности передачи данных с помощью протокола IP позволяют использовать внешние устройства хранения данных, в случае аварии переключаться на резервную инфраструктуру, а также использовать серверную и архивную архитектуры. При использовании стандартного серверного и сетевого оборудования, время замены неисправной аппаратуры значительно меньше, чем при использовании запатентованных технических решений на основе цифровых видеорегистраторов. Программное обеспечение позволяет следить за состоянием системы видеонаблюдения в реальном масштабе времени и информировать о различных контрольных измерениях.
Открытость и совместимость. В отличии от цифровых видеорегистраторов, которые представляют из себя "чёрные ящики", т.е. являются закрытыми техническими решениями, оборудование систем IP-видеонаблюдения основано на открытых стандартных, что позволяет использовать оборудование различных производителей, например, коммутаторы, маршрутизаторы, серверы и прикладное программное обеспечение. Всё это значительно снижает стоимость систем видеонаблюдения и повышает их технические характеристики.
Более низкая стоимость. Многочисленные случаи установки систем на основе IP-видеонаблюдения доказывают, что такие системы видеонаблюдения являются альтернативным техническим решением с более низкой стоимостью. Использование оборудования на основе открытых стандартов делает системы IP-видеонаблюдения экономически более выгодными в сравнении с системами на основе "черных ящиков" - цифровых видеорегистраторов некоего известного производителя. И это только учёт стоимость аппаратного обеспечения. Добавьте к этому низкую стоимость установки и все другие преимущества, и Вы поймёте, что IP- видеонаблюдение может сэкономить значительную сумму расходов конечного потребителя.
Современное состояние дел на рынке IP-видеонаблюдения
В настоящий момент, сравнительные оценки технических характеристик систем видеонаблюдения на основе цифровых видеорегистраторов и систем на основе IP, позволяют говорить о последних как о более выгодном приобретении. В своё время переход систем видеонаблюдения на цифровые технологии позволил значительно улучшить их технические характеристики, поэтому есть все основания надеяться на то, что в будущем IP-видеонаблюдение также предоставит неуклонный рост функциональных возможностей систем видеонаблюдения для конечного потребителя, например:
- увеличит интеллект телекамеры, что позволит лучше определять движения видеоизображений, распознавать номера автомобилей, отслеживать перемещения различных объектов и т.д.
- превзойдёт и сделает возможным работу с более высоким разрешением видеоизображений, чем предельные разрешения аналоговых форматов NTSC и PAL. Сейчас уже производятся сетевые телекамеры с фоточувствительной матрицей размером один мегапиксель, а вскоре возможно появятся телекамеры с матрицей размером в несколько мегапикселей.
- подача электропитания на телекамеры через сети на основе протокола Ethernet исключит необходимость наличия электрозеток в местах размещения телекамер и сделает более лёгким использование источников бесперебойного питания для обеспечения работоспособности системы 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
- сделает возможным беспроводную передачу видеоданных от нескольких или всёх телекамер, используя экономически эффективные стандартные технологии, такие как IEEE 802.11b, что в свою очередь обеспечит беспроводной доступ к любому видеоизображению, записанному или передаваемому в реальном масштабе времени через "карманные" или планшетные компьютеры, а также через мобильные телефоны.