17 октября 2002
Сравнение характеристик цифровых видеорегистраторов и кассетных видеорегистраторов с прерывистой записью сигнала. Часть 2.
Security World July/August 2002
С появлением аналоговых регистрирующих систем в начале 70-х, доверие к системам локального телевидения увеличивалось с каждым годом. Однако, до сих пор большинство пользователей еще полагается на ограниченную и неэффективную технологию.
- Цифровые видеорегистраторы и кассетные видеорегистраторы с прерывистой записью сигнала: история и текущее состояние вопроса.
- Все ли системы цифровой видеорегистрации одинаковы?
- Что внутри кассетного видеорегистратора?
- Мостик между цифровыми видеорегистраторами и кассетными видеорегистраторами с прерывистой записью сигнала.
Д. Ли
Эволюция видеонаблюдения
Мир видеонаблюдения смещается от аналогового к цифровому. Это обусловлено лучшим качеством, более высокой гибкостью, лучшей надежностью и масштабируемостью и лучшими ценовыми решениями, которые цифровые системы видеонаблюдения предлагают по сравнению с кассетными time lapse видеорегистраторами. Но цифровые видеорегистраторы имеют ценовой диапазон от пары сотен долларов, если видеорегистратор сводится к карте видеозахвата с программным обеспечением, до тысяч долларов в случае сложных систем. И со смещением управления безопасностью от традиционной безопасности людских ресурсов до концепции управления рисками безопасности, которая использует продвинутую технологию как существенный ресурс, выбор правильного решения цифрового видеонаблюдения становится более важным.
Как проиллюстрировано на диаграмме внизу, решение по наблюдению развивалось от физической охраны в пунктах наблюдений до использования локального телевидения с регистрацией на аналоговом кассетном time lapse видеорегистраторе и до замены последнего на цифровой видеорегистратор. Этого достаточно с точки зрения организации наблюдения с нескольких пунктов. Но для больших предприятий, расположенных на нескольких площадках крайне важно интегрированное решение, обеспечивающее глобальное наблюдение с функцией централизованного управления и максимизирующее полный потенциал цифровой технологии.
Это приложение сейчас выполнимо вследствие достижений компьютерной технологи с более быстрыми процессорами, более обширной памятью, лучшей компрессией и улучшениями в надежности операционных систем. Низкая цена и доступность широкополосных технологий передачи данных также делает это приложение жизнеспособным.
Сравнение технологий компрессии
Первое, что надо сделать при рассмотрении цифрового видеонаблюдения, это проэкзаменовать используемые технологии компрессии. Различные технологии предназначены для разных требований рынка. Нижеследующая таблица сравнивает общие алгоритмы компрессии и высвечивает приложения, для которых они подходят. Достигаемая степень компрессии сильно зависит от изображения-источника, цифры в таблице приведены только для иллюстрации.
Выбор архитектуры системы
Перед разработкой электронного продукта перед инженерами обычно встает вопрос: использовать ли заказные специализированные интегральные схемы или коммерческий имеющийся в наличии набор чипов. Решение основывается на комплексе требований и анализе реальной реализуемости такого решения. Применительно к системам цфровой видеорегистрации требуется захватить аналоговый видеосигнал, оцифровать его и сжать. Сейчас имеется большой выбор карт видеозахвата и микросхем для компрессии. И если разработка предназначена для внутрифирменного применения, то выбор некритичен.
Однако, если система предназначена для открытого окружения, позволяя конечному пользователю доступ через Интернет на любом оборудовании, тогда применение процессоров от Intel и операционной системы от Microsoft обеспечит максимальную гибкость. Вы можете получить доступ к видеопотоку от DVR через Интернет, получить доступ к нужной WEB-странице и затем смотреть видео на общем компьютере без необходимости каких-либо плагинов. Суммарный объем финансирования исследований и разработок фирмами Intel и Microsoft составил 8,2 млрд долларов в 2001г. Это делает персональные компьютеры подходящей платформой для таких мультимедийных интернет-приборов как DVR.
Однофункциональные цифровые видеорегистраторы или решение по цифровому видеонаблюдению для предприятия
Системы цифровой видеорегистрации появились на рынке несколько лет назад. Первые системы разрабатывались как просто замена кассетных видеорегистраторов. Они не удовлетворяли требованиям цифрового видеонаблюдения для предприятия, которое включает цифровую видеорегистрацию, мониторинг в режиме реального времени, дистанционное управление концентрацией и интеграцией, как проиллюстрировано на диаграмме ниже.
А ты не подопытный кролик?
Рынок цифровых регистраторов - это относительно новый рынок с большим выбором, так как барьер входа невысок. Кто-нибудь может вытолкнуть на рынок продукт, сводящийся к персональному компьютеру со вставленной платой видеозахвата и простенькой управляющей программой. И если пользователь при выборе цифрового видеорегистратора основывается только на характеристиках, функциях и цене, то потом часто оказывается, что система к эксплуатации не пригодна. Продукт может потребовать до 12 месяцев для обнаружения и исправления всех багов в программном обеспечении, чтобы заставить его работать устойчиво.
Об авторе: Dennis Li has over 30 years experience in the IT and security industry and is now the Chief Operations Officer of MultiVision intelligent Surveillance in Hong Kong.
Концепция безопасности - аналоговая технология в сравнении с цифровой
Аналоговая. Традиционная система CCTV известна как аналоговая. Это означает, что видеосигналы проходят от видеокамеры также, как в случае с обычным радио или телевизионным сигналом. Этот видеосигнал может быть показан на мониторе как живое видео от камеры и/или могут быть записаны на кассетном видеорегистраторе. На практике часто применяется более чем одна камера и используется мультиплексор для поочередной подачи видеосигналов на кассетный видеорегистратор или монитор.
Аналоговая система требует постоянного мониторинга или записи и воспроизведения для того, чтобы не пропустить изображения, представляющие интерес. Кассетные видеорегистраторы записывают аналоговый видеосигнал на движущуюся магнитную ленту. Видеосигнал может быть воссоздан путем воспроизведения, однако качество сигнала деградирует в процессе записи. Эта деградация увеличивается при многократном использовании видеоленты, даже можно пройти точку, когда сигнал воспроизведения становится непригоден. Кассетный видеорегистратор может регистрировать только один видеосигнал. Для регистрации нескольких видеосигналов от нескольких камер необходим мультиплексор, для опроса камер по очереди и направления сигнала на VCR. Это означает, что VCR в действительности регистрирует кусочки видео от каждой камеры по очереди. Одиночный VCR не может регистрировать и воспроизводить одновременно. Мультиплексор, который может записывать на одном VCR и воспроизводить в тоже самое время на другом, известны как дуплексные.
Цифровые. Цифровые системы конвертируют аналоговый видеосигнал в последовательность отдельных изображений или снимков. Каждый снимок содержит полное неподвижное видеоизображение в отдельный момент времени. Изображение определяется как регулярная матрица точек на изображении, содержание каждой точки может быть описана числом. Разрешение изображения определяется числом пикселей, чем выше цифровое разрешение, тем больше чисел требуется для описания изображения. Цифровой видеоснимок представляется в той же форме, что компьютерные данные, поэтому возможно использовать компьютерные технологии для хранения и обработки этих данных. Один из недостатков заключается в том, что каждое изображение состоит из относительно большого количества данных, что имеет значение при хранении и обработке.
ЧТО ВНУТРИ КАССЕТНОГО ВИДЕОРЕГИСТРАТОРА?
Б. Адамс
Что влияет на характеристики и долговечность аудио и видео записей? В первую очередь, как работают с аудио и видеокассетами и как их хранят для использования в будущем. Чтобы понять требования к работе с кассетами и к их хранению, необходимо понять, из чего сделана магнитная лента, что из себя представляет механизм ее перемещения, как устроена кассета, какие материалы используются, как влияет окружающая среда на физические и электромагнитные элементы и т.д.
Магнитная лента
Сама по себе магнитная лента состоит из двух основных компонент: основы и магнитного покрытия. Студийные катушечные магнитные ленты и высококачественные видеокассеты используют дополнительное покрытие обратной стороны ленты.
Рис. 1. Слои магнитной ленты
Основа пленки
Материал основы пленки - полиэстер, или, если более точно, polyethylene-terepthalat/PETP. Этот материал имеет прочность на разрыв, сравнимую со сталью, не подвержен действию неорганических кислот и органических растворителей, а содержание воды в нем пренебрежимо мало.
Магнитные ленты, используемые в аудиокассетах, должны разрабатываться таким образом, чтобы противостоять постоянному усилию в 0,44 фунта без появления постоянного растяжения или удлинения. Современный кассетный регистратор имеет максимальный момент 0,3 фунта/дюйм, в то время как усилие, требующееся для 3% растяжения, составляет минимум 1,46 фунтов при толщине материала 12,0 мкм (60 мин), 1,01 фунтов для 7,0 мкм (90 мин) и 0,78 фунтов для 6 мкм (120 мин).
Магнитные покрытия
Магнитное покрытие состоит из оксидных частиц (иголок) и связывающей системы, в которую частицы вделаны и прикреплены ("зафиксированы") к основе пленки.
Оксидные частицы
Оксидные частицы могут иметь тип I - гаммаферрооксид, тип II - диоксид хрома, или тип IV - чистое железо. Размер оксидных частиц и материал определяют коэрцитивную силу ленты. Недосягаемый идеал - чтобы все частицы были одного размера, который зависит от назначения ленты. Чем меньше вариация в размерах, тем выше качество ленты.
Рис. 2. Распределение коэрцитивности "иголок". Это график показывает распределение по размерам "иголок" хорошей ленты (узкая кривая) и плохая лента (широкая кривая).
Связывающая система
Связывающая система - макромолекулярный пластик, подобный основе пленки, но только эта система принимает свою конечную структуру после процесса сушки покрытия. Эта структура с чередующимися слоями существенна для стабильности магнитного покрытия при контакте с лентопротяжным механизмом регистратора, а также для долговременного хранения.
Тыльное покрытие
Цель тыльного покрытия в случае аудиопленки заключается, первую очередь, в улучшении характеристик наматывания. Для пленок с цифровой и видеоинформацией цель также заключается в уменьшении царапин основы пленки при ее загрузке. Запечатывание основы фильма предотвращает попадание всякого рода мусора и примесей в основное покрытие, что могло бы вызвать пропадание сигнала. Хорошая электрическая проводимость также уменьшает возникновение статического электричества, которое притягивало бы пыль и т.д. ..., что могло бы вызывать выпадения сигнала.
Корпус кассеты
Корпус аудио или видеокассеты играет важную роль в качестве записи/воспроизведения на магнитной ленте, а также влияет на продолжительность хранения.
Аудиокассета - аналоговая компакт-кассета
Корпус аналоговой аудиокассеты состоит из двух спрессованных пластмассовых половинок, направляющих роликов, роликовых штифтов, прижимной подушки, магнитного экрана, прокладочных листов и окна. Конструкция либо сварена либо скреплена 5 винтами. Корпус на винтах ремонтопригоден, но сварной корпус обеспечивает лучшее качество работы лентопротяжного механизма.
Кассеты для цифрового аудио и видео
Как и в случае с аналоговыми аудиокассетами, точность и подгонка компонентов и соответствующая смазка очень важны. В отличие от аналоговых аудиокассет нет прокладочных листов, так как лента находится на внутренних катушках. Для уменьшения статических зарядов от притягивающейся пыли, используются внутренние контактные пружины между двумя катушками для снятия любого статического заряда.
Видео и цифровые аудиокассеты используют внутренние катушки для наматывания на них ленты. Первичная причина для этого заключается в том, чтобы обеспечить гладкое наматывание, предотвращая таким образом заминание краев. Повреждение краев более критично для видео и цифровых данных, чем для аналогового аудио.
Характеристики аудио-видеокассет, которые влияют на практичность и долговечность их использования
Характеристики магнитных лент, которые могут влиять на практичность их использования:
- Параметр Print Thru (Print thru - нежелательное явление, которое вызывает эхо, которое можно слышать при воспроизведение аналоговой ленты;
- Химический состав связывающей системы;
- Физические характеристики магнитного покрытия;
- Прикрепление магнитного покрытия к основе пленки;
- Смазка;
- Физические характеристики основы пленки и магнитной ленты в целом;
- Корпус кассеты.
Эти характеристики могут также сильно влиять на срок службы пленки. Неправильное обращение с пленкой, длительное ее хранение и даже краткосрочное хранение, если она хранится ненадлежащим образом, могут влиять на эти характеристики.
Рис. 3. Эхо-сигнал между слоями. Это рисунок показывает процесс возникновения эхо между тремя соседними слоями намотанной на кассету ленты. Если на среднем слое (2) содержится сигнал, то он "скопируется" на слои 2 и 3. Копия на слое 3 будет сильнее, так как расстояние от оригинала до поверхности этого слоя меньше, чем расстояние до слоя 1. Пре-эхо, таким образом, меньше, чем после-эхо.
Работа с аудио и видеолентами
Следующие внешние факторы могут влиять на качество регистрации на кассетной ленте:
- плохое обслуживание оборудования,
- посторонние частицы,
- внешние магнитные и другие поля,
- температура и влажность,
- деформация ленты,
- вытягивание ленты.
Так как большинство записей относится к наблюдениям, что означает, что записи как правило, если не всегда, делаются при неблагоприятных условиях. И влияние внешних факторов, перечисленных выше, может иметь даже большее влияние, чем когда запись сделана при "идеальных" условиях.
Плохое обслуживание оборудования
Если не рассматривать низкокачественные ленты, плохо обслуживаемое оборудование ответственно за 95% случаев, когда записи оказываются хуже по качеству, чем они должны были бы быть, даже если принять во внимание неблагоприятные условия регистрации.
Наиболее важная операция обслуживания, которая должна выполняться на любом аудио или видеомагнитофоне или плеере - это чистка.
Вторая наиболее важная операция обслуживания, которая должна выполняться на аудиооборудовании - это азимутальная юстировка головок записи/воспроизведения.
Третья наиболее важная операция обслуживания заключается в проверке изношенности лентопротяжного механизма.
Инородные частицы
Механическое повреждение магнитного покрытия - это то, что наиболее часто происходит с лентой. Заусеница на направляющей ленты или головке, которая касается поверхности ленты, может вызвать царапину, весьма значительную по размерам, которая может повредить аудиоленту без возможности ее восстановления, а для видеолент вызвать серьезные нарушения при воспроизведении. Пыль или инородные частицы могут также вызвать серьезные повреждения в течение использования, обработки или хранения. Источниками инородных частиц являются табачный дым, отпечатки пальцев, пылевые частицы, остатки чистящих реактивов, человеческие волосы и обрывки магнитных лент. Для того, чтобы понять, как они влияют на аудио и видеоленты, надо сравнить размеры частиц с толщиной магнитного покрытия и размерами щели головки.
Рис. 4. Длины волн для разных типов записи
Когда инородный мусор прилипает к магнитному покрытию, происходит потеря сигнала. Это более критично для видео или цифровых записей, которые работают с очень короткими длинами волн, но заметно и для аналогового аудио. Причина потери сигнала заключается подъеме ленты над головкой записи/воспроизведения на размер инородной частицы, которая прилипла к ленте или захватилась между головкой и лентой.
Температура и влажность
Рекомендуется нормальная влажность и температура.
Нормальные рабочие температуры зависят от спецификаций производителей лент и кассет. Но они должны находиться внутри следующего интервала:
Рис. 5. Рекомендованные условия хранения для всех магнитных лент
Рабочая температура и влажность как для аудио, так и для видеокассет лежат в интервале от 68 до 86 F и 30-50% относительной влажностью. Для аналоговых аудиокассет этот интервал 32-95 F и относительная влажность 0-95% при отсутствии конденсации. Для % при отсутствии конденсации. Для VHS - от 40 до 105 F при 49-60%, для 8 мм и DAT лент - от 60 до 90 F и 20-80 %.
Деформация ленты
Деформация ленты может быть вызвана производственными процессами и она часто присутствует в низкокачественных лентах. Она также возникает из-за пластической дисторсии основы ленты, которая случается при хранении. Эта деформация в основном является результатом плохой намотки - слишком слабой, или наоборот, слишком тугой. Такой, какая происходит при частичной перемотке кассеты или когда делается много быстрых поисков взад-вперед без полной перемотки в конце работы.
Деформации, которые являются первичными по воздействию на цифровые и видеозаписи - изменения длины микрометрового диапазона, что может привести к отклонениям в развертке. Эти деформации могут быть вызваны очень медленным снятием напряжений, которые возникают в основе пленки при ее производстве. Использование полиэстера со снятым напряжением уменьшает это явление.
Выводы
Имеется много внешних факторов, которые могут вызвать плохую запись или потерю записанного материала при применении, обработке и хранении - от плохого обслуживания оборудования до плохих технологий обработки и хранения. Эти факторы включают неблагоприятные температуру и влажность, пыль и прочий посторонний мусор, паразитные магнитные поля и плохая намотка. Если понимать, что оборудование для записи и кассеты являются прецизионными устройствами и относиться к ним соответствующим образом, большинства, если не всех, проблем, вызывающих потерю записанной информации, можно избежать.
Об авторе: Bernie Adams, President, Adams Magnetic Products, Inc
Источник: Security World on-line
