06 февраля 2008
И. Олейник. Переключаясь на "цифру"... К чему готовиться? Тенденции в цифровом видеонаблюдении.
Тенденции в цифровом видеонаблюдении
И. Олейник
Системы цифровой видеорегистрации, 2007
Сегодня одни ставят цифровые видеорегистраторы, другие используют РС-видео-серверы, третьи разворачивают систему видеонаблюдения на базе IP-устройств -видеокамер и видеосерверов. Однако независимо от того, к какой из этих категорий вы принадлежите, для большинства из нас настали дни, когда в 99% случаев, говоря о системе видеорегистрации, мы имеем в виду цифровую систему
"Цифра" давно пришла
Начнем с того, что "цифра" пришла в наш мир уже довольно давно, и пора понять, что аналоговые видеокамеры оказались в тупике. Для такого утверждения у меня есть 3 основания.
- Говоря о самих видеокамерах и об их постоянно улучшающихся характеристиках (чувствительность, динамический диапазон, цифровое шумоподавление и прочие достоинства), мы прекрасно понимаем, что для решения большинства наших задач вполне подходили видеокамеры, выпущенные 5 лет назад (причем многие из них выпускаются до сих пор практически в неизменном виде – вспомните любимые россиянами дешевые серии SK и КРС). Борьба за чувствительность зашла в непонятную для применения область – цифровое накопление. Только, извините, зачем это нужно для съемки динамичных сцен? Неужели вам любопытно наблюдать за ночным цветным изображением, на котором все движущиеся объекты будут выглядеть пестрым шлейфом? Гонка за разрешением - 520, 540, 550 ТВ-линий в цвете - выглядит на фоне мегапиксельной вакханалии достаточно смешно, но следом приходит и осознание грустного факта, что в записи мы не получим более 460 ТВЛ на любом устройстве цифровой записи.
- Второе основание для высказанного утверждения - средства передачи аналогового сигнала. Да, мы видим, что видеоусилители, модуляторы, передатчики по витой паре и оптические конвертеры, несомненно, дают нам серьезный выбор для построения систем, но обеспечивают ли они достаточную гибкость?
- И, наконец, третье - видеорегистрация. 32 канала полных 25 кадр/с видеозаписи в один компьютер или 64 - кто больше? По-моему, всего этого достаточно, чтобы сказать самому себе "стоп"! Пора переходить на качественно новый уровень! Пора наконец-то прекратить гонку за "мегагерцами и ядрами" и повернуться к потребителю лицом, а не гордым профилем, пора предоставить людям инструменты для удобного, оперативного и надежного управления, хранения и использования всей массы (в любом случае) цифровых данных. К тому же эти данные мы все чаще получаем с цифровых устройств. И дело даже не в том, что мы будем радоваться новым достижениям - большим разрешениям или глубоким архивам, а в том, как мы будем управлять всей этой массой данных, объем которых каждый год увеличивается в разы.
Управление данными
Итак, данные, которые генерируют разномастные системы цифрового видеонаблюдения, - это и есть цель управления. Снижение стоимости жестких дисков проходит даже существенно быстрее, чем рост их быстродействия.
Поиск
"Масла в огонь" подливает огромное количество денег, выделяемое на безопасность, а значит, на средства хранения данных. Запросы на возможность хранения информации в течение нескольких недель, месяцев, а то и года, теперь стали вполне обыденными. И речь не идет о хранении с каждого канала в 1 -2 кадр/с; новый стандарт записи в архив - это живое видео 25 кадр/с. Теперь даже для non-PC-видеорегистраторов становится нормой наличие более удобного интерфейса поиска и управления данными. Однако, несмотря на возможность установки в некоторые модели до 8 жестких дисков (а некоторые умеют подключать по внешним интерфейсам десятки), удобство поиска данных в non-PC DVR ограничивается тайм-лайном (графическим отображением наличия архива по временной шкале).
Некоторые специализированные модели, интегрированные с банкоматами, могут предложить поиск по ID банковской карты. Но это становится совершенно неприемлемо для РС-видеорегистраторов, собирающих данные и с аналоговых камер, и тем более с IP-устройств (так как к одному видеосерверу ПК может быть подключено гораздо больше IP-каналов, чем камер с платами видеозахвата). Ключевое слово в данном случае - метаданные.
База метаданных
Некоторые называют эту систему "умным" поиском, однако "ума" здесь немного. Речь, скорее, идет о грамотной индексации данных. Параллельно с видеоархивом подобная система имеет базу (или несколько баз - физическое воплощение несущественно) метаданных - потока данных, с избытком полученных с устройств любого типа. Для простого детектора движения (детектора активности, фиксирующего превышение уровня сигнала любой из зон, на которые равномерно поделено изображение, - например, в любом видеорегистраторе их около 200) это означает, что в базе будут присутствовать уровни активности всех минимальных зон. Это даст возможность довольно быстро искать зафиксированные сигналы активности не только по журналу, в который записывается информация об активности в выбранных зонах, но и в любой другой, даже если на нее была наложена маска.
Хороший поиск может быть осуществлен, если метаданных много. Чем больше информации мы имеем в виде специально сформированных данных, тем больше возможностей для поиска. Однако здесь нужно учитывать, что размеры баз данных, куда пишутся метаданные, могут быть очень велики. И помимо того что для хранения этих баз требуется дисковое пространство с повышенной надежностью, следует понимать, что за хорошую базу данных с высокой скоростью обработки нужно заплатить дополнительно (если даже это бесплатный Paradox, "раскошелится" придется на специалиста по технической поддержке и конфигурации). Управление данными подразумевает также гибкость в конфигурации доступа к ним, возможность сетевого поиска по распределенным хранилищам, возможность переноса или конвертации и, конечно же, организации хранения этих данных.
Хранение данных
Быстрый рост требований к объему хранения данных приводит к тому, что стандартных возможностей (например, 8 жестких дисков в ПК или non-PC DVR, или подключение массива жестких дисков непосредственно к устройству) становится недостаточно.
Организации централизованного хранилища
Особенно остро этот вопрос встает при организации централизованного хранилища, и проблема заключается не в огромных системах. Даже имея всего 2 видеорегистратора в одной системе, вам захочется иметь единый архив для всех генерируемых ими данных. Ну а если рассматривать такие системы, как "Безопасный город", задача которых заключается в отслеживании объектов, переходящих из зоны наблюдения одной камеры в зону наблюдения другой, то очевидно, что в данном случае подразумевается поиск по единому архиву. Но даже если не рассматривать подобные пока еще неосуществленные вещи, следует признать, что nоn-РС-регистраторы без внешнего программного обеспечения централизованного контроля до сих пор не способны обеспечивать сквозной поиск и выборку данных. Справедливости ради нужно отметить, что редкие PC-системы обладают подобными технологиями.
Виртуализация
Другая тенденция хранения данных подразумевает использование так называемой технологии виртуализации. Этот термин имеет различные толкования, а в данном случае означает гибкость в выборе средств хранения и в наращивании объемов хранилищ. Видеорегистраторы по большей части не содержат собственных массивов, а все свои данные передают для хранения в некую виртуальную среду, свободно расширяемую за счет добавления массивов дисков произвольного объема. Работа с такого рода архивом осуществляется через специальное программное обеспечение типа VMS (Virtual management system). С одной стороны, оно направляет данные в сеть хранения (естественно, это сеть, в какой-то степени аналогична SAN, с той только разницей, что SAN, скорее, может являться одной из ее частей), с другой - отвечает на запросы пользователей, выполняя поиск данных самостоятельно, без привлечения программного обеспечения или непосредственно самих видеорегистраторов. Кому-то, вероятно, может показаться, что я говорю о каких-то сверхбольших системах, где хранению данных должно уделяться повышенное внимание, однако, согласитесь, если в настольных операционных системах для домашнего или офисного пользования подобные вещи становятся довольно обычным явлением, то почему бы и будущим цифровым видеосистемам не предоставлять пользователям более удобный и гибкий сервис.
Рисунок. Схема архива на основе виртуализации
"Проблема знаний" в проектировании сетей
Мы уже писали о проблеме знаний инсталляторов. С введением в обиход систем цифрового видеонаблюдения на базе сетей передачи данных проблема знаний всплывает снова с умноженной силой. Такие факторы, как пропускная способность на каждый канал и ее грамотный расчет на систему в целом (особенно с учетом дальнейшего расширения или миграции на камеры с более высоким разрешением), представляют серьезную проблему для монтажных и проектных организаций, консервативно ориентированных на аналоговые структуры. Большой интерес у всех категорий клиентов вызывает использование цифровых беспроводных сетей Wi-Fi или Wi-Max, привлекая невысокой ценой каналов и легкостью монтажа. Однако чаще всего потребители забывают о таких особенностях беспроводной передачи, как более высокая уязвимость к проникновению (перехват данных или подмена) и отсутствие гарантии того, что в нужный момент канал будет доступен из-за случайных или намеренно установленных помех. Причем поставить помеху радиоканалу, намертво оборвав связь, можно за 5-6 тыс. рублей, а взлом WEP-шифрования занимает ровно 2 минуты.
Комплексные решения
Особая тенденция нашего времени - движение сетевых интеграторов к предложениям клиентам комплексных решений, включающих систему IP-видеонаблюдения, помимо стандартного комплекта прокладки СКС, информационной защиты и автоматизации. Эта тенденция особенно усилилась с приходом цифровых систем на базе сетей передачи данных, так как не секрет, что при проектировании IP-видеосистем (особенно сильно распределенных) весьма существенную часть затрат составляют расходы именно на транспортные сети и коммуникации. Например, согласно открытой информации Московского метрополитена, из 1,4 млрд рублей, затраченных на разворачивание системы колонн экстренного вызова и наблюдения в вагонах, 1,2 млрд (то есть более 80%) составили затраты на создание сети передачи данных.
Новые подрядчики
Характерной чертой современности становится то, что заказчики в первую очередь обращаются именно к интеграторам СКС с проблемами построения таких комплексов, как "Безопасный город", или других объектов на базе цифровых систем. Проблемой же сетевых интеграторов, осваивающих новый для себя сегмент рынка, является отсутствие не только опыта, но и специалистов в области систем видеонаблюдения. Выход из ситуации, конечно же, банален - подряд монтажных организаций, специализирующихся на системах безопасности, или создание собственных подразделений путем привлечения специалистов более выгодными условиями труда. Особенность нашего времени заключается еще и в том, что теперь подрядчиками являются именно CCTV-монтажники, а не СКС компании, как бывало раньше в тех случаях, когда первым доводилось строить крупные IP-системы.
Быть ли non-PC IP-видео регистраторам?
Все наши инсталляторы прекрасно ориентируются в некомпьютерных видеорегистраторах. Особенно радует пропагандируемый ими принцип "поставил и забыл". Многие дистрибьюторы поставляют DVR с уже установленными жесткими дисками (HDD), что еще более упрощает работу инсталляторов. Абсолютно резонным будет вопрос: если мы имеем сетевую видеокамеру и цифровой видеорегистратор, то почему бы не иметь цифровой nоn-РС-видеорегистрастор? Вполне резонно предположить, что раз цифровые некомпьютерные регистраторы умеют воспроизводить видео и передавать его по сети, то обратный процесс - а именно получение потоков по сети и их вывод на экран (про запись умалчиваю, как о само собой разумеющемся условии) - не представляет особых сложностей. Запись изображения, передаваемого от большого количества видеокамер, не должна вызывать никаких проблем - цифровой поток на каждый канал стандартной сетевой видеокамеры редко превышает 3-4 Мбит, а это значит, что при современной скорости записи жестких дисков запись 16 каналов не выходит за рамки нормы. Некоторые вопросы может представлять воспроизведение более 16 каналов, так как для этого требуется определенная мощность встроенных процессоров или достаточное количество декодеров.
Необходимо указать на два основных фактора, по которым non-PC IP-видеорегистраторы не будут удовлетворять запросы потребителя. Первый заключается в том, что, как было отмечено выше, у них отсутствует гибкость в выборе количества каналов на сервер. Второй, гораздо более существенный фактор - non-PC IP DVR одного производителя будет работать только с IP-камерами того же производителя, и маловероятно, что специализированные процессоры и встроенное программное обеспечение смогут поддерживать хотя бы пару продуктов самых распространенных производителей IP-видеокамер. Кроме того, возвращаясь к вышесказанному, следует отметить, что организация сквозного поиска и поиска по метаданным в nоn-РС-регистраторах труднее, нежели в РС-регистраторах. Так что хотя non-PC IP-регистраторам быть, у разработчиков ПК-систем впереди еще широчайшее поле деятельности, и, чтобы его освоить, придется в какой-то мере сменить специфику работы и акценты на управление данными, а также предоставлять пользователям более гибкие и удобные сервисы.
Об авторе: И. Олейник, директор компании DSSL
Источник: Системы цифровой видеорегистрации
