Системы видеонаблюдения. Итоги десятилетия. Часть 1

Десятилетие – это достаточно большой период времени для такой высокотехнологичной отрасли, как системы видеонаблюдения, тем более в обстановке все ускоряющегося технического прогресса. Особенно это относится к области ИТ и общей цифровизации, непосредственно примыкающей к сегменту систем безопасности и видеонаблюдения.

За 10 лет существенно изменились как предлагаемое оборудование, так и участники рынка. Усилилась монополизация среди производителей, поставщиков и инсталляторов. Как ни странно, в нашей стране монополизация произошла и среди потребителей, постоянно вымывая частный сегмент личного потребления, индивидуального и малого бизнеса. На рынок вышли крупные ИТ-компании и мобильные операторы, а крупные концерны и банковские структуры становятся квазипроизводителями, определяющими направление технической политики.

Аналоговое и IP-видеонаблюдение в начале десятилетия

В начале десятилетия основная масса оборудования в российском сегменте рынка была аналоговой, на основе стандартного телевидения (4:3, 576 строк, PAL). Вместе с тем уже предлагались IP-системы с разрешением до FullHD, однако стоимость подобных камер и систем регистрации значительно превышала цену на аналоговые образцы. Кроме того, чувствительность применяемых CMOS-сенсоров, тем более для форматов HD и FullHD, в те времена была намного ниже аналоговых CCD. Некоторые производители тогда применяли в IP-камерах типовые чересстрочные CCD, что сохраняло привычную потребителю чувствительность. Но это лишало возможности ожидаемого роста разрешения и создавало проблему интерлейсинга при демонстрации. Такие решения были особенно характерны для видеокамер известных тайваньских и южнокорейских брендов, еще находящихся почти полностью в аналоговом сегменте.

IP-наблюдение как основной тренд

За прошедшее десятилетие IP-системы стали приоритетным направлением в видеонаблюдении. Кроме того, ИТ-решения открыли широкие возможности построения протяженных интегрированных систем безопасности. Кроме наблюдения и регистрации изображений, в них теперь включаются функции контроля доступа, учета рабочего времени, аналитики перемещения людей, товаров и транспортных средств и их идентификации. Домофонные системы сейчас также строятся по технологии IP и входят в общую систему безопасности здания, микрорайона, а иногда и города. Сюда же подключаются и модули инженерного оборудования, создавая единую систему Интернета вещей IoT.

Видеонаблюдение как услуга

Развитие облачных сервисов создало новое направление индивидуального и корпоративного наблюдения c использованием технологии VSaaS – видеонаблюдения как услуги. Это позволяет вообще не закупать оборудование, а ограничиться арендой или покупкой только видеокамер, осуществляя видеоконтроль и просмотр архива на собственном смартфоне. На рис. 1 показаны примеры подобных "бытовых" IP-видеокамер. Как ни странно, подобная технология стала востребованной и для очень больших систем безопасности (например, города или крупной корпорации), когда более оптимально использовать услуги профессиональной организации с ее системой видеонаблюдения.

Рис. 1. IP-видеокамера для домашнего наблюдения

Комплекты "домашнее наблюдение в чемодане"

Укрупнение поставщиков и инсталляторов создало потребность в небольших законченных комплектах оборудования для "домашнего наблюдения в чемодане", ориентированных на конечного частного потребителя. Пример подобного комплекта показан на рис. 2. Сейчас это обычно аналоговые HD-камеры с гибридным регистратором и просмотром на смартфоне потребителя.

Рис. 2. Комплект видеонаблюдения для самостоятельной установки

Технологии распознавания

За прошедшее десятилетие были хорошо отработаны технологии распознавания регистрационных номеров, а затем и человеческих лиц. Сейчас они широко применяются в крупных городах и на автомагистралях. Для эффективного использования этих технологий необходимо только качественное изображение при любых погодных условиях. Естественно, для регистрации обстановки на автомагистралях и автомобильных номеров применяются специализированные камеры, зачастую с импульсной ИК-подсветкой.

Стали популярными телевизионные методы контроля скоростного режима. Правда, подобный способ регистрации "мгновенной" скорости в точке измерения сильно зависит от пространственного положения камеры. Эта методика чревата большими ошибками, иногда умышленными, что подтверждает огромное количество жалоб.

Новое назначение камер

За годы появились камеры и оборудование с новым назначением и конструктивом, например:

• носимые "нательные" камеры с непосредственной или удаленной регистрацией для работников безопасности и охраны порядка (на рис. 3 представлен образец подобного изделия);

Рис. 3. "Нательная" видеокамера

• огромный сегмент автомобильных видеорегистраторов, которые не относятся напрямую к видеонаблюдению, однако в каком-то смысле служат безопасности;
• специализированные системы наблюдения с автономной или удаленной регистрацией для общественного транспорта, включая железные дороги. Чаще всего эти камеры имеют повышенную вандалозащищенность и
  встроенную ИК-подсветку. Для таких моделей, как правило, применяется конструкция "глазное яблоко", представленная на рис. 4;
• видеосистемы для контроля кассовых операций, охраны и учета посетителей в ритейле и т.п.

Рис. 4. Видеокамера с ИК-подсветкой – "глазное яблоко"

Появились и стали довольно популярными панорамные камеры с объективами "рыбий глаз" или панаморфной оптикой. Они позволяют одной камерой вести наблюдение довольно обширных пространств, перекрестных проходов и т.д. при размещении ее на потолке и визировании сверху вниз.

В наружных камерах, особенно в поворотных вариантах (PTZ), стали использовать лазерную подсветку и подсветку с согласованным с кадром полем и переменным углом.

"Извещатели разбития стекла реагируют первыми. Мнения экспертов" читать >>>

И наконец, все чаще стали предлагаться тепловизионные камеры или даже гибридные варианты на их основе. Особенно приятно, что в основном это модели с рабочим диапазоном 8–13 мкм, максимально отвечающим реальному температурному "рельефу" окружающего ландшафта. Применение детекторов на основе неохлаждаемых микроболометров на оксиде ванадия и неохлаждаемых термических объективов, а также увеличение выпуска этих приборов несколько снизили цены на подобную технику.

Параметры, определяющие успех видеонаблюдения

Очевидно, что важнейшие характеристики, определяющие качество изображения, получаемое системой наблюдения, – это разрешение и чувствительность видеокамеры. Используемый чересстрочный телевизионный стандарт (PAL или NTSC) к тому времени сильно ограничивал рост качественных характеристик наблюдения. Это противоречие требовало свое-
го разрешения.

Формат 960Н: маркетинг или "заря новой жизни"?

На рубеже десятилетий компания SONY, практически основной разработчик и производитель видеосенсоров, предложила "улучшенный" телевизионный формат с повышенным горизонтальным разрешением 960H. Для оцифровки и обработки видеосигнала с расширенным спектром были представлены три видеопроцессора семейства Effio – S, E, и P. Они имели различную функциональность и возможности. Через короткое время появились и специальные регистраторы, обеспечивающие запись изображения с повышенным горизонтальным разрешением 960Н (960х576 пкс). Объективные измерения разрешения по телевизионной таблице однозначно подтверждали лучшее горизонтальное разрешение типового значения. Результат этих измерений показан на рис. 5. Однако это безусловное достижение совершенно не улучшило общее качество картинки в сравнении с типовым разрешением (720х576 пкс).

Рис. 5. Горизонтальное разрешение видеокамеры 960Н

Теперь эту многолетнюю маркетингово-технологическую операцию по увеличению стоимости оборудования можно рассматривать по-разному. Но в итоге нам в наследство остался именно этот формат (960х576 пкс) в качестве базового стандартного аналогового изображения.

Наблюдение по принципу "пиксель в пиксель"

Потребность серьезно улучшить качество изображения, без перехода в сегмент IP-наблюдения с пакетной передачей, привела к появлению нового формата HD-SDI, предложенного альянсом HDcctv во главе с Тоддом Рокоффом. Этот формат базировался на типовом интерфейсе, используемом в профессиональном телевидении. Он обеспечивает последовательную цифровую передачу несжатых изображений 720p (1280х720 пкс) и 1080p (1920х1080 пкс) по принципу "пиксель в пиксель". Пожалуй, это самый качественный принцип передачи изображений для видеонаблюдения.

Основными "знаменами", под которыми шло внедрение этого формата, были:

• простота эксплуатации, аналогичная типовой аналоговой системе;
• потенциальная возможность применения существующей коаксиальной структуры при модернизации системы наблюдения;
• привычные методы монтажа системы и методики наблюдения операторов.

К сожалению, эти факторы оказались не столь значительными, чтобы компенсировать относительно высокую стоимость оборудования, серьезные требования к качеству коаксиальной линии и даже соединительных элементов.

Видимо, надежды на применение существующей кабельной сети систем наблюдения основывались на предположении практически повсеместного использования в нашей стране кабелей RG-59. Но воображение заканчивалось на кабелях класса КВТ-2 и ШГЭС. Кроме того, дальность передачи сигнала HD-SDI даже для качественных линий RG-59 и RG-6 не превышала 100–150 м. Другими словами, предложенный формат, несмотря на исключительное качество передачи несжатого изображения, не нашел широкого применения.

Развитие систем HD-SDI

В середине десятилетия было предпринято несколько попыток реанимировать это направление. Почти одновременно с появлением аналоговых HD-форматов был предложен цифровой формат EX-SDI, или HD-VLC. В нем скорость последовательного видеопотока SDI в 1,5 Гбит/с снижалась до 270 Мбит/с. Это увеличивало дальность передачи до 400–500 м. Однако, судя по спецификации, в технологии использовалось покадровое JPEG-сжатие, очевидно, не очень значительное, поскольку заметного глазом ухудшения качества на стандартных изображениях не было.

Через некоторое время корейским производителем был предложен еще один вариант интерфейса, почему-то названного им 3G-SDI. Следуя описанию, он не имеет ничего общего с типовым телевизионным 3-гигагерцевым вариантом 3G-SDI (SMPTE 424M). Благодаря использованию сжатия H.264 видеопоток, даже с раздельной передачей информации о яркости и цветности, существенно снижен по битрейту. Это позволило увеличить дальность передачи до 500 м по коаксиальному кабелю и до 2000 м по витой паре. Здесь фактически утрачен принцип несжатой передачи. Примечательно, что камеры с выходом EX-SDI распространены значительно шире варианта 3G-SDI.

К сожалению, сейчас уже можно констатировать, что форматы на основе технологии HD-SDI "не пошли", а если и применяются, то исключительно для специальных задач.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №1/2020

Иллюстрации предоставлены автором

Иллюстрация к статье сгенерирована нейросетью Kandinsky