Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности
IP- видеокамеры: взгляд на отечественный рынокО.В. Вовк  Рынок видеокамер с IP-выходом прошел период становления и находится в стадии активного развития. Об этом свидетельствует не только увеличение количества фирм, поставляющих в Россию такие камеры, но и улучшение качества этих камер. Приходят профессионалы У видеокамер, предлагаемых потребителю, расширены возможности передачи информации в сеть, усовершенствованы возможности настроек (детектор движения, защищенный от помех, разделения видеокадра на зоны движения, экспозиции и прочее). В настоящее время на российском рынке растет число фирм, поставляющих высококачественные IP-камеры, в том числе мегапиксельные камеры (табл. 1). Эксперты IMS Research прогнозируют уверенный рост указанного сегмента рынка в связи со сдвигом в номенклатуре продукции: простые видеокамеры с ограниченными техническими возможностями уступают место профессиональным изделиям с более высокими характеристиками. К подобным изделиям эксперты относят мегапиксельные камеры c
Несколько слов о затратах В рамках данной статьи не имеет смысла подробно останавливаться на широко обсуждавшихся ранее таких очевидных преимуществах камер с IP-выходом, обусловленных работой с цифровым видеосигналом, как уменьшение влияния расстояния на качество изображения, защищенность сигнала, масштабирумость системы, ее дешевизна и простота в эксплуатации. Также нет смысла повторять расчеты стоимости, основанные на анализе затрат, необходимых для организации канала получения, передачи и хранения информации и для эксплуатации системы. но следует упомянуть, что во множественных конфигурациях системы видеонаблюдения суммарная стоимость решения на базе камер с IP-выходом и серверных систем хранения данных, работающих на серверах промышленного стандарта, ниже стоимости решений на базе качественных аналоговых камер и качественных видеорегистраторов, обеспечивающих высокую v передачи видеопотока в сеть и создание единого архива. Если учитывать тот факт, что конфигурация множественных систем с большим числом аналоговых камер предусматривает использование крайне дорогостоящих матричных коммутаторов, то выгода использования видеосистем на базе камер с IP-выходом очевидна. Сравнения видеокамер с IP-выходом с системами, построенными на основе дешевых аналоговых камер и самых простых и самых дешевых видеорегистраторов, оставим на совести авторов таких сравнений. То, что многие потребители на данный момент принимают во внимание эти соотношения цены и качества предлагаемых решений, стало одним из существенных факторов, определяющих возрастающее использование современных качественных камер с IP-выходом. Аналоговое наследство Для лучшего понимания на данный моментшних тенденций развития рынка видеокамер целесообразно остановиться на следующем вопросе. Очевидно, что камеры с прогрессивной разверткой сигнала - а это многие камеры с IP-выходом - для задач охранного видеонаблюдения подходят лучше аналоговых. Это объясняется тем, что в охранном видеонаблюдении наибольший интерес представляют мелкие и слабоконтрастные детали, а именно сканирование кадра целиком, обеспечиваемое прогрессивной разверткой, позволяет разглядеть эти детали. Прогрессивное сканирование в обоих форматах MPEG-4 и JPEG делает изображения движущихся предметов четким и детальным. но исторически сложилось так, что развивались именно системы с чересстрочной разверткой. Такое наследство досталось охранному видеонаблюдению от аналогового видеонаблюдения, а тому, -от телевидения. При чересстрочной развертке каждое поле содержит в два раза меньше информации, чем полный кадр, но этого было вполне достаточно для телевидения, так как устраняло эффект мелькания. Просмотр мелких деталей был неактуален. Кроме того, системам с чересстрочной разверткой присущ строчный фликкер-эффект - дрожание строк, когда соседствуют светлая и темная строки. Эффект наиболее заметен при максимальном вертикальном разрешении, а значит, возникает необходимость уменьшать вертикальное разрешение, значит по существу, уменьшать разрешающую способность. Прогрессивная или чересстрочная?
Матрица - глаз видеокамеры Решающий фактор в развитии современных видеокамер связан в первую очередь с появлением фоточувствительных матриц - пластин, содержащих на одной подложке сотни фотоэлементов по горизонтали и сотни по вертикали, связанных м. собой через подложу. Именно эти матрицы являются основным чувствительным элементом видеокамеры, ее глазами. Во множественных литературных работах проводятся прямые аналогии м. фоточувствительными матрицами ПЗС и человеческими глазами, сетчатка которых также представляет собой матрицу чувствительных элементов. Поэтому современная наука ищет методы совершенствования чувствительных элементов видеокамер, изучая устройство человеческого глаза. Первые сетевые камеры с IP-выходом, применяемые в России, имели невысокие цены и невысокое качество изображения. Это было обусловлено тем, что в качестве элементов фоточувствительных матриц применялись транзисторы с низкой чувствительностью, которые изготавливались в едином технологическом цикле с транзисторами цифровых обрабатывающих схем. При этом схемная организация всей матрицы в целом была не на высоком уровне, а количество ее чувствительных элементов было незначительным. Направления развития фоточувствительных элементов Улучшение качества изображений, получаемых с современных мегапиксельных IP-камер, обусловлено не только увеличением числа элементов, которое стало возможным с развитием фотолитографии, применяемой в технологическом цикле производства матриц, но и с развитием схем организации всей матрицы, определяющих цикл считывания и обработки сигнала. Развитие фоточувствительных элементов видеокамер идет по двум основным равноценным направлениям, достаточно давно разработанным (как в нашей стране, так и за рубежом) для продуктов оборонного назначения, и в настоящее время активно адаптируемых (прежде всего по соотношению цена/качество) к потребительскому рынку видеонаблюдения. Речь идет о развитии фоточувствительных элементов:
В настоящее время Производство фоточувствительных матриц - сложнейший технологический цикл, на котором специализируются такие известные предприятия, как Sony (Япония), Honeywell (США), MATSUSHITA (Япония), SHARP (Франция), LG (Ю. Корея), SAMSUNG (Ю. Корея), Agilent Technologies, Mitsubishi Electric (Япония), OmniVision Technologies, Photon Vision Systems, STMicroelectronics, Semiconductor Insights, Symagery Microsystems, Toshiba, VLSI Vision. Фоточувствительные матрицы на основе ПЗС
Если изображение проецируется на матрицу, то в каждой ячейке накапливается заряд генерированных светом носителей. При подаче на цепочку структур тактовых импульсов можно производить считывание зарядов. При этом матрица, разделена по вертикали на две секции: накопления и памяти. Во время обратного хода внутреннего сканирования по кадру информация из секции накопления сдвигается в секцию памяти, а затем построчно выводится с помощью горизонтального накопителя в течение следующего полукадра. Недостаток таких структур - высокие шумовые характеристики, являющиеся следствием того, что перенос заряда осуществляется пакетами. Разумеется, есть много технологических приемов, чтобы улучшить характеристики этих камер (например, подбор ширины канала, степени легирования, толщины подложки и прочие приемы). Матрицы на основе КМОП-транзисторов В так называемых матрицах на основе КМОП-транзисторов элементы генерации сигнала, считывания и переноса, и элементы накопления световой информации представляют различные конструктивные решения (рис. 2). У таких матриц вертикальные ПЗС-регистры заменены проводящими шинами считывания, и сброс накопления информации в шины считывания идет постоянно. Эти матрицы имеют уровень шумов ниже, чем описанные ранее. При такой организации для увеличения скорости действия необходимо обеспечить быстрое и эффективное считывание малого заряда. Для решения данной задачи м. фоточувствительной матрицей и регистром вводится специальное согласующее устройство, которое в значительной степени определяет качество работы прибора, в частности его быстродействие. Комментарии к таблицам В приведенных в аналитической статье таблицах детально описаны параметры и цены высококачественных камер, в том числе камер с IP-выходом, наиболее известных фирм-производителей, представленных на российском рынке. высококачественные камеры осуществляют обработку видеопотоков, используя два формата сжатия MJPEG и MPEG-4, и передают информацию в сеть с высокой скоростью. Все упомянутые в таблицах камеры имеют встроенный датчик движения, устойчивый к различным помехам, осуществляющий разбивку на зоны и фиксирующий изменение регистрируемого изображения. Эта полезная для охранного наблюдения функция является так же и хорошо организованной схемотехнически, так как первоначально она разрабатывалась для широко известных военных систем. Плавный переход от аналоговых систем к цифровым сделали фирмы Bosch, Panasonic и Sony, разработав камеры, в которых одновременно присутствует IP- и аналоговый выходы. Очень осторожными шагами в будущее движется фирма Bosch, которая выпустила гибридную камеру Dinion c цифровым и аналоговым выходом, но с разрешением 640х480 пикселей. Камеры Bosch 0495 IP Dinion обеспечивают три потока видео одновременно: два MPEG-4 и один поток JPEG, что обусловлено особенностями операционной системы и программной реализации Bosch. Преимущество такой структуры, как отмечает фирма Bosch, состоит в возможности направить потоки с различными параметрами в различные места, что, надо отметить, создает дополнительную перегрузку трафика. Фирма Sony, производящая качественные фоточувствительные матрицы, на российский рынок не представляет мегапиксельные камеры с IP-выходом. но ряд ее IP-камер с разрешением 640х480 являются поворотными и имеют оптический ZOOM c 26-кратным увеличением. Это, конечно, не позволяет им вести одновременно наблюдение за такими площадями, которые охватывают камеры с мегапиксельным разрешением. Датчик движения камеры SNC-RX-550 имеет повышенную помехоустойчивость за счет сравнения не каждых двух соседних камер, а за счет сравнения группы из 15 кадров. Mегапиксельные камеры c IP-выходом AXIS 206M и AXIS 207MW имеют низкую чувствительность - 10 лк и 2 лк соответственно, но привлекают невысокой стоимостью. Низкая чувствительность определяется св матрицы типа RGB, не улавливающей инфракрасное излучение. Эта матрица изготовлена с построчной разверткой, что упрощает организацию цикла прогрессивного сканирования. Камера AXIS 207MW беспроводная, она имеет встроенную антенну и отличается маленькими размерами. Кроме беспроводного подключения по стандарту Wi-Fi 802.11g можно воспользоваться обычным Ethernet-пoдключeниeм. Эти камеры, так же как и камеры фирмы Panasonic, имеют встроенный микрофон.
Видеокамера WV-NP1000 фирмы Panasonic обладает максимальным разрешением в формате JPEG 1 280x960 и позволяет увеличить в четыре раза поле зрения по сравнению со стандартным разрешением VGA (640x480). Эта камера обеспечивает параллельный живой мониторинг в формате MPEG-4 (QVGA 320x240: макс. 25 кадр/с) и высококачественную запись в высоком разрешении JPEG (960x720: макс. 7,5 кадр/с). В режиме частичного сканирования VGA (640x480) кадры могут выдаваться с максимальной частотой 25 кадр/с (в форматах MPEG-4/JPEG), в режиме полного сканирования - 1 2,5 кадр/с. Автоматическая смена режимов день/ночь, с активацией режима ABF (Auto Back Focus) обеспечивает принцип. возможность создания круглосуточной системы видеонаблюдения. Функция стабилизации изображения сокращает до минимума последствия вибрации установочной площадки (ветер, транспорт и т.п.).
Конструкцией с двумя объективами привлекают внимание мегапиксельные камеры с IP-выходом фирмы Mobotix AG (фото 2). Такая конструкция увеличивает надежность камеры за счет исключения движущихся частей варио-фокальных объективов и сменных фильтров. Даная конструкция позволяет также расширять функциональные возможности камеры при направлении объективов в различные стороны, при просмотре одновременно близлежащих и удаленных предметов, при работе ночью, кроме того, встроенные элементы и соответствующее программное обеспечение позволяют осуществлять передачу звука в обоих направлениях. Влагозащищенный и термостойкий корпус этих камер обеспечивает принцип. возможность работы при -30...+60 °С без защитных кожухов. Кроме того, встроенный сервер камеры Mobotix анализирует загрузку сети и в случае недостаточной пропускной способности канала для передачи видеопотока в установленном режиме может автоматически изменить настройки передачи, чтобы предотвратить сбои в трансляции. Усовершенствованный на Mobotix AG формат сжатия MPEG-4 в MxPEG требует только одной трети сетевой пропускной способности для передачи данных при том же качестве транслируемого изображения. Фирма Mobotix AG разрабатывает и поставляет качественные IP-камеры на российский рынок уже более 14 лет. За это время ею была внедрена и отработана концепция сетевого видеонаблюдения. Технологические достижения фирмы Mobotix AG активно используются другими известными компаниями, имеющими меньший опыт в разработке сетевых камер. Так, к примеру, фирма Bosch при разработке мегапиксельной IP-камеры применяет конструктивные достижения Mobotix. Цены на высококачественные камеры c IP-выходом различных фирм соизмеримы и отражают комплекс параметров. При анализе цен на камеры потребителю следует учитывать такженеобходимость приобретения термокожухов, объективов, кронштейнов и прочих дополнительных элементов (табл. 2). МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА Александр Чижов
Ключевой момент в развитии рынка IP-решений, а если быть точнее, сетевых IP-камер, заключается в выборе дальнейшего технологического пути развития. Главная проблема на данный момент состоит в том, что абсолютное большинство производителей IP-камер "зациклились" на использовании технологий JPEG и MPEG в своих продуктах. Хотя известно, что данные два алгоритма сжатия изначально создавались не для охранного телевидения и поэтому имеют ряд объективных недостатков при использовании их при построении систем безопасности. Эти недостатки проявляются особенно в распределенных системах, где использование IP-технологий особенно необходимо. Минусов у алгоритмов много, но главные из них в том, что первый -требует большую величину пропускного канала, а второй - адаптируется по пропускную способность канала за счет качества. В охранном телевидении эти ограничения алгоритмов имеют свои существенные негативные последствия, которые являются сдерживающим фактором развития IP-систем как эффективных распределенных комплексов. Производители нашли выход, но он больше похож на временную заплатку: IP-камера одновременно дает видео и в JPEG и в MPEG. Соответственно MPEG с разрешением 25 кадр/с пишется на жесткий диск, а для отображения на мониторе используется JPEG. Вроде бы все отлично, проблема снята, а в результате по сети идет одно и то же видео, сжатое дважды разными алгоритмами. В данном случае для эффективной работы системы требуется широкий канал, что часто является проблемой. ширина канала в настоящее время - это так же один сдерживающий технологический фактор. Также ограничением в развитии IP-систем является и необходимость при отображении 1 6 и более потоков, сжатых с помощью алгоритмов JPEG и MPEG, все эти потоки декомпрессировать до полного разрешения. значит в данных алгоритмах не заложена принцип. возможность прямой декомпрессии до нужного меньшего размера, для режима 1 6-кратор, что, безусловно, требует значительных ресурсов циклора. К примеру, в Motion Wavelet такая принцип. возможность есть, по сравнению с JPEG и MPEG, это требует в 4 раза меньше ресурсов циклора, если мы говорим об отображении 16 потоков. Существует также альтернативный вариант развития. Появляются технологии, которые разрабатываются с учетом требований безопасности. Одно из таких направлений -использование алгоритмов на основе Wavelet технологий. Данный алгоритм не имеет недостатков JPEG и MPEG, при этом сохраняет все их положительные возможности. Уже появляются телекамеры, использующие данную технологию. К сожалению, надо отметить, что на данный момент производители, ведущие бренды, все-таки ориентированы на использование стандартных алгоритмов, которые разрабатывались для целей, отличных от нужд CCTV. Хотелось бы отметить огромный интерес производителей IP-камер к отечественному рынку. Наша компания имеет технологическое и деловое сотрудничество с большинством из них. Выпускаемую этими компаниями продукцию отличает достаточно высокое качество, но для выхода на российский рынок компаниям требуется время, которое они могут сократить, интегрируя свое оборудование с ПО уже существующих на российском рынке софтверных брендов. Читайте далее:  Рынок CCTV: что важно на данный момент Sanyo Серия видеокамер WV-CW370 для установки вне помещений в условиях от -30 до +50 оС Сетевые и IP-решения для охраны образовательных учреждений Система видеонаблюдения и цифровой видеорегистрации "Тайфун" Системы видеоанализа: как обосновать необходимость внедрения Видеорегистратор STR-1690: 16 каналов в режиме реального времени Наш успех нa международном рынке обусловлен прежде всего надежностью применяемых решений CCTV 2003: события, достижения и тенденции Смотрящие во тьме СпецЛаб. Двойной удар Уличный видеодетектор Dallmeier Electronic Системы с аппаратной компрессией: прошлое, настоящее, будущее Цифровые видеорегистраторы (DVR) CCTV: бренды, которые мы выбираем
|
