-
-
-




-
-
-





 

ТИПЫ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ОХРАННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
(современные технические решения цифровой видеорегистрации)

Функции записи, хранения и воспроизведения видеоизображений (видеорегистрации событий) в современных системах охранного видеонаблюдения выполняет, как правило, цифровой видеорегистратор определенного типа (в IP-системах наравне с сетевыми видеорегистраторами используются видеосерверы.) На практике, его выбор определяется:

  • кругом задач видеоконтроля, которые решаются охранной системой наблюдения;
  • ценой оборудования (не секрет, что стоимость видеорегистраторов разных типов могут отличаются в несколько раз).

Поэтому потенциальному пользователю современной системы охранного видеонаблюдения важно знать конструктивные особенности, технические возможности, достоинства и недостатки различных видеорегистраторов.

В данной статье мы опишем современные виды систем видеонаблюдения, в которых используются различные типы видеорегистраторов. О том, как решаются задачи видеорегистрации в сетевых системах видеонаблюдения на основе IP-камер, рассказано в отдельной статье (см. «Особенности сетевых систем ip-видеонаблюдения») .

Цифровые видеорегистраторы бывают:

  1. Полностью аппаратные.
  2. Созданные на базе персонального компьютера (ПК).
  3. На базе ПК с дополнительной аппаратной (DSP) компрессией.

Рассмотрим особенности работы систем охранного видеонаблюдения соответственно типу используемых в них видеорегистраторов.

СИСТЕМА ОХРАННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С АППАРАТНЫМ ВИДЕОРЕГИСТРАТОРОМ

Такая система появилась в качестве изначального конструктивного решения замены аналоговой видеорегистрации в системах видеонаблюдения цифровой. В ней используется так называемый аппаратный видеорегистратор, представляющий собой электронный модуль с программным обеспечением и аппаратными средствами записи, хранения, поиска и передачи изображения. Такой прибор с успехом заменяет в аналоговых системах видеонаблюдения мультиплексор и видеомагнитофон. Оцифрованные видеосигналы записываются в нем на жесткий диск. Управляющая панель очень похожа на панель бытового видеомагнитофона. Неопытный пользователь легко освоит управление таким прибором и с помощью клавиш управляющей панели сможет осуществлять воспроизведение, поиск изображений и удаление записей с жесткого диска.

Аппаратные видеорегистраторы сравнительно надежны, но не отличаются широкой функциональностью. Поэтому их использование в разветвленных системах видеонаблюдения со сложными конфигурацией и задачами видеоконтроля, а также в интегрированных системах безопасности очень проблематично (но возможно ‒ с подключением внешней специальной аппаратуры). Иногда практикуется интеграция аппаратных видеорегистраторов с ПК (на компьютере должен быть при этом установлено соответствующее программное обеспечение). Тогда операторы системы видеонаблюдения получают возможность дистанционного управления видеорегистратором.

А вот теперь можно говорить о достоинствах и недостатках систем охранного видеонаблюдения с аппаратным видеорегистратором.

Достоинства:

  • Такими системами управлять несложно.
  • Они достаточно надежны и стабильны в работе.
  • Их стоимость сравнительно невелика.

Недостатки:

  • Для ряда задач их функциональность несколько ограничена.
  • Они неудобны для построения и расширения разветвленных сетей сложной конфигурации.
  • Они медленно обрабатывают видеопоток, поступающий на входные каналы регистратора с нескольких видеокамер.

Несмотря на существенные недостатки вышеописанных систем видеонаблюдения, их востребованность на рынке аппаратуры, предназначенной для обеспечения безопасности различных объектов, достаточно высока. Во-первых, дело решает невысокая цена, а во-вторых, многих потребителей устраивает общедоступная функциональность таких систем, не требующая овладения сложными навыками управления оборудованием.

СИСТЕМА ОХРАННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С ВИДЕОРЕГИСТРАТОРОМ НА БАЗЕ ПК

В такой системе возможности цифровой видеорегистрации раскрываются наиболее полно ‒ за счет того, что процесс записи видеопотока, архивирования и воспроизведения изображения организуется на компьютерной платформе. Видеорегистратор здесь представляет собой электронное устройство, по своему внешнему виду, конструкции, набору комплектующих и архитектурным решениям максимально приближенное к системному блоку персонального компьютера. В качестве ОС в нем, так же, как и в подавляющем большинстве ПК, используется системы класса Microsoft Windows или UNIX.

Тем не менее, отличия видеорегистратора, созданного на базе ПК, от стандартного компьютера существенны. Надо учитывать, что такой видеорегистратор ‒ являясь центральным элементом оборудования круглосуточно работающей системы охранного наблюдения ‒ непрерывно обрабатывает громадные объемы видеоинформации. Поэтому в нем, как правило, устанавливаются один или несколько жестких дисков большой емкости; одна, а чаще ‒ несколько, плат видеозахвата (устройства преобразования аналогового видеосигнала в цифровой) с соответствующим программным обеспечением. Несомненно, требования к производительности и надежности работы такого «компьютера» не идут ни в какое сравнение с аналогичными требованиями к стандартному ПК.

В данном типе видеорегистраторов оцифрованный в процессе видеозахвата поток видео подвергается в центральном процессоре компрессии (сжатию) ‒ посредством работы специальной программы сжатия данных – видеокодека.

Таким образом, процесс получения, обработки видеопотока и его записи в системе охранного видеонаблюдения с видеорегистратором, созданным на базе ПК, можно представить так, как показано на рис. 1.

Рис.1. Процесс получения, обработки видеопотока и его записи в системе охранного видеонаблюдения с видеорегистратором,
созданным на базе ПК.

Достоинства такой системы:

  • В ней возможно использование самых современных достижений в технологиях цифровой видеорегистрации и сетевой передачи данных.
  • Она имеет широкую функциональность.
  • Она имеет дружелюбный, интуитивно понятный интерфейс.
  • Она идеально подходит для решения задач масштабирования сетей и интеграции систем безопасности.

Недостатки:

  • Потолок производительности существующих центральных процессоров и пропускной способности PCI (шин ввода-вывода) является причиной замедления работы такой системы при наличии в ней достаточно большого количества видеокамер.
  • Использование в такой системе стандартных, универсализированных ОС (Windows, Linux), в недостаточной степени отвечающих специфическим задачам видеорегистрации, не позволяет надеяться на высокий уровень стабильности функционирования системы.

Если говорить о спросе на системы охранного видеонаблюдения, в которых в той или иной модификации используются видеорегистраторы, созданные на базе ПК, то вышеописанные системы оказываются востребованы пользователями в восьми случаев покупок из десяти. Остальные две покупки приходятся на систему, которую мы рассмотрим ниже.

СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С ВИДЕОРЕГИСТРАТОРОМ НА БАЗЕ ПК С АППАРАТНЫМ СЖАТИЕМ ДАННЫХ

Первым и основным недостатком системы видеонаблюдения с видеорегистратором, созданным на базе ПК, является ограниченная производительность центрального процессора (ЦП).

Необходимость компрессии объемного потока видеоданных существенно замедляет его работу. Напрашивается решение: «разгрузить» ЦП введением дополнительных процессорных мощностей, предназначенных исключительно для сжатия данных.

Такое решение технически реализовано в системе охранного видеонаблюдения с видеорегистратором, созданным на базе ПК с аппаратным сжатием данных. Ее принципиальное отличие от вышеописанной системы заключается в следующем. В архитектуру видеорегистратора, созданного на базе ПК, включено несколько DSP ‒ цифровых сигнальных процессоров. Платы DSP и соответствующиее программнное обеспечение осуществляют так называемую «аппаратную компрессию» видеопотока в режиме реального времени. При этом:

  • ЦП (микропроцессор) разгружается и полноценно, с заданной его характеристиками скоростью, выполняет свои основные функции.
  • По шине PCI передается видеопоток, уже подвергнутый компрессии.

Пропускной способности шин для сжатой видеоинформации хватает с избытком. А это значит, что появляется возможность организовать более разветвленную систему камер наблюдения (до тридцати двух видеокамер), информация от которых будет обрабатываться с подходящей для уверенного видеоконтроля скоростью.

Процесс получения, обработки видеопотока и его записи в системе охранного видеонаблюдения с видеорегистратором, созданным на базе ПК с аппаратным сжатием данных, можно представить так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Процесс получения, обработки видеопотока и его записи в системе охранного видеонаблюдения с видеорегистратором,
созданным на базе ПК с аппаратным DPS-сжатием данных.

Таким образом, список достоинств такой системы, включая в себя все преимущества, которые дает цифровая видеорегистрация на базе ПК (см. предыдущий раздел статьи), пополняется одним существенным пунктом: «Производительность системы позволяет проводить обработку (оцифровка, компрессия, передача по PCI, запись) видеопотока от нескольких (до тридцати двух) видеокамер с достаточной для уверенного видеоконтроля скоростью».

Недостатки такой системы:

  • Недостаточная стабильность, которой, впрочем, характеризуются все системы с видеорегистратором на базе ПК (об этом мы говорили в предыдущем разделе статьи).
  • Необходимость постоянного обновления программных моделей для DPS-плат аппаратной компрессии (в целях поддержания должной производительности системы) в соответствии с постоянно совершенствующимися программными алгоритмами и кодами сжатия видеоданных.

О последнем пункте в списке недостатков поговорим подробнее.

Задачи алгоритмизации управления компрессией видеоданных и программирования процессов сжатия видеопотока (создания видеокодеков) предоставляют разработчикам богатые возможности для постоянного совершенствования ранее найденных и поиска новых решений. Они периодически внедряют в разработку все новые и новые программные инструменты, позволяющие получить более высокую степень сжатия видеопотока с меньшими потерями информации.

Если владелец системы охранного видеонаблюдения с видеорегистратором, созданным на базе ПК с аппаратным сжатием данных, хочет, чтобы она соответствовала высоким требованиям современных технологий, он должен озаботиться регулярным обновлением программного обеспечения плат DSP. Но вот в чем трудность. В системе без аппаратного сжатия данных все просто: если новыая версия ПО (программного обеспечения) совместима с операционной системой, она достаточно легко инсталлируется как обновление старого. А вот в случае аппаратного сжатия данных так сделать нельзя. Программное обеспечение видеокомпрессии инсталлируется производителем в чипы памяти плат DSP. Его замена требует от владельца системы высокой IT-квалификации и немалых трудозатрат. Ему проще установить в видеорегистратор новые платы с «продвинутым» софтом. Но делать это придется не реже чем раз в полгода и может оказаться накладным.

Решение этой проблемы есть. Существует возможность использования FPGA ‒ программируемых пользователем вентильных матриц. Они позволяют перепрограммировать чипы памяти плат DSP (для этого существуют специальные алгоритмы) путем инсталляции обновления видеокодеков и алгоритмов обработки видеоданных через операционную систему. Это позволяет продлить срок жизни плат DSP практически до того момента, пока они не придут в негодность вследствие технического износа.

Как мы уже говорили, вышеописанная система покупается теми потребителями, кто собирается иметь систему охранного видеонаблюдения с видеорегистраторами на базе ПК, в двух случаях из десяти. Причина низкого спроса проста ‒ сравнительно высокая стоимость продукта с учетом всех недостатков, присущих системам такого типа.

Надо сказать, что технические решения, компенсирующие почти все недостатки систем охранного видеонаблюдения с видеорегистраторами на базе ПК (с аппаратной компрессией данных и без нее), существуют. Перечень наиболее существенных недостатков и возможные пути их преодоления представлены в нижеследующем списке.

  1. Низкая стабильность работы системы, обусловленная типовыми конфигурациями в архитектуре стандартных операционных систем. Может быть устранена за счёт:
    • использования профессиональных бизнес-версий операционных систем (например, таких как Windows XP Embedded),
    • применение модулей автоматической диагностики программной и аппаратной части оборудования (например, Watchdog),
    • построение системы на базе исключительно промышленных версий составляющих ее компонентов,
    • проведение тестирования на уровне законченной системы, не ограничиваясь проверкой плат отдельных ее модулей.
  2. Сбои в работе операционной системы по причине возможных дефектов или повреждений жестких носителей информации HDD можно предотвратить, если записать программные составляющие ОС, а также ядро системы на картах памяти (например, Compakt Flash) которые характеризуются высокой стабильностью и открывают доступ данным только в режиме чтения.
  3. Ограничения по работоспосбности центрального процессора и пропускной способности PCI-шины устраняются путем использования для компрессии видеопотока аппаратных DSP-плат, разгружающих таким образом ЦП и повышающих производительность системы до уровня оцифровки и сжатия многоканальных потоков видеоданных (до 32 камер).
  4. Сложностей, возникающих при необходимости регулярного обновления алгоритмов сжатия данных в системах с DSP-платами аппаратной компрессии, можно избежать путем использования технологий (например, EPGA-EEPROM) программной перепрошивки аппаратной части DSP-плат.

Но это, вообще говоря, дорогостоящие решения. Поэтому системы, в которых они реализуются, приобретаются, как правило, владельцами крупных предприятий и фирм. И только в таких случаях, когда на объекте требуется установить режим повышенной безопасности (потенциальные потери при его неконтролируемом нарушении намного превышают затраты на приобретение, установку и эксплуатацию оборудования). Следует отметить, что эксплуатация крупной и современной системы охранного наблюдения вследствие ее высокой технологичности обходится владельцу несравнимо дешевле, нежели ее приобретение.

 

Типы цифровых систем охранного видеонаблюдения
Монтаж систем охранного видеонаблюдения
Системы видеонаблюдения на страже вашей безопасности
Мегапиксельные IP- и HD-видеокамеры в охранной системе видеонаблюдения
Типы цифровых видеорегистраторов систем охранного видеонаблюдения
Аналоговые и IP-видеокамеры в охранной системе видеонаблюдения
Цифровые видеорегистраторы на базе ПК ‒ варианты реализации