Автор: Дмитрий ПОРТНОВ, инженер отдела систем безопасности, компания Panasonic
4 К: есть ли перспективы на рынке безопасности?
Формат 4K называется так из-за его разрешения по горизонтали, которое составляет около 4000 пикселей. Данный формат пришел в системы безопасности из профессионального телевидения. Он предполагает различные форматы видеоизображения (16:9, 16:10, 2,35:1), для систем безопасности основным является 16:9. Если говорить о преимуществах формата 4K, то они аналогичны преимуществам формата Full HD по сравнению с HD или же формата HD по сравнению с VGA. Они подробно обсуждались некоторое время назад, когда только появился формат Full HD, имеющий большее разрешение, чем HD. Аналогично при применении камер 4K, чтобы просматривать ту же полезную площадь, нужно устанавливать в 4 раза меньше камер 4К, чем камер с разрешением Full HD. Поэтому применение камер 4K эффективно, когда необходимо наблюдение за большой площадью с тем же разрешением, с которым смотрели бы 4 камеры Full HD. Какие существуют основные трудности в применении формата 4K? Во-первых, это высокая стоимость оборудования, оно примерно на 30% дороже, чем оборудование с разрешением Full HD. Еще один существенный момент – увеличение потока видео при сравнимом качестве. Например, если поток от камеры Full HD составляет 3 Мбит/сек. при 25 к/сек., то от камеры 4K – около 15 Мбит/сек. Одна из основных задач производителей – уменьшить его до 8 Мбит/сек., а лучше – сделать еще меньше. При большом потоке видеоданных очень велик объем информации, которую нужно хранить. Кроме этого, существенно осложняется возможность применения аналитики при работе с таким объемом информации. Чем больше размер видеоизображения, тем больше требуется ресурсов для ее обработки и хранения, т. е. происходит увеличение объемов хранилища данных, увеличиваются затраты на серверы. В больших проектах с числом камер более 100 проблема хранения информации является очень существенной. Стоимость системы видеонаблюдения смещается от стоимости видеокамер к стоимости хранения данных, которая значительно перевешивает «камерную» часть. Сейчас заказчик не хочет платить за качество ради качества, система видеонаблюдения должна быть сбалансирована. Поэтому 4K, как и другие многомегапиксельные камеры, нужны в первую очередь для просмотра за большими территориями и записи изображения с них. И пока на сегодня это огромный объем информации. Сейчас все ждут, когда появится кодек H.265, а вместе с ним и возможность уменьшить объемы хранения, что позволит применять камеры 4K более широко. Это связано еще и с тем, что камера в стоимости системы видеонаблюдения – это разовое вложение, а система хранения – постоянное, так как диски через некоторое время нужно заменять. Чем больше дисков, тем больше итоговая стоимость, что увеличивает общую совокупную стоимость владения системой видеонаблюдения в целом. Поэтом, если размер хранилища увеличивается в 4 раза, то это в 4 раза увеличивает накладные расходы по замене и обслуживанию дисковых массивов. Еще одна техническая особенность, которая ограничивает развитие формата 4K, – оптика. Это первое устройство на пути от объекта к оборудованию, обеспечивающему просмотр информации, и от нее зависит, получим ли мы на выходе камеры 4K действительно высококачественное изображение. Только совсем недавно производители стали выпускать оптику для 5 Мп камер (мы говорим об оптике для CCTV), а в формате 4K разрешение составляет 8 Мп. До сих пор нет вариофокальной оптики и трансфокаторов под такое разрешение. Все это ограничивает развитие модельного ряда камер в формате 4K. Еще один фактор – размер матрицы. Если увеличивать количество пикселей на фиксированную площадь сенсора, то пиксели становятся меньше, и, соответственно, уменьшается их чувствительность. Поэтому у многомегапиксельных камер светочувствительность в десятки раз меньше, чем у камер Full HD. В этом случае целесообразным является применение матриц большего размера – 1/2" или 1/1". Иначе получается, что в сложных световых условиях (утро, вечер, ночь, а это самое важное время работы системы видеонаблюдения) при низкой освещенности появляется большое количество шумов. Для их уменьшения используется функция цифрового шумоподавления, которая делает картинку более гладкой за счет сглаживания шумов и затирания в радиусе нескольких пикселей. Картинка становится лучше для восприятия, но в этом случае полезной информации мы не получим. Размер изображения будет 4K, а полезной информации будет существенно меньше, возможно, на уровне Full HD или даже HD. Кроме того, для высокоточных камер очень существенно качество сборки. Чтобы разрешение на выходе камеры было действительно высоким, важна точность механики сборки камеры: правильная соосность матрицы, оптические качества линз. Эти параметры стали принципиально важными уже в камерах Full HD, а для камер 4K требуется еще большая точность. Иначе количество полезной информации на выходе не будет соответствовать заявленному высокому разрешению 4K. Тем не менее, несмотря на все существующие сложности, спрос на оборудование в формате 4K уже существует. Но его увеличение тормозит высокая цена и отсутствие широкого модельного ряда, что, в частности, связано с отсутствием оптики под этот формат. С другой стороны, есть ряд факторов, стимулирующих спрос на это оборудование. При построении системы видеонаблюдения необходимо не только установить камеры, записывающие устройства, мониторы и другое оборудование, но и создать инфраструктуру, в первую очередь, сетевую. И становится очевидно, что если на объекте в определенных местах возможно установить одну камеру 4K вместо 4 Full HD, то это в 4 раза уменьшает затраты на прокладку кабелей, сокращает количество необходимых коммутаторов. Чем больше таких мест, тем меньше стоимость всей инфраструктуры. Кроме этого, при уменьшении количества камер уменьшается необходимое количество аккумуляторов и сокращаются затраты на систему резервирования. Это частично компенсирует пока еще высокую стоимость камер 4K. Еще одним важным аспектом сокращения расходов при применении камер 4K является уменьшение затрат на техническое обслуживание. Чем меньше количество камер, тем меньше точек обслуживания, тем меньше, соответственно, затраты. Это является существенной статьей экономии, так как в отличие от затрат на приобретение камер, которые являются разовыми, техническое обслуживание – это ежемесячные расходы. Кроме этого, при расчете стоимости владения системой нужно учитывать не только первоначальные затраты на оборудование и обслуживание системы, но и непрямые затраты, которые может нести заказчик в случае выхода из строя каких-то устройств.
Насколько же современные VMS, устройства записи, кодирования/декодирования готовы к эффективной работе с видеокамерами и мониторами 4K? Производители VMS готовятся к выходу камер 4K, а после их появления начинают дописывать ПО, дорабатывать и менять коды, чтобы ПО могло работать с таким оборудованием, позволяло сжимать и хранить записанную информацию. Как только продажи камеры 4K увеличатся, производители VMS предложат рынку соответствующие продукты. Процесс кодирования на камерах не очень сложен, более сложным и требующим значительных ресурсов является декодирование. Сейчас пока используются формат сжатия H.264, а некоторые мегапиксельные камеры пишут в формате jpeg2000, который не требует декодирования. Есть рекордеры, которые записывают информацию с камеры без перекодирования, архивируют, индексируют ее. А для просмотра живого видео нужны декодеры. Это требует больших мощностей компьютера. А, соответственно, чем мощнее компьютер, тем он дороже, что опять увеличивает стоимость системы видеонаблюдения. И это на сегодня основная проблема. Как только появится спецификация на формат H.265 – это повлияет на ресурсы. Что касается просмотра изображения с камер 4K, то наиболее важным для задач систем наблюдения является просмотр отдельных фрагментов в режиме цифрового ZOOM. У камер 4K цифровое приближение в 4 раза больше, чем у камер Full HD. Записывается полная картинка, но смотреть весь кадр не имеет смысла, важнее просмотр в режиме ZOOM. Фактически в камерах 4K имеется четырехкратный ZOOM c разрешением Full HD. А как обычно организован просмотр информации с системы видеонаблюдения? Это большой центр видеонаблюдения или мониторинговый центр, где установлены рабочий монитор и видеостена, куда выводится изображение с различных камер. Видеостена находится на расстоянии 1,5 м от оператора, чтобы был обзор всей стены, поэтому просматривать изображения 4K там нецелесообразно. Имеет смысл просматривать изображение 4K только на рабочем мониторе. Но сейчас пока нет профессиональных мониторов 4K для систем видеонаблюдения, с таким разрешением есть только телевизоры и компьютерные мониторы. Но тут уместно вспомнить, что человеческий глаз устроен таким образом, что на расстоянии 1,5 м не отличит разрешение HD от Full HD, а тем более не заметит разницы с 4K. Разницу можно увидеть только при близком рассмотрении. С учетом возможности смотреть картинку с камеры 4K c разрешением в 4 раза большим, чем Full HD, основные области применения таких камер – наблюдение за большими площадями: улицами, стадионами, вокзалами, дорогами, заводами. Словом, везде, где необходимо наблюдение за большой площадью с помощью одной камеры. И, конечно же, такие объекты, где создание инфраструктуры обходится очень дорого. В таких случаях установка одной камеры 4K вместо 4 Full HD является более выгодной и эффективность просчитать достаточно просто. Возможно, в будущем при снижении стоимости таких камер они будут применяться в небольших магазинах при автозаправках, где много невысоких полок и необходимо наблюдать за перемещением посетителей. Разрешения камер Full HD недостаточно, чтобы рассмотреть человека в дальнем углу, а камера 4K позволит провести более точную идентификацию. Есть несколько моментов, которые нужно учитывать при применении камер 4K, а также любых многомегапиксельных камер. Во-первых, в случае установки такой камеры для уличного применения в кожух стороннего производителя очень важно качество изготовления стекла в этом кожухе. Некачественное стекло снижает разрешение камеры 4K, а это значит, что она даст значительно меньше полезной информации. По эффективности она может сравняться с Full HD или даже HD. Тогда все плюсы камер 4K теряются. Чем выше точность оборудования, тем более квалифицированный персонал требуется для ее обслуживания. То же касается и камер Full HD. Кроме кодека H.265, применение которого позволит уменьшить поток с камеры, возможен еще технологический прорыв в плане хранения информации и, как следствие, снижения стоимости хранения. Все это будет ускорять появление на рынке систем безопасности новых моделей оборудования 4K. Пока еще маловероятно массовое применение таких моделей, так как цена на него достаточно высока. Но возможно, что через 5–6 лет на этапе очередного обновления, например систем наблюдения «Безопасный город», будут востребованы новые модели камер 4K, а может, и 8K. К этому моменту модельный ряд станет шире, будет отработан новый формат и придет время менять установленное ранее оборудование. В профессиональном телевидении формат 4K очень востребован, так как высокое качество изображения необходимо для концертов, различных шоу. А в сегменте систем безопасности качество изображения позволяет уменьшать потенциальные потери. Для идентификации человека используется самое маленькое изображение 128 х 128 пикс. Для распознавания лиц c камеры 4K мы можем просматривать горизонтальное расстояние в 9 м, с камер Full HD – около 4 м. Поэтому очевидно, что перспективы применения оборудования 4K есть и при правильном соотношении цены и решаемой задачи оно будет востребовано на рынке систем безопасности. Но нужно понимать, что это не мультимедийные технологии, не кино, а профессиональное оборудование для систем наблюдения, задача которого – просматривать, записывать, осуществлять поиск тревожных событий. Поэтому важна не красота картинки, а максимальная натуральность изображения, хорошая цветопередача в различных световых условиях и возможность приближения изображения без растягивания картинки.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru