Автор: Александр ПОПОВ, компания «ТАХИОН»
Сетевой регистратор как средство обойти несовершенство линии связи
Поводом к статье послужил совершенно реальный запрос. Заказчик хотел установить камеру для наблюдения за довольно большой территорией с передачей видеоинформации по каналу мобильного интернета на удаленный пост. Вполне себе реальная задача. Конечно, с весьма значимыми ограничениями, связанными с каналом передачи. Реальная частота обновления текущей видеоинформации будет очень далека от 25 кадров в секунду. Хорошо, если получим один кадр секунду. И далеко не в максимальном качестве. К тому же неминуема общая задержка, связанная со сжатием и кодированием, что означает, что каждый кадр будет транслироваться с запаздыванием на несколько секунд относительно реальной сцены. Но заказчика устраивал в принципе такой вариант – средства для прокладки полноценной линии высокоскоростного интернета под данную задачу не выделялись. Да и не бывает такого – никто не прокладывает на многие километры оптоволоконные линии ради передачи видеоинформации от нескольких видеокамер – не та стоимость такой информации. Уж, что есть, с тем и приходится работать, и счастье, если в принципе есть некая точка доступа. Но даже в этом случае стабильность работы никто гарантировать не может. А предложенный заказчику канал мобильной связи на основе GSM, хотя и самый популярный для подобных задач, тем не менее самый низкоскоростной и нестабильный. Попутно затронем и еще один вопрос – применение в подобных ситуациях управляемых камер. Как всегда, сначала хочется обойтись одной камерой. Но, конечно, «пошире» и «подальше». Чего в принципе быть не может, если говорить о камере стационарной. С разъяснения связи поля зрения с распознаваемостью начинаются очень многие диалоги с заказчиками. Тогда заказчик вспоминает о камерах с переменным фокусным расстоянием объектива. А точнее, с трансфокатором, которым можно управлять дистанционно из поста наблюдения. Далее следует разъяснение, что просто трансфокатором обойтись не получится в принципе, потому что все, что находится не на главной оптической оси объектива, по мере увеличения фокусного расстояния будет просто вываливаться из кадра. Поэтому в дополнение к трансфокатору автоматически должно идти поворотное устройство. То есть, стационарная камера превращается в управляемую, позволяющую менять направление обзора и масштаб изображения во всем предусмотренным поворотным устройством и трансфокатором диапазоне. Заказчик просит проработать для него этот вариант, а нам приходится ему объяснять, что из этой затеи у него вообще ничего не получится. Почему? Объем информации, который необходимо передать с видеокамеры для получения изображения в удаленном посту просто несопоставим с тем мизерным объемом команды, которую необходимо передать на контроллер, чтобы тот выполнил нужное включение питания на электродвигатели поворотного устройства и трансфокатора объектива. И встает вопрос, как эта разница в объемах информации отразится на разнице во времени. И если при организации передачи посредством мобильного интернета картинка от камеры может запаздывать на 10-15, а то и более секунд, то команда управления проходит практически мгновенно в сравнении с этим интервалом. Что это означает в потребительском плане? Камеру можно крутить практически с мгновенной отработкой команды. Но никакой связки с изображением не будет. Пока формируется изображение с задержкой в 10-15 секунд в режиме стандартного обычного поворота со скоростью 6 град/с, камера повернется на 60-90 градусов. И с какого положения будет сформировано следующее изображение, совершенно непонятно. И совсем непонятно, как такой камерой управлять? И никуда нам от этой задержки не деться даже при самой что ни на есть высокоскоростной сети. Как было указано выше, сигнал надо сначала оцифровать. Каждый кадр будет иметь достаточно большой объем, а для получения «живого видео» нам таких кадров понадобится не менее 25 за одну секунду. Поэтому, без сжатия, без кодирования по определенному протоколу никак не обойтись. А на все надо время, которое на порядки превосходит время прохождения команд управления. Всегда и во все времена установка нескольких стационарных камер будет предпочтительнее использования управляемой камеры по всем параметрам – надежности, полноты информации, простоты эксплуатации и обслуживания и т.п. Даже в локальных системах с аналоговыми камерами. А уж для удаленного IP-видеонаблюдения… В ряде случаев это оказывается и выгоднее финансово. Поэтому был предложен вариант установки нескольких стационарных камер. И эти камеры надо скоммутировать оптимальным образом, чтобы извлечь из системы максимум возможного. В очередной раз говорю, что необходимо четко разграничивать в собственном понимании понятия «видеонаблюдение» и «видеорегистрация». Если необходимо действительно наблюдение в реальном времени, то, хочешь – не хочешь, а придется мириться со всеми ограничениями, накладываемыми имеющейся линией удаленного доступа. В данном случае будет и задержка относительно реальной сцены на 15-20 секунд, и частота обновления составит далеко не 25 кадров в секунду. Хорошо, если 1 кадр в секунду будем иметь. И высокое разрешение камеры, если таковое будет иметь место, на приемном конце в реальном времени реализовать не удастся. И за трафик мобильного интернета придется платить. Это могут быть не только задержки, но и потери информации. Если ограничения не препятствуют выполнению конечной потребительской задачи, канал связи можно считать приемлемым. Если же страдает само конечное решение, придется искать другие каналы связи, а то и вовсе отказываться от данного технического решения – лучше заплатить больше, но получить решение, нежели деньги просто выкинуть, пусть и существенно меньшие. Что же касается видеoрегистрации, следует понимать две принципиальные вещи. Первое – что на регистратор подали, то он и записал. И второе – то, что записано, уже никуда не денется, независимо от того, по какому каналу с него записанную информацию получать. Канал скачивания будет влиять только на скорость самого скачивания. И если временной фактор не имеет значения для задачи видеорегистрации, не имеет значения и сам канал. Для аналогового видео типовая установка видеорегистратора осуществляется непосредственно на посту наблюдения. Все управляющие функции реализуются на самом регистраторе оператором, да и линии связи, если они грамотно построены, не должны влиять на качество самого сигнала. При удаленном же IP-видеонаблюдении ситуация, напротив, напрямую зависит от линий связи. И если в рамках некоей локальной сети, все линии связи которой призваны работать исключительно на конкретную систему видеонаблюдения, ситуация мало чем отличается от систем аналогового видео, то при удаленном IP-видеонаблюдении с использованием сетей общего назначения картина будет очень существенно отличаться. Если видеорегистрация осуществляется там же, где и собственно наблюдение, на записанную информацию будут влиять все те же ограничения, накладываемые каналом связи, что и на видеонаблюдение в реальном времени. В общем случае ограничения канала могут влиять и на задержку по времени относительно реальной сцены, и на частоту кадров, и на высокое разрешение, даже, если собственно камера его реализует. И видеозапись окажется ущербной, зачастую просто непригодной для решения всевозможных специальных задач, таких, как видеофиксация, идентификация лиц и проч. В распределенных больших системах ни потребитель, ни инсталлятор, как правило, не в состоянии организовать собственный удаленный проводной канал передачи. Организовать GSM-канал больших проблем не составляет, но, как было сказано выше, такой канал является самым нестабильным. Зато практически всегда можно организовать некий локальный узел, объединяющий 1,2, 3…рядом расположенных видеокамер, установленный в непосредственной близости от них регистратор и сетевой коммутатор, посредством которого обеспечивается подключение камер к регистратору и каналу связи с удаленным постом. Вот в рамках такого локального узла инсталлятору уже ничто не мешает организовать наиболее оптимальные в данных условиях линии связи – хоть оптоволоконные линии непосредственно от камер к коммутатору, если хочется РоЕ, будет РоЕ. Главное, чтобы записанная информация полностью отвечала всем требованиям потребительской задачи. И тогда скачанная из архива регистратора информация совершенно независимо от канала, по которому она скачана, будет также отвечать всем таким требованиям. Михаил Вадимович Руцков, директор фирмы «Мегапиксел», основоположник систем считывания автомобильных номеров – светлая ему память – помнится, еще лет десять назад категорически утверждал, что запись должна вестись исключительно «на борту» видеокамеры. Он не допускал даже потерю информации при сжатии. В этом случае поток данных был бы просто гигантским, и для записи потребовался бы очень мощный сервер с огромным архивом данных. Честно говоря, трудно представить реальные потребительские задачи, где потери при сжатии оказались бы действительно актуальными. Если таковые действительно где-то имеются, более простым решением представляется продублировать видеоинформацию установкой дополнительной камеры с другого направления и, возможно, с другим фокусным расстоянием объектива. Но с абсолютным большинством реальных задач видеонаблюдения успешно справится локальный удаленный видеорегистратор. Это, как в цифровой фотографии – есть режим RAW. И даже есть те, кто им активно пользуется, имея огромный запас карт памяти, поскольку заполнение одной карты происходит очень быстро. Однако, разницу в конечном результате, если таковая вообще появляется после всех обработок, очень мало кто способен увидеть. На схеме 1 представлено наше решение исходной потребительской задачи.
Установлены три камеры в рамках локальной сети. Линии связи измеряются единицами метров, поэтому построение полноценной локальной сети по медным линиям (витой паре) не представляет каких-либо сложностей. Здесь же устанавливается сетевой коммутатор, к портам которого подключаются все установленные камеры и сетевой регистратор. Ну, и для выхода в мобильный интернет к сетевому порту коммутатора подключается GSM-роутер. Физически сетевой коммутатор, регистратор и роутер представляют собой единый узел связи, размещенный в монтажном шкафу. Остается подвести к такому шкафу питание и связать наши камеры с сетевым коммутатором. Если наш коммутатор поддерживает функцию РоЕ, кабелем UTP все и ограничится. Если необходимы отдельные линии питания, в состав добавится блок питания видеокамер и кабели питания от ник к камерам. В результате имеем два режима работы нашей системы. Первый – просмотр в реальном времени. По сети (в данном случае через мобильный интернет) выходим через коммутатор на интересующую нас камеру и смотрим текущую видеоинформацию. Текущей и реальной ее тоже можно назвать с оговорками – запаздывание от действительно реального времени будет составлять очень даже ощутимый промежуток в не один десяток секунд. Частота обновления будет очень далека от «живого видео» в 25 к/с, придется довольствоваться отдельными картинками с видимой дискретностью. Ну, и разрешение не сможет похвастать достойными значениями. Об электронном зуме, скорее всего, придется забыть. О серьезной идентификации – тоже. Кроме того, какие-либо сбои в сети (в данном случае в мобильном интернете) дополнительно скажутся на результате. Вполне возможно, что могут возникнуть длительные провалы в текущей видеоинформации по неизвестным нам причинам, на которые мы никак не в состоянии будем повлиять. Но это будет видеоинформация, максимально приближенная к текущему моменту. Если GSM-роутер в нашей схеме заменить точкой доступа в интернет (даже в высокоскоростной) принципиально ситуация не изменится. Если только в части абсолютных значений. Но всегда следует сознавать, что все проблемы линии удаленной связи в полной мере отразятся на текущей видеоинформации. Потому что мы задействовали линию, которую не можем контролировать и как-либо на нее влиять. Все ее сбои и отклонения от расчетных параметров неизбежно отразятся на текущей видеоинформации. Второй режим – режим скачивания и просмотра записи. Запись в нашей схеме выполняется полностью по заданному нами режиму. Со всеми известными наперед параметрами. В рамках локальной сети отклонение от этих параметров практически исключено. Управление сетевым регистратором осуществляется по сети из точки удаленного доступа. Никакие сбои в линии удаленного доступа на эту запись не влияют. Даже если случится физический обрыв линии, на записи это никак не отразится. Конечно, для скачивания записи линию придется все-таки восстановить. А далее мы просто скачиваем записанный видеоархив в точку удаленного доступа. Подобно тому, как мы скачиваем всевозможные ролики из интернета. Чем производительнее сама сеть, тем процесс скачивания занимает меньше времени. Но воспроизведение скачанного материала мы получаем в исходном качестве. Вполне возможно, что нам известен временной интервал, за который нас интересует видеоинформация. Причем такой длительности, что скачивание его займет сравнительно немного времени. Если мы и так находимся в точке удаленного доступа и в любом случае не можем как-то мгновенно реагировать, время, необходимое для скачивания, может не иметь существенного значения для нашей конечной потребительской задачи. Возможно, что задача носит исключительно административный или познавательный характер, и никакой оперативности не требуется вовсе. Зато мы располагаем, пусть и пост-фактум, но всей интересующей видеоинформацией в исходном качестве. Вот тут можно уже и идентификацией заниматься, насколько позволяет исходное разрешение видеокамер. Ну, и кроме всего прочего, следует упомянуть, что такая организация видеорегистрации обеспечивает наибольшую защиту видеоархива от несанкционированного доступа. Поскольку такой доступ обеспечивается исключительно по сети посредством паролей с различным уровнем пользователя, а физическое местоположение регистратора может быть и вовсе неизвестно даже самому пользователю. Вот в этом и состоит основное назначение сетевого регистратора, устанавливаемого не на приемном конце всей системы, а в рамках локальных сетей. Оттого он должен быть промышленным, что представляет собой не оконечную пользовательскую, а сугубо магистральную аппаратуру. «Промышленный» - т.е. соответствующий ряду требований по климатике, внешней установке и т.п.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru