Разработка системы видеонаблюдения спортивного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа: Разработка системы видеонаблюдения спортивного комплекса:

Рассматриваются вопросы построение системы охранного телевидения, компьютерные системы видеоконтроля. Классификация цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля Основные цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля, представленные на рынке. Приведены сравнительные характеристики цифровых систем видеоконтроля.

Представлены этапы проектирования видеосистем. Совместимость компонентов охранного телевидения. Определено число видеокамер и их размещение. Расчитывается экономическая эффективность проекта.

Охранное телевидение, свидетелями бурного развития которого мы являемся последние 10 лет, может послужить реальным ответом человечества на вызов международного терроризма, оно может стать надежным инструментом защиты людей и материальных ценностей от посягательств криминальных элементов. Следует отметить, что все это возможно лишь в одном случае - при правильном понимании возможностей и эффективном использовании систем охранного телевидения - начиная с корректной постановки задач и проектирования систем, и заканчивая обучением персонала и грамотной эксплуатацией оборудования.

Технические средства видеонаблюдения играют наиболее существенную роль в структуре интегрированных систем охраны, так как выводят систему охраны объекта на качественно более высокий уровень. Ценность технических средств видеонаблюдения состоит в том, что они позволяют получить визуальную картину состояния охраняемого объекта, обладающую такой высокой информативностью, какую не могут дать никакие другие технические средства охраны. При этом сотрудник охраны находится вдали от зоны наблюдения (т.е. на безопасном расстоянии). Это создает ему условия для достаточно спокойного анализа получаемой информации и принятия обдуманного решения.

Назначение охранного телевидения состоит в повышении уровня безопасности объекта, т.е. в минимизации возможных последствий нежелательных воздействий на людей, на материальные ценности и на информационные ресурсы. Нежелательные воздействия из внешней (по отношению к охраняемой зоне) среды могут быть как осознанными (со стороны криминальных элементов), так и результатом техногенных катастроф или стихийных бедствий. В общем виде систему охранного телевидения можно рассматривать как замкнутую систему управления (рисунок 1.1), которая состоит из следующих элементов.

Анализирующее устройство воспринимает воздействие из внешней среды (оптическое изображение объекта на ПЗС-матрице видеокамеры) и преобразует его к виду, приемлемому для принятия решения, т.е. по сути является системой получения сигналов телевизионных изображений.

цифровой система телевидение видеоконтроль

Рисунок 1.1 Схема структурная охранного телевидения

Если в качестве решающего устройства выступает человек, то на выходе анализирующего устройства (на экране видеомонитора) должно присутствовать изображение контролируемой зоны; в этом случае реализуется функция видеонаблюдения. Если решающим устройством является электронное устройство, в частности, компьютер, то на выходе анализирующего устройства должен быть соответствующий видеосигнал.

Устройство памяти хранит априорную информация о возможной опасности. Человек помнит изображения «своих», учитывает характерные признаки опасных субъектов, знает, в какое время в контролируемой зоне могут находиться люди, а когда не должны, и пр. В устройстве памяти электронного прибора или компьютера могут храниться пороговые значения напряжения или кода, соответствующие тревожной ситуации, информация о разрешенных временных «окнах» и пр.

Решающее устройство (на входы которого приходят сигналы с двух предыдущих устройств) вырабатывает сигнал тревоги при выполнении установленных условий - в этом случае реализуется функция видеоконтроля. В качестве решающего устройства, как правило, используется человек, однако в последнее время ему на помощь все больше приходят такие технические средства, как детектор движения, детектор оставленных или унесенных предметов, системы автоматического распознавания лиц людей или автомобильных номеров. Решающее устройство вырабатывает сигнал для исполнительного устройства; с целью получения большей информации оно может автоматически изменять режим работы анализирующего устройства на заранее установленный.[56]

Исполнительное устройство может автоматически воздействовать на внешнюю среду - по тревоге включать сирену, строб-вспышку, исполнительные механизмы, и т.п., кроме того оно может включать устройство видеорегистрации, а также управлять работой устройства связи.

Устройство связи служит для передачи тревожной информации силам реагирования. Передача информации может осуществляться с помощью локальных компьютерных сетей, Интернета, электронной почты, телефонных сетей, SMS-сообщений и пр.

Силы реагирования (охрана, МЧС и т.п.), непосредственно воздействуют на негативные явления внешней среды с целью минимизации потерь охраняемой зоны. Функционирование сил реагирования непременно должно учитываться в работе системы охранного телевидения. Как показывает опыт, без учета работы сил реагирования (так называемого, «человеческого фактора») система охранного телевидения может превратиться в бесполезный комплект дорогостоящего оборудования.

Устройство видеорегистрации служит для организации протокола событий, т.е. записи видеосигналов, поступающих с анализирующего устройства, что позволяет проводить расследование произошедших событий. Кроме того, видеозапись позволяет уменьшить и влияние «человеческого фактора» охраны.

Следует отметить, что внешняя среда, т.е. враждебная для охраняемого объекта, территориально может находиться и внутри объекта. Вот почему все большее распространение находит видеонаблюдение за кассовыми терминалами магазинов, контроль за действиями грузчиков складов и пр.[36]

Эффективность системы безопасности определяется скоростью ее отработки на внешние воздействия: для исключения развития событий по неблагоприятному сценарию скорость ответных действий сил реагирования должна быть выше, чем скорость нежелательных воздействий из внешней среды. С этой целью, для торможения действий криминальных элементов, используются средства механической укрепленности объекта и вандалозащищенности оборудования систем охранного телевидения (специальное крепление, скрытая прокладка кабелей, антитамперные датчики и пр.), поскольку для их нейтрализации злоумышленникам требуется время. С этой же целью применяется резервное электропитание.

Кроме того, следует иметь в виду, что такие параметры эффективности, как необходимая разрешающая способность системы охранного телевидения и скорость обновления визуальной информации определяются конкретной задачей, вытекающей из особенностей установки видеокамер - длиной так называемой ближней зоны (главным образом, условно мертвой зоны) и расстоянием до дальней зоны.

Преимущество охранного телевидения по сравнению с другими охранными системами заключается в его высокой информативности (90% всей информации об окружающем мире человек получает благодаря органам зрения). Проверить правильность функционирования систем безопасности, убедиться в реальности тревоги, выработанной сигнализацией (охранной, пожарной, периметровой, антикражевой, автомобильной) можно не только посещением человеком места происшествия, но и дистанционно - с помощью охранного телевидения. Еще важнее предотвратить происшествие, обнаружив опасное движение на подступах к охраняемой зоне, расшифровав возможную угрозу по экрану видеомонитора, что особенно актуально для удаленных необслуживаемых объектов. И с этим охранное телевидение также успешно справляется[45].

Несовершенство любой из систем безопасности в отдельности приводит к стремлению взаимного дополнения, некого симбиоза систем, к попыткам проектировщиков интегрировать различные системы в единую систему безопасности, чтобы существенно уменьшить влияние слабых сторон каждой из систем, повысить достоверность получаемой оператором информации. Интеграция систем охранного телевидения (на аппаратном и/или программном уровне) с другими системами - это путь повышения уровня безопасности. При этом, однако, нельзя не учитывать вопросы живучести подобной централизированной системы, а также возможности работы оператора в условиях избытка информации, его физиологические ограничения обрабатывать потоки информации [1].

Должно также учитываться несовершенство внешних охранных датчиков, как и детекторов движения (в плане пропуска тревог и выработки ложных тревог). Это заставляет создавать такую систему охранного телевидения, которая будет отображать не только зону с тревогой, но и ближайшие, связанные с ней зоны, а также вести видеозапись не только в течение времени проявления тревоги, но и до момента обнаружения тревоги, а также после завершения тревоги.

Используемый в охранном телевидении стандарт на телевизионный сигнал[2] изначально разрабатывался для вещательного телевидения с целью представления наблюдателю на одном экране одного изображения. Основными требованиями при разработке стандарта являлось создание техническими средствами на экране телевизора качественного изображения с учетом особенностей человеческого зрения, рационального использования частотного диапазона и совместимости различных систем телевидения.

Задачей охранного телевидения нередко является представление оператору одновременно нескольких (иногда многих) изображений из различных контролируемых зон, запись и передача видеосигналов от многих видеокамер. Получение этих изображений в режиме реального времени, т.е. без потери информации, возможно лишь при параллельной обработке видеосигналов, в противном случае (при использовании оцифровки видеосигналов) движение объектов на экране отображается прерывисто (проявляется так называемый «строб-эффект»). До последнего времени простота реализации и экономические соображения диктовали применение в охранных видеосистемах мультиплексирования сигналов; однако технический прогресс уже сейчас делает возможной и экономически доступной обработку, например, 16 видеоканалов в режиме реального времени. Это не только делает более комфортной работу оператора, но и, как будет показано в гл. 2, уменьшает длину так называемой ближней зоны видеокамеры.[28]

С другой стороны, возрастание объема записываемой и передаваемой информации является платой за стремление получения «живых» изображений. Если благодаря прогрессу в области компьютерных технологий объем жесткого диска перестал быть ограничением на длительность видеозаписи, то все более актуальной становится задача эффективного поиска видеоинформации в архиве.

Необходимо отметить, что главной задачей охранного телевидения является не получение качественного изображения на экране видеомонитора, а возможность выработки достоверного суждения о наличии тревожной ситуации. В этом плане искажения изображения, недопустимые в вещательном телевидении, оказываются приемлемыми в охранном телевидении, а именно:

- частота смены кадров может быть существенно ниже 25 Гц;

- вместо обработки двух полей может обрабатываться только одно поле;

- цветопередача и передача градаций серого могут существенно отличаться от естественной;

- нелинейные или геометрические искажения не играют существенной роли.

Поэтому в охранном телевидении широко используются компромиссные решения, при которых одни параметры «размениваются» на другие, а именно:

- разрешающая способность на скорость обновления;

- чувствительность на разрешающую способность;

- чувствительность на быстродействие;

- коэффициент усиления на полосу пропускания.

С другой стороны, приобретают значимость некоторые характеристики, не оцениваемые в вещательном телевидении (например, возможность оператору контролировать изображение на экране видеомонитора под острым углом обзора к его экрану).

Для охранного телевидения должны учитываться условия круглосуточной эксплуатации оборудования в реальных обстоятельствах жизни и деятельности человека с учетом влияния окружающей среды (и других людей).

Без преувеличения можно назвать революционным направлением в развитии охранного телевидения широкое практическое применение цифровых систем. Это позволило вывести решение некоторых задач на качественно новый уровень, ранее не доступный при использовании аналогового оборудования; появились новые направления применения охранного телевидения - использования его в банкоматах, расчетных кассовых узлах магазинов, казино, для распознавания автомобильных номеров, идентификации людей, для применения в пожарных сигнализациях. Большими возможностями обладает и цифровая обработка изображений [31].

Другим направлением является поиск оптимальных по соотношению цена/качество каналов передачи информации.

Вследствие прикладного характера систем охранного телевидения их технические решения диктуются возможностью, простотой и экономической эффективностью практической реализации. В частности, одним из важнейших параметров систем охранной сигнализации является удобство их монтажа и ввода в эксплуатацию, благодаря чему используется максимум стандартных решений, облегчающих и ускоряющих инсталляцию.

Технические решения, заложенные в приборах систем охранного телевидения, минимизируют трудоемкость работы монтажника, а, значит, и возможные его ошибки:

- в приборах применяется «сквозной видеопроход» (параллельное соединенные разъемы BNC), обеспечивающий последовательное подключение нескольких приборов к одному источнику видеосигналов, причем согласующий резистор 75 Ом установлен внутриприборов и включается аппаратно или программно;

- программные переключатели или перемычки позволяют оперативно выполнять необходимое конфигурирование прибора;

- автоматическое распознавание вариантов управления диафрагмой объектива или сигналов телевизионной системы не требуют дополнительных действий монтажника.[2]

Следует отметить, что паяльник вообще практически не применяется монтажниками систем охранного телевидения (используются BNC-разъемы обжимного или резьбового типа, крепление проводов осуществляется пружинными клеммами или клеммами «под отвертку»).

В последнее время цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля начинают доминировать на рынке средств обеспечения безопасности по сравнению с интенсивно морально устаревающим аналоговым оборудованием видеоконтроля. Большинство Заказчиков в настоящее время в первую очередь ориентируются именно на современные профессиональные многофункциональные цифровые системы, которые как по качеству, так и по своим потребительским характеристикам наиболее соответствуют современным требованиям безопасности охраняемых объектов. Естественно, что за последние 1-2 года на рынке появилось множество разнообразных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля, каждая из которых рекламируется чуть ли не как лучшая на рынке и для применения на любых объектах. И Заказчик, как правило, становится заложником предпочтений той или иной торговой или монтажной организации, а системные интеграторы средств безопасности все больше ломают голову, что же выбрать на смену традиционному аналоговому оборудованию. В многочисленных публикациях рекламируются системы, не апробированные на отечественном рынке, которых даже живьем никто толком не видел, разве что на выставках. Характеристики многих систем, как правило, приводятся некорректно или заведомо искаженно, в основном в рекламных целях, что в значительной мере затрудняет проблему выбора и дезориентирует потребителя. В результате кто-то ошибочно останавливается в своем выборе на цифровых системах видеоконтроля, на самом деле не являющихся профессиональным оборудованием, а кто-то переплачивает за совершенно избыточные функции и технические характеристики, не востребуемые затем при эксплуатации.

За последние 2-3 года компьютерные технологии сделали такие качественные скачки в своем развитии, что в настоящее время современные цифровые системы видеоконтроля, как по техническим, так и по ценовым характеристикам агрессивно теснят даже профессиональное аналоговое оборудование видеоконтроля. С другой стороны, современные комплексы охраны объектов начинают превращаться в интегрированные распределенные сетевые системы, где устаревшему аналоговому оборудованию видеоконтроля все труднее найти достойное место. По качеству видеоотображения, по реально достигаемому разрешению канала записи/воспроизведения, по удобству формирования и дальнейшего оперативного использования видеоархива в режиме триплекса (одновременного видеоотображения, записи и просмотра видеоархива), по наличию встроенных многоканальных детекторов движения (активности), а также возможности использования давно апробированных сетевых и телекоммуникационных решений на базе современной компьютерной техники, цифровые системы видеоконтроля однозначно оставляют аналоговое оборудование на обочине современных технических решений обеспечения безопасности охраняемых объектов. Кроме того, современное цифровое оборудование видеоконтроля все больше приближается по своим характеристикам к современным интеллектуальным компьютерным системам, что позволяет строить очень гибкую политику обеспечения безопасности объектов, приближенную по своим функциям к механизмам принятия решений, близких к человеческой логике. И именно поэтому некоторые из современных цифровых систем видеоконтроля по праву можно назвать интеллектуальными. А это уж точно не по плечу никакому аналоговому оборудованию видеоконтроля, даже самому профессиональному.[28]

Под цифровыми (компьютерными) системами видеоконтроля принято понимать современные технические средства видеонаблюдения и/или видеорегистрации, выполненные на базе современной компьютерной техники и/или специализированных цифровых устройств обработки видеоинформации. Как правило, цифровые системы видеоконтроля отличаются от простых систем видеонаблюдения и видеорегистрации наличием многоканальных цифровых видеодетекторов движения (активности) и возможностью задания определенной логики обработки тревожных событий. При этом, в свою очередь, функции видеонаблюдения и видеорегистрации соотносятся друг к другу, как и в обычных аналоговых системах. Видеонаблюдение в основном связано с многоканальным дистанционным наблюдением за выделенными зонами объекта охраны с максимальным качеством видеоотображения с помощью специальных технических средств, и, как правило, с использованием устройств телеметрического управления видеокамерами, при этом к видеозаписи не предъявляется особенных требований, вплоть до ее полного отсутствия. Видеорегистрация - наоборот, связана с организацией качественной многоканальной цифровой видеозаписи, как правило, по срабатыванию детектора движения (активности) и/или тревожных входов, с возможностью выдачи в процессе своей работы управляющих сигналов для остального охранного оборудования общей системы безопасности охраняемого объекта, а к видеоотображению особые требования не предъявляются, вплоть до полного его отсутствия.

Современные цифровые средства видеоконтроля принято разделять на интегрированные и неинтегрированные. Интегрированные цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля могут эффективно взаимодействовать со всеми подсистемами общей системы безопасности объекта: подсистемой контроля и управления доступом (СКД), подсистемой аудиоконтроля (АК), подсистемой охранно-пожарной сигнализации (ОПС) и другими инженерно-техническими средствами обеспечения безопасности и жизнедеятельности охраняемого объекта. Неинтегрированные системы, напротив, являются автономными системами, в лучшем случае имеющими несколько простых тревожных входов/выходов, подобно обычной аналоговой технике видеоконтроля. К сожалению, иногда за средства интеграции выдаются именно эти самые обыкновенные тревожные входы/выходы, как в аналоговой технике видеоконтроля, что не совсем корректно, если рассмотреть доступную и при этом достаточно примитивную логику обработки тревожных событий и возможных реакций на них.[6]

В зависимости от набора технических характеристик, из всего спектра цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля принято также выделять профессиональные системы, в которых технические характеристики позволяют получать высокое качество видеоряда как при видеоотображении, так и при видеорегистрации, в сочетании с высокой скоростью обработки видеосигналов (быстродействием), большой емкостью оперативного архива, многоканальностью и многофункциональностью в сочетании с высокой надежностью как на уровне используемого оборудования, так и на уровне прикладного и системного программного обеспечения. Например, к профессиональными следует отнести цифровые системы видеоконтроля, имеющие до 16-64 видеоканалов на один системный блок, обрабатывающие мультиплексированные/немультиплексированные видеосигналы со скоростью 12,5-25 кадров/с для форматов кадра 768х288 и 768х576 ( иногда - 720(704)х576 и даже 640х480) с разрешением до 500-600 (иногда - 450-500 ТВЛ) телевизионных линий по горизонтали (ТВЛ) для черно-белого изображения и до 350-400 ТВЛ - для цветного. При записи компрессированных видеосигналов разрешение должно оставаться на приемлемом уровне (150-300 ТВЛ) даже для размера отдельных видеокадров размером в 2-10 Кбайт. Отличительной особенностью профессиональных систем является также наличие у них профессионального детектора движения, в отличие от обычных детекторов активности у остальных систем видеоконтроля [5]

Следующей важной характеристикой цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля является возможность работы в LAN/WAN компьютерных сетях, т.е. ее сетевые свойства. При этом следует различать возможность организации удаленного видеонаблюдения с помощью специальных сетевых клиентов и/или сети Интернет и обычных Интернет-браузеров (например, Microsoft Internet Explorer, Netscape, Opera и т.п.), от многосерверных сетевых конструкций с возможностью удаленного перекрестного видеонаблюдения и видеорегистрации, а также удаленного администрирования всей системы. Как правило, большинство систем свойствами перекрестного видеонаблюдения и видеозаписи не обладают, и лишь некоторые позволяют осуществлять удаленное администрирование всего сетевого комплекса в целом. Совершенно особняком стоят системы, не имеющие полнофункциональных сетевых свойств. Такие системы или находятся в начальной стадии своего развития, или являются намеренно несетевыми, узкоспециализированными, для решения каких-нибудь отдельных задач видеонаблюдения или видеорегистрации.

Еще одна важная характеристика современных цифровых систем видеоконтроля - это их функциональность. Как правило, различают узкоспециализированные системы видеоконтроля, с ограниченным набором функций, и многофункциональные цифровые средства видеоконтроля, наиболее полно сочетающие в себе весь арсенал современных функций видеоконтроля, ранее недоступных в аналоговой технике (функции простой, удобной и гибкой работы с видеоархивами, многоканальной цифровой видеозаписи, встроенного многоканального обнаружения движения, одновременной работы режимов "запись" и воспроизведение", возможности цифровой обработки и улучшения качества видеосигналов, совмещение в одном устройстве сразу нескольких функций - мультиплексирования, мультиотображения, видеокоммутации, видеозаписи и т.д.). Узкоспециализированные цифровые системы видеоконтроля обычно реализуют ограниченный набор функций, например, служат для регистрации проезжающего автотранспорта с определением их государственных номерных знаков, и, иногда, скорости движения объектов.[7]

Технические характеристики, важные для сравнения цифровых систем видеоконтроля.

При анализе технических характеристик современных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля следует различать характеристики собственно системы видеоконтроля от обычных характеристик современной компьютерной техники, на базе которой такие системы собраны. Например, тип (EIDE, SCSI) и емкость ( 10-80 G ) жесткого диска имеет смысл анализировать только в блочных системах, выпускаемых с ограниченной номенклатурой жестких дисков. Аналогично следует относиться к разрешению видеомонитора, обычным коммуникационным и сетевым интерфейсам (RS-232, Ethernet IEEE 802.3 и т.д.) и прочим компьютерным комплектующим и компьютерной периферии (CD-ROM, ZIP, DAT-накопители, тип процессора, объем оперативной памяти и т.п.). Как правило, все эти характеристики имеют смысл сравнивать только для систем, поставляемых в жестко заданных конфигурациях. Большинство же цифровых систем видеоконтроля выпускаются как в блочном, так и в так называемом ОЕМ-исполнении, т.е. допускают использование практически любых компьютерных комплектующих и РС-платформ, наиболее подходящих для каждой конкретной цифровой системы видеоконтроля, востребованной Заказчиком.[3]

Из характеристик собственно систем видеоконтроля отметим следующие:

Интерфейс управления/администрирования системы. Очень важная характеристика, определяющая "лицо" системы и удобство ее управления/администрирования. К сожалению, большинство цифровых систем видеоконтроля обладают Windows-подобным интерфейсом, который при всем его преимуществе в офисных приложениях, для профессиональных систем видеоконтроля является очень серьезным недостатком, т.к. неэффективно использует доступную для отображения площадь экрана монитора, позволяет произвольно закрывать, в т.ч. случайно, окна управления и отображения, имеет очень много повторяющихся панелей управления одними и теми же функциями и т.п. Иногда такой интерфейс для организации нормальной работы требует использования нескольких мониторов, что также является серьезным недостатком (например, видеоотображение - на одном мониторе, а работа с видеоархивом - на другом). Некоторые цифровые системы видеоконтроля, обладая специализированным, и, на первый взгляд "красивым" интерфейсом, тем не менее также неэффективно используют доступную площадь экрана монитора системы видеоконтроля (часть панелей управления системой фиксировано занимают часть площади монитора). Профессиональные цифровые системы видеоконтроля должны иметь максимально простой, рациональный интерфейс, с количеством настроек и органов управления, минимально необходимых и достаточных для их эффективного использования.[8]

Допустимые форматы видеокадров, которые используются при видеообработке и видеозаписи. Существует множество форматов, используемых современными цифровыми (компьютерными) системами видеоконтроля. Профессиональные цифровые системы, как правило, работают со всеми максимально допустимыми для цифровой обработки видеоформатами: 768х576, 720х576 и 768х288. Иногда, по совокупности остальных показателей, к профессиональным относят цифровые системы видеоконтроля, работающие с форматами 704х576, 640х512 и иногда 640х480 (в основном для зарубежных систем, обычно работающими с меньшими форматами, чем отечественные профессиональные цифровые системы видеоконтроля). Остальные обычно довольствуются разрешениями от 640х480 до 640х256, 384х288, 320х256, 320х240 и даже 192х144, 160х120, 80х60. С учетом так называемого Kell-фактора и известной пропорции телевизионного изображения - аспекта (3/4), формат 384х288 (или аналогичные по количеству пикселов по горизонтали) соответствует разрешению около 250-280 телевизионных линий по горизонтали (качество VHS), а форматы 768х288 и 768х576 (или аналогичные) - разрешению 500-600 линий по горизонтали для черно-белого изображения и 300-400 - для цветного (качество S-VHS). Современные видеокамеры, как правило, имеют следующие форматы ПЗС-матриц: монохромные высокого разрешения - 782х582, 768х576, стандартного - 512х582, 512х576, цветные высокого разрешения - 752х582, стандартного - 500х582.[15] Поскольку в системах видеоконтроля, как правило, используются черно-белые видеокамеры высокого и стандартного разрешения, для профессиональных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля очень важны именно форматы 768х288 и 768х576 (или аналогичные им по количеству пикселей по горизонтали/вертикали), поскольку только они позволяют получать максимально информативные для последующей цифровой обработки видеокадры, с минимальной потерей исходного разрешения входного видеосигнала.

Разрешение канала видеообработки/записи, измеряемое в телевизионных линиях (ТВЛ). Принято считать, что профессиональные системы должны обеспечивать разрешение канала видеообработки по горизонтали 500-600 ТВЛ для черно-белого изображения и 350-400 ТВЛ - для цветного. Разрешение канала видеообработки связано как с форматом видеокадра, уже упоминаемым выше, так и с методами цифровой обработки видеосигналов. Для цветных композитных видеосигналов именно цифровая обработка является определяющей в ограничении максимального разрешения канала обработки (выделение сигнала цветности из общего спектра видеосигнала), что накладывает жесткие ограничения на максимально возможное разрешение по горизонтали не более, чем 350-400 ТВЛ (обычно 78-100 ТВЛ на 1 МГц полосы видеосигнала). Более высокие разрешения (400-500 ТВЛ и выше) для цветных изображений возможны только в случае работы с компонентным цветным сигналом: Y:C, RGB и пр. Естественно, в этом случае необходимо использовать и соответствующие видеокамеры с раздельными выходами яркостного (Y) сигнала и сигнала цветности (C). Не менее важна и характеристика разрешения по вертикали, которая очень сильно связана с допустимыми форматами видеокадров системы: для формата 768х576 речь идет о реальном разрешении по вертикали в 400-450 линий (теоретически - не более 576), для формата 640х480 - 360-400 линий (теоретически - не более 480) а для формата 384х288 - 200-250 линий (теоретически - не более 288). Пересчет формата из пикселей в ТВЛ и обратно обычно выполняется с помощью так называемого расширенного Kell-фактора (который равен 0,7-0,85 по горизонтали и 0,7-0,8 - по вертикали). Kell-фактор позволяет выполнять такой пересчет при любом переходе от черезстрочной развертки входных видеосигналов в прогрессивную развертку компьютерных (цифровых) мониторов. Отдельно следует выделять разрешение канала видеозаписи, которое может широко варьироваться в зависимости от степени компрессии (сжатия) видеосигнала. В профессиональных системах даже хорошо сжатое изображение должно обеспечивать достаточно высокое разрешение (150-250 ТВЛ), приемлемое по качеству, при минимальном объеме отдельного видеокадра (от 1-2 кбайт до 5-10 кбайт). На практике разрешение канала обработки/записи и по горизонтали, и по вертикали удобно проверять с помощью специальных измерительных таблиц, например, EIA1956.

Метод и степень компрессии (сжатия) видеосигнала. Как правило, в цифровых (компьютерных) системах видеоконтроля используются следующие методы компрессии (сжатия) видеоизображений: WAVELET-подобные (WL, DELTA-WL и т.д.), JPEG и M-JPEG/MPEG - подобные (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 и т.д.). При этом последние пришли или из обычной компьютерной техники сжатия статических изображений (JPEG), или позаимствованы из бытовой цифровой видеозаписи потокового видео (MPEG), что накладывает некоторые особенности на их использование в системах видеоконтроля. Дело в том, что JPEG очень плохо сжимает потоковое видео видеопоследовательности), а M-JPEG/MPEG - подобные методы компрессии работают на основе так называемых опорных кадров и практически перестают работать при мультиплексировании видеосигналов, когда могут возникать задержки между отдельными видеокадрами до 100-200 мс и более, что соответствует скорости обработки до 5-10 FPS (frame per second, кадров/с). С другой стороны, M-JPEG/MPEG - подобные методы компрессии при больших степенях компрессии (32:1 и более) дают очень заметные искажения характерной формы (блоккинг-эффект, мозаичный эффект, искажения типа ступеньки и т.п.), что делает практически невозможным использование больших степеней компрессии для целей осуществления более компактной цифровой видеозаписи и организации оперативных видеоархивов большой емкости.[9] От этих недостатков почти свободны методы компрессии, которые базируются на WAVELET - преобразованиях, т.е. на так называемой математике "волновых всплесков". Здесь искажения, как правило, носят визуально менее выраженный характер, что очень плодотворно сказывается на качестве хорошо компрессированных видеокадров (т.е. на разрешении канала записи/воспроизведения). Иногда в цифровых системах видеоконтроля используются MPEG-подобные, оптимизированные по скорости, алгоритмы компрессии h.261 и h.263 (с модификациями h.261+, h.263+), в основном предназначенные для реализации видеоконференций и видеотелефонии по сетям ISDN, без особых требований к качеству сжатых видеокадров (это, кстати, делает их малопригодными в профессиональных системах видеоконтроля). По степени компрессии они занимают промежуточное положение между WAVELET и M-JPEG/MPEG и встречаются в цифровых системах видеоконтроля довольно редко. Как правило, при одинаковых степенях сжатия WAVELET опережает по качеству методы компрессии на базе JPEG/MPEG, и, тем более, h.261 и h.263, а при одинаковом или сопоставимом качестве - имеет существенно меньший размер сжатого кадра: 1-3 Кбайт для WAVELET против 5-10 Кбайт для M-JPEG/MPEG. А это, как правило, соответствует степени компрессии (сжатия) для WAVELET от 10 до 100 раз (максимум - до 200 и даже в 300 раз), а для M-JPEG/MPEG - от 5 до 20 раз (максимум - до 50-70 раз). Следует также понимать, что степень компрессии принципиально не может иметь какого-то заранее заданного значения, т.к. очень сильно зависит от характера реальных видеоизображений (однородно белые стены внутри офиса сжимаются куда сильнее, чем осенняя листва деревьев или кустарников во всем ее цветовом многообразии и движении). Некоторые системы используют модификации алгоритмов компрессии на основе так называемой "дельта-компрессии" (DELTA), которая за счет передачи лишь изменений между отдельными кадрами видеоизображений позволяет обеспечить дополнительную степень компрессии до 5:1 и выше (при различиях между смежными кадрами - до 20% и меньше), что может быть очень важно для передачи видеоизображений по низкоскоростным каналам связи (при скоростях от 9,6 до 56 Кбайт/с). Кстати, видеоизображения, записанные в форматах на базе стандартных JPEG/MPEG-преобразований, как правило, можно просмотреть любыми внешними программными средствами (стандартными просмотрщиками). С этой стороны закрытые алгоритмы кодирования на базе WAVELET для средств обеспечения безопасности куда более предпочтительны, т.к. принципиально не позволяют получать свободный внешний доступ к видеоархиву (в этом случае для преобразования в формат AVI, например, надо использовать специальные конверторы).[25] В последнее время в некоторых профессиональных цифровых системах видеоконтроля наметилась тенденция перехода на аппаратную поддержку компрессии WAVELET, что дает таким системам неоспоримые преимущества в повышении общего быстродействия и качества всей системы в сочетании с уменьшением требований к компьютерной платформе, в отличие от уже сравнительно давно используемой дорогой и не очень подходящей для систем видеоконтроля аппаратной компрессии MPEG.

Тип платы видеозахвата (схема ввода) - это характеристика системы, которая объясняет количество немультиплексированных /мультиплексированных входов и каналов обработкина одну плату (например, схема ввода 4х4 - это 4 немультиплексированных входа и 4 канала/микросхемы обработки, 16х1 - 16 мультиплексированных входов и 1 канал/микросхему обработки, 16х4 - 16 мультиплексированных входа и 4 канала/микросхему обработки и т.д.).

Скорость обработки/записи немультиплексированных изображений. Как правило, современные цифровые системы видеоконтроля обрабатывают немультиплексированные изображения со скоростью до 25 FPS. Здесь и далее характеристики скорости обработки приведены для стандарта PAL, наиболее широко распространенного на отечественном рынке видеокамер. Скорость обработки 25 FPS соответствует качеству "живого видео" ("live-video"). К сожалению, для многих цифровых видеорегистраторов скорость приводится без указания формата обрабатываемых видеокадров (768х576, 768х288, 384х288 и т.д.) и их цветности (черно-белые или цветные). Именно отсюда очень много некорректностей в сравнении. Как правило, все характеристики цифровых систем видеоконтроля указываются для формата видеокадра 384х288 (или аналогичных форматов), а для многочисленных корейских систем - и того меньших форматов. Но отсутствие привязки скорости обработки/записи к формату и цветности видеокадра может привести к тому, что характеристики систем, обрабатывающих со скоростью 25 FPS кадры форматов 768х576 и 640х480, могут отличаться значительно. Следует также понимать существенную разницу между скоростью обработки и записи, которые могут очень сильно отличаться друг от друга. На скорость записи очень влияет используемый алгоритм компрессии и способ ее реализации (программная или аппаратная).

Скорость обработки/записи мультиплексированных изображений - это еще более сложный для понимания параметр, вокруг которого еще больше некорректностей и манипулирования цифрами при указании конкретных технических характеристик цифровых систем видеоконтроля. Все современные системы видеоконтроля, за очень небольшим исключением, работают с асинхронными аналоговыми или гибридными (с цифровой предобработкой) видеокамерами, имеющими самые обычные аналоговые композитные видеовыходы. А это означает, что любой цифровой системе видеоконтроля требуется время (как правило, 60-80 мс) для синхронизации с видеопотоками разных камер при их переключении. Именно поэтому скорость обработки мультиплексированных видеосигналов для профессиональных систем соответствует 12,5-16 FPS на один канал цифровой обработки, а для остальных - 8-10 FPS. Причем для некоторых цифровых систем видеоконтроля (например, захватывающих видеосигнал с помощью микросхем Philips SAA71ХХ), время синхронизации может быть величиной непостоянной, сильно зависящей от типа и марки конкретных видеокамер. В результате - вместо декларируемых 12,5 FPS можно в реальности получить 8-10 FPS, причем конкретное значение будет зависеть даже от конкретного экземпляра внешне совершенно одинаковых видеокамер одной и той же фирмы одной и той же марки. Следует отметить, что для достижения более высокой скорости обработки 16 FPS четкий захват четных или нечетных полукадров не контролируется, что внешне приводит к характерному подергиванию изображения на экране вверх-вниз. Более реально - это 12,5 FPS стабильного видеозахвата для любых видеокамер. Для плат, выполненных, например, по схеме 16х4 (использующих четыре микросхемы видеозахвата и мультиплексор для 16-ти видеовходов) это значение может составлять до 50 FPS на одну плату (12,5 х 4 = 50 FPS). Именно так работают профессиональные системы. Естественно, что скорость обработки/записи мультиплексированных изображений обязательно должна указываться в строгой привязке к формату и цветности видеокадра. Для мультиплексированных изображений разница между скоростью обработки и записи обычно не такая значительная, как для немультиплексированных, хотя для некоторых систем разница также может быть значительной.

Емкость видеоархива - еще одна из характеристик, вокруг которой всегда идут баталии взаимного непонимания, споров и полной несопоставимости показателей разных систем. В технических характеристиках цифровых систем видеоконтроля можно встретить указание емкости видеоархива как в часах (днях, сутках), так и в количестве записываемых кадров. И первый, и второй подход имеют как доводы за, так и против. Рассмотрим первый пример. Пусть для какой-либо цифровой системы видеоконтроля указано, что она обеспечивает время записи от 2 до 1642 часов, с примечанием, что это в зависимости от интервала (скорости) записи и степени компрессии. Можно встретить и такое: "...при видеокомпрессии до 30 Кбайт для каждого изображения видеозапись в реальном времени может происходит в течение 75 дней для каждой из 36 камер". Второй пример: "при коэффициенте сжатия 1:80, среднем количестве движения на объекте 20% и емкости диска 1 Гбайт будет записано 781 250 кадров, что равно 54 часам непрерывной записи изображений от 4 ТВ камер с частотой записи 1 кадр в секунду для каждой ТВ камеры". Впечатляет? Не очень, если принять во внимание, что ни в первом, ни во втором примере совершенно не указывается, для каких форматов кадра, цветности и какого качества записи указываются эти технические характеристики емкости видеоархива. А если принять во внимание, что реальные степени сжатия очень сильно зависят от характера конкретного видеоизображения, становится понятно, что емкость видеоархива - это характеристика, очень сомнительная для использования в целях сравнения различных систем, к тому же использующих совершенно различные алгоритмы компрессии и реализующие видеозапись с совершенно разным качеством. Из этого можно сделать вывод, что более корректно для целей сравнения следует указывать конкретные размеры сжатых видеоизображений одинаковых форматов и одинакового качества, например, с помощью видеозаписи специальных тестовых таблиц (EIA1956, например). Поскольку для современных цифровых систем видеоконтроля конкретные объемы жестких дисков практической роли не играют (как правило, существует очень широкий их выбор), приняв за единицу измерения условный 1 Гбайт, характеристики и времени, и количества кадров, например, легко можно получить с учетом конкретной скорости видеозаписи и объема отдельного видеокадра заданного сопоставимого формата (качества). Например, для кадров формата 384х288 с размером 2 Кбайта и скорости записи 25 кадров/с для одной видеокамеры: 1 Гбайт: 2 Кбайт/кадр = 500 000 кадров / 1 Гбайт, 500 000 кадров: 25 кадров/с = 20 000 c или 5,6 часа / 1 Гбайт. Соответственно, для жестких дисков в объемом 60 Гбайт общая емкость видеоархива будет составлять 5,6 часа * 60 = 336 часов для скорости записи 25 кадров/с. Для скорости 50 кадров/с (две камеры по 25 FPS или 4 платы по 12,5 FPS) будет 168 часов, а для 12,5 кадров/с (для 16 мультиплексированных видеокамер на одну плату видеозахвата с одним каналом обработки), например, - 672 часа или 28 суток. Стоит заметить, что увлекаться подобными расчетами не следует, поскольку прогнозировать степень компрессии в реальных условиях конкретного объекта заранее невозможно.

Наличие дополнительных средств архивирования видеоинформации. Как правило, все цифровые системы видеоконтроля имеют только оперативный видеоархив на системном жестком диске (иногда - в дополнительном специализированном системном блоке), организованный по принципу безостановочной кольцевой видеозаписи. Это приводит к тому, что при полном заполнении жесткого диска самые ранние записи стираются. С целью организации долговременного видеоархива некоторые профессиональные системы имеют дополнительные средства архивирования, которые позволяют переносить оперативный видеоархив или отдельные его фрагменты на любые внешние носители (сетевые диски, стриммеры и т.п.). Отдельные профессиональные системы имеют дополнительные средства архивирования, позволяющие выполнять сетевое архивирование с удаленных систем видеоконтроля (удаленных видеосерверов), в т.ч. по коммутируемым каналам связи.

Наличие многоканального детектора движения (активности). Большинство современных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля обязательно имеют многоканальные детекторы активности. Профессиональные цифровые системы видеоконтроля обязательно должны использовать многоканальные детекторы движения. Если детекторы активности используют достаточно простые разбиения поля изображения, как правило, на 8-16 (очень редко - более) областей, которые используются только для анализа активности (как правило, на основании измерения относительных изменений яркости/контраста в этих зонах), без определения реальных характеристик движения объекта, то истинно профессиональные детекторы движения дополнительно к обычному обнаружению активности, определяют как характеристики собственно детектируемого объекта (форму, контур, размер, контраст и т.д.), так и характеристики его движения (скорость, изменения скорости и т.д.). Основное отличие профессиональных детекторов от обычных - это возможность их настройки в реальных условиях охраны объектов именно на обнаружение движения объектов, с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), а также задания гибкой логики обработки тревог ("горячая" тревожная запись, пред- и пост-запись, управление по срабатыванию детектора остальным охранным оборудованием, например - подсистемой аудиоконтроля). Под ложными срабатываниями обычно понимаются срабатывания детектора на естественные оптические помехи (блики, естественные или некоторые искусственные колебания освещенности в зоне контроля, усредненно-стохастические изменения в зоне контроля, например, от листвы деревьев, помехи от дождя, снега и т.п.), а также срабатывания на объекты с характеристиками, отличными от требуемых (по форме, размеру, контрасту, скорости движения, ее изменению и т.д.). Так, например, с помощью профессиональных детекторов движения вполне можно отстроиться от помех, вызванных пролетом птиц, падающей листвы, некоторых домашних животных (кошек, собак, домашней птицы и пр.), и от бликов, отражающихся в обычных лужах, водоемах и т.п. Обычным детекторам активности это не под силу - обязательно будут ложные срабатывания, со всеми вытекающими последствиями. Именно поэтому наличием профессионального детектора движения профессиональные системы отличаются от обычных цифровых систем видеоконтроля, оснащенных обычным детектором активности. Некоторые профессиональные детекторы движения имеют несколько отдельно анализируемых зон (обычно не более 8...16-ти), каждая со своими настройками, что позволяет реализовывать ряд дополнительных функций детектирования и реакций на движение.

Количество немультиплексированных видеоканалов на один системный блок (одну плату) - очень важная характеристика цифровых систем, для которых важна организация многоканального высококачественного видеоконтроля со скоростью до 25 FPS. Как правило, одна плата видеозахвата позволяет обрабатывать 1, 2 или 4 немультиплексированных видеосигнала одновременно. Поскольку в системный блок обычно можно установить до 4-х плат видеозахвата, одним системным блоком цифровой системы видеоконтроля возможна параллельная обработка (организация видеонаблюдения и видеозаписи одновременно) от 4-х до 16-ти немультиплексированных видеоизображений со скоростью обработки до 25 FPS. При этом следует понимать, что видеообработка и видеозапись со скоростями до 25 FPS более требовательна к ресурсам РС-платформы и значительно уменьшает глубину оперативного видеоархива. Кроме этого, указание количества немультиплексированных видеоканалов на один системный блок (плату) обязательно требует указания этого параметра в строгой привязке к скорости обработки/записи, к формату и цветности видеокадра. Иногда вместо общего количества немультиплексированных видеоканалов указывают суммарную скорость обработки/записи немультиплексированных видеоизображений, например 25 FPS, 50 FPS, 100 FPS и т.д.

Количество мультиплексированных видеоканалов на один системный блок (одну плату). Как правило, для организации профессионального видеоконтроля вполне достаточно обеспечить среднюю скорость обработки на один видеоканал от 1-3 FPS до 6-7 FPS, с возможностью динамического выделения тревожному видеовходу ресурса до 12,5-25 FPS. Для этого обычно используют или встроенные прямо на плату видеозахвата, или внешние мультиплексоры видеосигналов. Количество мультиплексированных видеоканалов на одну плату может составлять от 4-х ( так называемая схема 4х1, с одной микросхемой видеозахвата ) до 16-ти ( 16х1, 16х4, с одной или четырьмя микросхемами видеозахвата). Соответственно для одного системного блока цифровой системы видеоконтроля можно получить от 16 до 64 мультиплексированных видеоканалов обработки. По аналогии с немультиплексированными видеоизображениями, иногда вместо общего количества мультиплексированных видеоканалов указывают суммарную скорость обработки/записи мультиплексированных видеоизображений на системный блок, например, 12,5 FPS, 25 FPS, 50 FPS, 100 FPS, 200 FPS и т.д. Соответственно, в этом случае очень просто получить среднюю скорость обработки для любого количества мультиплексированных видеоканалов. Например, для суммарной скорости обработки 50 FPS и 32-х задействованных видеоканалов получаем 50: 32 = 1,56 FPS на один видеоканал, как правило, с возможностью динамического выделения для тревожного видеоканала ресурса горячей записи/видеоотображения вплоть до 12,5 и даже 25 FPS.

Наличие и количество тревожных входов/выходов (цифровых входов /выходов управления). Для организации интеграции с внешним охранным оборудованием современные цифровые системы видеоконтроля, как правило, оснащаются специальными тревожными входами типа "сухой контакт" и специальными, как правило, релейными (или цифровыми) выходами управления. Обычно можно встретить системы с количеством тревожных входов от 8 до 64-х и релейных выходов от 8 до 32-х. Профессиональные системы видеоконтроля, как правило, должны обеспечивать гибкую логику обработки событий с тревожных входов и выдачи соответствующих управляющих сигналов на выходы управления. Обычные системы видеоконтроля имеют очень простую логику обработки тревожных событий (включить запись по срабатывании тревожного входа или по срабатыванию видеодетектора движения/активности выдать управляющий сигнал на выход и т.д.).

Возможность управления поворотными устройствами и объективами видеокамер (телеметрического управления). Управление поворотными устройствами и объективами видеокамер для некоторых объектов является одним из обязательных требований к системе видеоконтроля. Именно поэтому большинство современных систем оснащаются средствами управления поворотными устройствами и объективами видеокамер, а для профессиональных систем видеоконтроля это требование является практически обязательным. Как правило, такое управление осуществляется по интерфейсам RS-485, что обычно требует использования в системах видеоконтроля соответствующих преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485. Количество каналов телеметрического управления в цифровых системах видеоконтроля может быть самым разнообразным - от 4 / 8 / 16-ти фиксированных до 32 / 64-х и более расширяемых. Функциональность средств телеметрического управления видеокамерами цифровых систем видеоконтроля обычно соответствует функциональности обычных аналоговых средств управления.