Пристрої відеозапису на жорсткий диск (цифрові відеореєстратори)

 

Недоліками охоронних відеомагнітофонів є:

– необхідність перемотування стрічки в процесі роботи;

– порівняно повільний доступ до запису, що цікавить оператора;

– велика витрата плівки спеціальної якості;

– необхідність періодично заміняти плівку й обслуговувати відеомагнітофон.

У зв'язку з цим все більший інтерес набувають пристрої запису відеосигналів на жорсткий диск, які мають такі переваги:

– практично миттєвий доступ до будь-якого місця відеозапису;

– відсутність перекручувань зображення, що властиво відеомагнітофонам;

– відсутність затримки старту запису, що властиво відеомагнітофонам;

– можливість запису подій, що відбулися до моменту тривоги;

– відсутність витрат на обслуговування й відеоплівку;

– можливість підключення до комп'ютерної мережі;

– файлова структура, що дозволяє архівувати всі файли або тільки ті, що зацікавили, й пересилати їх (по комп'ютерній мережі, e–mail), а також роздруковувати.

На думку деяких експертів у найближчі 3...4 роки продажі цифрових пристроїв запису на жорсткий диск наздоженуть продажі охоронних відеомагнітофонів. Запис на жорсткий диск може реалізовуватися одним з таких способів:

– за допомогою плат введення відео в комп'ютер (capture cards);

– за допомогою пристроїв на базі комп'ютера (PC-based);

– за допомогою автономних пристроїв запису на жорсткий диск (Not PC);

– за допомогою розподіленої цифрової відеосистеми (DDVS).

Всі ці пристрої забезпечують як безперервний відеозапис, так і запис за таймером, за спрацьовуванням зовнішніх датчиків тривоги або від вбудованого детектора руху.

Плати введення в комп'ютер і пристрої на базі комп'ютера з'явилися раніше автономних систем. Плати введення мають найменшу вартість, однак їх інсталяція й обслуговування вимагає певних знань і навичок. Як правило, плати введення відео в комп'ютер мають 4 відеовходи (існують системи, що нарощуються до 64 входів) і така ж кількість входів сигналів тривоги. Крім того, на подібній платі нерідко є вихід, що комутується, аналогового сигналу для підключення додаткового відеомонітора.

Оцифроване зображення може мати різну кількість елементів зображення – найчастіше 320 х 240 піксел, однак воно може бути й змінним, наприклад, від 96 х 72 пікселів до 768 х 576 пікселів (якість зображення шляхом зміни ступеня компресії відеосигналів поділяється на швидкість передачі або обсяг, що займається на жорсткому диску при відеозаписі).

Відеозапис на диск може здійснюватися з різною швидкістю – типове значення 25 полів/с для одного відеовходу (є відеосистеми, що працюють зі швидкістю 50 полів/с); при підключенні декількох відеокамер швидкість зменшується пропорційно кількості каналів, тобто при підключенні 4-х відеокамер швидкість буде 6,25 поля/с.

Активізація запису може здійснюватися:

– за спрацьовуванням зовнішніх датчиків тривоги;

– за спрацьовуванням вбудованого детектора активності;

– за таймером.

Деякі системи мають буфер, який забезпечує запис подій, що відбулися в зоні з тривогою до й після неї. Крім запису відеосигналів частина систем забезпечує й запис звуку. Додаткові функції подібних відеосистем – дистанційне керування (з комп'ютера) зовнішніми пристроями (наприклад, включення освітлення), а також поворотними пристроями відеокамер. Передача зображення на інші комп'ютери може здійснюватися через локальні мережі, через модем, через Інтернет. Більшість подібних систем має блокування доступу.

Один з параметрів, за яким оцінюють роботу пристроїв запису на жорсткий диск, є стабільність їх роботи. Справа в тому, що комп'ютерні системи запису на жорсткий диск використовують, як правило, операційну систему Windows, що є причиною недостатньої стабільності. Автономні системи, що використовують операційну систему Linux, вважаються стабільнішими. Крім того, в останніх розробках цих пристроїв використовується комплект мікросхем, що здійснюють апаратне (швидше) оцифровування й компресію відеосигналів, що в рекламі декларується як "not PC".

Слід зазначити, що автономні системи, як правило, мають дружній інтерфейс, що кращий при експлуатації приладів працівниками служб безпеки (нерідко органи керування виконуються у вигляді кнопок, аналогічних органам керування відеомагнітофоном, а це не потребує від оператора додаткових знань при роботі з приладом). Зовні дизайн автономних пристроїв запису на жорсткий диск може бути схожим на дизайн охоронних відеомагнітофонів, що полегшить адаптацію клієнтів до нових типів приладів.

Іншим параметром, за яким оцінюють пристрої запису на жорсткий диск, є швидкість запису, точніше, частота (fps – field per second, тобто кількість полів у секунду). Для одноканальних пристроїв (тобто призначених для запису сигналу від однієї відеокамери) це значення не викликає сумнівів. Для багатоканальних пристроїв у випадку відсутності пріоритетів швидкість запису на кожному каналі дорівнює загальній швидкості запису, поділеній на кількість каналів. Наприклад, для 16-канального пристрою запису на жорсткий диск при загальній швидкості запису 25 полів/с швидкість запису на кожному каналі становить 25:16 = 1,56 полів/с.

Третім важливим параметром є ефективність обраного методу компресії, оскільки від нього залежить зона, зайнята на жорсткому диску. Так, наприклад, комплект мікросхем для кодування в стандарті MPEG-4 дозволяє досягти коефіцієнта стиску 200: 1, що дозволяє здійснювати відеозапис на жорсткий диск обсягом 40 Гбайт протягом 21 дня. Значна кількість розроблювачів вказує на переваги Wavelet компресії, хоча є прилади, у яких застосовані інші види компресії – єдиної думки з даного питання сьогодні немає.

Порівняння способів відеозапису на жорсткий диск наведено в таблиці 5.2:

 

Таблиця 5.2 – Порівняння способів відеозапису на жорсткий диск

Засіб	Переваги	Недоліки
За допомогою плат уведення відео в комп'ютер (capture cards)	Низька ціна	Потрібна професійна установка
За допомогою пристроїв на базі комп'ютера (PC based)	Ціна нижче, ніж в автономних пристроях	Періодичні системні збої
За допомогою автономних пристроїв запису на жорсткий диск (Not PC)	Простота експлуатації, мінімальні системні збої	Висока ціна
За допомогою розподіленої цифрової відеосистеми (DDVS)	Дозволяє повністю замінити існуючу аналогову відеосистему без великої реконструкції	Висока ціна

 

Як уже зазначалося, пристрої відеозапису на жорсткий диск є одноканальні і багатоканальні, і вони мають різну кількість входів: 4, 8, 9, 10, 12, 16, 24, 32, 40, 64, 96, 128. В останньому випадку вони є симбіозом саме пристрою запису на жорсткий диск і відеомультиплексора (симплексного або дуплексного) з вбудованим детектором активності (руху) і входами тривоги.

Тривалість відеозапису залежить від використовуваного стандарту стиску зображень і рівня якості, що задається. Наприклад, час запису на жорсткий диск 75 Гбайт в 24-годинному режимі при найвищій якості може становити 114 годин, при середній якості – 156 годин, а при стандартній якості – 250 годин (в 3-годинному режимі відповідно: 25, 35 і 55 годин).

Коли на диску залишається мало вільного місця, на екрані відеомонітора з'являється попередження про це. Оператор може або вибрати режим запису до повного заповнення диска з подальшою зупинкою запису, або перейти в режим запису подальших подій поверх записаного (звичайно, з втратою попередньої інформації). Для збереження зроблених записів можна здійснити їх архівацію на зовнішні пристрої (ком пакт-диск, DAT-магнітофон).

Програмування й дистанційне керування пристроями запису на жорсткий диск може здійснюватися:

– за екранним меню;

– через порт RS-232 від комп'ютера або через модем (що актуально, наприклад, якщо користувач перебуває в іншому місті й не може впоратися з програмуванням приладу).

Пристрої запису на жорсткий диск дозволяють через локальну комп'ютерну мережу Ethernet підключити комп'ютер і використовувати його в таких режимах:

– перегляд файлів, записаних на диск пристрою;

– перегляд архівіруваних файлів;

– перегляд "живих" зображень від відеокамер, підключених до пристрою запису на жорсткий диск у мультисценовому або повноекранному режимі;

– копіювання й пересилання файлів;

– вибір окремих зображень режимом покадрового відображення та їх роздруківка.

Пошук необхідного місця запису може здійснюватися за датою й часом, або (що оперативніше) за місцем на диску. Швидкість відновлення відеоінформації, що передана через локальну мережу, може зрости за рахунок деякого зниження якості зображення (що несуттєво при малих форматах відображення) або при передачі кольорових зображень як чорно-білих. Поряд з відеозаписом деякі пристрої відеозапису на жорсткий диск дозволяють записувати й звук.

 

Пристрої відеопам'яті

 

У тих випадках, коли не ставиться завдання тотального запису всього, що відбувається на об'єкті, який охороняється, досить економічно ефективним може виявитися використання так званих пристроїв відеозапису. У цих приладах по команді здійснюється оцифровування одного кадру відеосигналу й запам'ятовування його в енергонезалежній пам'яті з вказівкою дати й часу запису. Сьогодні подібні пристрої здатні запам'ятовувати десятки (рідше сотні) кадрів з розділенням (256 х 256) до (512 х 512) пікселів. Прилади не містять будь-яких механічних частин, а тому практично безінерційні й не вимагають ніякого обслуговування.

Активізація запису може здійснюватися:

– натисканням кнопки;

– через спрацьовування зовнішнього охоронного датчика;

– вбудованим детектором руху.

Нерідко пристрої відеопам'яті використовуються разом з відеопереговорними пристроями для фіксації приходу кожного відвідувача.

 

 

Детектори руху

 

Детектор руху (motion detector) або відеосенсор служить для привертання уваги оператора, зміни алгоритму роботи відеосистеми й/або включення пристроїв охоронної сигналізації у випадку виявлення змін у контрольованій зоні, точніше, у зображенні контрольованої зони (а ще точніше, у відповідному відеосигналі).

Отже, виконуючи функції охоронного датчика, детектор руху не вимагає установки на об'єкті реальних охоронних датчиків, дозволяючи при цьому зменшити появу фіктивних тривог. Крім того, на відміну від охоронних датчиків, при зміні умов роботи, детектор руху не потрібно кудись фізично переносити – досить змінити настроювання.

Варто розрізняти функції виявлення активності й виявлення вторгнення.

Виявлення активності (activity) має на меті пошук змін в освітленості на обраних ділянках екрана, і якщо ці зміни перевищують встановлений поріг, то детектор активності пояснить його як активність. Зміни в освітленості об'єкта або вібрація відеокамери також будуть сприйняті (помилково) як активність. Даний метод використовується в детекторах руху, що застосовуються у більшості відеомультиплексорів – він прийнятний для контрольованих зон, де помилкове виявлення не має значення, і активність не трактується як результат вторгнення, а переміщення людей тут є звичайним і очікуваним явищем. За сигналом детектора руху відеозапис і відображення зони з активністю відбувається з пріоритетом.

Функція виявлення вторгнення (intrusion) має на меті пошук реального руху в зоні спостереження й активізацію тривоги у випадку його виявлення. Вона використовується для моніторингу ділянок, де не дозволено або не передбачається переміщення людей. Коли рух виявляється, імовірно, що він викликаний вторгненням. Важливо, щоб детектори вторгнення не викликали фіктивних тривог у результаті зміни освітленості, вібрації відеокамери або випадкових відбиттів світла в зоні спостереження.

Здатність зменшувати кількість тривог, викликаних помилковим рухом на ділянках, де не очікується ніякого руху, і є основною відмінністю між детектором вторгнення й детектором активності. Детектори руху можуть бути аналоговими й цифровими.

Аналогові детектори руху мають досить прості функції, ці прилади економічно ефективні. Такий прилад звичайно має один наскрізний відеопрохід. Прилад дозволяє довільно встановлювати на екрані відеомонітора місце розташування чотирьох маркерів (напівпрозорих прямокутників), у яких контролюється зміна зображення, причому чутливість спрацьовування відеосенсора може регулюватися. Наприклад, один з маркерів можна встановити на екрані в тому місці, де розташовуються двері якогось будинку. При виявленні зміни в сигналі (викликаного, наприклад, відкриванням дверей) звучить зумер, і спрацьовують контакти реле. Для підвищення таємності роботи пристрою, відображення маркерів на екрані відеомонітора можна відключити.

Цифрові детектори руху дозволяють здійснювати виявлення тривоги з високим ступенем вірогідності за рахунок того, що:

– здійснюється розмежування від фіктивних тривог, викликаних хмарами, листям, що падає, снігом, хитанням відеокамери та ін.;

– здійснюється селекція контрольованих зон за розміром, швидкістю й напрямком переміщення.

Програмування цифрових детекторів руху здійснюється вибором у меню приладу спеціальної точкової сітки (наприклад, 16х16), що накладається на зображення, з подальшою вказівкою активних зон чутливості та ін. Подібний метод дозволяє досить гнучко програмувати зони, що охороняються (наприклад, можна розмістити активні зони уздовж відображення огорожі). При програмуванні зон детектора руху варто відключати активність зон, у яких може відбуватися випадковий, несуттєвий рух (розгойдування дерев, рух автомобілів або людей у неконтрольованих зонах, віддзеркалення від вікон, води й інших поверхонь).

Детектори руху є одноканальні й багатоканальні, тобто паралельно оброблюються відеосигнали від декількох відеокамер. Останнім часом розвивається ще один з напрямків інтелектуальної обробки відеосигналів – детектори залишених або вкрадених предметів.