В наших городах, на транспортных магистралях и станциях метрополитена, на объектах железной дороги, в аэропортах и торговых комплексах появляется все больше камер видеонаблюдения. Понятно, что видеосъемка - один из наиболее действенных способов контроля ситуации. В двух словах структуру распределенных систем видеонаблюдения можно описать довольно просто: видеокамеры подключаются к видеокодерам, которые в свою очередь подсоединяются к территориально распределенной сети (как правило, IP-сети), с другой стороны сети - декодеры, которые выдают видеоинформацию на мониторы центра управления. Однако здесь есть масса нюансов, о которых мы и поговорим ниже.

     Сбор и кодирование видео

     Как известно, существуют как аналоговые видеокамеры, так и цифровые (сетевые) камеры, которые сами оцифровывают изображение и непосредственно подключаются к IP-сети. В последнее время появилось множество публикаций, где доказывается преимущество сетевых видеокамер, легко интегрируемых в существующие компьютерные сети.

     Действительно, рынок сетевых видеокамер быстро развивается, однако на сегодняшний день ассортимент аналоговых камер значительно шире (их производят Sony, Panasonic и масса других известных производителей). А это очень важно при построении крупных систем видеонаблюдения. Дело в том, что изначально трудно предусмотреть все условия, в которых придется работать камерам в конкретном проекте. Поэтому важна возможность широкого выбора различных типов камер: комнатных и уличных, черно-белых и цветных, облегченных и во всепогодных чехлах, дневного и ночного видения, инфракрасных и т. д. и т. п. Рынок аналоговых видеокамер предоставляет такой выбор. Кроме того, на многих объектах уже установлены аналоговые камеры, которые необходимо интегрировать в единую систему наблюдения и контроля.

     Аналоговые камеры подключаются к видеокодерам, которые оцифровывают поступающую информацию. В настоящее время получили распространение несколько алгоритмов цифрового кодирования видеоинформации, в том числе M-JPEG, MPEG-2 и MPEG-4. Первый из них относится к алгоритмам с покадровой компрессией, когда каждый кадр сжимается независимо от других. MPEG'и - это алгоритмы с межкадровой компрессией. Принцип их работы заключается в устранении временной избыточности в последовательности видеокадров. Как правило, между смежными кадрами меняется только малая часть изображения - происходит плавное смещение объекта (например, идущего человека) на фоне фиксированного заднего плана. Следовательно, полную информацию об изображении можно сохранять только выборочно, для опорных кадров, а в остальных - достаточно передавать только разностную информацию о направлении и величине смещения объекта, новых элементах фона и т. п. Такой подход позволяет эффективно сжимать видеоинформацию.

     Выбор алгоритма кодека во многом определяется типом собираемой информации (подвижные или статичные объекты), доступной полосой пропускания каналов связи и т. п. По сравнению с алгоритмами MPEG, алгоритм покадровой компрессии M-JPEG требует для своей работы меньше аппаратных ресурсов, тратит меньше времени на кодирования и обеспечивает высокое качество всех записанных кадров. Это может оказаться важным при криминалистической экспертизе собранной информации. Зато этот алгоритм более требователен к ресурсам каналов связи. Алгоритмам MPEG необходимы более мощные вычислительные ресурсы, они привносят большую задержку, но зато и обеспечивают очень высокую степень сжатия (до 20:1) при достаточно хорошем качестве изображения. При их использовании качество картинки сохраняется приемлемым даже при скорости 300-500 кбит/с на канал.

     Современные системы безопасности должны не только собирать видеоинформацию, но также фиксировать различные нештатные события и автоматически реагировать на них. Для этого необходимо, чтобы к кодерам, помимо видеокамер, можно было подключать разнообразные сигнальные устройства (датчики пожарной сигнализации, влажности, различные электронные размыкатели...) и исполняющие механизмы (автоматические гидранты, заслонки, решетки, огнетушители...). Такие возможности имеются, например, в видеокодерах фирмы Telindus, поставляемых в Россию и страны СНГ компанией Comptek. Интеллектуальные датчики и исполняющие механизмы используются в системах безопасности многих аэропортов, вокзалов и других объектов и, благодаря предлагаемым Telindus программным интерфейсам API, они могут быть интегрированы в единую систему управления.

     Еще одной важной особенностью кодеров Telindus является наличие функции интеркома: к ним можно подключить громкоговорители и микрофон для обеспечения двусторонней аудиосвязи. Эта возможность используется в так называемых киосках - вандалозащищенных системах, устанавливаемых, например, на транспортных объектах или вблизи крупных развязок автомагистралей. Став свидетелем дорожно-транспортного происшествия или другого события, человек может подойти к киоску и, нажав специальную кнопку, выйти на связь с диспетчером соответствующей службы безопасности. Система может быть сконфигурирована таким образом, что нажатие кнопки инициирует трансляцию "картинки" с места события в центр быстрого реагирования.

     Воспроизведение, анализ и реагирование

     Собранная видеоинформация, а также сигналы управляющего воздействия, упреждающие сообщения и другая информация передаются через сетевую инфраструктуру, о требованиях к которой мы поговорим ниже. Видеоинформация может поступать в сетевой накопитель (видеосервер) или непосредственно через декодер на экран монитора. В качестве примера сетевого накопителя видеоинформации приведем продукт Telindus Media Recorder (TMR). Это устройство способно записывать и воспроизводить одновременно до 16 видеопотоков, используя дисковый массив RAID5 емкостью 1,2 Тбайт. В случае расширения емкости массива до 2,4 Тбайт, возможна запись 16 видеопотоков полного разрешения в течение 12 суток. Сервер TMR поддерживает воспроизведение с различными скоростью и дополнительными функциями (стоп, пауза, поиск).

     Видеодекодеры, как это и следует из их названия, декодируют видеопотоки, полученные с удаленных объектов, и выводят картинки на компьютерные или обычные мониторы. Устройства Telindus позволяют формировать на мониторе четыре виртуальных экрана (с четырьмя разными изображениями). Специалисты Telindus утверждают, что один наблюдатель не способен осмысленно следить более чем за четырьмя объектами одновременно, поэтому ими и реализована поддержка только четырех виртуальных экранов. Ряд фирм активно рекламируют "видеостены", на которые можно выводить 16, 32 и более картинок, но, на наш взгляд, это не более чем рекламный трюк, поскольку человек все равно не сможет эффективно отслеживать более четырех событий.

     Помимо аппаратных компонентов, важнейшую роль в распределенной системе видеонаблюдения и безопасности играет программное обеспечение (ПО). Именно оно позволяет интегрировать различные подсистемы в единое целое и автоматически реагировать на происходящие события. Если возникло задымление или несанкционированные проникновение, система Telindus способна сама выбрать действие, - наряду с включением соответствующей видеокамеры и началом записи, она может инициировать включение противопожарной системы, разблокирование аварийных выходов и т. п.

     Вот еще одни пример: человек ставит машину на стоянку в гостинице, и идет к двери "вход", а затем, по прошествии какого-то времени, появляется из двери "выход". В этом случае система реагирования ничего не предпринимает. А вот если человек появляется не из той двери, то система рассматривает его как потенциального угонщика и выполняет предписанные на этот случай действия: извещает службу охраны и передает ей изображение подозрительного объекта, блокирует шлагбаум на выезде и т. п. Такое решение можно построить на основе довольно сложного ПО распознавания образов. А можно - на основе сбора сигналов от различных датчиков (открытия дверей и др.). Во втором случае решение окажется значительно проще и дешевле.

     На основе программных блоков, разработанных компанией Telindus, можно строить комплексные интеллектуальные системы видеонаблюдения. Технические решения компании используются на таких объектах, как лондонский и московский метрополитены, аэропорты в Далласе и Майами, крупные транспортные магистрали в Великобритании и Швейцарии.

     Инфраструктура

     В принципе, для соединения компонентов системы распределенного видеонаблюдения могут использоваться сетевые инфраструктуры, построенные на основе разных технологий, причем как проводных (например, Ethernet или DSL), так и беспроводных. Главное - чтобы эти инфраструктуры обеспечивали доставку достоверной информации. И здесь на первое место выходит даже не пропускная способность каналов связи, а наличие эффективных механизмов обеспечения гарантированного качества обслуживания (QoS).

     Особое внимание следует уделить беспроводным технологиям. Во многих ситуациях для подключения видеокамер использование таких технологий экономически выгоднее (часто это просто единственно возможный вариант), однако у большинства беспроводных систем имеются серьезные проблемы с реализацией механизмов QoS. Сразу хотим предостеречь вас от использования IP-видеокамер с обычными Wi-Fi-интерфейсами. Технология Wi-Fi (стандарты IEEE 802.11) основана на случайном доступе абонентских станций к среде передачи, а потому не обеспечивает должного качества передачи изображения.

     Для систем видеонаблюдения необходимы мультисервисные решения, такие, например, как, продукты Revolution компании InfiNet Wireless, использующие динамический и адаптивный опрос абонентов. В продуктах Revolution реализованы механизмы управления полосой пропускания и многоуровневой приоритизации трафика, в то время как в обычных решениях IEEE 802.11, да и в большинстве систем фиксированного радиодоступа, такие механизмы отсутствуют. Все это позволяет гарантировать нормальные условия для передачи по одному радиоканалу множество разнообразных видов чувствительного к задержкам трафика, в том числе видео. Один из крупных проектов, где системы InfiNet Wireless используются для беспроводного подключения видеокамер, реализован для управления движением автотранспорта в Казахстане.

     Представьте ситуацию: шестиполосная автомагистраль, сверху установлено шесть видеокамер, которые формируют шесть потоков видеоинформации. Беспроводная система не "имеет права" сваливать все эти потоки "в кучу", она должна грамотно передать их, не нарушая достоверность информации. Большинство беспроводных устройств, представленных на рынке, работают по принципу сетевых мостов, т. е. на уровне 2 модели OSI. Устройства Revolution работает на уровне 3, на котором возможности по сортировке трафика гораздо шире. Они обеспечивают гарантированное качество доставки видеопотоков, помещая каждый из них в свою виртуальную ЛВС (VLAN). По сути, как каждая машина едет по своей полосе, так и каждый видеопоток получает свою фиксированную полосу пропускания в беспроводной инфраструктуре.

     Решения на базе Revolution способны доставлять видеоинформацию не только с фиксированных точек наблюдения, но и с ограниченно мобильных. Например, если в вашем городе работает оператор, оказывающий услуги беспроводной связи с помощью оборудования Revolution, то вы можете перенести видеокамеру с одного места на другое, и передавать видеоинформацию с нового места. В Москве таким образом работают корреспонденты одного из известных телеканалов, передающие свои репортажи в прямом эфире из любого места в городе.