Kamery IP - sposób na intruza

Strona głównaKamery IP - sposób na intruza
01.03.2010 10:00
Kamery IP - sposób na intruza
Źródło zdjęć: © PC World

Chcesz mieć oko na swój dobytek, gdy nie ma cię w domu? A może chcesz pilnować zawartości swojego garażu? Zbuduj system monitoringu, który będzie strzegł cię przed nieproszonymi gośćmi. Do wyboru masz technologie cyfrowe i analogowe. Dowiedz się, czym się różnią

W pierwszych sieciach do monitorowania każda kamera musiała był połączona osobnym przewodem ze swego rodzaju centralą, analogową krosownicą bądź multiplekserem. W tym miejscu kierowano obrazy z kamer do konkretnych monitorów, do tego samego urządzenia były podłączone urządzenia rejestrujące, wideomagnetofony czy też dyski rejestratorów cyfrowych.

288759748285970579
Źródło zdjęć: © (fot. PC World)

Rozdzielczość analogowa

Przy okazji warto wspomnieć o rozdzielczości innej od tej, którą znamy z komputerów. A ma ona duży wpływ na jakość obrazu. W pierwszym okresie była mierzona w liniach, 57. dla systemu PAL i 480 dla NTSC. Są też formaty połówkowe. Tak powstał CIF, jednostka analogowej rozdzielczości. Jeden CIF ma 352x288 (240 w NTSC) pikseli, dwa CIF-y to panorama o szerokości 704 punktów. Klatka standardu telewizyjnego to cztery CIF-y (704x576). Oczywiście liczba punktów w poziomie pojawiła się razem z wprowadzeniem cyfrowych przetworników obrazu, komórek CCD czy CMOS.
System analogowy nie jest bez wad. Jakość transmisji obrazu spada z każdym metrem długości przewodu, trudno przenieść punkt kamerowy czy centrum dozoru w inne miejsce. Rozszerzając sieć, można dodatkowo napotkać przeszkodę w postaci wyczerpania możliwości multipleksera. Nie ma mowy o kompresji. Wreszcie nie mamy praktycznie żadnych możliwości automatycznego analizowania obrazu czy dźwięku. W takich warunkach nagrywa się i ogląda wszystko, nie zwracając uwagi na rosnącą piramidę materiałów, których ocena wymaga bardzo dużo czasu. Analog tańszy

Dlaczego wspominamy o tak kłopotliwych w eksploatacji systemach analogowych? Mają one jeszcze wielu zwolenników, argumentem decydującym jest cena, która w wypadku kamer analogowych jest znacznie niższa. Nawet jeśli w perspektywie oceny kosztu kompletnego systemu monitoringu weźmiemy pod uwagę pozostałe części instalacji (dodatkowe okablowanie np. do zasilania, transmisji dźwięku czy też dodatkowych przewodów potrzebnych do sterowania obrotem kamery czy zoomem obiektywu). Szczególnie korzystnie wypada ekonomia rozwiązań analogowych do mniejszych systemów, liczących do 1. kamer.

288759748286167187
Źródło zdjęć: © Wokół obiektywu kamery widać pierścień promienników podczerwieni. W razie braku innego oświetlenia one wykonują to zadanie (fot. PC World)

Nie musimy martwić się o kompatybilność. Kamery analogowe w krajach europejskich pracują w standardzie PAL, akceptowanym przez wszystkie urządzenia do rejestracji. To oznacza, że prawie każdy model kamery CCTV może zostać podłączony do systemu.

Jakie są możliwości sterowania kamerą analogową? Służy do tego celu protokół zapytań telemetrycznych. W pionierskich czasach był wykorzystywany tylko do sterowania obrotem kamer. Z czasem te możliwości zostały znacznie poszerzone. Dzięki komunikacji dwukierunkowej przez interfejs RS-232, RS-422 czy też RS-485 użytkownik może wprowadzać ustawienia kamery, korzystając z jej menu ekranowego. Niestety, konieczne jest do tego dodatkowe okablowanie. Możliwe jest również wprowadzanie parametrów kamery przez dedykowane oprogramowanie i istniejące okablowanie sygnałowe. Niektóre modele mogą być nastawiane przez dedykowany interfejs USB. Cyfra warta grzechu

Po rewii możliwości absolutnych analogów poznajmy ich przeciwieństwa. W pełni cyfrowy system monitorowania powstał dopiero w 199. roku w firmie Axis. Istota cyfryzacji polega na wykorzystaniu do łączności Ethernetu. Kamery IP są włączone bezpośrednio do sieci i wysyłają obraz do magnetowidu sieciowego albo do serwera zaopatrzonego w oprogramowanie do zarządzania tą treścią, które zapamiętuje, wyświetla i udostępnia sygnał video.

288759748286429331
Źródło zdjęć: © Kamera analogowa podłączona do takiego serwera jest widziana jako cyfrowa. Sygnał zostaje skompresowany kodekiem H.264. pakowany do pakietów i wysyłany ethernetem (fot. PC World)

W systemie cyfrowym, w przeciwieństwie do analogowego, jakość przekazu na dłuższe dystanse nie maleje. Łatwo można zbudować system złożony tylko z jednej kamery i udostępniający w Internecie na przykład widok z dziecinnego pokoju. Chociaż sprzedaż tych systemów rośnie w tempie kilkudziesięciu procent rocznie, to w dalszym ciągu na rynku dominują analogi.

Zazwyczaj kamera cyfrowa zawiera komputer jednoukładowy ze sporymi możliwościami. Poza obsługą strony WWW i przekazywaniem poleceń do elementów wykonawczych model cyfrowy potrafi dwie rzeczy niedostępne konkurentom analogowym: umie kompresować pojedyncze obrazy i strumienie wideo oraz rozpoznawać ruch.

Obraz po kompresji

W sieciowych kamerach IP wykorzystuje się kilka protokołów kompresji przesyłanego obrazu: Motion JPEG, MPEG-2 i 4. a ostatnio H.264. W najtańszych i najstarszych kamerach korzysta się ze standardu M-JPEG. Kompresji poddawana jest każda klatka z osobna, jakby chodziło o zbiór różnych zdjęć. Ponieważ nie wykorzystuje się podobieństwa między kolejnymi klatkami, stopień kompresji jest nieduży, ale w zamian mamy protokół prosty w realizacji. Film tworzony jest z następujących po sobie zdjęć rejestrowanych z prędkością 30 klatek/s.

Jak na DVD

W wypadku kodowania w standardzie MPEG-2 i 4 wymagane są sprzętowe kodeki, ale obraz jest lepszy niż przy M-JPEG, a w dodatku mocniej skompresowany, a więc ilość danych przesyłanych przez sieć jest mniejsza. Najnowsze dziecko grupy MPEG, H.264, oferuje siedem profili, dostosowanych do możliwości obliczeniowych procesora kodującego. W kamerach używa się najprostszego z nich. Niemniej jednak nawet tej wersji H.264 okazał się dwukrotnie skuteczniejszy od MPEG-4 z kompensacją ruchu, trzy razy lepszy od jego wersji bez kompensacji i sześciokrotnie sprawniejszy od M-JPEG. Prawdopodobnie rozdzielczość HDTV, którą już zaczyna się stosować również w kamerach IP, wymusi przejście na ten najwydajniejszy dzisiaj sposób kompresji. Przewiduje się, że w roku 2011 H.264 stanie się bardziej popularny od MPEG-4. Sposób na intruza

Ruch stwierdzony za pomocą porównania następujących po sobie klatek jest jednym z najpopularniejszych powodów do wszczęcia alarmu albo chociażby rozpoczęcia nagrywania filmu. Nagrywanie bez przerwy, na przykład na twardy dysk komputera będącego w tej samej sieci lokalnej, co kamera, albo na coraz popularniejszy dysk sieciowy nie jest dobrym sposobem, ponieważ powstaje w ten sposób materiał, którego nie sposób przejrzeć ze względu na jego długość.

288759748286822547
Źródło zdjęć: © 7-calowy bezprzewodowy panel monitorujący TV-7M firmy TRENDnet pozwala na podłączenie i wyświetlanie obrazu z czterech kamer IP (np. takich jak widoczna na zdjęciu TV-IP110W). System może działać bez udziału komputera. Po podłączeniu do routera transmituje obraz w czasie rzeczywistym (strumienionowo) (fot. PC World)

Co prawda, typowa kamera nagrywa na bufor cykliczny, który tworzy z części twardego dysku i po jego zapełnieniu zastępuje nową treścią najstarsze fragmenty. Ten sposób pracy zapobiega zablokowaniu dysku, ale nie ułatwia wyszukiwania interesujących fragmentów zapisu o gigantycznej długości. Rozpoczęcie nagrywania po zidentyfikowaniu ruchu pozostaje jednym z niewielu rozsądnych rozwiązań. W tym wypadku może się przydać dołączenie do nagrywanego materiału krótkiej sekwencji z czasu, nim doszło do alarmu. Niektóre kamery potrafią cofnąć się w ten sposób nawet o 3. sekund.

Nieruchomy złodziej

Detekcja ruchu jest rozwiązana na kilka sposobów. Może się nią zajmować firmware kamery albo komputer za pomocą dołączonego oprogramowania. Ten drugi sposób uważamy za gorszy, mniej bezpieczny.

Kamera nie analizuje całego pola swojego widzenia. Przyczyny są oczywiste: monitorując parking, nie interesujemy się ruchem na ulicy pozostającej w polu widzenia. Kamery szumią, zwłaszcza w gorszym oświetleniu, więc zmiana jednego piksela nie powinna wywoływać alarmu. Toteż każdy z wybranych fragmentów ma co najmniej jeden parametr (nazwany: czułość, próg czy powierzchnia), którego przekroczenie jest niezbędne do uruchomienia akcji. Poza rozpoczęciem nagrywania skutkiem rozpoznania ruchu może być wysłanie e-maila, dołączenie do niego lub wysłanie na serwer FTP zdjęć lub sekwencji filmowej z krytycznego momentu.

Ze względu na ograniczone zasoby kamera pozwala na wyznaczenie niezbyt wielu fragmentów obrazu, które ma poddawać porównaniu, ale musi być co najmniej jeden. Montujemy kamerę

Instalacja kamery cyfrowej jest łatwiejsza niż analogowej. Podłączenie kamery do Ethernetu zazwyczaj nie wymaga prowadzenia kabli - można wykorzystać już istniejącą sieć LAN. Przy większych instalacjach należy sprawdzić, czy sieć szkieletowa ma wystarczającą przepustowość. Być może, konieczna będzie kosztowna modernizacja sieci, która w wypadku dużej liczby korzystających może być trudna do przeprowadzenia.

288759748287215763
Źródło zdjęć: © Kamera hybrydowa może być podłączona do sieci cyfrowej lub analogowej (fot. PC World)

W rozwiązaniach cyfrowych istnieje wiele możliwości zmniejszenia zapotrzebowania na przepustowość. Zależy ona od liczby i rozdzielczości obrazów, stopnia jego kompresji i umieszczenia komputerów przetwarzających informację. Na przykład popularne jest przesyłanie obrazu do podglądu z pełną rozdzielczością i/albo liczbą klatek, a zapisywanie tylko co drugiego piksela i co drugiej klatki.

Analog + cyfra

Rozwiązania mieszane są domeną takich firm jak Pelco, czy Robert Bosch. Zbudowały one swoją potęgę na wykorzystaniu technologii telewizyjnej i teraz cyfryzują niektóre elementy systemów. Proponują nie tylko nowe instalacje, ale i modernizacji starych.

Najprostsza jest cyfryzacja ograniczona do segmentu rejestracji. To wystarczy, żeby móc podłączać nowe kamery do Ethernetu. Niekoniecznie muszą to być modele cyfrowe, są "karty sieciowe" przekazujące sygnał analogowy z kamer w postaci pakietowej, i to w formie skompresowanej. Funkcjonalnie kamera analogowa z takim dodatkiem ma już wiele cech urządzenia cyfrowego. Niekiedy karta jest wyposażona w pamięć, ładowaną w wypadku przerwania połączenia sieciowego i opróżnianą po jego przywróceniu. W droższych modelach są nawet systemy do inteligentnej analizy obrazu.

Udostępnij:
Wybrane dla Ciebie
Komentarze (5)