Analóg kontra digitális - I.

A kamerás megfigyelőrendszerek világa a legtöbb ember szemében idegennek tűnik, általában még a műszaki dolgok iránt érdeklődők is keveset tudnak az itt alkalmazott technológiákról, a piaci viszonyokról és trendekről. Amikor lapunk hasábjain biztonsági megfigyeléshez való IP kamerákról tudósítottunk, akadt olyan olvasónk is, aki kifogást emelt, mondván, ez a specialisták ügye, és nem a Prohardver!-re való téma. Pedig egyszerű oka van annak, hogy időnként foglalkozunk ilyen eszközökkel, mégpedig az, hogy a kamerás megfigyelőrendszerek világszerte jelentős átalakuláson mennek keresztül. Ezen a területen is megkezdte hódítását az IP-alapú adatátviteli technológia, és hihetetlen módon kibővítik az efféle rendszerek képességeit, funkcionalitását a számítástechnika által biztosított lehetőségek – és ki az olvasóink között, aki akár csak kicsit is ne érezné magát otthonosan a számítástechnika és a hálózatok világában?

A vizuális megfigyelés rég nem csupán arról szól, hogy rögzítsünk képeket, majd baj esetén keressük vissza a megfelelő részleteket. A modern kamerák már maguk is számos okos algoritmust futtathatnak, tudnak objektumokat azonosítani és követni, a rendszert vezérlő számítógépek pedig a képi tartalomelemzés új szintjeire vezetnek, miközben csökkenthetik a kezelőszemélyzet terhelését, és segíthetnek megelőzni a figyelmetlenségből vagy helytelen döntésekből eredő károkat. Mindeközben a hálózati technológia módot ad arra, hogy a kamerák (épületvezérlési rendszerekkel együtt) az egységes informatikai rendszer részeként üzemeljenek; nem kell számukra külön kábelezés, képük helytől függetlenül nyomon követhető és rögzíthető, nagy földrajzi kiterjedésű rendszerek is egységes, központi irányítás alá vonhatók, és a redundancia kialakításának az informatikában bevált módszerei itt is minden további nélkül alkalmazhatók. Cikkünk célja ugyanakkor nem csak az, hogy az IP-alapú kamerarendszereket egy kicsit közelebbivé tegyük; még fontosabb, hogy rámutassunk arra, miként alakítja át a számítástechnika világunkat, szinte törvényszerűen benyomulva olyan területekre is, melyek technológiai szempontból korábban többé-kevésbé önállóknak számítottak.

Kamerás megfigyelőrendszereket ma nagyon sok helyen alkalmaznak, s nemcsak a telepített rendszerek száma növekszik dinamikusan, hanem a felhasználási területek is egyre sokszínűbbé válnak. A legkézenfekvőbb a biztonságtechnikai alkalmazás (ideértve mind a privát tulajdonú, mind pedig a köztereken, középületekben bűnmegelőzési, rendészeti céllal kiépített rendszereket), de helyet kaphatnak kamerák például a gyártásfelügyeletben, információs vagy méréstechnikai alkalmazásokban is. Az efféle eszközök nem csupán anyagi károk megelőzésében működhetnek közre, hiszen az utakon dugók, veszélyes forgalmi szituációk, balesetek jelzését is segíthetik. Ezzel együtt azt lehet mondani, hogy a legtöbb megfigyelőkamerát a költségek minimalizálása érdekében állítják üzembe. Költség alatt sok mindent érthetünk, így része lehet a kamerának a meg nem fizetett parkolási vagy úthasználati díjak csökkentésében, bolti lopások, betörések megelőzésében vagy utólagos felderítésében, de a hiábavaló költségeket mérsékli az is, ha egy meghibásodott gépsort időben leállítanak.

Ahogy egyre kifinomultabbá válnak a megfigyelőrendszerek, illetve ahogyan javul a ráfordított és a technológia által megtakarítható összegek aránya, úgy egy újabb szempont, a bevételoptimalizálás is előtérbe lép. Ez minden olyan dolgot jelölhet, melyekben a kamerát nem pusztán kárelhárításra használják, hanem a termelékenységet, a profitot igyekeznek segítségével növelni. Egy hipermarket eladásait például nagyban befolyásolja, hogy milyen gyorsan találják meg a fogyasztók, amit keresnek, illetve hogy bizonyos, tipikusnak mondható vásárlók egy kisebb körzeten belül fellelik-e a leggyakrabban igényelt árucikkeket, vagy ezeket hosszas körtúra során kell összeszedniük az áruházban. Nyilvánvaló, hogy nem lehet minden vevőre ráállítani egy-egy alkalmazottat, de ha így is lenne, a kapott adatok feldolgozása és a gyakorlatba való visszaforgatása nagyon nehézkes lenne. A kérdést könnyen megoldhatja egy – biztonsági okokból úgyis meglévő – kamerarendszer, mely regisztrálja a vásárlók mozgását és ezt egy adatbázisba írva máris megfelelő alapot képez az árucikkek optimális elrendezéséhez. Nem mellékesen ez adatvédelmi szempontból is kedvezőbb megoldás lehet, hiszen a modern digitális kamerák objektumkövető alkalmazásokat is futtathatnak, azaz az adatbázisba már csupán a mozgás koordinátái íródnak ki, melyek nem tartalmaznak védett személyes adatokat (a tényleges képet stb.).

A vizuális megfigyelőrendszerek hosszú fejlődési útra tekinthetnek vissza, azonban úgy tűnik, a történet még csak mostanában érkezett el legérdekesebb fejezetéhez. Ahogy sok minden, úgy régen ez a terület is teljes egészében analóg technológiákon alapult, melyek között fokozatosan jelentek meg a digitális elemek. Néhány évvel ezelőtt részint az IP-alapú hálózati technológiák, részint a számítógépek betörésével olyan forradalmi változások indultak meg, melyek az elemzők egyöntetű véleménye szerint a következő években teljesen átrendezik ezt a piacot.

Kezdetben voltak az analóg kamerák, melyeket koax kábellel monitorokhoz, illetve videófelvevőkhöz lehetett kapcsolni. Később rögzítésre digitális készülékeket (digital video recorder, DVR) kezdtek alkalmazni, melyekhez több kamerát lehet csatlakoztatni, jóval nagyobb a tárkapacitásuk, modernebb változataik pedig arra is lehetőséget biztosítanak, hogy a képeket ne (csak) analóg monitorokon, hanem hálózatra kapcsolt PC-ken is meg lehessen tekinteni.

A Sony HSR-J2016 jelű DVR-jére legfeljebb 16 analóg kamera csatlakoztatható. A készülék a kamerák vezérlésére és a rögzített videók kezelésére közvetlen lehetőséget biztosít, emellett már IP-hálózatra is köthető, és egy grafikus felületen keresztül további funkciókat kínál. [+]

Tovább egyszerűsíti a folyamatot, ha a rögzítésre sem külön céleszközt használnak, hanem a kamera jelét a lehető leghamarabb digitalizálják. Ezt a feladatot egy úgynevezett videoszerver láthatja el, mely már IP-alapú hálózaton továbbítja a képet, így az egy számítógépen megtekinthető, rögzítése pedig akár egy PC-vel, akár egy jobban skálázható szerverrel vagy hálózati tárolóval megoldható. Az evolúció legújabb állomása, mikor a kamerától kezdve az összes láncszem digitális, a kommunikációhoz pedig IP-hálózatot vesz igénybe a rendszer.

A Sony NSR-100 hálózati videorögzítője akár 64 IP-kamera képét képes tárolni. Belső kapacitása 1 terabájt, mely külső hálózati tárolóegységek révén tovább bővíthető. [+]

Axis videoszerverek az analóg kamerák képének IP-hálózatba való továbbításához.
Különálló és rackbe szerelhető formában is elérhetők. [+]

A fejlődés nem jelenti azt, hogy ne maradnának továbbra is analóg vagy hibrid megfigyelőrendszerek. Egy kis bolt egyetlen analóg kameráját nem biztos, hogy érdemes kicserélni – legalábbis amíg tönkre nem megy. Bizonyos alkalmazásoknál, illetve összetettebb megfigyelőrendszerek telepítésénél vagy bővítésénél azonban ma már megkerülhetetlen, hogy legalábbis mérlegeljék hálózati kamerák beszerzését. Milyen érvek szólnak tehát a digitális, hálózatra kapcsolt kamerák mellett? (A legfontosabb szempontok felsorolásakor főként a piacvezető Axis háttéranyagaira támaszkodunk, hangsúlyozzuk ugyanakkor, hogy nem hangzanak el gyártóspecifikus érvek, az alábbiak általánosságban is megállják a helyüket.)

Az analóg kamerák félképek formájában továbbítják a képet (interlacing), így nagyobb felbontásoknál, gyorsan mozgó objektumok megjelenítésekor előfordulhat, hogy a páros és páratlan képsorok enyhén különböznek, ami recés kontúrokban mutatkozik meg. Ez lehet csupán zavaró, de adott esetben akár meg is akadályozhatja például egy személy azonosítását, azaz a kamera nem tud eleget tenni feladatának. Jelenleg még a digitális hálózati kamerák többsége is félképekkel dolgozik, ám számos modellnél lehetőség van egész képek rögzítésére (progressive scan), így sokszor már azonos felbontáson is használhatóbb képet produkálnak.

Két egyszerűbb modell a D-Link és az Axis tálalásában [+]

A hálózati kamerák telepítési költségét csökkenti a Power over Ethernet szabvány támogatása, melynek révén nem szükséges külön táp- és adatvezetéket kiépíteni, hiszen a kamera az áramot is a hálózati kábelből nyeri. Az IEEE 802.3af szabvány 48 voltos tápfeszültséget definiál, amely elegendő a kamera működtetéséhez. Ha nagyobb mozgató mechanizmusok motorjait is el kell látni árammal, vagy kültéri kamerák hűtéséről, fűtéséről kell gondoskodni, persze még ez is kevésnek bizonyulhat, erre később a tervezett 802.3at szabvány jelenthet gyógyírt. Ehhez még egy dolog kapcsolódik: áramszünet esetén nem esnek ki a kamerák, hiszen a központi hálózati eszközök, szerverek mellé általában szünetmentes áramforrásokat is helyeznek.

Az analóg kamerák történelmi okokból a PAL, illetve NTSC felbontásokhoz vannak kötve. A PAL esetében gyakran alkalmazott CIF formátum 352x288 képpontból, a 4CIF 704x576 képpontból áll, melyek körülbelül 0,1 és 0,4 megapixeles felbontást kínálnak. A digitális kamerák képét digitális rendszerek dolgozzák fel, és mivel a számítógépeken nem okoz gondot a képméret kicsinyítése vagy nagyítása, sokkal rugalmasabban alakítható a kamerák felbontása is. Az utóbbi években sokat fejlődött érzékelőlapkák jóvoltából a felbontás kezd elmozdulni a megapixeles, sőt több megapixeles tartomány felé. Ez használható részletesebb kép készítésére, de arra is akad példa, hogy egy nagy felbontású szenzornak egyszerre csak egy kisebb területe vesz részt a képalkotásban, a többi pedig a pásztázás (pan, tilt), illetve a minőségromlás nélküli nagyítás (zoom) számára képez tartalékot – akár mozgó alkatrészek nélkül.

Axis PTZ kamerák [+]

A felbontás növelése persze egyre több adatot jelent, amit nem érdemes csak úgy rázúdítani a hálózatra. A képet először is tömöríteni kell, ehhez ma leggyakrabban a Motion JPEG vagy az erőforrásigényesebb MPEG-4 eljárást használják. Az előbbi lényegében állóképek sorozata, az utóbbi esetében a legtöbb képkocka csak a tartalom változásaira utaló információt hordoz, melyből a vevő (dekóder) rakja össze újra a teljes mozgóképet. Minél több képkockát továbbítunk egységnyi idő alatt, annál hatékonyabb az MPEG-4 a Motion JPEG ellenében. Emellett a képminőség rovására lehet növelni a tömörítés arányát is, vagyis több tényező adja ki, mekkora lesz a kamera sávszélesség-igénye. Az intelligens hálózati kamerák jó része pufferekkel is rendelkezik. Egy bezárt helyiségből nem muszáj folyamatosan nagy felbontású, másodpercenként 25 kockából álló mozgóképet továbbítani – megteszi ehelyett kisebb felbontású, percenként mondjuk 20 kockából álló folyam rögzítése. Abban a pillanatban azonban, hogy a kamera mozgást érzékel, vagy a vele összekötött érzékelő behatolást detektál, a képfelvétel teljes sebességre kapcsol, és a pufferből előkerül a megelőző másodpercek teljes értékű anyaga is.

Ez a funkció már továbbvezet bennünket a következő szemponthoz, a kamera intelligens, eseményvezérelt szolgáltatásaihoz. A legkorszerűbb kamerák kis számítógépek, azaz programozhatók, és számos rutin végrehajtásához nem igénylik egy külső vezérlő, illetve számítógép beavatkozását. A fentebb említett képi mozgásérzékelés mellett különféle objektumok (személyek, tárgyak) elkülönítését és követését is lehetővé teheti a kamera, vagy például autópályákon, parkolóházakban nemcsak felismeri a rendszámtáblát egy autón, hanem akár már szöveges információvá alakítva adhatja tovább annak tartalmát. Az egyszerűbb feladatok közé tartozik a mozgásérzékelés vagy egy adott területen áthaladó személyek számlálása. Kevésbé triviális, amikor például egy repülőtéren az ottfelejtett, potenciálisan veszélyes csomagokat kell kiszúrni; ez hosszabb időtartamot átfogó elemzést igényel, de egy profi kamerával akár ez is megoldható. A kamerában futó rutinok rugalmasan kiegészíthetők a megfigyelést végző számítógépen futó alkalmazásokkal, és az egészhez további elemek (szenzorok, riasztók stb.) kapcsolhatók.

PTZ kamerák védőburkolattal (Panasonic) és anélkül (Sony) [+]

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!