13 February 2019

Видео как двигатель прогресса: эволюция систем наблюдения

Ivideon corporate blogIT InfrastructureResearch and forecasts in ITCloud servicesOld hardware
image
Источник

Визуальные сигналы использовались для передачи информации на протяжении тысячелетий. Существует легенда, что с помощью большого зеркала, установленного на Александрийском маяке, древние греки наблюдали за кораблями. А с появлением первого казино службы безопасности использовали систему зеркал для наблюдения за игровыми комнатами. Можно сказать, что это был прототип современной системы видеонаблюдения, но ее реальное развитие началось с появления телевизионной трубки (иконоскопа), изобретенной в 1931 году нашим соотечественником, русско-американским инженером Владимиром Зворыкиным.

Новая эпоха видеонаблюдения началась в 70-х с развитием бытовых видеомагнитофонов. Видеозапись стала доступной частным лицам, и камеры начали появляться повсеместно: в домах, магазинах, банках, учебных заведениях. Недостаток этих систем заключался в том, что ленты для записи быстро изнашивались. Проблематично оказалось вести запись в ночное время и при слабом освещении. Хотя концепция оказалась хорошей, технология еще не достигла своего пика. Системам видеонаблюдения пришлось преодолеть множество проблем, чтобы в итоге стать одной из самых востребованных технологий.

70-80-е: Системы видеонаблюдения на основе видеомагнитофона


image

Традиционные системы видеонаблюдения включали черно-белые аналоговые камеры, каждая из которых подключалась к видеомагнитофону через отдельный коаксиальный кабель.

Мультиплексор также стал важной частью системы – это устройство брало данные с нескольких камер (от 4 до 16) и создавало один выходной видеосигнал, чтобы показать несколько разных изображений на одном экране. Мультиплексор сделал систему масштабируемой, но за счет более низкого разрешения.

image
В первых моделях потребительских видеомагнитофонов использовались не кассеты, а катушки с магнитной лентой

Видеомагнитофон вел запись на кассеты VHS, с которыми было много проблем. Например, они не могли хранить более 8 часов видео и, следовательно, нуждались в регулярной замене или постоянном повторном использовании. Более 40 % стоимости аналоговой системы составляла стоимость записи.

Индустрия видеонаблюдения остро нуждалась в увеличении размера запоминающих устройств. Это привело к появлению новых режимов замедленной съемки – записывался каждый второй, четвертый, восьмой или шестнадцатый кадр. Технология позволила экономить место, предложив следующие характеристики записи: 15 кадр/сек, 7.5 кадр/сек, 3.75 кадр/сек и 1.875 кадр/сек.

image
Камера Sony XC-1

В январе 1980 года, через шесть лет и три месяца после старта разработки, была выпущена первая в мире цветная камера с ПЗС-матрицей. Аналоговая камера XC-1 была установлена на борту аэробуса авиакомпании All Nippon Airways и использовалась для передачи изображения из кабины пилотов на экраны в пассажирский салон во время взлёта и посадки.

image
Kodak SP-2000

В том же году компания Kodak построила систему анализа движения для захвата быстро движущихся объектов. Впоследствии запись можно было просматривать на более медленной скорости. В камере Kodak SP-2000 использовалась очень быстрая ПЗС-матрица и применялись передовые технологии записи на магнитную ленту для выполнения высокоскоростной съемки со скоростью записи до 2000 кадров в секунду.

90-е: Системы видеонаблюдения на основе DVR


image

К середине 1990-х годов с появлением цифрового видеорегистратора (DVR) индустрия видеонаблюдения пережила свою первую цифровую революцию. Несмотря на повсеместное использование аналоговых камер, видеорегистраторы позволили улучшить качество видео за счет оцифровки сигнала.

Ethernet-порт позволил передавать цифровое видео на большие расстояния через Интернет. Позже модем был встроен в видеорегистратор. Хотя возможность удаленного мониторинга видео была большим преимуществом, на первых порах пользоваться услугой было невозможно — пропускная способность, доступная для телефонных модемов, варьировалась в диапазоне от 10 до 50 кбит/сек.
image
Один из первых DVR на потребительском рынке от ReplayTV

Большинство цифровых видеорегистраторов имели несколько видеовходов, обычно 4, 16 или 32, благодаря чему они взяли на себя функции мультиплексора. Кроме того, регистраторы заменили видеомагнитофон и тем самым сократили количество компонентов в системе видеонаблюдения.

Поскольку первые жесткие диски DVR были все еще очень дорогими, каждый производитель оборудования использовал собственные алгоритмы сжатия для хранения данных, серьезно ограничивая выбор пользователей в устройствах. Проблему удалось решить только после 1998 года, когда появился массовый популярный стандарт MPEG-4.

Другая серьезная проблема — масштабируемость. Большинство цифровых видеорегистраторов предлагали 16 или 32 входа, что затрудняло построение систем, не кратных 16, например, с 10 или 35 камерами.

К этому периоду относятся первые серьезные попытки заняться видеоаналитикой. После относительного успеха индустрии в 80-е годы стало очевидно, что человек не может эффективно поддерживать систему безопасности. Спустя всего 20 минут просмотра трансляций внимание человека критически снижается. Решить это проблему можно автоматизацией процесса мониторинга — персонал должен использоваться только для оценки и реагирования на обнаруженные события. Этот подход был впервые документально зафиксирован в программе управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) «Image Understanding for Battlefield Awareness» (1996 год).

1996 год: первые IP-камеры


image

Компания Axis представила первые IP-камеры в 1996 году. Первая в мире цифровая цветная камера Axis NetEye 200 была размером с ладонь и устанавливалась как автономный сервер. С помощью браузера можно было делать снимки и использовать их для любого веб-приложения или отправлять через Интернет. Для камеры разработали наружный корпус с подогревом, термостатом защитой от солнца и дождя.

Первые IP-камеры снимали с разрешением в диапазоне от 320×240 до 1000×1000, но наибольшую популярность завоевали два формата — 4CIF (704×480) и VGA (640×480). В целом, эти показатели ничем не превосходили возможности более старых аналоговых камер. Камера Axis NetEye 200 записывала 1 кадр в секунду в формате CIF и 1 кадр каждые 17 секунд в 4CIF.

В 90-х годах производители видеонаблюдения нашли нишу на рынке, которая ранее не использовалась — контроль за домом и безопасностью близких. Камера для наблюдения за няней имела огромный успех, предоставляя родителям возможность наблюдать за тем, что на самом деле делают няни и домработницы, находясь дома с детьми. Популярность этих камер подтолкнула индустрию к разработке еще более компактных камер высокого разрешения, которые можно разместить практически где угодно.

90-2000-е: Cистемы на основе видеокодера


image

Видеокодер подключается к аналоговым камерам, оцифровывает и сжимает видео. Затем он отправляет видео по IP-сети через сетевой коммутатор на сервер.

image
Видеокодер Axis

По сути, задачи, которые ранее выполнялись цифровым видеорегистратором, теперь разделены — оцифровка и сжатие выполняются видеокодером, а запись и хранение видео —ПК-сервером. Такое разделение позволило подключать к системе не только аналоговые, но и IP-камеры.

«Нулевые»: Видеосистемы на основе сетевого видеорегистратора (NVR) и гибридных DVR


image

NVR и гибридные DVR — это устройства с предустановленным программным обеспечением для управления видео с видеокодеров и сетевых камер. NVR обрабатывает только сетевые видеовходы, тогда как гибридный DVR может параллельно обрабатывать видео сетевых и аналоговых камер. Эти устройства легко использовать, поскольку функции записи и управления видео доступны в одной коробке.

Наше время: IP-камеры


image

В видеосистеме на основе IP-камер поток трансляции передается через сеть на сервер. Эта система в полной мере использует преимущества цифровых технологий и обеспечивает постоянное качество изображения от камер до зрителя.

IP-сети позволяют нескольким сетевым камерам использовать один и тот же физический кабель (витую пару). Кроме того, можно по одному кабелю передавать энергию и информацию на вход/выход (PoE). Также можно передавать двустороннее аудио, PTZ-команды, удаленно настраивать камеры и работать с видеоаналитикой.

image

Одна из первых мегапиксельных IP-камер была представлена ​​в 2002 году компанией IQinvision. IP-камера IQInvision IQEYE3 с разрешением 1,3 Мп и 16-кратным цифровым зумом уже поддерживала выбор зон детекции, детектор движения, беспроводное подключение и оснащалась вариофокальным объективом.

Несколько пользователей могли одновременно просматривать разные части одной и той же сцены и даже перемещать, наклонять, увеличивать архивированное видео. Функции камеры включали регулирование пропускной способности, кадрирование, режим день/ночь и многое другое.

image

17 лет назад железо и софт камеры уже поддерживали съемку с частотой до 50 кадров/сек, просмотр изображения через веб-браузер, отправку уведомлений по электронной почте и FTP.
Только к 2003 году такие крупные компании, как Samsung, Sony и Panasonic, начали использовать новую технологию. Другие компании, такие как Arecont Vision, представили 2-мегапиксельные камеры лишь в 2004 году.

В 2011 году Hikvision и Dahua представили первые массовые камеры. IP-камеры от китайских производителей могли похвастаться более низкой стоимостью… и привели к значительному увеличению числа домашних систем IP-видеонаблюдения. К 2011 году относится и первая попытка пустить видеопоток с камеры по электропроводке: появилась камера Rainbow 220, передающая данные через розетку.

К 2014 году в мире было продано больше IP-камер, чем аналоговых. Через год на рынке появились первые 4K-камеры.

Нельзя сказать, что к 2019 году эволюция камер подошла к логическому концу. На рынке мы видим множество устройств с разными характеристиками. Аналоговые камеры не исчезли, ведь и сейчас клиенты хотят «самую простую и доступную» систему. В бизнесе практически не осталось торговых точек без камер. «Зоопарк» систем трудно поддерживать и обновлять, поэтому мы в Ivideon пошли другим путем – вместо гонки вооружений железа мы «прокачиваем» облако и видеоаналитику. А любой владелец бизнеса, уже имеющий у себя систему видеонаблюдения, может подключиться к нам и получить бесплатную консультацию, заполнив форму на этой странице.

Источники:

History of the digital camera and digital imaging
Evolution of video surveillance systems
The Evolution of Video Surveillance Systems
HPWREN Photo Gallery
Tags:камерывидеонаблюдениеисториявидеомагнитофонDVRвидеокодерCCTVмультиплексор
Hubs: Ivideon corporate blog IT Infrastructure Research and forecasts in IT Cloud services Old hardware
+16
5.9k 18
Comments 11