Цифровое видеонаблюдение —
вам это по силам
В этом цикле статей мы постараемся объяснить вам,
дорогой читатель, что построение современной охранной системы цифрового
видеонаблюдения — это не так сложно и вполне по силам любому,
мало-мальски разбирающемуся в компьютерах, человеку. В первой статье мы
рассмотрим такие вопросы, как планирование и правильный выбор
оборудования. Далее мы рассмотрим несколько конкретных реализаций
систем цифрового видеонаблюдения, и под конец создадим несколько систем
для решения конкретных задач. Все, что от вас требуется — это немного
терпения и прямые руки.
С чего начинается любая, в том числе и цифровая система видеонаблюдения?
Создание любой системы видеонаблюдения должно начинаться с ответа на
два простых вопроса: что и как хотим видеть? И, конечно, самый важный
вопрос — в рамки какого бюджета необходимо уложиться? Для сравнения —
минимальный бюджет, с которым можно начинать создание системы
видеонаблюдения, — это стоимость найденной вами в каком-либо
компьютерном салоне web-камеры (конечно, при условии наличия ПК).
Поэтому в первую очередь проводим анализ объекта наблюдения: учитываем
такие факторы, как освещенность, наличие или отсутствие прямого
солнечного света, температуру окружающей среды, близость силовой
проводки или другого объекта, способного испортить нам жизнь вероятными
наводками, расстояние до объекта наблюдения, его размеры. И уже по
результату проведенного анализа начинаем выбор оборудования.
Но прежде несколько слов о самом оборудовании. Любая система
видеонаблюдения имеет в своем составе несколько ключевых элементов: это
видеокамеры [которые, в свою очередь, могут иметь цифровой (web, IP),
либо аналоговый интерфейс], при необходимости источник питания
видеокамер (конечно, лучше стабилизированный, с возможностью резервного
питания — но не критично, определяется бюджетом), кабельная система
(целая наука — правильный выбор кабеля для больших расстояний), сам
блок обработки и хранения видеоинформации (может быть как аналоговым,
что не актуально в нашей статье, так и цифровым), и, конечно,
операционная система, под которой все это хозяйство будет работать.
Рассмотрим оборудование подробнее.
Видеокамеры
Мы можем применять видеокамеры обоих типов. Но необходимо учесть,
что для ввода информации с аналоговых видеокамер необходима
специализированная плата видеозахвата (стоимость этой платы может
варьироваться от стоимости любого из продающихся сейчас плат
ТВ-тюнеров, оснащенных видеовходом, до нескольких сотен долларов за
многоканальную плату). Как правило, аналоговые видеокамеры стоимостью
от 70 долларов дают лучшее качество изображения, чем бюджетные
web-камеры. Кроме того, необходимо упомянуть также и о том, что ч/б
видеокамеры субъективно дают лучшее по качеству изображение, чем
цветные, и, если нет необходимости в применении цветных видеокамер, то
брать нужно именно ч/б, они и дешевле выйдут. Что касается видеокамер с
цифровым интерфейсом (web, IP), то их область применения — это, как
правило, офисы, рабочие места сотрудников, кассы (хотя про IP
видеокамеры нужно добавить, что существуют варианты уличного
исполнения). Длина кабеля web-камеры (обычно это USB кабель)
определяется спецификациями на USB интерфейс и возможностями конкретной
материнской платы, и в среднем может составлять около пяти метров.
При выборе видеокамеры нужно обращать внимание на следующие параметры:
- чувствительность видеокамеры, измеряется в люксах (лк) - определяет, насколько
хорошо будет видеокамера видеть в темноте без подсветки;
- разрешающая способность видеокамеры, измеряется в телевизионных линиях (твл)
— определяет четкость и качество изображения, чем больше — тем лучше;
- размер матрицы, обычно используют 1/3, 1/4 дюйма — здесь, если не вникать
в подробности, — то же самое, чем больше — тем лучше;
- фокусное расстояние, мм, определяется собственно объектом наблюдения и вашими
предпочтениями;
- пыле-, влаго-, взрыво- и морозозащищенность — это опять-таки определяется
объектом наблюдения и вашим бюджетом.
Необходимо маленькое уточнение — такие параметры, как чувствительность, разрешающая
способность — каждый производитель измеряет по собственной методике, и при одинаковых
заявленных величинах визуально может наблюдаться разница. Не правда ли, очень
похоже на ситуацию с характеристиками ЖК–мониторов? Все это говорит только о том,
что прежде чем приобретать видеокамеру, желательно ее протестировать в ваших условиях.
Источник питания
Блок питания для видеокамер должен быть как минимум
стабилизированным — ведь от этого зависит надежность работы системы в целом. А
еще лучше — он должен иметь встроенный аккумулятор для обеспечения нескольких
часов работы видеокамеры. Кроме того, он должен обеспечивать защиту от короткого
замыкания на выходе, т.к. вероятно, что кто-нибудь в процессе монтажа непременно
замкнет плюс с минусом. Если видеокамер будет несколько, то нужно просчитать суммарный
потребляемый ими ток и выбирать блок питания с превышением этого тока процентов
на 20-30. К примеру, блок питания, требования к которому описаны выше и с максимальным
током в 1 ампер, стоит примерно 1200-1500 рублей.
Конечно, если вы решили использовать USB-видеокамеру, то блок питания вам
не нужен в принципе — питание такая видеокамера получает прямо по шине USB.
Кабельная система
Этот элемент системы видеонаблюдения является в ряде случаев самым
важным, так как именно он позволяет размещать видеокамеры на некотором
(иногда речь идет и о сотнях метров) удалении от блока обработки и
хранения видеосигналов. Здесь важно правильно выбрать кабель.
Необходимо и достаточно применение двух типов кабеля — кабель для
питания видеокамер (здесь подойдет и обычный ШВВП, рассчитанный на
потребляемый всеми видеокамерами ток) и кабель для передачи
видеосигнала (тут сложнее — нужно, исходя из расстояния, климатических
условий и наличия/отсутствия близлежащих источников электромагнитных
помех, используя справочную литературу, подобрать правильный тип
кабеля). В том случае, если используется IP-видеокамера, в качестве
кабельной системы используется обычная витая пара со всеми обычными
требованиями к ней. Web-камера с интерфейсом USB, как правило, уже
снабжена некоторой длины кабелем, который может быть удлинен с помощью
USB-удлинителей.
Блок обработки и хранения видеосигналов
Под этим совершенно жутким названием скрывается самый обычный
системный блок с установленной при необходимости платой видеозахвата и
специальным ПО для видеозахвата и хранения видеоархива. В качестве
платы, как упомянуто выше, можно использовать любую плату видеозахвата,
либо специализированную многоканальную плату, которая позволяет
подключать от 2 до 16 видеокамер. Конечно, при подключении более двух
видеокамер необходимо применение достаточно мощного ПК, так как
обработка (детекция движения, сжатие) видеосигналов зачастую
производится силами центрального процессора. Встречаются платы, которые
оснащены аппаратными устройствами сжатия изображения, аппаратным
детектором движения, но они имеют и более высокую цену. Если
использование специализированной платы видеозахвата неприменимо в ваших
условиях, то тогда вам помогут web-камеры, для работы которых
достаточно свободного USB порта.
Естественно, что системный блок должен обеспечивать надежную, без сбоев и зависаний,
работу. Не рекомендуется экономить на блоке питания. Иначе позднее вам обеспечены
несколько часов уникальной процедуры над системным блоком под названием «диагностика».
Видеокарта должна обеспечивать полноценную поддержку режима «оверлей» и выдавать
чистую, без каких-либо артефактов, картинку. Материнская плата и процессор определяются
требованиями самой системы видеонаблюдения, и могут начинаться с PIII. Верхний
предел не ограничен. Автору этих строк удалось обеспечить нормальную работу одноканальной
системы видеонаблюдения на основе web-камеры на машине с процессором Intel PIII-533
на чипсете I440BX со 192 мегабайтами оперативной памяти.
Оперативной памяти рекомендуется не ниже 256 Mb. Что касается жесткого диска
— то тут только одна рекомендация: жесткого диска много не бывает. Конечно, все
системы видеонаблюдения сохраняют изображения в сжатом виде (кстати — выбор кодека
— отдельная тема, и к ней мы вернемся позднее), но вот длительность хранения информации
— параметр в некоторых случаях достаточно критичный. Обычно в настройках системы
можно задать действия, которые система совершит при достижении некоторого объема
свободной дисковой памяти. Это либо затереть самые старые записи, либо остановить
запись, либо начать использование другого раздела жесткого диска.
Крайне не рекомендуется проведение на машине с установленной
системой видеонаблюдения каких-либо "разгонных" мероприятий, так как
надежность такой машины, безусловно, падает.
Еще можно порекомендовать, на мощных машинах предусмотреть
качественную систему охлаждения, особенно при применении многоканальных
систем видеонаблюдения, так как платы (а их может быть несколько) могут
довольно сильно нагревать воздух внутри системного блока.
Операционная система
Как правило, ПО системы видеонаблюдения работает не само по себе, а
устанавливается в уже имеющуюся на компьютере операционную систему.
Позволю себе даже такое утверждение — чаще всего на компьютере
используется ОС семейства Windows. Конечно, есть варианты ПО систем
видеонаблюдения и под *nix-подобными системами, но в данной статье мы
рассматриваем применение систем под Windows в силу того, что именно для
Windows чаще всего пишутся драйвера к платам видеозахвата (особенно к
многоканальным). И, так как мы создаем надежную систему
видеонаблюдения, то рекомендуется к использованию исключительно Windows
2000 либо Windows XP. Ибо из систем семейства Windows только они могут
обеспечить нам стабильную работу системы видеонаблюдения (серверные
варианты этих систем в принципе тоже применимы, но там есть свои
специфические моменты). В качестве применяемой файловой системы можно
(даже более того — нужно!) использовать NTFS, которая является
журналируемой, а, следовательно — более устойчивой к сбоям в работе.
Кроме того, она позволяет работать с файлами размером более 4 Гб, что
на машине с системой видеонаблюдения совсем не будет лишним.
Нелишним также будет предусмотреть и такой вопрос: использование
компьютера по своему прямому (читай — MS Office, 1C, Интернет, фильмы,
игрушки — не приведи Боже…) назначению. Практика показывает, что с
увеличением количества установленных программ снижается надежность
работы операционной системы (не забываем, что мы говорим о Windows).
Поэтому целесообразно использовать машину только для работы с текстом,
таблицами (MS Office) и бухгалтерией. Таким образом, днем мы, например,
работаем с обычным набором программ, а на ночь запускаем нашу охранную
систему. Может быть, имеет смысл создать для системы видеонаблюдения
отдельный сеанс, чтобы не загружать память машины ненужными
программами. Да, и еще — желательно раз в сутки делать перезагрузку ОС.
Итак, настала пора подвести первые итоги. Существуют три основных типа цифровых
систем видеонаблюдения:
- Многоканальная (от 4 до 16 каналов, используется специализированная плата
видеозахвата) — типичным примером может служить одна из перечисленных здесь
систем. Персональный компьютер, на котором автору доводилось запускать вариант Diginet
44216 — это Intel Celeron 1,7 на чипсете I845 с 256 Мб оперативной памяти и 200
Гб жестким диском. Области применения систем подобного рода — это территориально
распределенные объекты вроде заводов, складов.
- От 1 до 4 каналов - здесь, как правило, могут использоваться немного доработанные
одноканальные платы видеозахвата либо IP или web-камеры. Например, вот это решение,
по заявлениям производителя, поддерживает до 2 видеокамер, а вот этот вариант
- до 16 IP-видеокамер. Для такой системы сгодится самый обычный современный офисный
ПК, что-то вроде Celeron 2000, чипсет любой, память от 256 Мб, жесткий диск от
40 Гб. Такие системы обычно применяются для охраны офисов или небольших магазинов,
компьютерных клубов.
- Один канал — самая простая реализация цифровой системы видеонаблюдения. Может
использоваться плата ТВ-тюнера, IP или web-камера. Конкретных примеров — масса.
Например, используя ПО GOTCHA!, можно построить
вполне функциональную систему на 1 канал, и работать она будет на Intel PIII 533/440BX/192/40.
Идеальное решение для организации домашней системы видеонаблюдения.
Таким образом, мы закончили первую часть нашего повествования. Далее мы рассмотрим
более подробные способы реализации и настройки каждого типа вышеупомянутых систем
цифрового видеонаблюдения.
Давайте, определим критерии, по которым впоследствии мы будем производить выбор ПО для систем видеонаблюдения:
- Возможность использования различных интерфейсов для подключения видеокамер (подключение по IP, USB, и обычных аналоговых
видеокамер);
- Возможность подключения более чем одной видеокамеры;
- Возможность независимой регулировки таких параметров каждой
видеокамеры, как яркость, контрастность, насыщенность, чувствительность
детектора движения, возможность задания нескольких зон детекции;
- Возможность использования коммуникационных средств компьютера, таких, как локальная сеть или модем;
- Возможность просмотра видеоархива с одновременным продолжением видеозаписи;
- Бесплатность и доступность ПО.
Это основные критерии, но помимо этих критериев существует, как мы
далее убедимся, целая масса дополнительных моментов, которые могут, как
облегчить нам работу с программой, так и осложнить ее.
Итак, на рассмотрение выносится следующее ПО для систем цифрового видеонаблюдения:
беcплатно на 2 видеоканала
Эта версия ПО для систем видеонаблюдения характерна тем, что, предоставив пользователю возможность подключения двух видеокамер,
она бесплатна. Но, несмотря на бесплатность, ПО обладает довольно развитыми возможностями:
- поддержка устройств видеозахвата (до двух плат) на базе чипсетов Bt878 или Philips SAA7134;
- поддержка USB-, DV-видеокамер при условии поддержки драйверами интерфейса DirectShow;
- поддержка IP-камер Axis и DLink;
- разделение прав доступа пользователей;
- ведение лога событий;
- запись видео- и аудиоинформации по расписанию или по детектору;
- точная настройка детектора движения посредством задания зон детекции;
- предтревожная запись;
Общий вид ПО «КОДОС Видео» вы можете увидеть на рисунке ниже:
Кроме того, производитель заявляет о поддержке ряда устройств,
предназначенных для удаленного управления видеокамерой, то есть,
например, устройством поворота видеокамер. Основные настройки программы
вы можете увидеть далее:
Те настройки, которые касаются работы с видеоканалом, вы можете увидеть тут:
ПО «КОДОС Видео» сохраняет видеоинформацию в свой собственный формат, но имеется возможность конвертации видео в стандартный
*.avi контейнер. Требования, которым должен соответствовать ваш компьютер для установки ПО «КОДОС Видео», таковы:
- Процессор — Intel Celeron 1 ГГц
- Память — 256 Мб
- Место на жестком диске — не менее 40 Гб
- Windows 2000 или Windows XP
Подведем краткий итог — ПО «КОДОС Видео» будет довольно неплохим
(возможно, что для кого-то и лучшим) выбором, но необходимо учесть, что
в силу своей бесплатности данная версия программы не умеет работать с
сетью. Тем, кому необходима эта возможность, рекомендуется посетить
сайт компании-разработчика.
Интерфейс данного ПО создает странное ощущение "продвинутого минимализма". С одной стороны, в меню есть все необходимое
для создания и настройки одноканальной системы видеонаблюдения, с другой стороны — сам интерфейс программы вызывает
странное чувство возврата в те времена, когда Win98 победно шествовала по планете. Можно сказать, что программа обладает
интерфейсом классического типа.
Отличительной особенностью этого ПО являются низкие системные требования (I486, от 16мб оперативной памяти, и практически
вся линейка Windows). Поддерживаются стандартные устройства видеозахвата, например, такие, как различные платы видеозахвата,
TV-тюнеры, веб-камеры, и даже такие экзотические видеокамеры, как Philips parallel port cameras. Единственное требование,
которое программа предъявляет к источникам видеосигнала — это совместимость с Microsoft Video for Windows™.
Общий вид программы таков:
Запись видеоинформации ведется в собственный формат, но в дальнейшем, при просмотре видеоархива, предоставляется возможность
конвертации видео в контейнер .avi.
GOTCHA v.3.0.6 обладает рядом особенностей, на которые хотелось бы обратить внимание:
- настройка чувствительности и зон детектора движения. Настройка зон детектора движения производится
в основном окне с использованием клавиш, расположенных в правой части окна программы; настройка чувствительности детектора
движения производится здесь:
- настройка действия (можно отправить фото на ftp-сервер, послать e-mail, проиграть какой-либо звук или
запустить выбранное вами приложение):
- возможность задать расписание работы системы:
- возможность ограничить доступ к программе путем установки пароля (Option-System Tray Icon Password):
В этом же окне есть возможность настроить запуск ПО таким образом, чтобы прятать иконку ПО сразу после запуска.
Такие настройки видеоканала, как яркость, контрастность и насыщенность, определяются установленным драйвером устройства
видеозахвата.
Данное ПО экономно расходует дисковое пространство — за период времени с 22.00 до 9.00 было записано около 500 Мб
видеоинформации.
Возможности передачи данных в этом ПО крайне скудны и ограничиваются только следующим диалогом Option-Call Setup-Video Transmit:
Таким образом, ПОGOTCHA v.3.0.6 имеет в своем составе практически
все минимально необходимое, что может понадобиться для построения
надежной (а также скрытой) системы видеонаблюдения.
Стоимость ПО не уточнена, сайт программы на момент написания статьи не работает
Казалось бы, какое ПО может быть проще в настройке и работе, чем
ранее рассмотренная нами Gotcha? Однако есть такое ПО: это EyeCu
Professional v.2.2. Функционально эта программа напоминает ПОGOTCHA
v.3.0.6, только снабжена она еще более спартанским интерфейсом:
Но то, что может EyeCu Professional v.2.2, в отличие от Gotcha:
программа может отправлять изображения на какой-либо удаленный
веб-сервер:
Программа может быть настроена на запись лог-файла своей работы:
- запись звукового сопровождения совместно с видео при срабатывании детектора движения:
- запись видеосигнала по детектору движения или детектору звука (к сожалению, нельзя произвести точную настройку детектора
движения с использованием зон, задаваемых пользователем — такой функции в ПО EyeCu Professional v.2.2 не обнаружилось):
- программа может уведомить пользователя о тревожной ситуации несколькими методами — проиграть выбранный заранее звуковой
файл, выслать электронное письмо или сообщение на пейджер, запустить заранее настроенное пользователем приложение:
- автоматический захват изображения в определенный промежуток времени:
Настройки яркости/контрастности/цветности выполняются с помощью установленного драйвера веб-камеры.
В целом данная программа производит благоприятное впечатление своей
простотой и незатейливостью вкупе с довольно специфическими
возможностями. К недостаткам программы можно отнести невозможность
настройки зон детектора движения и отсутствие возможности блокировки
программы паролем.
Shareware, незарегистрированная версия помещает на видео логотип «Unregistered»; цена на сайте программы
При первом запуске этой программы возникает странное чувство — восхищение пополам с недоумением. Восхищение — это собственно
сам интерфейс программы. Очень красивый и функциональный. Особо хочется отметить качественный перевод интерфейса программы.
А недоумение — это то, что возникает при первом знакомстве с меню программы и с настройками по каждому видеоканалу. Если
сказать, что их здесь много — это не сказать ровным счетом ничего. Здесь есть любые, какие только можно представить себе,
настройки.
И, помимо всего прочего, программа поддерживает одновременную работу нескольких веб-камер.
Правда, здесь необходимо учесть один момент — пропускной способности
контроллера USB2.0 на моей материнской плате не хватило для подключения
четырех веб-камер с максимальными настройками. Система выдала сообщение
об окончании полосы пропускания контроллера, и видеопоток с веб-камер
остановился, демонстрируя статичные изображения по каждому каналу.
Поэтому есть предположение, что использование дополнительного внешнего
USB2.0 контроллера — это необходимость при подключении более трех
видеокамер.
Среди основных возможностей программы хочется отметить следующие
(на описание всех возможностей необходимо
готовить отдельную публикацию, хотя желающие могут найти на просторах
Сети две части статьи Сергея Голубицкого "За стеклом", где достаточно
подробно описаны настройки программы):
- Одновременное подключение нескольких Web-камер (интересен принцип расчета максимального количества видеокамер, предлагаемый
создателями ПО: на запись 1 к/с по одному каналу требуется 100МГц тактовой частоты процессора; таким образом, при частоте
5 к/с и 6 камерах требуется процессор с тактовой частотой не менее 3ГГц);
- Работа с тремя типами видеоустройств: локальная видеокамера, удаленная IP-видеокамера и видеокамера, подключенная
к другому ПК с установленным ПО Active Webcam;
- Удаленный просмотр видеокамер с помощью одного из нескольких способов:
- видеоинформация выкладывается на веб-сервер компании-производителя ПО;
- удаленное подключение к компьютеру с установленным ПО Active Webcam;
- ПО Active Webcam создает на машине локальный веб-сервер, просмотр видеоинформации осуществляется с удаленного рабочего
места с использованием обычного веб-браузера;
- отправка видеоинформации на указанный сервер при помощи FTP-протокола;
- ПО Active Webcam создает и сохраняет снимки в определенной пользователем сетевой папке.
- Возможность сохранения видеоряда на выбор в один из трех форматов
файла: формат фирмы-разработчика ПО (.awlive), в контейнер
.avi или .mpeg., причем в случае выбора формата файла от разработчика
возможно применение нескольких (на выбор) методов шифрования
записываемой информации:
- Возможность в произвольном месте кадра вывести (и сохранить на
жесткий диск) любую пользовательскую информацию. Этой информацией
могут быть текущие дата/время, название камеры и т.д.
- Возможность очень гибкой настройки датчика движения по каждому каналу:
- Настройка действия ПО при срабатывании датчика движения (среди прочих действий хочется отметить возможность автоматического
изменения качества видео, качества звука и частоты кадров);
- Возможность использования планировщика задач;
- Возможность разграничения доступа путем создания пользователей и групп пользователей;
- Запуск ПО Active Webcam в качестве службы;
- Возможность обнаружения «зависшего» состояния ПК и автоматическая перезагрузка.
При максимальном качестве изображения и звука объем записываемой
информации достигает 3,9 Гб в час, что даже по сегодняшним меркам,
довольно много.
Например, на подключенном для экспериментальных целей жестком диске
объемом 120 Гб, при условии записи кадра размером 640х480 с частотой 8
к/с вместе со звуком, может разместиться не более 24 часов видеоархива.
При этом для записи используется формат фирмы-разработчика с
максимально возможным качеством.
Подводя краткий итог, можно сказать, что ПО Active Webcam имеет в
своем составе все необходимое для создания полнофункциональной
системы видеонаблюдения, в том числе развитые средства сетевого
доступа. Единственным недостатком программы, на мой взгляд,
является ее чрезмерный дисковый аппетит.
Конечно, рынок ПО для систем видеонаблюдения не ограничивается рассмотренными нами
программами. Существует еще большое количество подобного ПО, которое обладает своими достоинствами и недостатками. Можно
упомянуть, например, проект LinuxDVR.ru. В данном специализированном дистрибутиве Linux добавлена поддержка самого разного
оборудования для видеозахвата, в том числе и многоканального. Загружаться данная ОС может прямо с CD. На сайте разработчика
предлагается к скачиванию образ этого диска с размером, доступным любому диалапщику, — 16,6 мб.
Какую программу выбрать? Как много нужно свободного места на диске?
А потянет ли мой PIII эту программу? В любом случае, чтобы ответить на
эти и другие вопросы, нужно установить программу и смотреть,
разбираться в настройках, читать руководства. Описанные здесь
программы, конечно, не могут дать абсолютно полного представления о
работе подобного рода ПО. Но этот обзор может помочь кому-то правильно
сделать выбор программы видеонаблюдения. Будем рады, если эта статья
помогла хоть одному человеку.
Евгений Тамашков (tamashkov@yandex.ru)
Опубликовано — 28 ноября 2006 г. http://freeware.sec.ru/index.cfm?page=2&max_on_page=10&rubric=1&rid=103
Источник: http://www.ixbt.com/divideo/observation.shtml |
