Сравнительный анализ цифровых стандартов видеонаблюдения

Сравнительный анализ цифровых стандартов видеонаблюдения

Вступление

    Традиционно к цифровым стандартам видеонаблюдения относят две основных технологии: IP видеонаблюдение и SDI (HD-SDI). SDI – Serial Digital Interface – цифровой последовательный интерфейс, который стандартизирован SMPTE – Society of Motion Picture and Television Engineers (организация, которая рекомендует стандарты для телевидения и кино). Технология SDI CCTV своим появлением открыла новое направление в мире профессионального видеонаблюдения. Её главным преимуществом стала возможность цифровой передачи и записи сигналов в качестве HD с помощью традиционной инфраструктуры CCTV.

Различие между IP-камерами и HD-SDI камерами

    IP-камеры разрабатывались в течение многих лет, они прошли путь от комбинации аналогового сигнала и простейших технологий кодирования до технологии цифрового кодирования сигналов, кроме того совершили переход от стандартного разрешения до разрешения высокого качества. С другой стороны, HD-SDI (последовательный цифровой интерфейс высокой четкости) возник как главный конкурент IP-камер, получил множество надежд, как от производителей систем безопасности, так и от реализаторов этих систем, но, как оказалось, не оправдал высоких ожиданий, и только в нескольких крупных проектах по системам безопасности были приняты «на вооружение» HD-SDI камеры.

    1. IP-камера использует ETHERNET, а HD-SDI камера использует коаксиальный кабель.

    Первое преимущество HD-SDI над IP заключается в полной совместимости с кабальной сетью для аналоговой системой видеонаблюдения, потому что использует тот же коаксиальный кабель для передачи видео, благодаря чему технология HD-SDI пока и продвигается в узкой области видеонаблюдения. Концепция высокой четкости изображения находит широкое применение от высокотехнологических до низкоквалифицированных уровней рынка. IP-камеры и HD-SDI камеры имеют огромную разницу в принципе подключения. Если пользователь аналоговой системы (CCTV) хочет перейти на систему видеонаблюдения высокой четкости, используя IP-камеру, ему «с нуля» необходимо создать систему соединений для передачи видео, а существующий коаксиальный кабель просто нужно выкинуть. Вместе с этим, используя камеру HD-SDI для модернизации аналоговой системы видеонаблюдения, существующий коаксиальный кабель можно использовать в системе соединений для передачи видео.

    2. HD-SDI камера позволяет передачу только на расстояние до 100 метров.

    Однако, когда Вы получаете, казалось бы идеальное решение при переходе от простой аналоговой системы видеонаблюдения до системы с разрешением высокого качества, «вылазит» новая проблема по расстоянию. HD-SDI с использованием коаксиального кабеля для видеопередачи имеет ограничение в дальности до 100 метров, и это вряд ли соответствует среднему или большому проекту по системе безопасности, например, в заводском или коммерческом здании, или школе. С другой стороны, даже если центр мониторинга будет находится в пределах 100 метров, существующий коаксиальный кабель может не передавать огромный поток данных с HD-SDI камер без потерь по причине старения кабеля, ухудшения его технических характеристик; это может привести к тому, что изображение на приемном терминале будет с цифровыми помехами или некачественным. Поэтому в HD-SDI системах видеонаблюдения предъявляются особые требования к качеству изготовления кабеля, минимизации затухания высокочастотного сигнала, повышению сопротивления изоляции кабеля. Хотя в IP-системах видеонаблюдения, кабель типа «витая пара» также не допускает передачи по протоколу TCP/IP на большие расстояния в локальной сети, выходом из этой ситуации может быть использование технологии оптической передачи информации (ВОЛС – волоконно-оптические линии связи), но это существенно увеличит стоимость системы видеонаблюдения. При использовании IP-камер клиент может просто подключиться к ближайшей сети LAN, в настоящее время с этим проблем вообще нет, поскольку Интернет-соединения находятся в любом уголке цивилизованного мира и в любом месте. Поэтому локальная сеть для передачи видео обеспечивает очень простое подключение IP-камеры. Спасательным кругом для увеличения дальности при этом может послужить сегментирование сети путём установки дополнительных коммутаторов с несколькими Ethernet-интерфейсами.

    3. IP-камера имеет 100 миллисекундную задержку во время передачи видеопотока.

    Эта задержка возникает при кодировании видео, поскольку IP-камера должна сжимать цифровой сигнал перед выходом видеосигнала в кабель Ethernet. Скорость сжатия напрямую определяет качество выходных изображений на мониторе дисплея. Кроме того, центр мониторинга имеет дело по крайней мере, с несколькими каналами видеосигнала, что добавляет время обработки этих сигналов. Также не стоит забывать об общей нагрузке на передачу данных в сети Ethernet, если она к тому же окажется общественной. Специалисты от торговой марки RV-ZAFT® тщательно подходят к расчёту и прогнозированию задержек видео при проектировании систем видеонаблюдения любой сложности. Мы не допускаем бездумного и бытового подхода при установке и продаже нашего оборудования для видеонаблюдения. Теория, практика и ответственность – вот три кита, на которых держится наша репутация среди клиентов. Мы стараемся, чтобы задержка IP-видео была зрительно наименее ощутима пользователем и не придавала дискомфорта службе безопасности предприятия. Камера HD-SDI имеет преимущество в этом аспекте, поскольку она использует специальный коаксиальный кабель для передачи несжатого видео; поэтому сама передача осуществляется без задержек, что позволяет клиентам системы видеонаблюдения смотреть видео в реальном времени.

    4. Удаленный мониторинг – одно из основных преимуществ IP-камер.

    В IP-камерах реализована функция сжатия видео, что позволяет сохранять видеоданные на локальном устройстве, например, SD-карте, в то время, как HD-SDI-камеры выводят огромные несжатые видеоданные. IP-камера, использующая сеть Ethernet, поддерживается протоколом TCP/IP, как следствие имеет присвоенный IP-адрес, что позволяет использовать ее для удаленного мониторинга, записи, это особенно удобно, если клиент находится в другом конце мира, но имея интернет, легко может посетить свою IP-камеру. Изюминкой современных IP-систем видеонаблюдения, дополняя возможность их удалённого мониторинга, является их «дикая» функциональность с творческими возможностями для тонких настроек и применения видеоаналитики.

    5. Система безопасности намного уязвимее, когда подсоединена к Интернету.

    Если IP-камеры системы видеонаблюдения подсоединены в общую сеть по интерфейсу Ethernet, то такая система безопасности может с легкостью быть подвержена опасности со стороны неавторизованных пользователей сетевым вторжениям, поэтому сетевому администратору необходимо принять определенную стратегию безопасности, чтобы избежать хакерских атак. Большинство устройств IP-видеонаблюдения имеет возможность «перепрошивки» без отключения от локальной сети, а также доступа к аппаратуре через различные сетевые протоколы связи, например, Telnet-приложения. Такие возможности приводят к тому, что ошибки могут совершить даже квалифицированные пользователи. Восстановление работоспособности аппаратных средств после подобных ошибок занимает обычно много временных и людских ресурсов, и не каждому под силу. HD-SDI камеры избавлены от такого рода недостатков, но имеют другой – центр мониторинга, куда они подсоединены, должен сжимать видео, что автоматически увеличивает рабочую нагрузку на центр. Зато, все-таки HD-SDI камеры более безопасны от повреждения «прошивки», они даже не имеют внешних интерфейсов, через которые можно внедриться из системы видеонаблюдения во флэш-память  камеры.  

    6. Два цифровых формата IP и HD-SDI имеют принципиально разные структуры и способы обработки.

 Интерфейс HD-SDI

    HD-SDI стандарт (последователь SDI-стандарта на первом этапе создания) подразумевает передачу каждой из трех компонент видео Y, Cb, Cr последовательно с мультиплексированием в один двоичный код, где Y – сигнал яркости, Cb – цветоразностный сигнал цветности синего цвета, Cr - цветоразностный сигнал цветности красного цвета. Такое преобразование напоминает импульсно-кодовую модуляцию аналогового сигнала в системах связи. Вместе с композитным видеосигналом, в формате HD-SDI возможна передача звука (стандартные 4 канала или больше, вплоть до 16-ти) и временного кода. Структура сигнала HD-SDI построена на определённом количестве отсчетов в каждой строке и числе строк в кадрах. Согласно стандарту SMPTE-292M, чтобы обеспечить качественное кодирование и декодирование всех дискретных отсчётов, передача HD-SDI сигнала осуществляется на скорости 1,485 Гбит/с при частоте кадров 24, 25, 30 Гц (прогрессивная развертка) или 50, 60 Гц (чересстрочная развертка). Вот тут-то и проясняются такие высокие требования к коаксиальному кабелю, о которых мы говорили выше. В HD-SDI телевидении происходит прямое физическое преобразование сигнала, кодирование его в «последовательную цифру», что принципиально отличает его от IP-видеонаблюдения. Последнее работает по протоколу TCP/IP. Кроме того, оно напрямую связано с семиуровневой моделью OSI (Open System Interconnection), где при обработке сигнала применяется очень много виртуальных, прикладных и программных средств.

 Структура модели OSI

                                                  Структура модели OSI

    Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Роль компьютера-отправителя и компьютера-получателя в нашем случае играют IP-видеокамера и видеорегистратор. Видеорегистратор часто заменяют на видеосервер на базе ПК. При отправке видеоданных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети.

Вывод

    В этой «битве» двух стандартов цифрового видеонаблюдения раньше не было явного победителя; хотя явным фаворитом при своем появлении выглядела технология HD-SDI CCTV, но реальные технические условия расставили все на свои места. IP видеонаблюдение завоевало и продолжает удерживать высокие позиции на рынке, благодаря своей доступности, универсальности и гибкости, но последнее слово все равно остается за клиентом.   Специалисты от торговой марки RV-ZAFT® имеют собственное мнение по поводу победителя. И им в системах безопасности является IP-видеонаблюдение. Как ни странно, в последние годы цифровой стандарт HD-SDI уступил позиции благодаря развитию нескольких стандартов аналогового видеонаблюдения высокой чёткости: HD-CVI, HD-TVI, AHD. Хоть помехозащищённость в них будет и похуже, зато расстояние передачи сигнала в коаксиальной кабельной сети обеспечивается значительно большее – от 300 до 500 (600) метров. Для систем видеонаблюдения предприятий такое увеличение послужило решающим фактором, а для студий видеозаписи и центров вещания HD-SDI системы пока занимают прочные позиции.