Technologia cyfrowa podporządkowała sobie następną dziedzinę życia - systemy zabezpieczeń. Do niedawna kamery przemysłowe były domeną technologii analogowej. Sytuacja ta dotyczyła zarówno kamer jak i systemów nagrywania obrazu. Obecnie nagrywanie na taśmę magnetyczną VHS obrazu z kamer przemysłowych jest już niewygodnym przeżytkiem. Stało się to dzięki dynamicznemu rozwojowi szybkości komputerów, wielkości dysków twardych jak i metod kompresji obrazu. Obecnie jeden system DVR (Digital Video Recorder) może nagrywać obraz z 16 kamer w rozdzielczości 640 x 480 punktów w kolorze przez 3 tygodnie bez przerwy i to z szybkością 10 klatek na sekund z każdej kamery. Jednocześnie koszty DVR zbliżyły się do kosztów tradycyjnych magnetowidów analogowych, w których codziennie musieliśmy zmieniać kasetę, a jakość obrazu zostawiała wiele do życzenia.
Jak to działa?
Zacznijmy od wyjaśnienia jak działa tradycyjny system zabezpieczeń w oparciu o analogowe kamery przemysłowe. Wiedza ta potrzebna nam jest do zrozumienia jak wiele się zmieniło. Jak widzimy na rysunku 1, kamery podłączone są do monitorów i dalej do multipleksera, który zbiera sygnał z każdej kamery. Obraz wyjściowy podzielony jest na 4, 8 lub 16 kwadratów, w których widzimy miniaturowe obrazki z poszczególnych kamer (rysunek 2). Następnie jest on nagrywany na taśmę VHS z realną szybkością 1 klatki na 3 sekundy przy rozdzielczości około 160 x 160 pikseli (przy 16 kamerach). Czyli bardzo wolno i niewyraźnie. Kaseta w magnetowidzie musi być wymieniana co 24 lub 48 godziny. Aby znaleźć zapis zdarzenia z danej kamery musimy ręcznie przewijać kasetę, dokładnie tak samo jak film video. Generalnie rzecz biorąc, technologia analogowa nagrywania obrazu jest mało praktyczna i stosunkowo droga. No właśnie, zobaczmy ile kosztuje taki system analogowego nagrywania. Główny koszt to 16 portowy multiplekser (rozdzielacz sygnału z poszczególnych kamer) za który musimy zapłacić około $1,800. Drugim urządzeniem jest specjalny "wolno" nagrywający magnetowid - koszt około $1,400. Dodatkowo potrzebujemy duży telewizor na który wysyłamy obraz z multipleksera lub małe monitorki 12" do każdej kamery (koszt około $350 od sztuki). Jak łatwo policzyć, jest to stosunkowo droga inwestycja. Nagranie 1 klatki na 3 sekundy może spowodować, że postać złodzieja może przejść zupełnie nie zauważona (nie nagrana), a rozdzielczość obrazu na taśmie magnetycznej nie pozwoli zobaczyć ani numerów rejestracyjnych samochodu ani też twarzy intruza. Tak więc, moim zdaniem technologia ta nadaje się na "półkę muzealną", a nie do firmy.
Przejdźmy teraz do współczesnych systemów cyfrowych CCTV (Closed Circut TV). Do niedawna podstawową barierą był dylemat: Jak obraz (sygnał) analogowy przetworzyć na cyfrowy tak aby obraz był płynny lub prawie płynny. Aby otrzymać płynny ruch potrzebujemy około 16 klatek na sekundę. Co przy pełnej głębi koloru wymaga znacznych mocy obliczeniowych procesora. Należy zauważyć, że w systemach cyfrowych nie potrzebujemy multipleksera i magnetowidu. Urządzenia te zostają zastąpione poprzez komputer do którego podłączamy poszczególne kamery. Analogowy obraz z każdej kamery jest zamieniany na cyfrowy zrozumiały dla komputera. W zależności od rodzaju układu kompresującego możemy osiągnąć do 16 klatek z każdej kamery przy rozdzielczości do 640 x 480 punktów. Obraz analogowy jest kompresowany według standardu MPEG 4 lub innych metod kompresji obrazu. Ponieważ komputer otrzymuje obraz cyfrowy możemy zapisać go bez problemu na dysku twardym lub na kilku dyskach. Możemy oczywiście też oglądać dowolne kamery na ekranie monitora komputerowego lub też wysłać obraz z kamer na zwykły telewizor czy też projektor.
Podstawowe zalety DVR to:
Długi czas nagrania bez potrzeby wymiany taśmy (czy też dysku). Na dyskach o wspólnej pojemności około 360GB możemy bez problemu nagrać trzy tygodnie zanim system sam zacznie opisywać stare nagranie.
Możliwość oglądania obrazu z dowolnej kamery poprzez internet. Załóżmy, że jesteśmy właścicielem biznesu, który jest wyposażony w system kamer i DVR podłączony do sieci Internet. Po wpisaniu odpowiedniego adresu internetowego i hasła możemy w każdej chwili zobaczyć obraz z dowolnej kamery jak i nagranie siedząc na przykład w ciepłych "bamboszach" w domu. Daje nam to możliwość kontroli pracowników lub w wypadku alarmu, cofnięcie zapisu o parę minut i stwierdzenie czy miało miejsce włamanie, czy też "kot" chodzi po naszym biurze. Właściciele fabryk dodatkowo mogą praktycznie z dowolnego miejsca na świecie obejrzeć jakiś detal produktu i zdecydować jak go naprawić lub na co go wymienić bez potrzeby fizycznej obecności w fabryce. Jest udowodnione, że kamery znacznie zwiększają wydajność pracy.
Detektory ruchu - ponieważ obraz cyfrowy składa się z punktów o różnych wartościach koloru, łatwo jest określić ruch w polu widzenia kamery (zmieniają się parametry kolorów dla poszczególnych punktów). W tym momencie praktycznie każdy DVR ustawiony na tak zwany "Motion Detect" zaczyna nagrywać obraz. Przydatne jest to w bardzo wielu przypadkach. Wytłumaczę zasadę działania takiego systemu na przykładzie pomieszczenia magazynowego. Wiadomo, że do magazynu pracownicy udają się kilka razy dziennie, aby pobrać towar czy materiał. W momencie kiedy ktoś wchodzi do magazynu zmieniają się parametry określające kolor dla poszczególnych punktów obrazu i system zaczyna nagrywać. Właściciel nie jest więc zmuszony do oglądania 24 godzin lecz na wskaźniku komputera widzi dokładnie o której godzinie kamera wykryła ruch w magazynie i komputer uruchomił nagrywanie. Oglądamy więc tylko obraz nagrany podczas obecności kogoś w pomieszczeniach magazynowych, czyli kilka minut na dobę, a nie pełne 24H. Oczywiście, możemy oglądać obraz w przyspieszeniu i zatrzymywać na dowolnej klatce.
Możliwość drukowania zdjęć. W sytuacji, w której przykładowo miała miejsce kradzież, odtwarzamy ten przedział czasowy robimy "stop klatkę" i drukujemy zdjęcia na drukarce.
Jeżeli w naszej firmie mamy sieć komputerową, możemy oglądać obraz z dowolnej kamery na każdym komputerze podłączonym do sieci. Oczywiście po wpisaniu odpowiedniego hasła.
Do niedawna kamery ruchome, czyli obracające się w lewo/prawo i góra/dół z możliwością zbliżania i oddalania obiektów wymagały zewnętrznego dość kosztownego kontrolera (skrzynka z Joystikiem). Obecnie możemy kontrolować ruchy tych kamer z naszego komputera z programu obsługującego DVR.
Dodatkowym atutem jest fakt, że z jednego komputera możemy kontrolować nawet kilkanaście takich kamer. Znaczna to wygoda i obniżenie kosztu całego systemu.
Większość obecnych DVR"s może nagrywać jednocześnie głos razem z obrazem.
Możliwość powiększenia cyfrowo detalu "stop klatki" aby przeanalizować szczegóły obrazu.
Możliwość założenia tzw. "maski" na część pola widzenia kamery. Funkcja używana przy detektorach ruchu. Przykładowo w polu widzenia kamery znajduje się wiatrak, fragment ruchomej ulicy lub często uczęszczany korytarz publiczny. Możemy te obszary obrazu wyłączyć tak, że DVR nie będzie reagował na ruch w tak zdefiniowanych miejscach
Bardzo łatwa archiwacja danych. Starsze nagrania możemy archiwizować na taśmach backup-u lub płytach DVD.
Możemy nagrywać obraz na innym komputerze. Zwykle złodziej po włamaniu szuka magnetowidu lub urządzenia na które nagrywa się obraz z kamer. Jeżeli DVR jest częścią sieci lub też jest podłączony do internetu możemy nagrywać dodatkowo obraz z kamer na dowolnym komputerze wewnątrz lub na zewnątrz naszej firmy. W tej sytuacji kradzież DVR nie zniszczy zapisu włamania. Zwykle DVR jest wyposażony we własną baterię, która zapewnia napięcie nawet w momencie kiedy zostanie wyłączony prąd w budynku.
Każdy system jest wyposażony w funkcje "Watch Dog", czyli w momencie braku napięcia lub zawieszenia systemu DVR sam się restartuje i ponownie włącza nagrywanie.
Możliwość podłączenia tradycyjnych detektorów ruchu i wtedy system sam jest w stanie zawiadamiać policje lub centralę monitorującą o wykryciu ruchu w budynku.
Ile kosztuje taki system?
Obecnie ceny 16 kanałowych DVR wahają się od $3,000-$5,000 w zależności od ilości opcji. Wynosi to więc niewiele więcej niż tradycyjny multiplekser i magnetowid.
Powyższy tekst jest bardzo powierzchownym przeglądem możliwości współczesnych systemów nagrywania obrazu z kamer przemysłowych. Współczesne systemy posiadają jeszcze dziesiątki innych funkcji, ale jest to temat na pokaźnych rozmiarów książkę.
