Zaawansowane technologie do niedawna dostępne tylko dla organizacji rządowych i wojska w błyskawicznym tempie stają się osiągalne dla powszechnego użytkownika. Jedną z dziedzin rozwijających się w zawrotnym tempie jest niewątpliwie telewizja przemysłowa (CCTV - Closed Circuit TV) i cyfrowe technologie nagrywania obrazu (DVR - Digital Video Recorder). Przyjrzyjmy się bliżej tym urządzeniom, ich spadającym cenom i rosnącemu zastosowaniu praktycznie w każdej dziedzinie życia.
Wszyscy już chyba przyzwyczailiśmy się do widoku kamer przemysłowych na ulicach, w sklepach czy nawet ostatnio na skrzyżowaniach. Powodem wzrastającej wszędzie ilości instalacji telewizji przemysłowej są niewątpliwie spadające ceny tych urządzeń, wysoka skuteczność w zapobieganiu przestępczości oraz wygoda użytkowania systemu praktycznie z dowolnego miejsca przy użyciu sieci Internet. Zacznijmy jednak od wyjaśnienia podstaw CCTV.
Kamery przemysłowe zamieniają obraz rzeczywisty na impulsy elektryczne, które następnie są wyświetlane na ekranie monitora lub telewizora. W zależności od jakości przetwornika CCD użytego wewnątrz kamery otrzymujemy lepszy lub gorszy jakościowo obraz. Ponieważ w USA nadal korzystamy ze standardu NTSC , który jak wiemy ma 480 linii w pionie, dobra kamera powinna wysyłać minimum 420 linii, aby otrzymać wyraziste odwzorowanie obrazu rzeczywistego. Następnym istotnym parametrem kamery jest jakość obiektywu. Dokładnie tak jak w wypadku aparatów fotograficznych szkło obiektywu może absorbować więcej lub mniej światła. Również pole widzenia kamery może być szerokie, nawet 160 stopni, jak i wąskie o dużym zbliżeniu. Odpowiednio, w zależności od umieszczenia kamery, dobieramy odpowiedni obiektyw. Do niedawna jedynymi kamerami używanymi przy ochronie obiektów były tak zwane "box camera", czyli stosunkowo duże "pudełka" z wymienialnymi obiektywami. Były one stosowane zarówno wewnątrz budynków jak i na zewnątrz. Jako że ten rodzaj kamer nie jest wodoszczelny, kamery na zewnątrz umieszcza się w specjalnym zamkniętym opakowaniu (housing), wewnątrz którego znajduje się grzałka i wiatrak (heater and blower), które chronią kamerę przed mrozem lub nadmierną temperaturą. W naszym chicagowskim klimacie każdy zewnętrzny "housing" powinien być w nie zaopatrzone. Osobiście uważam, że obraz z tego typu kamer nadal jest najlepszy. Minusem jest wielkość i wysoka cena. Obydwa te parametry spowodowały, że opracowano inne typy kamer.
Najbardziej popularna jest obecnie kamera typu "Dome". Jest to mini kamera zamknięta wewnątrz półkuli o średnicy od 4-8 cali. Kamery te instalujemy wewnątrz budynków, zwykle w rogach pomieszczeń na suficie. Droższe modele posiadają możliwość regulacji pola widzenia obiektywem, więc łatwo dostosować je do typu pomieszczenia jaki mamy monitorować. Kolejnym rodzajem kamery jest tzw. "Vandal Resistant". Obudowa tej kamery ma również sferyczny kształt, jest jednak wykonana z materiałów odpornych na uderzenia i warunki pogodowe. Wewnątrz tego "uzbrojonego" opakowania znajduje się zwykle taka sama kamera jak w wypadku "Dome". Różnice są jednak znaczne jeżeli chodzi o możliwości umieszczania tych kamer. Mogą one być instalowane zarówno na suficie jak i pionowo na ścianie. Jest to idealna kamera do rejestrowania twarzy osób wchodzących do naszej firmy lub domu. Należy ją umieścić na wysokości około 1.4 m, tak aby możliwa była rejestracja twarzy osoby wchodzącej nawet kiedy ma ona na głowie czapkę z daszkiem. Jest to najczęściej popełniany błąd - umieszczenie wszystkich kamer wysoko przy suficie, dzięki czemu mają one szerokie pole widzenia, jednak rozpoznanie twarzy intruza nie jest możliwe. Kamery "Vandal Resitant" powinny być umieszczone przy wszystkich drzwiach zewnętrznych. Przy okazji tej kamery warto omówić funkcje BLC (Back Light Compensation), niezbędnej dla każdej kamery zewnętrznej lub monitorującej wejście. Funkcja ta polega na eliminacji silnego światła z tyłu obiektu i ustawieniu przesłony i ostrości na obiekcie bliższym. Efekt ten będziemy widzieli, jeżeli ustawimy kamerę na drzwi zewnętrzne wewnątrz budynku. Po otwarciu tych drzwi w dzień zamiast twarzy osoby wchodzącej widzimy tylko czarny kształt (zarys) postaci. Większość producentów kamer podaje, że ich produkt posiada BLC, tylko często nie działa on poprawnie.
Kolejny rodzaj - to kamera typu "bullet". Jej nazwa pochodzi od kształtu. Charakteryzuje się najsłabszymi parametrami i oczywiście najniższą ceną. Bardzo często ma tylko 380 linii, plastikowe najtańsze obiektywy umieszczone na stałe. Jej zaletą jest cena i mały rozmiar. Przy okazji warto wspomnieć o podczerwieni. W odróżnieniu od ludzkiego oka kamera "widzi" światło podczerwone. Jeżeli dookoła obiektywu kamery "bullet" umieścimy 12 lub 24 diody emitujące światło podczerwone, nasz element CCD będzie mógł rejestrować obraz w całkowitej ciemności (dla oka ludzkiego). Taka kamera bardzo często jest nazywana IR (Infra Red - podczerwień). Oczywiście, 24 diody nie oświetlą nam dużego pomieszczenia czy też drogi dojazdowej do naszej posiadłości, jednak w niektórych sytuacjach wewnątrz budynku są niezastąpione. Kamery IR bardzo źle spisują się na zewnątrz, mimo że są wodoszczelne. Jakość obiektywu, jego pole widzenia, brak automatycznej przesłony (Auto - Iris) praktycznie eliminuje ten rodzaj kamer z instalacji zewnętrznych. Kolejny typ reprezentują wszelkiego rodzaju mini kamerki ukryte wewnątrz zegarków, detektorów ruchu, w systemie przeciwpożarowym lub w zwyczajnym gniazdku. Ze względu na swoją wielkość obiektyw jest zwykle szerokokątny o bardzo słabej jakości. Kamery te prawie nigdy nie przekraczają 380 linii i jakościowo są bardzo słabe. Niemniej w niektórych wypadkach mają swoje zastosowanie.
Najbardziej rozwiniętą technologicznie i oczywiście najdroższą grupę stanowią kamery PTZ (Pan/Tilt/Zoom). Są zwykle umieszczone wewnątrz półkuli o średnicy od 8-16 cali. Kamera ta posiada możliwość obracania się wokół własnej osi o pełne 360 stopni, opuszczania i podnoszenia w pionie około 140 stopni i zbliżania obiektów optycznie przy pomocy bardzo silnego 27X obiektywu. Bardzo ważne jest to, że jest to zbliżenie optyczne. Bardzo często dla celów marketingowych producenci kamer mówią o zbliżaniu cyfrowym, ale nic to nie znaczy i nie należy tego w ogóle brać pod uwagę przy wyborze sprzętu. PTZ może patrolować parking, halę fabryczną lub inne pomieszczenia. Występują ich dwa rodzaje: do wewnątrz i na zewnątrz budynku. Ich zaletą jest bardzo wysoka jakość obrazu, w niektórych wypadkach możliwość zastąpienia jedną kamerą kilku stacjonarnych. Są one również genialnymi urządzeniami pozwalającymi właścicielowi dokładniej przyjrzeć się detalom. Mogą być również używane do rozwiązywania problemów na hali produkcyjnej. Przykładowo, jedna taka kamera umieszczona na wysokości 30 stóp nad ziemią może dokładnie zbliżyć obraz detalu maszyny. Czyli właściciel nie musi przyjeżdżać, żeby podjąć decyzję lub pokierować naprawą urządzenia. Przez Internet na ekranie domowego komputera przy użyciu myszki zbliża i obraca kamerą tak jakby znajdował się na miejscu. Przy jej użyciu praktycznie rzecz biorąc można przeczytać to co napisano na kartce papieru położonej 50 stóp od kamery.
Powyżej użyłem sformułowania "przez Internet". Jest to chyba klucz do tak ogromnej popularności kamer CCTV. Do niedawna, aby odtworzyć jakieś zdarzenie musieliśmy osobiście na miejscu mozolnie przeglądać zapis z magnetowidu, na którym i tak niewiele było widać. Obecnie DVR nowej generacji daje nam jakość bliską DVD, a wyszukiwanie odbywa się w ciągu 5 sekund klikając myszą na datę i godzinę, która nas interesuje, a wszystko to przez Internet z zacisza domowego komputera.
Współczesne systemy określane są jako cyfrowe. Jest to prawda częściowa, gdyż wszystkie wyżej opisane kamery są urządzeniami analogowymi. Sygnał wychodzący jest modulowany analogowo i dopiero w DVR zamieniany na cyfrowy obraz.
W przeciągu ostatnich 4 lat cyfrowy zapis obrazu przeżył prawdziwą rewolucję. Od niestabilnych systemów opartych na Windows 98 do komercyjnych komputerów potrafiących samoistnie restartować się w wypadku powstania problemów sprzętowych. Ale po kolei. Aby zamienić obraz z postaci analogowej na cyfrową potrzebny jest przetwornik analogowo cyfrowy i następnie uzyskany w ten sposób obraz musi być skompresowany tak, aby nie zabierał zbyt dużo miejsca na twardym dysku. Rodzaj użytej kompresji (Codec) decyduje o jakości zapisanego obrazu. Dawniej używano standardów takich jak MJPEG, JPEG2000, H.263. Obecnie dobry DVR zapisuje obraz używając bardzo zaawansowanego typu kompresji MPEG-4. Zawiera on w sobie wysoką jakość, obsługę kanałów audio, dobrą korekcję błędów i wiele innych funkcji, o których w wypadku innych możemy pomarzyć. Oczywiście, aby MPEG-4 działał poprawnie wymagane są skomplikowane układy elektroniczne, które znacznie podnoszą koszt DVR. Dlaczego o tym piszę? Bardzo często spotkacie się Państwo z nieprawdopodobnie niską ofertą cenową za podobnie wyglądający DVR. Różnica w cenie będzie wynikała z metody kompresji (czytaj jakości), jaką zastosowano w danym urządzeniu.
Jak wszyscy wiemy, zapis cyfrowy przechowywany jest na dysku twardym. Obecnie 16 kanałowy komercyjny system powinien dysponować 500-1000GB przestrzenią zapisu. Generalnie, im większa pojemność dysków, tym dłuższy okres czasu możemy przechowywać. Poprawnie ustawiony system z 16 kamer powinien przechowywać obraz około 4 tygodni. Po czym automatycznie starsze zdarzenia są wymazywane i w tym miejscu zapisywany jest nowy obraz. Zaletą DVR jest fakt, że nie zmieniamy żadnych taśm. System samoistnie działa i kasuje starsze zapisy. Bardzo ciekawą funkcją jest możliwość nagrywania tylko sytuacji, w której coś się poruszało na obrazie. Nie jest do tego wymagany żaden detektor ruchu. DVR analizuje obraz z każdej kamery, a w momencie kiedy mamy do czynienia z ruchem, zmienia się jasność i kolor pikseli na ekranie - coś się zmienia i należy to zapisać. Dodatkowo, systemy używają tak zwanej techniki "pre-recording". Wytłumaczę to na przykładzie. Załóżmy, że mamy kamerę skierowaną na zamknięte drzwi od naszego biura. Przez większość czasu, kiedy są zamknięte, te same punkty na obrazie niezmiennie mają tą samą jasność i kolor, czyli nic się nie rusza - DVR nie zapisuje obrazu na dysku i zaznacza w raporcie, że od godziny 7pm do 6am nic się nie zmieniało. Nikt nie wchodził do naszego biura. W momencie otworzenia drzwi zmienia się natężenie pikseli i system zaczyna zapis na dysku. Technika "pre-recording" powoduje, że na dysku jest zapisane 10 sekund obrazu przed wykryciem ruchu, a nie tylko moment otwarcia drzwi, kiedy już możemy nie zobaczyć twarzy osoby wchodzącej. Dzięki temu możemy spokojnie ustawić wszystkie kamery na ruch i oszczędzić bardzo dużo miejsca na dysku. Powstawanie raportu o czasie kiedy kamera wykryła ruch jest bardzo pożyteczne w wypadku magazynów. Przykładowo, jeżeli wiemy, że nikt nie powinien znajdować się w magazynie między godziną 5 pm a 7am, więc w tych godzinach nie będziemy mieli zapisu, a jeżeli mamy jakieś nagranie znaczy, że koniecznie musimy to sprawdzić.
DVR jest niczym innym jak wysoko wyspecjalizowanym komputerem.
Dawniej do zwykłego komputera pracującego w Windows wkładano kartę PCI, do której dołączano kamery. Obecnie są to systemy specjalnie konstruowane pod kątem zapisu video i bardzo często pracujące pod specjalnie skompilowaną wersją systemu Linux. Charakteryzują się one bardzo dużą odpornością na wirusy i ataki zewnętrzne. Mamy na rynku urządzenia, które obsługują 4,8 lub 16 kamer (obecnie pojawiły się pierwsze systemy na 32 kamery).
Wcześniej mówiliśmy o zmianie obrazu z postaci analogowej na cyfrową. W zależności od jakości karty obraz analogowy może być próbkowany 120, 240 lub 480 razy na sekundę. Czyli jeżeli mamy do dyspozycji 120 klatek na sekundę, każda z 16 kamer nagra nam 7 klatek na sekundę w rozdzielczości 4CIF, czyli 640x480. Jest to wystarczające dla potrzeb zabezpieczania obiektu. Nikt nie przemknie nam przed kamerą niezauważony. Dla porównania, magnetowidy z 16 kanałowym multiplekserem nagrywały 1 klatkę na 3 sekundy z każdej kamery przy rozdzielczości około 320 x 240 punktów. Każdy DVR określamy dwoma parametrami: są to: szybkość, z jaką widzimy obraz w czasie rzeczywistym, a druga cyfra oznacza szybkość zapisu. DVR 480 / 120 oznacza, że widzimy obraz w czasie rzeczywistym (480 klatek / 16 kamer = 30 klatek na sekundę), a zapisuje 7 klatek na sekundę na dysk twardy. Zwykle duże systemy - 16 kamerowe są pod kontrolą Windows XP lub Linux. Systemy 4, 8 kanałowe obecnie zawsze są zapisywane w systemie Linux. Wszystkie mają możliwość podłączenia do sieci Internet i kontroli z zewnątrz.
Zastosowania DVR można by mnożyć w nieskończoność. Od prostej ochrony domu w USA lub w Polsce, po zaawansowane systemy połączone z kasami sklepowymi. Jednakże nie spełniają one roli tylko zabezpieczającej. Są one bardzo dobrym narzędziem pozwalającym właścicielom biznesów zarządzać firmą, szczególnie kiedy często przebywają oni poza jej terenem lub posiadają kilka lokalizacji. Najniższa cena podstawowych systemów czterokamerowych wynosi jedynie $750.
Paweł Pustelnik
jest pracownikiem firmy
Procom Security zajmującej się
instalacją systemów kamer.
Tel.: 773 545-0101,
Adres: 6615 W. Irving Park Rd., suite 201,
Chicago, IL 60634
www.cctvchicago.com
