Сетевые видеосерверы. Устройство и принцип работы видеосервера.
Требования к качеству систем наблюдения и их функциональности растут с каждым годом: если раньше принципиальным моментом считалась четкая передача сигнала с камеры на монитор наблюдения и качество картинки, то теперь более актуальной является возможность архивации большого объема видеоданных, быстрой передачи конкретных видео-блоков на удаленные мониторы через сеть, возможность обработки информации и более рациональная организация системы управления видеопотоками с камер, в том числе и в режиме удаленного доступа.
Эффективно решить все эти задачи позволяет видеосервер — устройство, преобразующее аналоговый видеосигнал в цифровой и передающее его через сети (LAN/WAN/Internet). С помощью видеосервера картинка, полученная с камеры наружного наблюдения, может быть записана на жесткий диск обычного компьютера и впоследствии переведена на любой другой носитель данных. Фактически, видеосервер — это дополнение к уже существующей аналоговой видеосистеме, которое позволяет существенно расширить возможности комплекса видеонаблюдения.
Использование видеосерверов оптимально для таких обширных и сложных объектов, как, например, сеть магазинов, вокзалы, банки и офисные здания. Современные модели видеосерверов оснащаются датчиками движения и индикаторами тревоги, а широкий функционал позволяет не только обеспечивать маршрутизацию видеоданных на мониторы, но и управлять поворотными модулями и трансфокаторами камер наблюдения. Поэтому видеосерверы приобретают все большую актуальность в детских и образовательных учреждениях — там, где предъявляются повышенные требования к безопасности.
Видеосервер выполняет следующие основные функции:
- - видеонаблюдение
- - запись видеоизображения на жесткий диск его просмотр, поиск информации по дате
- - цифровое масштабирование видеоизображения
- - экспорт кадров в формат JPEG, BMP
- - экспорт видеофрагментов в формат AVI
- - детектор движения, маскирование областей при применении детектора движений
- - нормализация плохого изображения
- - защита видеоархива от несанкционированного копирования
- - звуковое сопровождение тревог, с указанием номера тревожной камеры
- - запись звука, синхронизированного с видеоизображением
Видеосервер, по сути, представляет собой некий «буфер», который принимает аналоговый сигнал от нескольких видеокамер, преобразует его в цифровой сигнал, сжимает и передает по локальным (Ethernet) или глобальным сетям (LAN/WAN/Internet) на мониторы операторов. В зависимости от модели видеосервера и пропускной способности сетевого соединения изображение может передаваться со скоростью до 25 кадров в секунду. Передача изображения может осуществляться как в потоковом формате, так и в виде последовательных кадров.
Устройство и принципы работы видеосервера
- «Анатомия» видеосервера довольно сложна — типовое устройство включает в себя несколько блоков:
- - систему оцифровки сигнала
- - систему компрессии данных
- - процессор
- - систему обеспечения доступа к локальным и глобальным сетям
- - входы-выходы для источников и приемников сигнала
- - систему хранения данных
- - дополнительные модули
Система оцифровки сигнала представляет собой одну или несколько плат оцифровки или, как их еще называют, плат видеозахвата. Система принимает аналоговый сигнал и оцифровывает его для дальнейшей работы. Тип установленной платы определяет стандарт видеосервера — PAL/NTSC. Количество плат оцифровки определяет потенциальное число подключаемых к видеосерверу камер (в современных моделях — от одной до шестнадцати).
Система компрессии данных — сжимает оцифрованный сигнал и переводит в один из выбранных пользователем форматов (MPEG-4, Wavelet, JPEG и т.д.). Существует два вида видеосерверов — с программной или аппаратной системой компрессии. Видеосерверы с программной реализацией сжатия дешевле, но в них обработка сигнала происходит с задержкой, которая обусловлена повышенной нагрузкой на центральный процессор. В приложениях, где необходимо создание системы видеонаблюдения реального времени, лучше использовать видеосервер с аппаратной реализацией компрессии.
Процессор — обеспечивает работу систем ввода-вывода видеосигнала и маршрутизацию данных
через встроенный веб-сервер.
Система обеспечения доступа к локальным и глобальным сетям представляет собой, как правило, типовые интерфейсы локальных сетей Ethernet или 10BaseT/100BaseTX. Большинство моделей современных видеосерверов поддерживает стандартные сетевые протоколы TCP/IP, UDP, SMTP, IGMP, ARP, RAPP, FTP и т.д., что позволяет передавать видеосигнал как по локальным, так и по глобальным сетям. Топовые модели нередко дополняются системами оптимизации передачи сигнала и мультиадресации.
Почти все видеосерверы ведущих производителей имеют блок цифровых входов, которые служат для подключения внешних охранных датчиков (например, контактного/инфракрасного датчика или концевых переключателей). Таким образом, оператор может настроить видеосервер на срабатывание по внешнему событию или выполнение определенных действий, например, подачу питания на электромеханический замок двери. Если видеосервер имеет видеобуфер, то при поступлении сигнала тревоги он может посылать по сети набор кадров, поступивших на видеосервер до, после и в момент тревоги.
Видеобуфер – это часть ОЗУ, используемая для временного хранения текущей видеоинформации. Наличие видеобуфера предоставляет оператору возможность восстановления видеоинформации, ассоциированной с сигналом тревоги. В процессе работы видеосервер записывает поступающую видеоинформацию в видеобуфер и постоянно ее обновляет. Если видеосервер получает сигнал тревоги от подключенных к нему охранных датчиков или с детектора движения, то им автоматически формируется и отсылается на заранее заданный адрес e-mail или FTP набор кадров, предшествующих, следующих и соответствующих сигналу тревоги.
Оцифрованный и сжатый видеосигнал может храниться на жестких дисках компьютеров и картах флэш-памяти, что значительно облегчает процесс поиска информации. При заполнении диска устаревшая видеоинформация может удаляться, освобождая место для новых кадров. Для хранения видеоархивов событий часто используются специализированные системы хранения данных.
Кроме перечисленных стандартных элементов, видеосерверы часто оснащаются дополнительными модулями. Например, встроенный приемник телеметрии позволяет управлять поворотным устройством подключенной аналоговой видеокамеры и изменением фокусного расстояния объектива. Управление телеметрией дает возможность фокусировать видеокамеру на отдельных деталях и наблюдать за обширным пространством с разных ракурсов. Видеосерверы поддерживают множество различных протоколов телеметрии для видеокамер наиболее известных производителей.
Еще одним примером дополнительного модуля может служить детектор движения
–программный или аппаратный модуль, основной задачей которого является обнаружение объектов, перемещающихся в поле зрения видеокамеры. Детектор движения не только обнаруживает движение в поле изображения, но и определяет габариты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения настраивают на обнаружение движения объектов с предельной минимизацией ложных срабатываний, задают логику обработки тревог (сигнал оператору, запись в журнал событий, уведомление на электронную почту или с помощью СМС, интеграция с другим охранным оборудованием).
Сама идея видеосервера предполагает, что устройство позволит просматривать видеоизображение с камер через обычный веб-браузер. Тем не менее, многие фирмы-производители поставляют вместе с видеосерверами эксклюзивное программное обеспечение, помогающее удаленно просматривать видеоинформацию, осуществлять настройку различных параметров камер, а также обновлять управляющее программное обеспечение. Как правило, такое программное обеспечение совместимо только с видеосерверами и другим сетевым оборудованием того же производителя.
Большинство видеосерверов оснащено аудиоканалом для однонаправленной или двунаправленной передачи звука по сети. Как правило, такие видеосерверы передают по сети аудиосигнал, синхронизированный с видео.