Обзор плюсов и минусов IP видеонаблюдения

Введение

Одной из устойчивых тенденций рынка систем видеонаблюдения является неуклонное повышение доли и развитие IP видеонаблюдения. Неуклонно растет спрос на IP камеры и IP регистраторы. Снижение цен и стремительное улучшение технических характеристик делает этот сегмент интересным для работы для все большего количества игроков рынка. В данной статье мы постараемся в общих чертах рассказать, какие параметры влияют на стоимость и качество работы IP видеокамер, а также описать плюсы и минусы использования этого типа оборудования видеонаблюдения.

IP камера является автономным цифровым устройством. В отличии от аналоговой камеры наблюдения, IP видеокамера самодостаточна и может быть подключена к компьютеру напрямую через сеть, где будут осуществляться отображение видео потока и запись видео сигнала на жесткий диск. Система IP видеонаблюдения помимо собственно IP камер — источников сигнала также включает в себя локальную сеть, по которой передаются данные и видео сигнал, записывающее устройство — компьютер или отдельный сетевой видеорегистратор NVR, а также программное обеспечение, при помощи которого осуществляется работа с системой IP видеонаблюдения.

Что касается стоимости систем видеонаблюдения на базе IP камер и аналоговых камер видеонаблюдения, то существуют разные точки зрения и разные методики расчета. Ряд специалистов считает, что с учетом стоимости расходных материалов и монтажных работ, некоторые системы IP видеонаблюдения можно построить дешевле, чем системы на базе аналоговых камер наблюдения со сходным уровнем разрешения. Но в целом, у большинства участников рынка преобладает мнение, что IP системы в целом стоят дороже, чем аналоговые системы видеонаблюдения, но имеют несколько преимуществ, которые в ряде случаев не оставляют пользователю выбора.

Параметры камеры

Матрица и процессор

Двумя основными элементами любой IP камеры являются светочувствительная матрица и процессор цифровой обработки. Исторически существовало два типа элементов — CCD и CMOS, однако за последние несколько лет первый тип был вытеснен с массового рынка, и в настоящее время все без исключения IP видеокамеры строятся на базе CMOS сенсоров.

Очень важно понимать, что одно и то же разрешение IP камеры может быть достигнуто путем использования различных сенсоров и чипов обработки видео сигнала. Дешевые комплектующие сделали системы видеонаблюдения высокого разрешения более доступными, но разные характеристики этих двух ключевых элементов обуславливают разные качество изображения и уровень надежности камер видеонаблюдения.

Традиционно лучшими матрицами считаются матрицы от японской фирмы Sony. Помимо корректной цветопередачи, матрицы этой фирмы отличаются от конкурентов более высокой чувствительностью и более эффективным подавлением шумов, что обеспечивает лучшее качество в условиях недостаточной освещенности. Разница с более дешевыми матрицами может быть не столь наглядна в дневное время при хорошем освещении. Но если Вы планируете вести видеонаблюдение в темное время, то рекомендуем обратить внимание на камеры с матрицами IMX225 (для камер с разрешением 1.3 Мп), IMX322 (разрешение 2 Мп), IMX291 (разрешение 2 Мп, высокая чувствительность), IMX178 (разрешение 6.4 Мп, используется для 5 Мп камер).

Неплохая репутация сложилась у американского производителя светочувствительных элементов Aptina, который недавно вошел в состав производителя микроэлектроники ON Semiconductor. Эта компания специализируется на выпуске матриц для самых разных типов электронных устройств. Наиболее часто встречаются модели матриц AR0130 (разрешение 1.3 Мп), AR0330 (разрешение 3 Мп), MI5100 (разрешение 5 Мп).

Активно используются в производстве камеры сенсоры среднего ценового сегмента американской компании Omnivision. Камеры с матрицами OV9712 (разрешение 1 Мп), OV2710 (разрешение 2 Мп), OV4689 (разрешение 4 Мп) обеспечивают яркое и сочное изображение днем, однако профессиональное сообщество весьма скептически оценивает их работу ночью.

Ну и наконец, бюджетный сегмент представлен плеядой китайских производителей, чье качество варьирует от вполне приличного до абсолютно неприемлемого. Они неплохо работают в стандартных условиях, однако отклонения в ту или иную сторону — слишком яркий свет или наоборот слишком тусклый, ставят все на свои места. На российском рынке распространение получили сенсорные элементы компании SmartSens SC1035 (разрешение 1.3 Мп) и SC2035 (разрешение 2 Мп). Первым признаком того, что в камере стоит китайский сенсор невысокого качества и надежности является отсутствие конкретной информации об используемом чувствительном элементе.

Матрица является важнейшей частью IP камеры. Стоимость отдельной дорогой матрицы может значительно превышать стоимость целой IP видео камеры из бюджетного сегмента. Однако, матрица всего лишь перерабатывает свет в электромагнитный сигнал, и то изображение, которое пользователь увидит на экране, зависит от чипа обработки.

Общепризнанными лидерами по качеству являются американские компании Texas Instruments и Ambarella. Это сложные микросхемы с поддержкой функций высокого уровня, как например, настоящий широкий динамический диапазон (WDR) и сложная видеоаналитика. Как правило, эти элементы используются в камерах видеонаблюдения известных дорогих брендов, а также топовых моделях производителей среднего ценового сегмента. Они маркируются соответственно префиксами TI и A. Также ряд премиальных моделей используют чипы обработки серии Xarina от компании Sony.

Наиболее распространенными являются микросхемы компании Hisilicon, входящую в состав известного китайского концерна Huawei. Производитель, не ставя задачу реализовать дорогие и редко востребованные функции, является безусловным лидером среднего сегмента, предлагая базовые функции по доступным ценам. Микропроцессоры Hisilicon используются в камерах самого разного разрешения: Hi3518E (1 и 1.3 Мп), Hi3516 (2 Мп), Hi3518 (4 Мп).

Кроме Hisilcon, большой популярностью пользуются микропроцессоры тайваньского производителя Grain Media, которые маркируются префиксом GM. Камеры, построенные на архитектуре этих процессоров, являются лидером бюджетного сегмента.

Ну и наконец нельзя не упомянуть о том, что в условиях колоссального конкурентного давления, многие крупные OЕМ производители в Китае или организовывают собственное производство микропроцессоров или размещают производство самых базовых чипов у контрактных производителей полупроводников.

Светочувствительная матрица и чип обработки определяют разрешение видеопотока — важнейший параметр IP камеры наблюдения. Ниже приведены таблицы наиболее распространенных стандартов разрешения на рынке.

Важно понимать, что из этих всех стандартов только три являются широкоформатными и имеют соотношение сторон 16:9. Если одновременно на экране монитора отобразить несколько камер с разным разрешением сторон, то часть каналов будет отображаться с обрезанными черными полосами.

Распространен миф, что большее разрешение IP камеры это всегда лучше. Это не всегда соответствует действительности. Во-первых, подавляющее число IP камер видеонаблюдения высокого разрешения передают видео не в реальном времени, с низкой частотой кадров (fps) 12-15 кадров в секунду. В результате изображение получается дискретным, недостаточно плавным, что также сказывается на качестве мониторинга. А во-вторых, матрицы высокого разрешения имеют более плохую чувствительность — показатель качества изображения в условиях плохого освещения при отключенной ИК-подсветке в цветном режиме (режим «День») и черно-белом режиме (режим «Ночь»).

Показатель минимальной чувствительности большинства камер составляет 0.5-0.01 люкс. Для сравнения уровень освещенности ночью при полной луне составляет 0.1 люкс, а при чистом звездном небе 0.001 люкс. Важно понимать, что практически все камеры оснащены ИК-подсветкой, которая включается при наступлении темноты, а значит камера благодаря источнику света будет показывать даже в полной темноте. Однако в тех ситуациях, когда требуется именно полноценное цветное изображение ночью, можно использовать IP камеры со специальными матрицами, работающими по технологии Starlight («звездный свет»).

Объектив и другие комплектующие

IP видеокамеры являются сложными техническими устройствами. И помимо чипа обработки и матрицы немалое влияние на качество изображения оказывают другие комплектующие.

Для IP камеры очень важно качество объектива. И чем выше разрешение, тем важнее комплектовать камеру хорошей оптикой. Часто производители для экономии и рекламы устанавливают на камеры дешевые объективы. Некачественная оптика у внутренней камеры ухудшит изображение, а у уличной IP камеры объектив без автоматической регулировки диафрагмы (АРД) может привести к выгоранию матрицы при частом попадании прямого солнечного излучения. Как и в случае с матрицами, качественный объектив может стоить дороже, чем отдельная дешевая камера. Бесспорно, не во всех случаях оправдано применение дорогой оптики, но для камер с разрешением 4 Мп и выше использование дешевой оптики обнулит все преимущества высокого разрешения.

Как показывает опыт, на стабильность работы камеры оказывают большое влияние незаметные на первый взгляд электронные комплектующие. В первую очередь это относится к сетевым микроконтроллерам и платам POE питания. Многие производители добиваются экономии используя дешевые компоненты, но это является бомбой замедленного действия — через несколько месяцев, а то и недель после начала использования эти элементы выходят из строя и продающая организация в итоге теряет на замене и ремонте больше, чем экономит.

Обзор плюсов и минусов IP видеонаблюдения

Плюсы:

1. Более богатый функционал. IP камеры можно интегрировать в общую систему безопасности объекта, включающую помимо видеонаблюдения еще и систему управления и контроля доступом (СКУД) и систему пожарной безопасности.

2. IP системы высокого класса поддерживают функции видеоаналитики, что позволяет, например, вести запись при попадании человека в выделенную область, делать скриншот или отправлять тревожное уведомление при пропаже объекта из выделенной области. Также возможно настроить систему таким образом, что оператор видит на экране все изображение с камеры, а регистратор записывает только заданную зону (так называемый ROI – region of interest), что позволяет экономить дисковое пространство.

3. Сверхвысокое разрешение (3 Мп и выше) доступно пока только IP камерам. В настоящий момент максимально возможное разрешение аналоговых камер видеонаблюдения, и то только прототипов, составляет 3 Мп, в то время как разрешение IP камер, имеющихся на рынке, достигает 12 Мп и выше. Это бывает важно, когда требуется высокая детализация съемки, например, контроль приема и пересчета денежных купюр.

4. Некоторые технически продвинутые функции в настоящий момент доступны тоже только для IP камер. Например, запись с увеличенной частотой (50 кадров в секунду против 25 у обычных, стандартных камер), что позволяет зафиксировать промежуточные кадры события, которое происходит с большой скоростью. Или так называемые панорамные камеры «рыбий глаз» (fish eye), которые дают обзор на все 360 градусов (по сравнению с 40-100 градусами у обычной камеры). Их применение делает возможным более дешево закрыть «слепые зоны», которые неизбежно возникают при установке обычных камер.

5. Гибкость системы. IP камеры позволяют пользователю строить систему как на базе отдельного видеорегистратора NVR, так и на базе компьютера, на который устанавливается специализированная программа, например, Axxon, Trassir, Macroscop или Линия. Система на базе компьютера стоит ощутимо дороже, но делает возможным реализацию ряда сложных функций, важных для розничной торговли, например, учет количества посетителей и их распределение по полу, времени прихода, времени проведенному в магазине и так далее. На рынке представлено огромное количество управляющего программного обеспечения под разные задачи, как отечественного, так и зарубежного. Кроме того, важно упомянуть о том, что в отличие от аналоговых камер, IP камеры наблюдения способны транслировать несколько (2-4) потоков видео в разных форматах и с разным разрешением. Второй поток может использоваться для трансляции на подключенное мобильное устройство или для вывода на экран монитора в многоканальном режиме.

6. Экономия на монтажных работах и расходных материалах. Подавляющее большинство IP камер поддерживают технологию POE, которая позволяет передавать по сетевому кабелю одновременно и видео/аудио сигнал и электропитание. При большой протяженности кабельных трасс это позволит добиться экономии по сравнению с аналоговыми системами, где к камере нужно подводить и жилы видео/аудио сигнала, и жилы электропитания.

7. Масштабируемость. IP систему намного проще расширить, чем аналоговую. Аналоговый видеорегистратор имеет физические ограничения по количеству подключаемых каналов (количество BNC входов). Например, если Вы хотите поставить девятую камеру, то придется менять 8-канальный регистратор на 16-канальный. В то время как для IP систем достаточно просто добавить девятую камеру в общую сеть к тому же сетевому регистратору через коммутатор, при необходимости снизив разрешение или битрейт уже подключенных камер.

Несмотря на внушительное количество преимуществ IP камер, было бы несправедливо умолчать о минусах.

Минусы:

1. Высокая стоимость. Как уже говорилось выше, в целом стоимость IP систем видеонаблюдения несмотря на снижение цен остается выше, чем у аналогового видеонаблюдения. Особенно это справедливо для дорогих камер с высоким разрешением видео и сложными техническими функциями.

2. Задержка в передаче видео. Особенностью передачи видео IP камерой является необходимость подготовить пакеты данных к передаче, сжать их и кодировать. На практике это приводит к тому, что изображение на экране монитора немного отстает от реально происходящего. Безусловно по мере прогресса время задержки сокращается, но до сих пор присутствует, особенно у дешевых камер. Кроме того, подавляющее число IP камер видеонаблюдения высокого разрешения передают видео не в реальном времени, с низкой частотой кадров 15-15 кадров в секунду. В результате изображение получается дискретным, недостаточно плавным, что также сказывается на качестве мониторинга.

3. Проблема совместимости. Отличием IP камер и регистраторов от аналоговых является отсутствие единого стандарта передачи видео, аудио, команд управления, сигналов от встроенного в камеру детектор движения и так далее. IP устройства как известных торговых марок, так и ОЕМ производителей построены на разных платформах, которые не всегда хорошо работают друг с другом. В последние годы была проделана огромная работа по унификации стандартов на базе протоколов ONVIF и PSIA. Тем не менее, полная совместимость еще не достигнута. На практике это проявляется в том, что взяв IP камеры и регистраторы разных производителей или даже разных серий внутри одного бренда в лучшем случае не будет работать запись по детектору движения, а в худшем случае регистратор вообще не сможет распознать и подключить IP камеру. Об этом часто забывают или не считают нужным сказать продавцы систем IP видеонаблюдения.

4. Высокие требования к подготовке персонала. IP оборудование является более сложным в настройке и обслуживании по сравнению с аналоговыми системами. Помимо навыков в области электрики, специалист должен иметь базовые знания в сфере IT технологий и сетевых настроек.

5. Большой размер дискового пространства. Несмотря на технический прогресс и внедрение более эффективных в сжатии данных кодеков H.264 и H.265, поток данных, особенно у IP камер наблюдения с высоким разрешением, имеет огромный размер. Это не только увеличивает загрузку сети, но также требует организовать большую и сложную систему хранения данных.

Резюмируя, мы хотели бы подчеркнуть важность правильного подбора IP камеры видеонаблюдения под свои потребности, чтобы с одной стороны не переплачивать, а с другой стороны в погоне за экономией не получить систему, которая не выполняет то, что от нее требуется. Важно понимать, что выбор камеры видеонаблюдения, основываясь только на цене и заявляемом разрешении видео, является поверхностным. Более высокая чувствительность, запись звука, поддержка записи на карту памяти, более высокая скорость вращения скоростной поворотной камеры могут быть реализованы только за счет применения более совершенной аппаратной части. Безусловно, такие IP камеры имеет более высокую цену, но они способны решать сложные задачи, которые не под силу обычным, дешевым IP камерам видеонаблюдения.

Менеджеры нашей компании, уже более 21 лет решают задачи построения современных систем безопасности любого масштаба, от небольшой системы видеонаблюдения в квартире или офисе, до масштабных систем комплексной безопасности государственного масштаба.
Свяжитесь с нами, и мы поможем в решении вашей задачи!