Hybrydowy rejestrator H.264 Divar XF

Artykuły

Zadanie rejestratorów cyfrowych jest proste. Mają archiwizować obrazy, zachowując jak najwyższą jakość a jednocześnie przechowywać możliwie jak największą ilość danych na jak najmniejszej pojemności dyskowej. Od urządzeń wymaga się zarządzania obrazem w taki sposób, aby ułatwić wyszukiwanie i podgląd, a także obsługi alarmów oraz komunikacji w sieci TCP/IP.

Zatem wymagania wobec dzisiejszych rejestratorów nie są zbyt wygórowane. Chcemy, aby urządzenia faktycznie kosztowały mniej niż ograniczone technologicznie multipleksery i wcześniej używane magnetowidy. Jednocześnie wymagamy najwyższej jakości, redundancji zapisu, więcej korzyści, łatwiejszej instalacji i funkcjonowania oraz obsługi alarmów, a także szeregu innych cech użytkowych. Prawdą jest, że segment rynku tanich rejestratorów to niepewne rozwiązanie – Ci jednak, którzy wiedzą, czego szukają, mogą wkrótce znaleźć bardzo dobre urządzenie.

Zdaniem niektórych niska cena usprawiedliwia niższą jakość obrazu, inni wskażą na oferowane cechy użytkowe i funkcje, mówiąc, że są ważniejsze niż obraz końcowy, jeszcze inni stwierdzą, że faktycznie nie potrzeba niczego lepszego niż obrazy w rozdzielczości CIF z częstotliwością odświeżania 10 obrazów/s.

Jakość

Ministerstwo Spraw Wewnętrznych (Home Office) w Wielkiej Brytanii, uznana instytucja w zakresie rozwoju i wykorzystaniu systemów telewizji dozorowej przeciwko przestępczości w Europie, w najnowszym swoim opracowaniu wskazuje, że jakość jest jednym z kluczowych elementów, aby materiały zebrane przez system CCTV mogły zostać wykorzystane do dalszych działań operacyjnych. Obecnie niemal wszystkie systemy zapisu obrazu i dźwięku oparte są o technologię cyfrowego zapisu, gdzie dane zapisywane są w formie binarnej na twardych dyskach. Z uwagi na ich ograniczoną pojemność, ciągły zapis może nadpisywać najstarsze nagrania, przy czym sugerowany czas archiwum powinien być nie krótszy niż 31 dni i nie dłuższy niż jest to wymagane. Często chęć dłuższego przetrzymywania materiału przeważa nad rozsądnym poziomem stratnej kompresji podczas zapisu, co prowadzi do poważnych dysproporcji pomiędzy obrazem w podglądzie a zapisanym, a przecież materiał archiwalny niezbędny jest do dalszych postępowań wyjaśniających.

Rejestrator hybrydowy Bosch Divar XF dzięki implementacji kompresji międzyobrazowej H.264 oferuje niższy koszt przechowywania danych bez utraty jakości obrazu, częstotliwości odświeżania oraz czasu przechowywania, zapewniając długi czas zapisu, 31 dni dla 24 kamer (w tym 16 kamer analogowych i 8 kamer IP) zapisując 25 obrazów/s 24h/dobę, przy jednoczesnej gwarancji jakości obrazu zapisu równej obrazowi „na żywo”, redukując szerokość pasma wymaganego w transmisji i zapisie.

Standard H.264 (szeroko opisany w numerach 5(51)/2008, 6(52)/2008 przez Pana Sławomira Maćkowiaka) jest najnowszą innowacją, wywodzącą się z bardzo popularnych standardów kodowania sygnału wizyjnego MPEG-2 i MPEG-4, w technologii kompresji obrazu używaną przez firmę Bosch w celu zapewnienia wyraźnego obrazu, na którym widoczne są wszystkie szczegóły. Każdy detal obrazu zapisywany jest bez żadnego uszczerbku na częstotliwości odświeżania, co jest niezwykle przydatne dla rozpoznawania obiektów takich jak tablice rejestracyjne pojazdów lub twarze osób.

Bez wpływu na jakość obrazu firma Bosch i technologia H.264 są w stanie zredukować wielkość zapisywanego pliku obrazu o ponad 80% w porównaniu do formatu Motion JPEG, około 50% w porównaniu do tradycyjnego standardu MPEG-4 Part 2 oraz około 30% w porównaniu do kompresji w formacie MPEG-4. Właśnie na tym polu Bosch i standard H.264 osiągają przewagę w wymagających systemach dozoru wizyjnego. Istotnym jest fakt, że sama technologia H.264 nie jest powszechnym synonimem wysokiej jakości obrazu, wąskiego pasma przepustowości lub mniejszego zapotrzebowania na pamięć masową. Wszystko zależy od sposobu, w jaki producenci implementują technologię H.264 w swoich urządzeniach.

Rozbudowa

Systemy wizyjne rzadko są formami stałymi. Ich ciągła zmiana struktury, zmienna liczba kamer, zintegrowanych urządzeń alarmujących wymaga, aby system zapisu był elastyczny i dawał możliwość dalszej rozbudowie systemu. Z doświadczenia wskazać można setki projektów gdzie w fazach początkowych brana była pod uwagę tylko liczba 16 kamer. Obecnie są to jedne z większych systemów bezpieczeństwa zawierające po kilkadziesiąt do kilkuset kamer zintegrowanych z systemami kontroli dostępu, SAP i SSWiN. Zapewniając obsługę systemów do 384 kamer, Divar XF przejął po swoim poprzedniku Divar-2 funkcjonalność łączenia kolejnych urządzeń w jednej magistrali. Z jedną różnicą – Divar XF zapewnia obsługę do 8 kamer sieciowych H.264 z oferty firmy Bosch. Pomimo cech charakterystycznych dla rozwiązania systemowego rejestratory Divar XF są niezwykle proste i intuicyjne w konfiguracji i obsłudze. Prostotę zawdzięczają ikonowemu menu prowadzącemu krok, po kroku przez ustawienia zarówno globalne jak i szczegółowe.

Rejestratory po podłączeniu do sieci TCP/IP umożliwiają podgląd obrazów bieżących i archiwalnych z kilku urządzeń jednocześnie na ekranie dowolnego komputera poprzez darmową aplikację Divar XF Control Center. W zależności od nadanych uprawnień użytkownik zdalny ma też możliwość archiwizacji materiału do jednego z dwóch formatów (natywny, Windows Media) jak i weryfikacji autentyczności archiwum. Administrator systemu wykorzystując aplikację Divar XF Control Center zarządza całym systemem z jego dowolnego punktu styku sieci IP. W przypadku ograniczonej przepustowości sieci możliwe jest wykorzystanie innowacyjnego podejścia do przekazu materiału wizyjnego tzw. monitoring streaming. Polega ono na multipleksowaniu wszystkich kanałów do jednego sygnału wizyjnego, a następnie zamianie go na formę binarną. Korzyścią jest otrzymanie podglądu z szesnastu kamer wykorzystując pasmo dla jednego strumienia wizyjnego. Również możliwą korzyścią dla nadzorców służb ochrony mienia jest zdalny podgląd lokalnych akcji operatora na monitorach rejestratora.

Bezpieczeństwo

RAID (ang. Redundant Array of Independent Dinks - nadmiarowa macierz niezależnych dysków) jest rozwiązaniem pozwalającym łączyć ze sobą dyski celem stworzenia pamięci masowej o dużej pojemności, szybkości i niezawodności. Czasami mówi się o Redundant Array of Inexpensive Disks, czyli nadmiarowej macierzy tanich dysków, co dobrze odpowiada rzeczywistości, ponieważ można stworzyć dużą i niezawodną przestrzeń dyskową, używając dysków SCSI oraz niedrogich SATA.

Ryzyko utraty archiwum z uwagi na awarię dysku jest obecnie całkiem realne. Prawo Moora stwierdza, że na każde 5 lat, pojemność dysków wzrasta dziesięciokrotnie, przy czym należy zaznaczyć, że niezawodność dysków nie idzie w parze z prędkością zwiększania woluminów. Bosch wychodząc naprzeciw wymaganiom Klientów zaimplementował w rejestratorze Divar XF redundantny system zapisu danych RAID4, gdzie dane składowane są na N-1 dyskach. Ostatni dysk służy do przechowywania tzw. sum kontrolnych. Działa jak striping1, ale w macierzy jest dodatkowy dysk, na którym zapisywane są kody parzystości obliczane przez procesor jednostki. W RAID4 dane dzielone są na większe bloki (do 128 KB) co zapewnia wysokie parametry dla sekwencyjnego zapisu2 i odczytu danych (operacje na bardzo dużych plikach). Czy jednak dysk przeznaczony do zapisu sum kontrolnych nie jest używany częściej niż pozostałe dyski?

Rozważmy macierz RAID składającą się z czterech dysków. Dyski 1, 2 i 3 służą do zapisu danych, a dysk 4 (dysk parzystości) przeznaczony jest do przechowywania informacji o parzystości. Przy pracy w tradycyjnym trybie RAID4 generowany jest blok danych i obliczana parzystość. Dane zapisywane są na dysku 1, a informacja o parzystości na dysku 4 (dysk parzystości). Następnie generowany i zapisywany na dysku 2 jest drugi blok danych, zaś informacja o parzystości zapisywana jednocześnie na dysku 4 (dysk parzystości) itd.. W tym scenariuszu dysk parzystości jest „odpytywany” przy każdym zapisie danych, zatem w powyższym przypadku jest wykorzystywany 3x częściej niż dyski z danymi. Teoretycznie dysk parzystości powinien również zużywać się 3x szybciej. W odróżnieniu od powyższego, macierz Bosch RAID4 dzieli dane (strumienie wizyjne / foniczne) na pakiety, które potem buforuje w pamięci podręcznej. Następnie obliczana jest parzystość, a dane wraz z informacjami o parzystości są jednocześnie zapisywane na wszystkich dyskach twardych.

Pakiety danych zapisywane są na dyskach 1, 2 i 3, zaś informacja o parzystości na dysku 4. Jest to w gruncie rzeczy to samo, co technologia „stripe at a time" stosowana w niektórych macierzach o bardzo wysokim współczynniku dostępności. W takim scenariuszu wszystkie dyski są „odpytywane” po równo, podobnie jak w macierzy RAID5.

Zatem w rzeczywistości RAID4 oferuje ten sam poziom bezpieczeństwa co RAID5. W przypadku awarii pojedynczego dysku twardego, zapis będzie bez przerwy kontynuowany, możliwy będzie podgląd obrazu i zostanie wygenerowany alarm. Po wymianie uszkodzonego dysku twardego macierz RAID zostanie automatycznie zrekonstruowana bez wpływu na normalną pracę rejestratora (podgląd, zapis, odtwarzanie, etc.)

Integracja

Monitoring wizyjny w wielu aplikacjach stanowi wideo-weryfikację stanów alarmowych lub zdarzeń wykrytych przez inne systemy współdziałające na tym samym terenie. Ma za zadanie odpowiedzieć na pytanie, kto lub co jest przyczyną zaistniałych zdarzeń. Integracja systemu monitoringu wizyjnego na ogół ograniczona jest przez wielu producentów do wejść alarmowych i przekaźników. Divar XF wychodzi poza ten schemat dając możliwość wykorzystania zapisu archiwalnego we własnym oprogramowaniu wykorzystując Video SDK. Jest to oprogramowanie umożliwiające Integratorom opracowanie systemów o funkcjonalności według specyfiki zamówienia w oparciu o urządzenia Boscha z poziomu własnego oprogramowania Klienta.

Przekonywujące jest to, że obecnie projektuje i wdraża się coraz więcej wizyjnych systemów bezpieczeństwa bazujących na komponentach sieciowych z uwagi na wyraźną wyższość systemów hybrydowych nad analogowymi. Możliwość stworzenia systemu rozproszonego przy jednoczesnym utrzymaniu jego logiki i spójnej całości, a tym samym decentralizacja powoduje znaczne zwiększenie stabilności systemu i mniejszą wrażliwość na występujące awarie. Bezpośredni zapis obrazu na rejestratorach hybrydowych typu Divar XF umożliwia pełną swobodę w łączeniu systemów analogowych z IP. Wykorzystanie jednego medium

transmisyjnego w postaci sieci Ethernet do przesyłu sygnału wizyjnego, telemetrii, dźwięku i danych znacznie obniża koszty okablowania pozwalając jednocześnie przekazywać sygnały na niewyobrażalne w systemach w pełni analogowych odległości.

Integratorzy ocenili całościowy koszt utrzymania wizyjnego systemu Divar XF jako dużo niższy aniżeli klasycznych systemów analogowych, a przy tym docenili jego możliwości integracyjne z pozostałymi systemami bezpieczeństwa i zarządzania budynkiem dzięki pakietowi Video SDK. Elastyczność rozwiązania powoduje, że system jest skrojony dokładnie według wymagań Inwestora, a wszelkiego rodzaju udogodnienia wprowadza się nabieżąco.

Podsumowując, elastyczność integracyjna, redundancja zapisu RAID4 jak i możliwość rozbudowy o kamery IP powiązana z wysoką jakością wykonania, jest powodem wyboru rejestratorów hybrydowych Divar XF m.in. w systemach nadzoru wizyjnego hal sportowych, stadionów piłkarskich, banków, centrów handlowych, kasyn i kompleksach hotelowych gdzie wymagany jest zapis perfekcyjnych obrazu i dźwięku.

Jan T. Grusznic
Bosch Security Systems

1 Polega na połączeniu ze sobą dwóch lub więcej dysków fizycznych tak, aby były widziane jako jeden dysk logiczny. Powstała w ten sposób przestrzeń ma rozmiar taki jak N*rozmiar najmniejszego z dysków. Dane są przeplecione pomiędzy dyskami. Dzięki temu uzyskujemy znaczne przyśpieszenie operacji zapisu i odczytu ze względu na zrównoleglenie tych operacji na wszystkie dyski w macierzy. Warunkiem uzyskania takiego przyśpieszenia jest operowanie na blokach danych lub sekwencjach bloków danych większych niż pojedynczy blok danych macierzy

2 Zapis sekwencyjny to technika zapisu danych i informacji o parzystości na dyskach w macierzy RAID. Podobnie jak w przypadku płyty analogowej, wszystkie informacje na każdym dysku zapisywane są począwszy od sektora 1, a następnie kolejno aż do ostatniego sektora na dysku twardym, po czym zapis rozpoczyna się od początku (tzn. od sektora 1). Jedynym odstępstwem od sekwencyjnego ruchu wykonywanego przez głowicę jest odczyt danych (tzn. w czasie odtwarzania). Jako że 90% operacji na danych to zapis, odczyt nie jest wykonywany zbyt często. W rozwiązaniu RAID-4 firmy Bosch liczba ruchów głowicy dysku twardego drastycznie spada, co znacząco podnosi niezawodność i trwałość całego dysku. Dlatego też zaprezentowane rozwiązanie doskonale nadaje się do dowolnych zastosowań wizyjnych, w których dane są stale zapisywane na dyskach twardych.

Newsletter

• Strona główna
• Kamery IP
• Cenniki
• Archiwum CCTV
• Mapa strony
• Kontakt