LinuxDVR -> AVReg   networks video   PCI card
   


Спец. предложение: для простых задач программа видео наблюдения LinuxDVR - бесплатно >>.
 
  print   версия для печати
Документ изменён: 06.02.2009  
скопирован: 18.08.2017  

Видео по сети.

В этой статье мы расскажем про основные практические аспекты использования сетевых видеокамер и видеосерверов для задач охранного телевидения CCTV.


Схемы построения систем.

Кровеносной системой всех решений с использованием сетевых камер и видеошлюзов служит транспортная цифровая сеть передачи данных.

Именно с нее необходимо начинать проектирование системы, выбор оборудования и программного обеспечения. Далее по тексту мы поясним почему это так.

Примерная схема может быть такой.
схема сетевой системы видеонаблюдения

На рисунке показана, так сказать, смешанная схема, когда по экономическим соображениям используются и аналоговые в/к территориально расположенные вблизи от центра.

Естественно сколько реальных объектов - столько и вариантов.

Итак: первым делом Вы должны тщательно разрисовать топологию сети, пометить отдельные участки - свойства канала (кабель или радио), ширина канала (Mbit/c), его надежность.


Пропускная способность сети.

Локальные сети (Интранет) Ethernet:

  • 1000 Mбит/c - 1 Gb/s;
  • 100 Mbit/c;
  • 10 Mbit/c.

Этот вариант сетей идеально подойдет для нашей задачи.

Единственная сложность может возникнуть когда один участок (сегмент) Ethernet используется и для других задач. В этом случае, возможно придется использовать новых участок Ethernet и дополнительные порты коммутаторов.

Вот с глобальными сетями (например публичной сетью Интернет) ситуация посложнее.

Технологии и скорости могут быть следующими (для обычных пользователей):

  • 10 Mбит/c - кабельные модемы, спутниковый интернет;
  • 10-15 Mbit/c - некоторый виды VDSL модемов на коротких линиях;
  • 5-8 Mbit/c - ADSL-модем;
  • 2 Mbit/c - MSDSL, SHDSL-модемы на длинных линиях связи;
  • 56 Kbit/c - аналоговый модем для коммутируемых линий - лучше забыть сразу.

Примечание: имеются ввиду скорости нисходящего (входящего) канала.

Если услуги Вам предоставляются (не Ваша сеть), то самый большой минус - оплата за трафик или время доступа. Этот факт может перечеркнуть все достоинства и преимущества в/н по сети.

Итак, когда мы знаем возможности канала, попробуем ответить на вопросы: сколько в/кам., какого качества и сколько кадров в сек. можно получить?

Исходные условия: считаем что 5 кадров/сек подойдет для большинства задач, а 15 к/с - для критических по скорости движения объекта в кадре задач (15 к/с смотрится почти как 25 к/с).

Выбор частоты видеоввода процесс весьма болезненный, многие люди заплатив немалые деньги за оборудование не могут спать спокойно не получив живого видео, даже если эксперты сходятся во мнении, что для их конкретных задач и объектов вполне подходит и меньшие значения framerate. Но все мы люди однако.

Также предполагаем среднее сжатие изображения (когда не стыдно за картинку, сжатие около 30% в настройках кодеков) и сплошную запись (пишутся тотально все кадры которые захватили с устройства, без прореживания).

MpJPEG 5 кадров в сек.

Разрешение Размер кадра Треб. ширина канала,
bitrate
За час За сутки
320х240 13 КБайт 520 Kbit/sec 234 MБайт 5,6 ГБайт
640х480 34 КБайт 1.3 Mbit/sec 612 MБайт 14.6 ГБайт

MPEG4 5 кадров в сек.

Разрешение Треб. ширина канала,
bitrate
За час За сутки
320х240 340 Kbit/sec 153 MБайт 3,6 ГБайт
640х480 680 Mbit/sec 300 MБайт 6.2 ГБайт

MpJPEG 15 кадров в сек.

Разрешение Размер кадра Треб. ширина канала,
bitrate
За час За сутки
320х240 13 КБайт 1,6 Mbit/sec 702 MБайт 16,8 ГБайт
640х480 34 КБайт 4 Mbit/sec 1,8 ГБайт 43.2 ГБайт

MPEG4 15 кадров в сек.

Разрешение Треб. ширина канала,
bitrate
За час За сутки
320х240 780 Mbit/sec 350 MБайт 8,4 ГБайт
640х480 1,5 Mbit/sec 700 MБайт 16,8 ГБайт

Примечания:

  • Расчеты конечно ориентировочные, но выбрать решение можно.
  • Сплошную запись (без детекторов движения) используют либо в специфических очень редких случаях либо люди с неограниченными финансовыми (аппаратными) возможностями, которые не часто работают с огромным архивом.

Небольшой пример как выбирать: когда доступна скорость порядка 2 Mbit/sec - либо выбирайте в/к и soft основанные на MPEG4 (речь про захват, не про формат записи) либо выбирайте MpJPEG и лавируйте качеством/скоростью.

В статье "Безопасный город" 96 в/к по 2-5 к/с. Схема с выбором оборудования и описанием настроек ключевых настроек можно посмотреть некоторые практические аспекты одного из возможных решений.


Сравнение алогритмов сжатия: Motion JPEG (MJPEG) или MPEG4?

Приводим таблицу применительно к использованию в цифровых системах видеонаблюдения.

Опять же напомним - речь про захват потокового видео, а не про запись на диск.

Критерий Motion JPEG MPEG4 профиль ASF
Требование к пропускной способности сети на малых частотах захвата
до 12 к/с
среднее меньше в 1,5-2 раза
на высоких частотах захвата
свыше 12 к/с
относительно высокое меньше в 2-3 раза
Качество
изображения
отдельных кадров отличное хорошее
управляемость отличное средняя
стабильность отличное среднее
Устройства -
web-камеры и видеошлюзы
выбор моделей много меньше
цена доступная в 1,5-2 раза дороже (с учетом лицензии)
совместимость с различным soft-ом отличная низкая
нарушение патентов
(без лицензии на использование видеокодера)
нет да
Программы в/наблюдения
(спец., не просто немного посмотреть/записать)
Кол-во на рынке достаточно мало, в основном только фирменное
совместимость с моделями др. производит. средняя крайне низкая
цена доступная дороже

В результате, если сдерживающим фактором является ширина канала:

  • MPEG4 (CBR mode) обеспечит бОльшую скорость ввода в кадрах в секунду в ущерб постоянству качества картинки.
  • Motion JPEG обеспечит постоянное гарантированное и высокое качество в ущерб скорости.

Мы считаем, что для задач охранного телевидения CCTV, качество изображения (MJPEG) более важный критерий, чем стремление обеспечить живое видео(MPEG4).

Наш совет: если уж запали на MPEG4, выбирайте модели в/к с поддержкой режима сжатия с переменным битрейтом (VBR). Режим постоянного битрейта (CBR) предполагает удержать в некоторых заданных пределах полосу (если не задать - скушает весь канал) и если картинка в кадре будет быстро меняться - могут появляться "кубики".

Примечание: выбор протокола и модели очень тесно увязан с софтом на компьютере.
На на что обратить внимание при выборе программного обеспечения читайте в конце статьи.



IP-камеры или видео-серверы - что выбрать?

Начните с конечной цели: сколько в/к и в каком исполнении (уличном/внутр.) и обратите внимание на следующие моменты.

По вебкамерам:

  • Уличные сетевые в/к и термокожухи к ним пока довольно дороги.
  • Учтите возможный риск кражи или порчи устройства.
  • Если канал позволяет - все в/к могут обеспечить 25 к/с - живое видео.

По шлюзам:

  • К ним можно подключить 1,2,4, реже 6 аналоговых в/к с композитным выходом.
  • Подойдут любые представители аналогового мира - в/к, термокожухи, поворотные устройства. Доступно и недорого.
  • Не все модели могут обеспечить живое видео сразу по нескольким каналам, многие ограничивают framerate в зависимости от кол-ва в/к.

Смотрите список оборудования различных производителей, с которыми работает ПО LinuxDVR.

  IP network camera (webcam).   Axis Communications (Швеция) AVIOSYS
  IP-видеосервера.   D-Link Samsung electronics


Выбор программы в/наблюдения.

Определились с оборудованием, протоколами - подбирайте специализированный софт.

При его выборе для построения системы в/н учтите следующее:

  • Очень часто экономически оправдана смешанная система, когда есть и аналоговые и сетевые в/к. ПО в этом случае должно уметь одновременно работать и PCI-платами захвата и с потоковым видео.
  • Почти все производители устройств имеют платный и бесплатный софт, работающий с их устройствами (чтобы по крайней мере проверить железку). Однако не у всех производителей ПО полностью отвечает требованиям сист. в/н. Изучайте возможности внимательней.


Сравнение качества аналоговой и цифровой передачи видео.

Для общепринятой схемы подключения аналоговая камера - телевизионный кабель - плата видеозахвата качество изображения существенно теряется на сл. участках:

  1. Аналоговая камера c композитным видеосигналом - телевизионный кабель: яркость и цветность идут по одному проводу. Альтернатива: использование стандарта S-Video, но камеры дороже, максимальная длина ограничена, нужно 2 кабеля на одну камеру, занимается 2 канала чипа видеодекодера.
  2. Собственно сам кабель (электрические параметры, длина, жила, экран ...).
  3. Телевизионный кабель - плата видеозахвата: в основном зависит от типа микросхемы видеодекодера и разрядности АЦП (8,9,10 bit). Альтернатива: можно использовать "хорошие" (см. ниже) платы захвата, но как правило потеря качества на 1 и 2 участках делает эту затею неэффективной.

Как-либо точно определить формулу к-тов потерь качества сложно, поэтому ограничимся нашим мнением, что называется "на глаз":
качество изображения на экране монитора ПК от дорогущей 600 твл камеры (Panasonic-а, Sanyo, Watec-а) с хорошим объективом, подключенной 50 метровым качественным телевизионным кабелем (не хуже RG59) к плате видеозахвата на connexant bt878 в режиме YUV420P или YUV422 c разрешением 720x576 будет однозначно хуже чем от любой сетевой Axis в разрешении 640х480.
С платами на чипах philips saa71xx или connexant Сx88xx будет несколько лучше, но не более того.

Если захват идет в полукадре (так делают некоторые разработчики ПО чтобы не возится с "гребенкой", которая появляется при движении), например разрешение 720х288, это еще ухудшает качество. Конечно не в 2 раза (из-за специфики человеческого зрения), но примерно в 1,2-1,5 раз хуже.

Не верите - придите к каким-нибудь серьезным инсталляторам CCTV систем и попросите продемонстрировать Вам несколько подобных решений.

Предлагаем оценить качество передачи видеосигнала по цифровым сетям. Показаны 7 web-камер в реальной сети Интернет.

Запись и наблюдение велось с компьютера под управлением LinuxDVR. Доступ в сеть Интернет обеспечивал кабельный модем на скорости до 10Mb/c. Частота захвата кадров потокового видео составляла 2-5 к/с при разрешении 640х480 и 352х288 пикселей. (для семи публичных в/к, расположенных в разных странах).

просмотр web камер
 увеличить
(1280х960 ~150Kb)

А уже можно свободно купить и мегапиксельные камеры.

 



Яндекс цитирования Rambler's Top100 Rambler's Top100 ООО "Техносвязь"