Почему Endura? Преимущества новой системы видеонаблюдения компании Pelco

Endura, является, на сегодняшний день, наиболее современной и профессиональной цифровой системой, использующей технологии сетей на базе TCP/IP. Почему?

Мы не преувеличиваем исключительности системы, основываясь только на том, что компания Pelco является мировым лидером в производстве оборудования для систем охранного теленаблюдения и признаем существование конкурентных платформ. Однако разработка Endura велась несколько позже и ряд известных платформ уже существовали на рынке. Компания Pelco создавала Endura, учитывая недостатки и преимущества существующих систем, в том числе собственной системы PelcoNET. Самые современные технологии легли в основу Endura: технологии обработки изображения, технологии передачи изображения, технологии цифровых сетей, наконец, компьютерные технологии.

Ниже перечислены исключительные возможности и преимущества системы Endura.

1. Использование Linux OS.
Все элементы системы на базе DVR5300 кроме рабочей станции WS5050 используют высоконадежную OS Linux. Рабочая станция WS5050 использует Windows XP Professional, т. к. дружественный (знакомый) пользователю интерфейс упрощает настройку системы.

2. Многообразие кодирующих устройств.
В состав кодирующих устройств системы Endura входят одноканальные, двухканальные, восьмиканальные, шестнадцатиканальные кодеры, а также IP-камеры серии Spectra EVS и цифровые регистраторы DVR5100, DVR5300 (см. п 11).

3. Технология ASIC.
Большинство существующих на сегодняшний день цифровых сетевых систем построены на базе программируемых логических микросхем FPGA, которые зачастую называют специализированными, используемыми для задач CCTV. В действительности - это так называемые универсальные программируемые логические интегральные микросхемы, которые могут выполнять широкий спектр задач, в том числе и обработку видеосигнала (компрессия, анализ изображения). Недостатком такой универсальности является цена микросхемы, которая неоправданна для реализации стандартной задачи компрессии изображения. Кодеры и IP-камеры Endura построены на базе ASIC (Application Specific Integrated Circuits - интегральные схемы для специфических применений). По принципу работы они подобны FPGA, однако реализуют строго определенный алгоритм компрессии/декомпрессии, выпускаются большими партиями и как следствие (при массовом производстве) ощутимо дешевле.

Однако наиболее важным преимуществом является то, что ASIC-технология позволяет достичь конечного результата, который будет иметь наилучшие характеристики по производительности, размеру и энергопотреблению. Конечным результатом для Endura является бескомпромиссное качество изображения - 4CIF/25fps по каждому каналу.

4. Алгоритм сжатия MPEG4.
Большинство существующих на сегодняшний день цифровых сетевых систем используют гибридные алгоритмы сжатия, такие как MPEG4, MPEG2, H.263, H.264. Данные алгоритмы обеспечивают более высокую степень компрессии изображения и соответственно меньшую загрузку сети, чем так называемые алгоритмы с внутрикадровым сжатием - JPEG, Wavelet. На примерах и графиках ниже, видна эффективность кодеков (красный график - JPEG, синий - MPEG4) при компрессии изображения сцен с разной степенью детализации и динамикой изменения.

Как видно из графиков эффективность MPEG4 выше даже при высокой интенсивности изменений изображения.

В таблице приведены максимальные коэффициенты сжатия для существующих кодеков:

Компания Pelco создала собственный алгоритм сжатия в рамках спецификаций MPEG4 (компания является официальным участников MPEG4Forum), гарантирующий высокое качество изображения и максимально низкий битрейт. Так, для потока 4CIF/25fps характерным значением битрейта является 2Mbit/s. Для других существующих на сегодняшний день систем, работающих с компрессией MPEG4, минимальным является значение 3Mbit/s.

5. Контроль компрессии CVBR.
Все существующие на сегодняшний день цифровые сетевые системы используют следующие, наиболее распространенные алгоритмы контроля компрессии - CBR (постоянный битрейт) и VBR (переменный битрейт). Первый гарантирует загрузку сети без превышения указанного значения исходящего трафика. Так если мы устанавливаем порог равный 2Mbit/s, качество исходящего потока будет варьироваться относительно этой планки. Это значит, изображение сцены насыщенной большим количеством мелких деталей, с высокой активностью или изображение с поворотной камеры, будет подвержено более высокой компрессии для регулирования трафика в установленном значении. При использовании CBR страдает качество изображения. Контроль с переменным битрейтом гарантирует высокое качество изображения. При этом исходящий поток ничем не ограничен. Как следствие расчет пропускной способности сети может быть выполнен только после проведения реального тестирования на реальном объекте.

Кодеры и IP-камеры Endura используют третий существующий алгоритм, являющийся золотой серединой - CVBR (ограниченный переменный битрейт). Это алгоритм основан на ограничении исходящего трафика на уровне, который гарантирует получение наиболее высокого качества. При этом мы все-таки контролируем трафик по не превышению порога более чем на 10-15%.

В отличие от CBR (постоянный битрейт) CVBR обеспечивает высокое качество изображения. В отличие от VBR (переменный битрейт) CVBR обеспечивает контроль битрейта.

6. Технология трех потоков.
Классическая IP-камера, созданная много лет назад компанией AXIS обеспечивала трансляцию изображения по цифровой сети на рабочую станцию, обеспечивавшую не только визуализацию, но и запись на жесткий диск. Разумеется, наибольшей нагрузкой для рабочей станции является процесс декодирования изображения на экран монитора, т. е. представление его в аналоговый вид. Мы могли больше записывать потоков, чем смотреть, т. к. наблюдение и запись велись с одинаковым качеством - мы не могли изменить разрешения кадра, работая с одним потоком видеоданных транслируемых IP-камерой.

Изменилось ли что-то? Для большинства производителей - нет. Они создали отдельные серверы для записи изображения, реализовав механизмы multicast и разгрузив (по их мнению) компьютер оператора. В действительности, это решение позволило лишь увеличить надежность регистрации, создав параллелизацию процессов записи и наблюдения, но не разрешило проблемы визуализации. Число потоков просматриваемых одновременно на мониторе в первую очередь зависит от разрешения и скорости регенерации изображения. Так для современного компьютера (однопроцессорного) число отображаемых потоков 4CIF/25fps составляет от 4 до 8-ми (в зависимости от типа компрессии).

Логичным стало решение создать IP-устройства с двумя индивидуально настраиваемыми потоками данных. В частности, такой подход был реализован компанией VCS входящей в концерн Bosch Security. Видео поток для отображения можно настроить индивидуально, независимо от характеристик записи - регулируя разрешение и скорость можно увеличить число одновременно отображаемых камер. Естественно речь идет о снижении параметров - только таким образом мы можем снизить нагрузку на рабочую станцию. Действительно, в режиме мультиэкрана (9, 16 камер) изображение с разрешением CIF выглядит более чем удовлетворительным. Однако несостоятельность этого решения становится очевидной, когда оператор переходит в полноэкранный режим для детального анализа ситуации - кадр с разрешением 352х240 пк интерполируется на полный экран монитора с разрешением 1280х1024 пк.

В системе Endura компания Pelco первая реализовала технологию трех видео потоков. Один поток на запись, один для визуализации в режиме 1 камера и 4 камеры на экране и один поток для визуализации в режиме мультиэкрана (16 камер). Каждый поток имеет индивидуальные настройки и следующие максимальные характеристики:
До 4CIF/25fps - 1 поток
До 4CIF/25fps - 2 поток
СIF/2.5fps - 3 поток

Таким образом, как и в методе двух видео потоков запись и визуализация - процессы независимые. Однако для визуализации вместо одного потока используется два. Если оператор смотрит изображение от 4-х камер одновременно, он может работать с максимальными параметрами - 4CIF/25fps, тоже справедливо и для полноэкранного режима. В режиме мультиэкран (более 4-х камер), рабочая станция автоматически переходит в режим работы с третьим потоком. При этом нагрузка на процессор рабочей станции не возрастает, т. к. третий поток имеет более низкие параметры и качества изображения субъективно не падает, т. к. изображение занимает небольшой сегмент экрана. Выбор любой камеры для отображения во весь экран сопровождается автоматическим переключением на второй, более качественный поток. Технология адаптации изображения (переход от одного потока к другому) получила название EnduraView.

7. Низкая задержка передачи данных.
Система Endura обладает одним из самых низких показателей задержки передачи данных (Reduced Latency) - менее 117 ms.

8. Поддержка VLAN.
В отличие от смелых, но, к сожалению, не обоснованных заявлений многих производителей IP-систем, об отсутствии ограничений по числу устройств в системе, компания Pelco описывает требования к сети и созданию системы Endura. Существует специальный документ - Endura. Руководство по проектированию компьютерной сети. Виртуальные сети VLAN относятся к числу важнейших требуемых элементов топологии сети Endura. Сети VLAN используются для регулирования и ограничения трафика в сети Endura. Используя механизмы VLAN, Вы действительно можете построить систему с неограниченным числом каналов.

9. Поддержка протокола UPnP.
Устройства Endura, выполняющие кодирование, запись, декодирование и управление системой поддерживают протокол UPnP (компания Pelco является официальным партнером UPnP Forum): устройство присоединяется к сети в динамическом режиме, получает IP-адрес, по запросу сообщает о своих возможностях и собирает информацию о наличии и возможностях других устройств. Присутствие серверов DHCP и DNS необязательно; они могут использоваться только в случае, если будут доступны в сети. Более того, устройство может автоматически выйти из сети, и это не приведет к каким-либо нарушениям в ее работе. Как только кодеры, IP-камеры и NVR включены в сеть, процесс записи начинается автоматически с самыми высокими характеристиками 4CIF/25fps - нет необходимости программировать и настраивать устройства, Вы можете скорректировать параметры позже.

10. Три интерфейса для монитора
Все устройства, обеспечивающие визуализацию изображения в системе Endura - декодеры, рабочие станции, цифровые матрицы, позволяют использовать любой из трех мониторов - с композитным входом, с S-Video входом, с VGA-входом. Все три интерфейса присутствуют в указанных устройствах.

11. Поддержка цифровых видеорегистраторов
В систему Endura входят не только IP-камеры, сетевые видеорегистраторы и рабочие станции, как это характерно большинству существующих сетевых систем, но также цифровые видеорегистраторы DVR5100 и DVR5300. Если на начальном этапе нет необходимости в построении сложной сетевой системы, Вы можете использовать автономные DVR5100 (4, 8, 16 каналов видео). В последствии они станут частью системы Endura. Если концентрация камер в одном месте высока (более 16), экономически более целесообразно использовать DVR5300, которые являются частью Endura, представляя собой 16, 32 или 48-ми канальные кодеры, подключающиеся по USB2.0 к сетевому видеорегистратору (NVR).

12. Цифровая матрица
В состав системы Endura входят не только кодеры, IP-камеры, DVRы, NVRы и рабочие станции, но и цифровые матрицы - VCD5000. Рабочая станция системы Endura - WS5050, как и рабочие станции других сетевых систем, существующих в данный момент на рынке, обеспечивает управление системой, программирование и настройку, работу с планами объекта (v 1.6), отображение мультиэкранного изображения группы камер, полноэкранного изображения, воспроизведение, поиск записи, копирование и т. д. В том числе, рабочая станция WS5050 позволяет управлять выводом изображений (живых и записанных) на декодеры, к которым подключаются мониторы. Таким образом, оператор может работать не только с монитором рабочей станции, но и с мониторами декодеров, обеспечивая вывод изображений на них.

Однако настоящей цифровой матрицей является VCD5000. Это устройство, работающее под управлением Linux OS и обеспечивающее вывод изображений от 64-х камер (живое и запись) на 4-е монитора. Таких устройств может быть формально неограниченное число (реальное число определяется расчетом сети Endura) и управляются они с помощью одной или нескольких клавиатур KBD5000. Оператор, работающий с такой цифровой матрицей, управляет всеми камерами (кодерами, IP-камерами), NVR, DVR в сети Endura. Это эксклюзивное устройство отсутствует в системах конкурентов.

13. Многофункциональная клавиатура KBD5000
Специально разработанная для устройств Endura, клавиатура KBD5000 имеет USB-интерфейс и может быть подключена к регистратору DVR5100, рабочей станции WS5050, цифровой матрице VCD5000. Клавиатура имеет встроенный трехосевой джойстик для управления телеметрией и две круговых тастатуры для выбора камер и мониторов, а также запуска скриптов, активизации реле и ряда других функций. Джойстик и тастатуры могут быть поменяны местами для удобства оператора. Клавиатура имеет отдельный USB-порт для копирования данных из архива NVR.

14. Воспроизведение записи через декодеры
Подавляющее большинство существующих на сегодняшний день цифровых сетевых систем позволяют воспроизводить запись с сетевых видеорегистраторов NVR только посредством рабочих станций, т. е. запрос видеопотока с NVR и декодирование (воспроизведение) осуществляет компьютер. Декодеры системы Endura обеспечивают аппаратную декомпрессию на монитор не только живого (передаваемого кодером или IP-камерой) потока, но и записанного потока с NVR.

15. Технология EnduraStorTM
Сетевые видеорегистраторы (NVR) Endura используют специально разработанную запатентованную технологию записи и хранения данных EnduraStor™, обеспечивающую надежное и долгосрочное хранение наиболее важных записей, а также позволяющую повысить эффективность использования емкости накопителей. В основе этой технологии лежит архитектура MPEG-кодирования Pelco. Структура потока состоит из I-кадров (опорных) и P-кадров (изменений), которые записываются отдельно в разные файлы. Пользователь устанавливает предел хранения данных (в сутках), после которого автоматически запускается процесс удаления P-кадров. Таким образом, основные изображения хранятся дольше, а в архиве высвобождается свободное место.

16. Накопители с интерфейсом iSCSI.
Большинство существующих на сегодняшний день цифровых сетевых систем используют морально и технически устаревшие накопители с интерфейсом SCSI. Недостатком таких устройств является ограничения интерфейса SCSI - длина кабеля не более 25м, число накопителей одновременно работающих с одним регистратором (в данном случае с NVR). В системе Endura использовано новое решение - интерфейс iSCSI, которое заключается в инкапсуляции протокола SCSI в пакеты IP (SCSI over IP). Концепция iSCSI подразумевает использование одной и той же сетевой технологии и для LAN, и для сетей хранения данных. Для организации сетевых соединений iSCSI используются обычные IP маршрутизаторы и обычные Ethernet-коммутаторы.

17. Управление телеметрией поворотных камер по коаксиальному кабелю
В отличие от существующих систем, кодеры Endura могут управлять PTZ-камерами не только через интерфейсы RS-232/422/485, но и по коаксиальному кабелю, по которому от камеры осуществляется передача видеосигнала. Таким образом, нет необходимости в прокладке дополнительных коммуникаций.

18. Поддержка XML
XML (eXtensible Markup Language) - Расширяемый язык разметки, фактически представляющий собой свод общих синтаксических правил. XML предназначен для хранения структурированных данных (взамен существующих файлов баз данных), для обмена информацией между программами. Каждое устройство Endura поддерживает XML и может быть интегрировано в систему стороннего производителя.

19. Интеграция с программируемыми матричными коммутаторами СМ9770/9780 Pelco
Большинство существующих на сегодняшний день цифровых сетевых систем не позволяют использовать аналоговые системы управления изображением, например, такие как мощные и функциональные программируемые матричные коммутаторы. Компания Pelco разработала специальный декодер CM9760-MDD, обеспечивающий интеграцию Endura в систему коммутаторов СМ9770/9780. Оператор коммутатора имеет доступ не только к аналоговым, но и к цифровым камерам/кодерам, а также к архиву (NVR).

20. Дизайн от DELL
Разработка дизайна элементов системы осуществлялась совместно с компанией DELL. Кроме того, в системе Endura используются элементы компьютерных систем DELL.

В настоящее время системы ENDURA® развернуты в значительном количестве казино Лас-Вегаса и Макао. Вот некоторые из них:

1. Казино San Manuel Indian Bingo and Casino - San Bernardino, CA - более 3000 видеоканалов
2. Казино Black Oak Casino - Tuolumne, CA - около 450 видеоканалов
3. Казино Coushatta Casino - Kinder, LA - около 500 видеоканалов
4. Казино Spirit Mountain Casino, Mohave Valley AZ - около 300 видеоканалов
5. Казино Waldo Casino - Macau
6. Казино Grand Waldo Casino, Macau
7. Казино Rio Casino & Hotel, Macau
8. Казино Chuckhansi Casino - Coaiscguld, CA
9. Казино Sun Coast Casino - Las Vegas, NV
10. Казино President Casino - Macau

1. Парламент Королевства Нидерланды
2. Музей Ван Гога в Амстердаме
3. Игналинская атомная станция в Литве
4. Аэропорт McCarran International, Las Vegas, США
5. Стадион BC Plays Ванкувер, Канада

Источник: Информация предоставлена официальным представительством компании Pelco в России.