Die Funktionen moderner Überwachungssysteme gehen längst über die reine Videoaufzeichnung hinaus. Die Erkennung von Bewegungen im Interessengebiet, das Zählen und Identifizieren von Personen und Fahrzeugen, die Verfolgung von Objekten im Verkehrsfluss – all das können heute selbst die günstigsten IP-Kameras. Wenn ein ausreichend leistungsfähiger Server und die notwendige Software vorhanden sind, sind die Möglichkeiten von Sicherheitsinfrastrukturen nahezu unbegrenzt. Dabei konnten derartige Systeme einst nicht einmal Videos aufzeichnen.
Vom Pantelographen zum mechanischen Fernseher
Die ersten Versuche zur Übertragung von Bildern über Distanz wurden bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts unternommen. Im Jahr 1862 entwickelte der florentinische Abt Giovanni Caselli ein Gerät, das in der Lage war, Bilder über elektrische Drähte zu übertragen und zu empfangen – den Pantelographen. Dieses Aggregat als "mechanischen Fernseher" zu bezeichnen, wäre jedoch mit sehr viel Wohlwollen verbunden gewesen: Tatsächlich schuf der italienische Erfinder einen Prototyp eines Faxgeräts.
Pantelograph von Giovanni Caselli
Der elektrochemische Telegraph von Caselli funktionierte folgendermaßen. Das übertragene Bild wurde zunächst in ein passendes Format "konvertiert", indem es mit nicht leitenden Tinte auf eine Zinnplatte (Zinnfolie) übertragen und anschließend mit Klammern auf einem gewölbten Kupferträger fixiert wurde. Als Lesekopf fungierte eine goldene Nadel, die das Metallblatt zeilenweise mit einem Abstand von 0,5 mm scannte. Wenn sich die Nadel über einem Bereich mit nicht leitender Tinte befand, wurde die Erdung unterbrochen, und Strom wurde auf die Drähte weitergeleitet, die den sendenden Pantelographen mit dem empfangenden verbanden. Gleichzeitig bewegte sich die Nadel des Empfängers über ein Blatt dickem Papier, das mit einer Mischung aus Gelatine und Kaliumhexacyanoferrat imprägniert war. Durch den elektrischen Strom verdunkelte sich die Verbindung, wodurch das Bild entstand.
Dieses Gerät hatte viele Mängel, darunter eine geringe Leistungsfähigkeit, die Notwendigkeit, den Empfänger und den Sender zu synchronisieren, deren Genauigkeit die Qualität des Endbildes beeinflusste, sowie die aufwändige und kostspielige Wartung, weshalb das Zeitalter des Pantelografen äußerst kurz war. So arbeiteten beispielsweise die Geräte von Kazelli, die an der Telegraphenlinie Moskau – St. Petersburg verwendet wurden, etwas mehr als ein Jahr: Eingeführt am 17. April 1866, am Tag der Eröffnung der Telegraphenverbindung zwischen den beiden Hauptstädten, wurden die Pantelografen bereits Anfang 1868 demontiert.
Der wesentlich praktischere Bildtelegraph wurde 1902 von Arthur Korn auf Grundlage des ersten Fotoelements, das vom russischen Physiker Alexander Stoletow erfunden wurde, entwickelt. Das Gerät erlangte weltweite Bekanntheit am 17. März 1908: An diesem Tag wurde mit Hilfe des Bildtelegraphen aus einem Polizeirevier in Paris ein Foto eines Verbrechers nach London übermittelt, wodurch die Polizisten später in der Lage waren, den Täter zu identifizieren und festzunehmen.
Arthur Korn und sein Bildtelegraph
Ein solches Gerät gewährte eine ansprechende Detailgenauigkeit des fotografischen Bildes und erforderte keine spezielle Vorbereitung mehr. Dennoch war es für die Echtzeitübertragung des Bildes immer noch ungeeignet: Die Bearbeitung eines Fotos dauerte etwa 10 bis 15 Minuten. Dennoch fand der Bildtelegraph in der Kriminalistik großen Anklang (die Polizei nutzte ihn erfolgreich für die Übermittlung von Bildern, Phantombildern und Fingerabdrücken zwischen Abteilungen und sogar Ländern) sowie im Nachrichtenjournalismus.
Ein echter Durchbruch in diesem Bereich fand 1909 statt: Genau in diesem Jahr gelang es Georges Rinu, die Übertragung eines Bildes mit einer Aktualisierungsfrequenz von einem Bild pro Sekunde zu erreichen. Da das telefotografische Gerät über einen "Sensor" verfügte, der aus einer Mosaikstruktur von Selenfotoelementen bestand, und seine Auflösung lediglich 8 × 8 "Pixel" betrug, blieb es jedoch auf die Laborwände beschränkt. Dennoch legte die bloße Existenz dieses Geräts die notwendige Grundlage für künftige Forschung im Bereich der Bildübertragung.
Der schottische Ingenieur John Baird, der in diesem Bereich wirklich erfolgreich war, ging in die Geschichte ein als der erste Mensch, dem es gelang, Bilder über eine Distanz in Echtzeit zu übertragen. Daher gilt er als "Vater" des mechanischen Fernsehens (und des Fernsehens insgesamt). Angesichts der Tatsache, dass Baird während seiner Experimente fast sein Leben verlor, als er einen 2000-Volt-Stromschlag bekam, während er ein photoelektrisches Element in seiner selbstgebauten Kamera austauschte, ist dieser Titel mehr als verdient.
John Baird, der Erfinder des Fernsehens
In Bairds Kreation kam eine spezielle Scheibe zum Einsatz, die der deutsche Techniker Paul Nipkow bereits 1884 erfand. Die Nipkow-Scheibe aus einem undurchsichtigen Material mit einer Reihe gleichgroßer Löcher, die spiralförmig in einer Umdrehung vom Zentrum der Scheibe gleichmäßig verteilt sind, wurde sowohl zum Scannen von Bildern als auch zur Formung der Bilder im Empfangsgerät verwendet.
Der Aufbau der Nipkow-Scheibe
Das Objektiv fokussierte das Bild des Aufnahmearguments auf die Oberfläche der rotierenden Scheibe. Das Licht, das durch die Löcher fiel, gelangte zum photoelektrischen Element, wodurch das Bild in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde. Da die Löcher spiralförmig angeordnet waren, führte jedes von ihnen tatsächlich eine zeilenweise Abtastung eines bestimmten Bildbereichs durch, der vom Objektiv fokussiert wurde. Eine identische Scheibe war auch im Wiedergabegerät vorhanden, jedoch befand sich hinter ihr eine leistungsstarke elektrische Lampe, die die Schwankungen der Beleuchtung wahrnahm, und vor ihr eine Vergrößerungslinse oder ein Linsensystem, das das Bild auf den Bildschirm projizierte.
Funktionsprinzip mechanischer Fernsehsysteme
Bairds Gerät verwendete eine Nipkow-Scheibe mit 30 Löchern (infolgedessen hatte das erhaltene Bild eine Auflösung von nur 30 Zeilen in der Vertikalen) und konnte Objekte mit einer Rate von 5 Bildern pro Sekunde scannen. Das erste erfolgreiche Experiment zur Übertragung eines Schwarz-Weiß-Bildes fand am 2. Oktober 1925 statt: Zu diesem Zeitpunkt gelang es dem Ingenieur, zum ersten Mal ein Halbtontbild einer Puppenstimme von einem Gerät zum anderen zu übertragen.
Während des Experiments läutete ein Kurier an der Tür, der wichtige Korrespondenz liefern sollte. Ermutigt durch den Erfolg packte Baird den verwirrten jungen Mann beim Arm und führte ihn in sein Labor: Er konnte es kaum erwarten, zu sehen, wie sein Werk mit der Übertragung eines menschlichen Gesichts umgehen würde. So ging der 20-jährige William Edward Thain, im richtigen Moment am richtigen Ort, in die Geschichte als der erste Mensch ein, der „im Fernseher gelandet“ ist.
Im Jahr 1927 führte Baird die erste Fernsehsendung zwischen London und Glasgow (auf einer Distanz von 705 km) über Telefonleitungen durch. 1928 gründete der Ingenieur die Baird Television Development Company Ltd und führte erfolgreich die erste transatlantische Übertragung eines Fernsehsignals zwischen London und Hartsdale (New York) durch. Die Demonstration der Möglichkeiten des 30-Band-Systems von Baird war die beste Werbung: Bereits 1929 nahm die BBC es in Betrieb und nutzte es erfolgreich in den folgenden 6 Jahren, bis es durch leistungsfähigere Geräte auf Basis von Elektronenstrahlröhren verdrängt wurde.
Der Ikonoskop – Vorbote einer neuen Ära
Die Schaffung der Elektronenstrahlröhre verdankt die Welt unserem ehemaligen Landsmann Wladimir K. Zworykin. In den Jahren des Bürgerkriegs stellte sich der Ingenieur auf die Seite der Weißgardisten und floh über Jekaterinburg nach Omsk, wo er mit der Ausstattung von Radiostationen beschäftigt war. 1919 ging Zworykin auf Dienstreise nach New York. Zu diesem Zeitpunkt fand die Omsker Offensive (November 1919) statt, die in der Einnahme der Stadt durch die Rote Armee praktisch ohne Kampf endete. Da der Ingenieur nicht mehr zurückkehren konnte, blieb er in der erzwungenen Emigration und wurde Mitarbeiter der Westinghouse Electric Company (heute CBS Corporation), die bereits damals eines der führenden Elektro-Technik-Unternehmen in den USA war und parallel dazu an der Übertragung von Bildern über Entfernungen forschte.
Wladimir K. Zworykin, Schöpfer des Ikonoskops
Bis 1923 gelang es dem Ingenieur, das erste Fernsehgerät zu schaffen, das auf einer übertragenden Elektronenröhre mit mosaikartigem Fotokathoden basierte. Doch die neue Führung nahm die Arbeit des Wissenschaftlers nicht ernst, sodass Zworykin lange Zeit gezwungen war, unabhängig unter extrem eingeschränkten Ressourcen zu forschen. Die Möglichkeit, zu einer vollwertigen Forschungstätigkeit zurückzukehren, bot sich Zworykin erst 1928, als der Wissenschaftler einen anderen Emigranten aus Russland, David Sarnoff, kennenlernte, der zu diesem Zeitpunkt Vizepräsident der Radio Corporation of America (RCA) war. Sarnoff fand die Ideen des Erfinders vielversprechend und ernannte Zworykin zum Leiter des Elektroniklabors von RCA, wodurch die Sache ins Rollen kam.
1929 stellte Wladimir Kossymitsch einen funktionierenden Prototyp einer Hochvakuum-Fernseh-Röhre (Kathode) vor, und 1931 vollendete er die Arbeit an einem Empfangsgerät, das er 'Ikonoskop' nannte (von griech. eikon – 'Bild' und skopeo – 'sehen'). Das Ikonoskop bestand aus einer vakuumverpackten Glasröhre, in der ein lichtempfindliches Ziel und eine elektronischen Kanone unter einem bestimmten Winkel zu diesem befestigt waren.
Grundlegendes Schema des Ikonoskops
Das lichtempfindliche Ziel von 6 × 19 cm bestand aus einer dünnen Isolatorplatte (Mikafolie), auf deren einer Seite etwa 1.200.000 mikroskopisch kleine (jeweils einige zehn Mikrometer große) silberne Tropfen, die mit Cäsium beschichtet waren, aufgebracht waren, während die andere Seite eine durchgehende Silberschicht hatte, von deren Oberfläche das Ausgangssignal abgenommen wurde. Bei Beleuchtung des Ziels erhielten die Silbertröpfchen durch den photoelektrischen Effekt eine positive Ladung, deren Größe vom Lichtniveau abhing.
Das originale Ikonoskop in der Ausstellung des Tschechischen Nationalmuseums für Technik
Der Ikonoskop bildete die Grundlage der ersten Systeme des elektronischen Fernsehens. Sein Erscheinen ermöglichte eine bedeutende Verbesserung der Bildqualität durch die vielfache Erhöhung der Anzahl der Elemente im Fernsehbild: von 300 × 400 Punkten in den ersten Modellen bis zu 1000 × 1000 Punkten in fortschrittlicheren. Obwohl das Gerät bestimmte Mängel aufwies, darunter eine geringe Empfindlichkeit (für eine ordnungsgemäße Aufnahme waren mindestens 10.000 Lux Beleuchtung erforderlich) und trapezförmige Verzerrungen, die durch die Nichterfüllung der optischen Achse mit der Achse der Strahlröhre verursacht wurden, stellte die Erfindung von Zvorikins einen wichtigen Meilenstein in der Geschichte der Videoüberwachung dar, der maßgeblich die weitere Entwicklung der Branche prägte.
Auf dem Weg von „Analog“ zu „Digital“
Wie oft der Fall ist, fördern militärische Konflikte die Entwicklung bestimmter Technologien, und die Videoüberwachung bildet hier keine Ausnahme. Während des Zweiten Weltkriegs begann das Dritte Reich mit der aktiven Entwicklung von ballistischen Langstreckenraketen. Die ersten Prototypen der berühmten „Waffe der Vergeltung“ V-2 wiesen jedoch keine Zuverlässigkeit auf: Die Raketen explodierten häufig beim Start oder stürzten kurz nach dem Start ab. Da es damals noch keine fortschrittlichen Telemetriesysteme gab, war die einzige Möglichkeit, die Ursachen der Misserfolge zu bestimmen, die visuelle Beobachtung des Startvorgangs, was allerdings äußerst riskant war.
Vorbereitung für den Start der V-2-Rakete auf dem Prüfstand in Peenemünde
Um die Aufgabe der Raketenwaffenentwickler zu erleichtern und deren Leben nicht zu gefährden, konstruierte der deutsche Elektroingenieur Walter Bruch das sogenannte CCTV-System (Closed Circuit Television — geschlossenen Kreislauf-Überwachungssystem). Die notwendige Ausrüstung wurde auf dem Prüfstand in Peenemünde installiert. Das Werk des deutschen Elektroingenieurs ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Tests aus sicherer Entfernung von 2,5 Kilometern zu beobachten, ohne um ihr eigenes Leben fürchten zu müssen.
Trotz aller Vorteile hatte das Videoüberwachungssystem Bruche einen erheblichen Nachteil: Es fehlte ein Videoaufzeichnungsgerät, sodass der Bediener keinen Augenblick von seinem Arbeitsplatz weg sein konnte. Die Schwere dieses Problems wird durch eine Studie von IMS Research verdeutlicht, die in unserer Zeit durchgeführt wurde. Laut den Ergebnissen wird ein physisch gesunder, gut ausgeruhter Mensch bis zu 45 % wichtiger Ereignisse bereits nach 12 Minuten Beobachtung übersehen, und nach 22 Minuten wird dieser Wert 95 % erreichen. Wenn dieser Fakt im Bereich der Raketentestung keine besondere Rolle spielte, da Wissenschaftler nicht stundenlang vor Bildschirmen sitzen mussten, wirkte sich das Fehlen einer Videoaufzeichnungsmöglichkeit in Bezug auf Sicherheitssysteme deutlich negativ auf deren Effektivität aus.
So ging es bis 1956, als der erste Videorekorder Ampex VR 1000 das Licht der Welt erblickte, der wieder von unserem ehemaligen Landsmann Alexander Matwejewitsch Poniatow entworfen wurde. Ähnlich wie Zworykin stellte der Wissenschaftler seine Loyalität zur Weißen Armee unter Beweis und emigrierte nach deren Niederlage zunächst nach China, wo er sieben Jahre in einem der Energieunternehmen Shanghais arbeitete, danach lebte er eine Zeitlang in Frankreich und zog Ende der 1920er Jahre dauerhaft in die USA, wo er 1932 die amerikanische Staatsbürgerschaft erhielt.
Alexander Matwejewitsch Poniatow und das Prototyp des ersten Videorekorders der Welt Ampex VR 1000
In den folgenden 12 Jahren arbeitete Poniatow für Unternehmen wie General Electric, Pacific Gas and Electric und Dalmo-Victor Westinghouse. 1944 beschloss er jedoch, sein eigenes Unternehmen zu gründen, und registrierte die Ampex Electric and Manufacturing Company. Zunächst spezialisierte sich Ampex auf die Herstellung hochpräziser Antriebe für Radarsysteme, nach dem Krieg wurde die Tätigkeit des Unternehmens jedoch auf ein vielversprechenderes Gebiet umgestellt – die Produktion von Magnettonaufnahmegeräten. Von 1947 bis 1953 brachte das Unternehmen Poniatows mehrere sehr erfolgreiche Modellreihen von Magnetophonen auf den Markt, die im Bereich des professionellen Journalismus Verwendung fanden.
Im Jahr 1951 entschieden sich Pjontakov und seine Haupttechnischen Berater Charles Ginsburg, Weitera Selsted und Miron Stolyarov, einen Schritt weiter zu gehen und ein Videoaufnahmegerät zu entwickeln. Im selben Jahr erstellten sie den Prototyp Ampex VR 1000B, der das Prinzip der quergestreiften Aufzeichnung von Informationen mit rotierenden Magnetköpfen verwendete. Diese Konstruktion ermöglichte es, das notwendige Leistungsniveau für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen mit Frequenzen von mehreren Megahertz zu gewährleisten.
Schema der quergestreiften Aufzeichnung von Videosignalen
Das erste kommerzielle Modell der Serie Apex VR 1000 wurde fünf Jahre später vorgestellt. Zum Zeitpunkt der Markteinführung wurde das Gerät für 50.000 Dollar verkauft, was damals eine enorme Summe war. Zum Vergleich: Der in demselben Jahr erschienene Chevy Corvette wurde nur für 3.000 Dollar angeboten, und dieses Auto gehörte, nur so am Rande, zur Kategorie der Sportwagen.
Gerade die hohe Kosten der Ausrüstung hatte lange Zeit eine hemmende Wirkung auf die Entwicklung der Videoüberwachung. Um diesen Umstand zu veranschaulichen, genügt es zu sagen, dass die Polizei im Zuge der Vorbereitungen für den Besuch der thailändischen Königsfamilie in London nur zwei Kameras auf dem Trafalgar Square installierte (und das – zur Gewährleistung der Sicherheit der Spitzenkräfte des Staates), während das Sicherheitssystem nach Abschluss aller Veranstaltungen demontiert wurde.
Queen Elizabeth II und Prinz Philip, Herzog von Edinburgh, empfangen König Bhumibol und Königin Sirikit von Thailand.
Die Einführung von Annäherungs-, Panorama- und Timer-Drehfunktionen hat es ermöglicht, die Kosten für den Bau von Sicherheitssystemen zu optimieren, indem die Anzahl der für die Überwachung eines Gebiets erforderlichen Geräte verringert wurde. Dennoch erforderte die Umsetzung solcher Projekte nach wie vor erhebliche finanzielle Mittel. So kostete beispielsweise das für die Stadt Olean (New York) entwickelte städtische Überwachungssystem, das 1968 in Betrieb genommen wurde, die Stadtbehörden 1,4 Millionen Dollar, und die Implementierung dauerte 2 Jahre, obwohl die gesamte Infrastruktur lediglich aus 8 Kameras bestand. Natürlich war damals von einer 24/7-Aufnahme nicht die Rede: Der Videorecorder wurde nur auf Befehl des Operators eingeschaltet, da sowohl das Band als auch die Ausrüstung zu teuer waren, um sie im 24/7-Betrieb zu nutzen.
Alles änderte sich mit der Verbreitung des VHS-Standards, dessen Entstehung wir dem japanischen Ingenieur Shizuo Takano verdanken, der bei JVC arbeitete.
Shizuo Takano, der Schöpfer des VHS-Formats
Das Format sah die Verwendung der azimutalen Aufzeichnung vor, bei der sofort zwei Videoköpfe zum Einsatz kamen. Jeder von ihnen zeichnete ein Fernsehfeld auf und hatte Arbeitsabstände, die um je 6° in entgegengesetzte Richtungen von der senkrechten Ausrichtung abgewichen waren, was die Übersprechstörungen zwischen benachbarten Videobahnen reduzierte und den Abstand zwischen ihnen erheblich verringerte, wodurch die Aufzeichnungsdichte erhöht wurde. Die Videoköpfe befanden sich auf einer Trommel mit einem Durchmesser von 62 mm, die mit einer Frequenz von 1500 Umdrehungen pro Minute drehte. Neben den geneigten Videobändern wurden am oberen Rand des Magnetbandes zwei Tonaufzeichnungsspuren aufgezeichnet, die durch einen schützenden Abstand getrennt waren. Am unteren Rand des Bandes wurde eine Steuerspur aufgezeichnet, die die Bildsynchrosignale enthielt.
Bei der Verwendung des VHS-Formats wurde ein zusammengesetztes Videosignal auf das Band aufgezeichnet, was es ermöglichte, nur einen einzigen Kommunikationskanal zu verwenden und die Verkabelung zwischen empfangenden und sendenden Geräten erheblich zu vereinfachen. Darüber hinaus basierte das VHS-Format im Gegensatz zu den in jener Zeit populären Formaten Betamax und U-matic, die einen U-förmigen Mechanismus zur Beladung des Magnetbandes mit einer rotierenden Plattform verwendeten, was auch für alle vorherigen Kassettensysteme charakteristisch war, auf einem neuen Prinzip der sogenannten M-Beladung.
Das Schema der M-Beladung des Magnetbandes in der VHS-Kassette
Das Herausnehmen und Beladen des Magnetbandes erfolgte mittels zweier Führungsstifte, von denen jeder aus einer vertikalen Rolle und einem schrägen zylindrischen Ständer bestand, der den genauen Winkel des Eingangs des Bandes auf die Trommel der rotierenden Köpfe bestimmte, was die Neigung der Aufzeichnung zur Grundkante sicherstellte. Die Winkel, in denen das Band von der Trommel ein- und ausging, entsprachen dem Neigungswinkel der Drehscheibe zur Basis des Mechanismus, sodass beide Rollen der Kassette in einer Ebene waren.
Der Mechanismus der M-Beladung erwies sich als zuverlässiger und half, die mechanische Belastung des Bandes zu reduzieren. Das Fehlen einer rotierenden Plattform vereinfachte die Herstellung sowohl der Kassetten als auch der Videorecorder, was sich positiv auf die Kostenstruktur auswirkte. Dank dessen gewann VHS eindeutig den "Formatkrieg" und machte Videoüberwachung wirklich zugänglich.
Die Videokameras standen ebenfalls nicht still: Anstelle von Geräten mit Elektronenstrahlröhren traten Modelle auf Basis von CCD-Sensoren. Die Schöpfung letzterer verdanken wir Willard Boyle und George Smith, die bei AT&T Bell Labs an Halbleiterspeicherlösungen arbeiteten. Im Rahmen ihrer Forschung entdeckten die Physiker, dass die von ihnen entwickelten integrierten Schaltkreise dem photoelektrischen Effekt unterlagen. Bereits 1970 präsentierten Boyle und Smith die ersten linearen Fotodetektoren (CCD-Linien).
Im Jahr 1973 begann die Firma Fairchild mit der Serienproduktion von CCD-Sensoren mit einer Auflösung von 100 × 100 Pixeln, und 1975 entwickelte Steve Sasson von Kodak auf Basis eines solchen Sensors die erste digitale Kamera. Diese war jedoch völlig unbrauchbar, da der Prozess der Bilderstellung 23 Sekunden dauerte und die anschließende Speicherung auf ein 8-mm-Band anderthalb Mal so lange in Anspruch nahm. Außerdem benötigte die Kamera 16 Nickel-Cadmium-Batterien als Stromquelle und wog insgesamt 3,6 kg.
Steve Sasson und die erste digitale Kodak-Kamera im Vergleich zu modernen "Kompaktkameras"
Den größten Beitrag zur Entwicklung des Marktes für Digitalkameras leistete die Firma Sony und insbesondere Kazuo Iwama, der in diesen Jahren die Sony Corporation of America leitete. Er insistierte darauf, enorme Mittel in die Entwicklung eigener CCD-Chips zu investieren, sodass die Firma bereits 1980 die erste Farb-CCD-Videokamera XC-1 präsentierte. Nach dem Tod von Kazuo im Jahr 1982 wurde auf seinem Grabstein eine Grabplatte mit integriertem CCD-Sensor installiert.
Kazuo Iwama, Präsident der Sony Corporation of America in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts
Der September 1996 war dann von einem Ereignis geprägt, das in seiner Bedeutung mit der Erfindung des Iconoscope vergleichbar ist. Genau zu diesem Zeitpunkt stellte das schwedische Unternehmen Axis Communications die weltweit erste „Digitalkamera mit Webserver-Funktionen“ NetEye 200 vor.
Axis Neteye 200 — die erste IP-Kamera der Welt
Selbst zum Zeitpunkt der Veröffentlichung war NetEye 200 schwerlich als Kamera im gewohnten Sinne zu bezeichnen. Das Gerät konnte seinen Verwandten buchstäblich in allen Belangen nicht das Wasser reichen: Seine Leistung variierte von 1 Bild pro Sekunde im CIF-Format (352 × 288 oder 0,1 MP) bis zu 1 Bild alle 17 Sekunden im 4CIF-Format (704 × 576, 0,4 MP), wobei die Aufzeichnung nicht einmal in einer einzelnen Datei, sondern als Folge von JPEG-Bildern gespeichert wurde. Dennoch war das eigentliche Highlight des Produkts von Axis nicht die Aufnahmegeschwindigkeit oder die Bildschärfe, sondern der integrierte RISC-Prozessor ETRAX und der eingebaute Ethernet-Port 10Base-T, der es ermöglichte, die Kamera direkt an den Router oder die Netzwerkkarte des PCs wie ein gewöhnliches Netzwerkgerät anzuschließen und sie mit den mitgelieferten Java-Anwendungen zu steuern. Diese Innovation ließ viele Hersteller von Überwachungssystemen ihre Ansichten grundlegend überdenken und prägte über viele Jahre hinweg die allgemeine Entwicklungsrichtung der Branche.
Mehr Möglichkeiten – höhere Kosten
Trotz der rasanten Entwicklung der Technologien bleibt die finanzielle Seite auch nach all den Jahren ein Schlüsselfaktor bei der Planung von Überwachungssystemen. Obwohl der technische Fortschritt zu einer erheblichen Senkung der Kosten für die Ausrüstung geführt hat, wodurch es heute möglich ist, ein System ähnlich dem, das Ende der 60er Jahre in Oleane installiert wurde, für nur ein paar Hundert Dollar und in ein paar Stunden realer Zeit zusammenzustellen, kann eine solche Infrastruktur die stark gestiegenen Anforderungen der modernen Wirtschaft nicht mehr erfüllen.
In vielerlei Hinsicht ist dies durch eine Verschiebung der Prioritäten zu erklären. Während Videoüberwachung früher nur zur Gewährleistung der Sicherheit auf einem bewachten Gelände eingesetzt wurde, ist heute der Hauptmotor für die Entwicklung dieser Branche (laut der Einschätzung von Transparency Market Research) der Einzelhandel, dem solche Systeme helfen, verschiedene Marketingaufgaben zu lösen. Ein typisches Szenario ist die Bestimmung der Conversion-Rate auf der Grundlage von Informationen über die Anzahl der Besucher und die Anzahl der Kunden, die die Kassen passiert haben. Fügen wir hier noch ein Gesichtserkennungssystem hinzu, indem wir es mit einem bestehenden Loyalitätsprogramm integrieren, erhalten wir die Möglichkeit, das Verhalten der Käufer im Zusammenhang mit soziodemografischen Faktoren zu analysieren, um anschließend personalisierte Angebote (individuelle Rabatte, profitable Bündel usw.) zu erstellen.
Das Problem besteht darin, dass die Implementierung eines solchen Videoanalysesystems mit erheblichen Investitionen und Betriebskosten verbunden ist. Ein Stolperstein ist hier die Gesichtserkennung der Käufer. Es ist eine Sache, das Gesicht frontal an der Kasse bei kontaktloser Zahlung zu scannen, und eine ganz andere, dies im Warenfluss (im Verkaufsraum), aus verschiedenen Winkeln und bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu tun. Hier kann nur die 3D-Modellierung von Gesichtern in Echtzeit unter Verwendung von Stereo-Kameras und Machine-Learning-Algorithmen eine ausreichende Effizienz demonstrieren, was zu einem unvermeidlichen Anstieg der Belastung der gesamten Infrastruktur führt.
In Anbetracht dessen hat das Unternehmen Western Digital das Konzept der Core to Edge Storage for Surveillance entwickelt und bietet den Kunden ein umfassendes Sortiment moderner Lösungen für Videoüberwachungssysteme „von der Kamera bis zum Server“ an. Die Kombination aus fortschrittlicher Technologie, Zuverlässigkeit, Kapazität und Leistung ermöglicht es, ein harmonisches Ökosystem aufzubauen, das praktisch jede gesetzte Aufgabe lösen und die Kosten für dessen Bereitstellung und Wartung optimieren kann.
Die Flaggschiff-Serie unseres Unternehmens ist die Familie spezialisierter Festplatten für Videoüberwachungssysteme WD Purple mit Kapazitäten von 1 bis 18 Terabyte.
Die Speicher der lila Serie wurden speziell für den 24/7-Betrieb in hochauflösenden Überwachungssystemen entwickelt und integrieren die neuesten Errungenschaften von Western Digital in der Festplattentechnologie.
- HelioSeal-Plattform
Die größeren Modelle der WD Purple-Serie mit Kapazitäten von 8 bis 18 TB basieren auf der HelioSeal-Plattform. Die Gehäuse dieser Speichermedien sind absolut hermetisch abgeschlossen, und der Luftdichtungsblock ist mit verdünntem Helium gefüllt. Die Reduzierung des Widerstands in der Gasumgebung und der Turbulenzwerte hat es ermöglicht, die Dicke der Magnetscheiben zu verringern und eine höhere Aufzeichnungsdichte mit der CMR-Methode zu erreichen, indem die Präzision der Kopfpositionierung (unter Verwendung der Advanced Format Technology) erhöht wurde. Infolgedessen sorgt der Wechsel zu WD Purple für eine Kapazitätssteigerung von bis zu 75 % in denselben Racks, ohne dass eine Skalierung der Infrastruktur erforderlich ist. Darüber hinaus sind Helium-Speicher im Vergleich zu herkömmlichen HDDs um 58 % energieeffizienter, da der Energieverbrauch für das Anlaufen und Drehen der Spindel reduziert wird. Zusätzliche Einsparungen ergeben sich durch die Senkung der Klimatisierungskosten: Bei gleicher Auslastung sind WD Purple im Durchschnitt um 5 °C kühler als die Alternativen.
- AllFrame AI-Technologie
Selbst kleinste Unterbrechungen während der Aufzeichnung können zu einem Verlust kritischer Videodaten führen, was eine spätere Analyse der erhaltenen Informationen unmöglich macht. Um dies zu verhindern, wurde in die Firmware der „lila“ Serie die Unterstützung für den optionalen Abschnitt Streaming Feature Set des ATA-Protokolls integriert. Zu seinen Möglichkeiten gehört die Optimierung der Cache-Nutzung je nach Anzahl der verarbeiteten Videoströme sowie die Verwaltung der Priorität beim Ausführen von Lese-/Schreibbefehlen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Bildausfällen und Bildartefakten minimiert wird. Gleichzeitig ermöglicht das innovative Set von Algorithmen AllFrame AI den Einsatz von Festplatten in Systemen, die eine erheblich hohe Anzahl isochroner Streams verarbeiten: Die WD Purple-Festplatten unterstützen den gleichzeitigen Betrieb mit 64 hochauflösenden Kameras und sind für hochbelastete Systeme der Videoanalyse und des Deep Learning optimiert.
- Time Limited Error Recovery-Technologie
Eine der häufigsten Probleme bei der Arbeit mit hochbelasteten Servern ist der spontane Ausfall des RAID-Arrays, verursacht durch eine Überschreitung der zulässigen Fehlerkorrekturzeit. Die Option Time Limited Error Recovery hilft, das Ausschalten der HDD zu vermeiden, falls das Timeout länger als 7 Sekunden dauert: damit dies nicht geschieht, sendet das Laufwerk ein entsprechendes Signal an den RAID-Controller, wonach der Korrekturvorgang bis zum Stillstand des Systems verschoben wird.
- Das Überwachungssystem Western Digital Device Analytics
Die zentralen Aufgaben, die bei der Planung von Videoüberwachungssystemen zu lösen sind, bestehen in der Verlängerung der ununterbrochenen Betriebszeit und der Verringerung der Ausfallzeiten aufgrund von Fehlern. Mit Hilfe der innovativen Softwarelösung Western Digital Device Analytics (WDDA) erhält der Administrator Zugriff auf zahlreiche parametrierbare, betriebliche und diagnostische Daten zum Zustand der Speichergeräte, was eine schnelle Identifizierung von Problemen im Betrieb des Videoüberwachungssystems ermöglicht, die rechtzeitige Planung der Wartung und die rechtzeitige Identifizierung von Festplatten, die ersetzt werden müssen. All dies trägt erheblich zur Erhöhung der Ausfallsicherheit der Sicherheitsinfrastruktur bei und minimiert die Wahrscheinlichkeit des Verlusts kritischer Daten.
Speziell für moderne Digitalkameras hat Western Digital eine Reihe von hochzuverlässigen SD-Karten der Serie WD Purple entwickelt. Eine erweiterte Schreibkapazität und die Widerstandsfähigkeit gegen negative Umwelteinflüsse ermöglichen die Verwendung dieser Karten für die Ausstattung sowohl interner als auch externer Videoüberwachungskameras sowie für den Einsatz in eigenständigen Sicherheitssystemen, in denen microSD-Karten die Hauptspeichergeräte darstellen.
Momentan umfasst die Serie der SD-Karten WD Purple zwei Produktlinien: WD Purple QD102 und WD Purple SC QD312 Extreme Endurance. Ersteres umfasst vier Modifikationen von Flash-Laufwerken mit Kapazitäten von 32 bis 256 GB. Im Vergleich zu Verbraucherlösungen wurden die WD Purple speziell an moderne digitale Videoüberwachungssysteme angepasst, indem eine ganze Reihe wichtiger Verbesserungen implementiert wurden:
- Die Wasserbeständigkeit (das Produkt kann bis zu einer Tiefe von 1 Meter in Süß- oder Salzwasser eingetaucht werden) und der erweiterte Temperaturbereich (von -25 °C bis +85 °C) ermöglichen eine ebenso effektive Nutzung der WD Purple-Karten für die Ausstattung von sowohl Innen- als auch Außen-Videoüberwachungsgeräten, unabhängig von Wetter- und Klimabedingungen;
- Der Schutz gegen statische Magnetfelder mit einer Induktion von bis zu 5000 Gs sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber starken Vibrationen und Stößen bis zu 500 g schließen die Wahrscheinlichkeit des Verlusts von kritischen Daten selbst im Falle einer Beschädigung der Kamera vollständig aus;
- Die garantierte Lebensdauer von 1000 Programmier-/Löschzyklen ermöglicht eine mehrmalige Verlängerung der Lebensdauer der Speicherkarte, selbst im 24/7-Betrieb, und reduziert damit erheblich die Betriebskosten für das Sicherheitssystem;
- Die Funktion der Fernüberwachung hilft dabei, den Zustand jeder Karte schnell zu überwachen und die Wartungsarbeiten effektiver zu planen, was die Zuverlässigkeit der Sicherheitsinfrastruktur zusätzlich erhöht;
- Die Einhaltung der Geschwindigkeitsklassen UHS Speed Class 3 und Video Speed Class 30 (für Karten mit einem Volumen von 128 GB oder mehr) macht die WD Purple-Karten geeignet für den Einsatz in hochauflösenden Kameras, einschließlich Panoramakameras.
Die Produktreihe WD Purple SC QD312 Extreme Endurance umfasst drei Modelle: 64, 128 und 256 Gigabyte. Im Gegensatz zu WD Purple QD102 können diese Speicherkarten erheblich größere Belastungen standhalten: Ihre Lebensdauer beträgt 3000 P/E-Zyklen, was diese Flash-Laufwerke zur idealen Lösung für den Einsatz an besonders geschützten Standorten macht, an denen 24/7 aufgezeichnet wird.
Quelle: habr.com
