Die Funktionen moderner Überwachungssysteme gehen längst über die bloße Videoaufzeichnung hinaus. Die Erkennung von Bewegungen im Interessensbereich, das Zählen und die Identifizierung von Personen und Fahrzeugen sowie das Verfolgen von Objekten im Verkehrsfluss sind heute selbst mit den günstigsten IP-Kameras möglich. Verfügt man über einen ausreichend leistungsfähigen Server und die erforderliche Software, werden die Möglichkeiten der Sicherheitsinfrastruktur nahezu unbegrenzt. Dabei konnten solche Systeme früher nicht einmal Videos aufzeichnen.
Vom Pantelgraphen zum mechanischen Fernseher
Die ersten Versuche, Bilder über Entfernungen zu übertragen, wurden bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts unternommen. Im Jahr 1862 entwickelte der florentinische Abt Giovanni Caselli ein Gerät, das nicht nur Bilder übertragen, sondern auch empfangen konnte — den Pantelgraphen. Dies als 'mechanischen Fernseher' zu bezeichnen, wäre jedoch eine ziemliche Übertreibung: Tatsächlich schuf der italienische Erfinder einen Prototyp eines Faxgeräts.
Pantelgraph von Giovanni Caselli
Der elektrochemische Telegraph von Caselli funktionierte wie folgt. Das übertragene Bild wurde zunächst in ein geeignetes Format «konvertiert», indem es mit nicht leitenden Tinten auf eine Zinnfolie (Zinnfolie) gezeichnet wurde, und dann mit Klammern auf einer gewölbten Kupferbasis fixiert. Die Lesespitze war eine goldene Nadel, die zeilenweise mit einem Abstand von 0,5 mm über das Metallblatt scannte. Wenn die Nadel über einem Bereich mit nicht leitenden Tinten war, wurde der Erdungskreis unterbrochen und Strom wurde auf die Drähte gesendet, die den sendenden Telegraphen mit dem empfangenden verbanden. Gleichzeitig bewegte sich die empfindliche Nadel über ein Blatt dicker Papiers, das mit einer Mischung aus Gelatine und Kaliumhexacyanoferrat getränkt war. Durch den elektrischen Strom verdunkelte sich die Verbindung, wodurch das Bild entstand.
Ein solches Gerät hatte viele Mängel, unter denen die niedrige Leistung, die Notwendigkeit der Synchronisierung von Empfänger und Sender, von der die Qualität des endgültigen Bildes abhing, sowie der hohe Aufwand und die Kosten für die Wartung besonders hervorzuheben sind. Daher war die Ära des Pantelografen äußerst kurz. So arbeiteten zum Beispiel die von Kazelli eingesetzten Geräte entlang der Telegrafenlinie Moskau – Sankt Petersburg nur etwas länger als ein Jahr: Sie wurden am 17. April 1866, dem Eröffnungstag der Telegrafenverbindung zwischen den beiden Hauptstädten, in Betrieb genommen und bereits Anfang 1868 demontiert.
Viel praktischer erwies sich der Bildtelegraf, der 1902 von Arthur Korn auf der Grundlage des ersten Fotoelements, das der russische Physiker Alexander Stoletow erfand, geschaffen wurde. Das Gerät erlangte weltweite Bekanntheit am 17. März 1908: An diesem Tag wurde mithilfe des Bildtelegrafen aus einer Polizeistation in Paris ein Foto eines Verbrechers nach London übermittelt, wodurch die Polizisten schließlich in der Lage waren, den Täter zu identifizieren und festzunehmen.
Arthur Korn und sein Bildtelegraph
Ein solches Gerät bot eine anständige Detailgenauigkeit des fotografischen Bildes und erforderte keine spezielle Vorbereitung mehr. Für die Übertragung eines Bildes in Echtzeit war es jedoch nach wie vor ungeeignet: Die Verarbeitung eines Fotos dauerte etwa 10–15 Minuten. Der Bildtelegraph fand jedoch in der Kriminalistik gute Anwendung (die Polizei nutzte ihn zur Übertragung von Fotos, Phantombildern und Fingerabdrücken zwischen Abteilungen und sogar Ländern) sowie im Nachrichtenjournalismus.
Der echte Durchbruch in diesem Bereich erfolgte 1909: Genau zu diesem Zeitpunkt gelang es Georges Rinu, ein Bild mit einer Aktualisierungsfrequenz von 1 Bild pro Sekunde zu übertragen. Da das telefotografische Gerät über einen „Sensor“ verfügte, der aus einer Mosaik von selenhaltigen Fotozellen bestand, und seine Auflösung nur 8 × 8 „Pixel“ betrug, kam es nie über die Laborwände hinaus. Dennoch legte die Tatsache seiner Existenz die notwendige Grundlage für weitere Forschungen im Bereich der Bildübertragung.
Wirklich erfolgreich auf diesem Gebiet war der schottische Ingenieur John Baird, der in die Geschichte eingegangen ist als die erste Person, die es geschafft hat, ein Bild in Echtzeit über eine Distanz zu übertragen. Daher wird er auch als der „Vater“ des mechanischen Fernsehens (und des Fernsehens insgesamt) angesehen. Angesichts der Tatsache, dass Baird beinahe während seiner Experimente bei einem Stromschlag von 2000 Volt sein Leben verlor, ist diese Bezeichnung mehr als gerechtfertigt.
John Baird, Erfinder des Fernsehens
In Bairds Kreation wurde eine spezielle Scheibe verwendet, die der deutsche Techniker Paul Nipkow bereits 1884 erfand. Die Nipkow-Scheibe aus undurchsichtigem Material mit einer Reihe von Löchern gleichen Durchmessers, die spiralförmig gleichmäßig um die Mitte der Scheibe angeordnet sind, wurde sowohl zum Scannen des Bildes als auch zu seiner Darstellung auf dem empfangenden Gerät verwendet.
Gerät der Nipkow-Scheibe
Das Objektiv fokussierte das Bild des Aufnahmeobjekts auf der Oberfläche der rotierenden Scheibe. Das Licht, das durch die Löcher fiel, traf auf einen Fotoelektron, wodurch das Bild in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde. Da die Löcher spiralförmig angeordnet waren, führte jedes von ihnen praktisch eine zeilenweise Abtastung eines bestimmten Bildbereichs durch, der vom Objektiv fokussiert wurde. Eine ähnliche Scheibe war auch im Wiedergabegerät vorhanden, jedoch war dahinter eine leistungsstarke elektrische Lampe, die Helligkeitsschwankungen wahrnahm, und vor ihr befand sich eine Vergrößerungslinse oder ein Linsensystem, das das Bild auf den Bildschirm projizierte.
Funktionsprinzip mechanischer Fernsehsysteme
Das Gerät von Baird verwendete eine Nipkow-Scheibe mit 30 Löchern (als Folge hatte das erhaltene Bild eine Auflösung von insgesamt 30 Zeilen vertikal) und konnte Objekte mit einer Frequenz von 5 Bildern pro Sekunde scannen. Das erste erfolgreiche Experiment zur Übertragung eines schwarz-weißen Bildes fand am 2. Oktober 1925 statt: Damals gelang es dem Ingenieur erstmals, ein Halbtontbild einer sprechenden Puppe von einem Gerät auf ein anderes zu übertragen.
Während des Experiments klingelte der Paketdienst an der Tür, der wichtige Korrespondenz zustellen sollte. Ermutigt durch den Erfolg packte Baird den entmutigten jungen Mann am Handgelenk 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 Taynton, der zur richtigen Zeit am richtigen Ort war, in die Geschichte ein als der erste Mensch, der "in den Fernseher kam".
Im Jahr 1927 führte Baird die erste Fernsehsendung zwischen London und Glasgow (über eine Distanz von 705 km) durch Telefonleitungen durch. 1928 gründete er die Baird Television Development Company Ltd, die erfolgreich die erste transatlantische Übertragung eines Fernsehsignals zwischen London und Hartsdale (New York) realisierte. Die Demonstration der Fähigkeiten des 30-Kanal-Systems von Baird stellte die beste Werbung dar: Bereits 1929 nahm die BBC es in Betrieb und nutzte es erfolgreich in den folgenden 6 Jahren, bis es durch modernere Geräte auf Basis von Elektronenstrahlröhren abgelöst wurde.
Ikonoskop — der Vorbote einer neuen Ära
Die Erfindung der Elektronenröhre verdanken wir unserem ehemaligen Landsmann Wladimir Kosmitsch Sworykin. Während des Bürgerkriegs schloss sich der Ingenieur der weißen Bewegung an und floh über Jekaterinburg nach Omsk, wo er sich mit der Ausstattung von Rundfunkstationen beschäftigte. 1919 ging Sworykin auf eine Geschäftsreise nach New York. Zu diesem Zeitpunkt fand die Omsker Operation (November 1919) statt, die dazu führte, dass die Stadt nahezu kampflos von der Roten Armee eingenommen wurde. 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 zu den führenden Elektroingenieuren der USA gehörte, während er zugleich die Übertragung von Bildern über große Entfernungen erforschte.
Wladimir Kosmitsch Sworykin, Erfinder des Ikonoskops
Bis 1923 gelang es dem Ingenieur, das erste Fernsehgerät zu entwickeln, das auf einer übertragenden Elektronenröhre mit mosaikartigem Fotokathoden basierte. Doch die neue Leitung nahm die Arbeiten des Wissenschaftlers nicht ernst, sodass Zworykin lange Zeit Forschungsarbeiten alleine und unter extrem eingeschränkten Ressourcen durchführen musste. Die Möglichkeit, wieder aktiv an seiner Forschung zu arbeiten, ergab sich für Zworykin erst 1928, als er einen anderen Emigranten aus Russland – David Sarnoff – kennenlernte, der zu diesem Zeitpunkt das Amt des Vizepräsidenten der Radio Corporation of America (RCA) innehatte. Sarnoff, der die Ideen des Erfinders als vielversprechend ansah, ernannte Zworykin zum Leiter des RCA-Elektroniklabors, und die Sache geriet in Bewegung.
Im Jahr 1929 stellte Wladimir K. einen funktionalen Prototyp einer Hochvakuum-Fernsehröhre (Braun Tube) vor, und 1931 beendete er die Arbeit an einem Empfangsgerät, das er "Ikonoskop" nannte (abgeleitet von griechisch eikon — "Bild" und skopeo — "sehen"). Das Ikonoskop war ein Vakuum-Glasbehälter, in dem ein lichtempfindliches Ziel und eine schräg dazu angeordnete Elektronenpistole befestigt waren.
Prinzipielle Diagramm des Ikonoskops
Der lichtempfindliche Zielbereich mit den Abmessungen 6 × 19 cm bestand aus einer dünnen Isolatorschicht (Mica), auf deren eine Seite mikroskopisch kleine (jeweils einige Dutzend Mikrometer große) Silbertröpfchen in einer Anzahl von etwa 1.200.000 Stück aufgebracht waren, die mit Cäsium beschichtet waren, während die andere Seite mit einer durchgehenden Silberbeschichtung versehen war, von dessen Oberfläche das Ausgangssignal abgenommen wurde. Bei Beleuchtung des Ziels erwarben die Silbertröpfchen unter dem Einfluss des photoelektrischen Effekts eine positive Ladung, deren Größe vom Beleuchtungsgrad abhängt.
Das Original-Ikonoskop in der Ausstellung des Tschechischen Nationalmuseums für Technik
Der Iconoskop bildete die Grundlage für die ersten Systeme des digitalen Fernsehens. Sein Erscheinen ermöglichte eine signifikante Verbesserung der Bildqualität durch die Vergrößerung der Anzahl der Elemente im Fernsehbild: von 300 × 400 Punkten in den ersten Modellen auf 1000 × 1000 Punkte in den fortschrittlicheren. Obwohl das Gerät einige Mängel aufwies, zu denen eine geringe Empfindlichkeit (für eine vollständige Aufnahme war eine Beleuchtung von mindestens 10.000 Lux erforderlich) und trapezförmige Verzerrungen gehörten, die durch die Nichtübereinstimmung der optischen Achse mit der Achse der Elektronenröhre verursacht wurden, war die Erfindung von Zworykin ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Videoüberwachung und trug maßgeblich zur weiteren Entwicklung der Branche bei.
Auf dem Weg von „Analog“ zu „Digital“
Wie so oft wird die Entwicklung bestimmter Technologien durch militärische Konflikte vorangetrieben, und die Videoüberwachung bildet da keine Ausnahme. Während des Zweiten Weltkriegs begann das Dritte Reich mit der intensiven Entwicklung von ballistischen Langstreckenraketen. Dennoch waren die ersten Prototypen der berühmten 'Vergeltungswaffe' V-2 nicht zuverlässig: Die Raketen explodierten häufig beim Start oder fielen kurz nach dem Abheben wieder zu Boden. Da es damals keine fortschrittlichen Telemetriesysteme gab, war die einzige Möglichkeit, die Ursache der Misserfolge zu ermitteln, die visuelle Beobachtung des Startprozesses, was jedoch äußerst riskant war.
Vorbereitung zum Start der V-2-Rakete auf dem Testgelände in Peenemünde
Um Entwicklern von Raketenwaffen das Leben zu erleichtern und sie nicht in Gefahr zu bringen, konstruierte der deutsche Elektroingenieur Walter Bruch ein sogenanntes CCTV-System (Closed Circuit Television — System für geschlossenes Fernsehen). Die erforderliche Ausrüstung wurde auf dem Testgelände in Peenemünde installiert. Das Werk des deutschen Elektroingenieurs ermöglichte es Wissenschaftlern, den Verlauf der Tests aus einer sicheren Entfernung von 2,5 Kilometern zu beobachten, ohne um ihr eigenes Leben fürchten zu müssen.
Trotz aller Vorteile hatte das Bruch-Überwachungssystem einen erheblichen Nachteil: Es fehlte an einem Videoaufzeichnungsgerät, was bedeutete, dass der Bediener seinen Arbeitsplatz nicht für eine einzige Sekunde verlassen konnte. Die Ernsthaftigkeit dieses Problems wird durch eine aktuelle Studie von IMS Research verdeutlicht. Laut den Ergebnissen wird ein physisch gesunder, gut ausgeruhter Mensch in der Lage sein, bis zu 45 % wichtiger Ereignisse bereits nach 12 Minuten Beobachtung zu verpassen, und nach 22 Minuten wird dieser Wert 95 % erreichen. Während dieser Fakt im Bereich der Tests von Raketenwaffen keine besondere Rolle spielte, da die Wissenschaftler nicht mehrere Stunden lang vor den Bildschirmen sitzen mussten, hatte das Fehlen einer Videoaufzeichnungsfunktion bei Sicherheitssystemen einen deutlichen Einfluss auf deren Effektivität.
Dies dauerte bis 1956, als der erste Videorecorder Ampex VR 1000 das Licht der Welt erblickte, wieder geschaffen von unserem ehemaligen Landsmann Alexander Matweevič Pjanatow. Ähnlich wie Zworykin stellte der Wissenschaftler sich auf die Seite der Weißen Armee, nach deren Niederlage emigrierte er zunächst nach China, wo er sieben Jahre lang bei einem der Elektrizitätsunternehmen in Shanghai arbeitete, dann lebte er einige Zeit in Frankreich, bevor er Ende der 1920er Jahre dauerhaft in die USA zog und 1932 die amerikanische Staatsbürgerschaft erwarb.
Alexander Matweevič Pjanatow und der Prototyp des ersten Videorecorders der Welt, Ampex VR 1000
In den folgenden 12 Jahren arbeitete Panyatov bei 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 von hochpräzisen Antrieben für Radarsysteme, doch nach dem Krieg wurde die Ausrichtung des Unternehmens auf ein vielversprechenderes Gebiet umgestellt — die Produktion von Geräten für magnetische Tonaufzeichnung. Vom Jahr 1947 bis 1953 brachte Panyatovs Unternehmen mehrere erfolgreiche Modelle von Magnetophonen auf den Markt, die in der professionellen Journalistik Verwendung fanden.
Im Jahr 1951 beschlossen Panyatov und seine Haupttechnischen Berater Charles Ginsburg, Weiter Selsted und Miron Stolyarov, einen Schritt weiterzugehen und ein Videoaufzeichnungsgerät zu entwickeln. Im selben Jahr entstand der Prototyp Ampex VR 1000B, der das Prinzip der Querstreifenaufzeichnung von Informationen mit rotierenden Magnetköpfen verwendete. Dieses Design ermöglichte es, das erforderliche Leistungsniveau für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen mit Frequenzen von mehreren Megahertz zu gewährleisten.
Schema der Quasi-Rasteraufzeichnung von Videosignalen
Das erste kommerzielle Modell der Apex VR 1000-Serie wurde nach 5 Jahren 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 herausgekommene Chevy Corvette wurde nur für 3.000 Dollar angeboten, und dieses Auto gehörte, nur für den Moment, zur Kategorie der Sportwagen.
Die hohen Kosten der Ausrüstung haben über einen langen Zeitraum die Entwicklung der Videoüberwachung gehemmt. Um dieses Faktum zu veranschaulichen, genügt es zu sagen, dass die Polizei während der Vorbereitung auf den Besuch der thailändischen Königsfamilie in London nur 2 Videokameras auf dem Trafalgar Square installiert hat (und das — um die Sicherheit der höchsten Staatsbeamten zu gewährleisten), und nach Abschluss aller Veranstaltungen wurde das Sicherheitssystem demontiert.
Die Königin von Großbritannien, Elizabeth II, und Prinz Philip, Herzog von Edinburgh, empfangen den König von Thailand, Bhumibol, und die Königin Sirikit.
Die Einführung von Funktionen wie Zoom, Schwenken und zeitgesteuerten Drehungen hat es ermöglicht, die Kosten für den Aufbau von Überwachungssystemen zu optimieren, indem die Anzahl der für die Überwachung des Gebiets erforderlichen Geräte reduziert wurde. Die Umsetzung solcher Projekte erforderte jedoch nach wie vor erhebliche finanzielle Mittel. So kostete beispielsweise das städtische Überwachungssystem für die Stadt Olean (Bundesstaat New York), das 1968 in Betrieb genommen wurde, die Stadtverwaltung 1,4 Millionen Dollar, und für die Implementierung wurden zwei Jahre benötigt, obwohl die gesamte Infrastruktur nur aus acht Überwachungskameras bestand. Selbstverständlich war zu dieser Zeit von einer kontinuierlichen Aufzeichnung keine Rede: Der Videorecorder wurde nur auf Kommando des Bedieners 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 Einführung wir dem japanischen Ingenieur Shizuo Takano zu verdanken haben, der bei der Firma JVC arbeitete.
Shizuo Takano, der Schöpfer des VHS-Formats
Das Format sah die Verwendung einer azimutalen Aufzeichnung vor, bei der zwei Videoköpfe gleichzeitig eingesetzt wurden. Jeder von ihnen zeichnete ein Fernsehfeld auf und hatte Arbeitsabstände, die um den gleichen Winkel von 6° in entgegengesetzte Richtungen vom lotrechten Ansatz abweichten, was es ermöglichte, die Übersprechstörungen zwischen benachbarten Videospuren zu verringern und den Abstand zwischen ihnen erheblich zu minimieren, wodurch die Aufnahmedichte erhöht wurde. Die Videoköpfe waren auf einer Trommel mit einem Durchmesser von 62 mm montiert, die mit einer Frequenz von 1500 Umdrehungen pro Minute rotierte. Neben den schrägen Videospuren wurden entlang der Oberkante des Magnetbands zwei Audiospuren mit einem schützenden Abstand aufgezeichnet. Entlang der unteren Kante des Bandes wurde eine Steuerungsspur aufgezeichnet, die Bildsynchronimpulse enthielt.
Bei der Verwendung des VHS-Formats wurde ein komposites Videosignal auf das Band geschrieben, das es ermöglichte, mit nur einem Kommunikationskanal auszukommen und die Verdrahtung zwischen dem Empfangsgerät und dem Sender erheblich zu vereinfachen. Darüber hinaus basierte das VHS-Format im Gegensatz zu den damals beliebten Formaten Betamax und U-matic, die einen U-förmigen Mechanismus zur Befüllung des Magnetbandes mit einer drehbaren Plattform verwendeten, die für alle vorherigen Kassettensysteme charakteristisch war, auf einem neuen Prinzip, dem sogenannten M-Einzug.
Schema des M-Einzugs des Magnetbandes in der VHS-Kassette
Das Entnehmen und Befüllen des Magnetbandes erfolgte mittels zweier Führungsforken, von denen jeder aus einer vertikalen Rolle und einem schrägen zylindrischen Ständer bestand, der den genauen Eintrittswinkel des Bandes auf die Trommel der rotierenden Köpfe bestimmte, was den Neigungswinkel der Videobahn zum Basisrand sicherstellte. Die Eintritts- und Austrittswinkel des Bandes von der Trommel entsprachen dem Neigungswinkel der Drehfläche der Trommel zur Basis des Mechanismus, wodurch beide Walzen der Kassette in einer Ebene waren.
Der M-Zuführmechanismus erwies sich als zuverlässiger und half, die mechanische Belastung auf den Film zu reduzieren. Das Fehlen einer drehbaren Plattform vereinfachte die Herstellung sowohl der Kassetten als auch der Videorecorder, was sich positiv auf ihre Kosten auswirkte. In vielerlei Hinsicht verdankt VHS seinen klaren Sieg im "Formatkrieg" dieser Tatsache und machte die Videoüberwachung wirklich erschwinglich.
Auch die Videokameras blieben nicht stehen: die Geräte mit Elektronenstrahlröhren wurden durch Modelle ersetzt, die auf CCD-Sensoren basieren. Die Welt verdankt die letzten Entwicklungen Willard Boyle und George Smith, die bei AT&T Bell Labs an halbleitenden Datenspeichern arbeiteten. Während ihrer Forschung entdeckten die Physiker, dass die von ihnen hergestellten integrierten Schaltkreise dem fotoelektrischen Effekt ausgesetzt sind. Bereits 1970 präsentierten Boyle und Smith die ersten linearen Fotodetektoren (CCD-Linien).
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 die erste digitale Kamera auf der Grundlage eines solchen Sensors. Allerdings war sie völlig unbrauchbar, da der Prozess der Bildaufnahme 23 Sekunden dauerte und die anschließende Speicherung auf eine 8-mm-Kassette eineinhalb Mal länger benötigte. Zudem wurde die Kamera von 16 Nickel-Cadmium-Batterien betrieben, und das gesamte Gerät wog 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, insbesondere Kazuo Iwama, der in dieser Zeit Sony Corporation of America leitete. Er bestand darauf, enorme Mittel in die Entwicklung eigener CCD-Chips zu investieren, weshalb das Unternehmen bereits 1980 die erste Farb-CCD-Videokamera XC-1 vorstellte. Nach dem Tod von Kazuo im Jahr 1982 wurde auf seinem Grabstein eine CCD-Matrix eingebaut.
Kazuo Iwama, Präsident von Sony Corporation of America in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts.
Der September 1996 war von einem Ereignis geprägt, das in seiner Bedeutung mit der Erfindung des Ikonoskops vergleichbar ist. Genau zu dieser Zeit stellte das schwedische Unternehmen Axis Communications die weltweit erste "digitale Kamera mit Webserver-Funktionen", die NetEye 200, vor.
Axis Neteye 200 — die erste IP-Kamera der Welt
Selbst zum Zeitpunkt der Veröffentlichung ließ sich NetEye 200 schwerlich als Kamera im herkömmlichen Sinne bezeichnen. Das Gerät war seinen Mitbewerbern in praktisch allen Belangen unterlegen: seine Leistung reichte 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 separaten Datei, sondern als Folge von JPEG-Bildern gespeichert wurde. Dennoch war das Hauptmerkmal des Produkts von Axis keineswegs die Aufnahmegeschwindigkeit oder die Bildqualität, sondern der integrierte RISC-Prozessor ETRAX und ein Ethernet-Port 10Base-T, der es ermöglichte, die Kamera direkt mit einem Router oder einer Netzwerkkarte des PCs wie ein gewöhnliches Netzwerkgerät zu verbinden und sie mit den mitgelieferten Java-Anwendungen zu steuern. Dieses Innovationsmerkmal ließ viele Hersteller von Videoüberwachungssystemen ihre Ansichten grundlegend überdenken und bestimmte für viele Jahre die allgemeine Richtung der Branche.
Mehr Möglichkeiten — höhere Kosten
Trotz der rasanten Entwicklung der Technologie bleibt der finanzielle Aspekt auch nach all den Jahren ein Schlüsselfaktor bei der Planung von Videoüberwachungssystemen. Zwar hat der technologische Fortschritt zu einer erheblichen Kostenreduktion bei der Hardware geführt, sodass es heute möglich ist, ein System ähnlich dem, das Ende der 60er Jahre in Oleane installiert wurde, für nur einige Hundert Dollar und wenige Stunden Aufwand zu erstellen. Jedoch kann eine solche Infrastruktur die stark gestiegenen Anforderungen der modernen Geschäftswelt nicht mehr erfüllen.
Dies ist zum großen Teil auf eine Verschiebung der Prioritäten zurückzuführen. Während Videoüberwachung früher hauptsächlich zur Gewährleistung der Sicherheit in bewachten Bereichen eingesetzt wurde, ist heute der Hauptmotor für das Wachstum der Branche (laut Schätzungen von Transparency Market Research) der Einzelhandel, der mithilfe solcher Systeme eine Vielzahl von Marketingaufgaben bewältigen kann. Ein typisches Szenario ist die Bestimmung der Konversionsrate basierend auf Informationen über die Anzahl der Besucher und der Kunden, die die Kassen passiert haben. Wenn man zudem ein Gesichtserkennungssystem hinzufügt und dieses mit dem bestehenden Treueprogramm integriert, erhält man die Möglichkeit, das Verhalten der Käufer in Verbindung mit sozialdemografischen Faktoren zu analysieren, um anschließend personalisierte Angebote (individuelle Rabatte, Preis-Bundles usw.) zu erstellen.
Das Problem liegt darin, dass die Implementierung eines solchen Videoanalysesystems mit erheblichen Investitions- und Betriebskosten verbunden ist. Der Knackpunkt hierbei ist die Gesichtserkennung von Käufern. Es ist eine Sache, das Gesicht frontal an der Kasse beim kontaktlosen Bezahlen zu scannen, und ganz etwas anderes, dies im Strom (im Verkaufsraum), aus unterschiedlichen Winkeln und bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu tun. Hier kann nur eine dreidimensionale Echtzeitmodellierung von Gesichtern unter Verwendung von Stereo-Kameras und Machine-Learning-Algorithmen ausreichend effektiv sein, was zu einem unvermeidlichen Anstieg der Belastung der gesamten Infrastruktur führt.
Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen Western Digital das Konzept der Core to Edge Storage for Surveillance entwickelt und den Kunden ein umfassendes Paket moderner Lösungen für Videoaufzeichnungssysteme "von der Kamera bis zum Server" angeboten. Die Kombination aus fortschrittlicher Technologie, Zuverlässigkeit, Kapazität und Leistung ermöglicht es, ein harmonisches Ökosystem aufzubauen, das nahezu jede gestellte Aufgabe lösen kann und die Kosten für die Implementierung und den Betrieb optimiert.
Das Flaggschiff unseres Unternehmens ist die Familie von spezialisierten Festplatten für Videoüberwachungssysteme WD Purple mit Kapazitäten von 1 bis 18 Terabyte.
Die Speicher der lila Serie wurden speziell für den 24-Stunden-Einsatz in hochauflösenden Überwachungssystemen entwickelt und integrieren die neuesten Fortschritte von Western Digital in der Festplattentechnologie.
- Die HelioSeal Plattform
Die höheren Modelle der WD Purple-Serie mit Kapazitäten von 8 bis 18 TB basieren auf der HelioSeal-Plattform. Die Gehäuse dieser Speicher sind vollständig hermetisch, und der Luftdichtblock ist nicht mit Luft, sondern mit verdünntem Helium gefüllt. Die Verringerung des Widerstands in der Gasumgebung und der Turbulenzwerte hat es ermöglicht, die Dicke der Magnetscheiben zu reduzieren und eine höhere Aufzeichnungsdichte mittels CMR durch verbesserte Genauigkeit beim Positionieren des Kopfes (unter Verwendung der Advanced Format Technology) zu erreichen. Infolgedessen ermöglicht der Wechsel zu WD Purple eine Kapazitätssteigerung von bis zu 75 % in denselben Racks, ohne dass eine Skalierung der Infrastruktur notwendig ist. Darüber hinaus erweisen sich Heliumfestplatten als 58 % energieeffizienter im Vergleich zu herkömmlichen HDDs, da der Energieverbrauch zum Drehen und Rotieren des Spindels verringert wird. Zusätzliche Einsparungen resultieren aus reduzierten Klimatisierungskosten: Bei gleicher Belastung ist WD Purple durchschnittlich 5 °C kälter als die Alternativen.
- AllFrame AI Technologie
Selbst die kleinsten Unterbrechungen während der Aufzeichnung können zum Verlust kritischer Videodaten führen, was eine nachträgliche Analyse der gewonnenen Informationen unmöglich macht. Um dies zu verhindern, wurde in die Firmware der „Purple“-Serie die Unterstützung für den optionalen Streaming Feature Set-Bereich des ATA-Protokolls integriert. Unter seinen Möglichkeiten sticht die Optimierung der Cache-Nutzung abhängig von der Anzahl der verarbeiteten Videostreams hervor sowie das Management der Priorität bei Lese-/Schreibbefehlen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Bildaussetzern und Artefakten minimiert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht der innovative AllFrame AI-Algorithmus den Einsatz der Festplatten in Systemen, die eine erhebliche Anzahl isochroner Streams verarbeiten: Die WD Purple-Festplatten unterstützen den gleichzeitigen Betrieb mit bis zu 64 Hochleistungskameras und sind für hochbelastete Videoanalyzesysteme und Deep Learning optimiert.
- Technologie zur fehlerzeitlich begrenzten Wiederherstellung
Eines der häufigsten Probleme beim Betrieb von hochbelasteten Servern gearbeitet werden. Ist der spontane Ausfall eines RAID-Arrays, der durch Überschreitung der zulässigen Fehlerkorrekturzeit verursacht wird. Die Option Time Limited Error Recovery hilft dabei, das Abschalten von HDDs zu vermeiden, wenn der Timeout 7 Sekunden übersteigt: Um dies zu verhindern, sendet das Laufwerk ein entsprechendes Signal an den RAID-Controller, wonach die Korrekturprozedur bis zur Systeminaktivität verschoben wird.
- Das Überwachungssystem Western Digital Device Analytics
Die wichtigsten Aufgaben, die bei der Planung von Videosystemen zu lösen sind, bestehen darin, die Betriebszeit zu verlängern und die Ausfallzeiten aufgrund von Störungen zu reduzieren. Mit dem innovativen Softwarepaket Western Digital Device Analytics (WDDA) erhält der Administrator Zugang zu einer Vielzahl von parametrischen, operativen und diagnostischen Daten über den Zustand der Speichergeräte. Dies ermöglicht eine schnelle Identifizierung von Problemen im Videowachsystem, die proaktive Planung von Wartungsarbeiten und die rechtzeitige Erkennung von Festplatten, die ersetzt werden müssen. All dies trägt dazu bei, die Ausfallsicherheit der Sicherheitsinfrastruktur erheblich zu erhöhen und die Wahrscheinlichkeit des Verlusts kritischer Daten zu minimieren.
Speziell für moderne Digitalkameras hat Western Digital eine Reihe von hochzuverlässigen WD Purple Speicherkarten entwickelt. Die erweiterte Schreiblebensdauer und die Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse ermöglichen den Einsatz dieser Karten sowohl in internen als auch in externen Überwachungskameras sowie in autonomen Sicherheitssystemen, in denen microSD-Karten als Hauptdatenspeicher fungieren.
Aktuell umfasst die WD Purple Speicherkarte zwei Produktlinien: WD Purple QD102 und WD Purple SC QD312 Extreme Endurance. Letztere umfasst vier Modelle mit Kapazitäten von 32 bis 256 GB. Im Vergleich zu Consumer-Lösungen wurden die WD Purple speziell für moderne digitale Überwachungssysteme angepasst, indem eine Reihe wichtiger Verbesserungen integriert wurde:
- Die Wasserdichtigkeit (das Produkt kann bis zu 1 Meter in Süß- oder Salzwasser eingetaucht werden) und der erweiterte Temperaturbereich (von -25 °C bis +85 °C) ermöglichen eine gleichermaßen effektive Nutzung der WD Purple-Karten für die Ausstattung sowohl von Innen- als auch von Außenvideokameras, unabhängig von Wetter- und klimatischen Bedingungen;
- Der Schutz vor statischen Magnetfeldern mit einer Induktion von bis zu 5000 Gs sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber starken Vibrationen und Stößen bis zu 500 g schließen die Möglichkeit eines Verlusts kritischer Daten vollständig aus, selbst im Fall einer Beschädigung der Kamera;
- Die garantierte Lebensdauer von 1000 Programmier-/Löschzyklen ermöglicht eine wiederholte Verlängerung der Lebensdauer der Speicherkarten, selbst im Dauereinsatz, und reduziert somit die Betriebskosten des Sicherheitssystems erheblich;
- Die Funktion zur Fernüberwachung hilft, den Zustand jeder Karte zeitnah zu verfolgen und Wartungsarbeiten effizienter zu planen, was die Zuverlässigkeit der Sicherheitsinfrastruktur zusätzlich erhöht;
- Die Übereinstimmung mit den Geschwindigkeitsklassen UHS Speed Class 3 und Video Speed Class 30 (für Karten mit einer Kapazität von 128 GB und mehr) macht die WD Purple Karten geeignet für den Einsatz in hochauflösenden Kameras, einschließlich Panoramamodellen.
Die WD Purple SC QD312 Extreme Endurance-Serie umfasst drei Modelle: mit 64, 128 und 256 Gigabyte. Im Gegensatz zu den WD Purple QD102 sind diese Speicherkarten in der Lage, deutlich höhere Anforderungen zu bewältigen: ihre Lebensdauer beträgt 3000 P/E-Zyklen, was diese Flash-Laufwerke zur idealen Lösung für den Einsatz in besonders gesicherten Bereichen macht, wo 24/7 aufgezeichnet wird.
Quelle: habr.com
