Funkcje nowoczesnych systemów monitoringu już dawno wykraczają poza samo nagrywanie wideo. Określanie ruchu w interesującym Cię obszarze, liczenie i identyfikacja osób i pojazdów, śledzenie obiektu w ruchu drogowym – dziś to wszystko potrafią nawet nie najdroższe kamery IP. Jeśli dysponujesz wystarczająco wydajnym serwerem i niezbędnym oprogramowaniem, możliwości infrastruktury bezpieczeństwa stają się niemal nieograniczone. Ale kiedyś takie systemy nie mogły nawet nagrywać wideo.
Od pantelegrafu do telewizji mechanicznej
Pierwsze próby przesyłania obrazów na odległość podjęto w drugiej połowie XIX wieku. W 1862 roku florencki opat Giovanni Caselli stworzył urządzenie zdolne nie tylko do przesyłania, ale także odbierania obrazów za pomocą przewodów elektrycznych - pantelegraf. Ale nazwanie tego urządzenia „telewizorem mechanicznym” było bardzo nadużyciem: w rzeczywistości włoski wynalazca stworzył prototyp faksu.
Pantelegraf autorstwa Giovanniego Caselli
Telegraf elektrochemiczny Caselli działał w następujący sposób. Przesyłany obraz był najpierw „konwertowany” do odpowiedniego formatu, przerysowywany nieprzewodzącym tuszem na płycie ze staniolu (folii cynowej), a następnie mocowany zaciskami na zakrzywionym podłożu miedzianym. Złota igła działała jak głowica odczytująca, skanując blachę linia po linii z krokiem 0,5 mm. Kiedy igła znalazła się nad obszarem z nieprzewodzącym tuszem, obwód masy został otwarty i do przewodów łączących pantelegraf nadawczy z pantelegrafem odbiorczym doprowadzono prąd. W tym samym czasie igła odbiornika przesuwała się po arkuszu grubego papieru nasączonego mieszaniną żelatyny i heksacyjanożelazianu potasu. Pod wpływem prądu elektrycznego połączenie ściemniało, dzięki czemu powstał obraz.
Takie urządzenie miało wiele wad, wśród których należy podkreślić niską produktywność, potrzebę synchronizacji odbiornika i nadajnika, od której dokładności zależała jakość końcowego obrazu, a także pracochłonność i wysoka koszty utrzymania, w wyniku czego żywotność pantelegrafu okazała się wyjątkowo krótka. Na przykład urządzenia Caselli używane na linii telegraficznej Moskwa-Petersburg działały nieco ponad rok: po uruchomieniu 1 kwietnia 17 r., w dniu otwarcia komunikacji telegraficznej między obiema stolicami, pantelegrafy zostały zdemontowane na początku 1866 r.
Znacznie bardziej praktyczny okazał się bildtelegraf, stworzony w 1902 roku przez Arthura Korna na bazie pierwszej fotokomórki wynalezionej przez rosyjskiego fizyka Aleksandra Stoletowa. Urządzenie zyskało światową sławę 17 marca 1908 roku: tego dnia za pomocą bildtelegrafu z paryskiego komisariatu policji do Londynu przesłano fotografię przestępcy, dzięki czemu policjantom udało się następnie zidentyfikować i zatrzymać napastnika .
Arthur Korn i jego bildtelegraf
Urządzenie takie zapewniało dobrą szczegółowość obrazu fotograficznego i nie wymagało już specjalnego przygotowania, ale nadal nie nadawało się do przesyłania obrazu w czasie rzeczywistym: obróbka jednego zdjęcia zajmowała około 10–15 minut. Ale bildtelegraf dobrze zakorzenił się w kryminalistyce (policja z powodzeniem wykorzystywała go do przesyłania zdjęć, obrazów identyfikacyjnych i odcisków palców między wydziałami, a nawet krajami), a także w dziennikarstwie informacyjnym.
Prawdziwy przełom w tej dziedzinie nastąpił w 1909 roku: wtedy Georgesowi Rinowi udało się osiągnąć transmisję obrazu z częstotliwością odświeżania 1 klatki na sekundę. Ponieważ aparat telefotograficzny miał „czujnik” reprezentowany przez mozaikę fotokomórek selenowych, a jego rozdzielczość wynosiła zaledwie 8 × 8 „pikseli”, nigdy nie wychodził poza ściany laboratorium. Jednak sam fakt jego pojawienia się położył niezbędną podstawę do dalszych badań w dziedzinie transmisji obrazu.
Prawdziwym sukcesem na tym polu był szkocki inżynier John Baird, który przeszedł do historii jako pierwsza osoba, której udało się przesłać obraz na odległość w czasie rzeczywistym, dlatego to właśnie on uważany jest za „ojca” mechaniki telewizja (i telewizja w ogóle). Biorąc pod uwagę, że Baird podczas swoich eksperymentów omal nie stracił życia, doznając porażenia prądem elektrycznym o napięciu 2000 woltów podczas wymiany ogniwa fotowoltaicznego w stworzonym przez siebie aparacie, tytuł ten jest w pełni zasłużony.
John Baird, wynalazca telewizji
Do stworzenia Bairda wykorzystano specjalny dysk wynaleziony przez niemieckiego technika Paula Nipkowa w 1884 roku. Zarówno do skanowania obrazu, jak i do jego formowania wykorzystano krążek Nipkowa wykonany z nieprzezroczystego materiału z liczbą otworów o jednakowej średnicy, ułożonych spiralnie w jednym zwoju od środka krążka w jednakowej odległości kątowej od siebie. na aparacie odbiorczym.
Urządzenie dyskowe Nipkowa
Soczewka skupiała obraz obiektu na powierzchni obracającego się dysku. Światło przechodzące przez otwory trafiało w fotokomórkę, dzięki czemu obraz zamieniał się na sygnał elektryczny. Ponieważ otwory ułożono spiralnie, każdy z nich faktycznie przeprowadzał skanowanie linia po linii określonego obszaru obrazu skupionego przez obiektyw. Dokładnie ten sam dysk znajdował się w urządzeniu odtwarzającym, tyle że za nim znajdowała się potężna lampa elektryczna wykrywająca wahania światła, a przed nią znajdowała się soczewka lub układ soczewek powiększających, wyświetlający obraz na ekranie.
Zasada działania mechanicznych systemów telewizyjnych
Aparat Bairda wykorzystywał dysk Nipkowa z 30 otworami (w rezultacie powstały obraz miał pionowy skan tylko 30 linii) i mógł skanować obiekty z częstotliwością 5 klatek na sekundę. Pierwszy udany eksperyment z przesyłaniem czarno-białego obrazu miał miejsce 2 października 1925 roku: wtedy inżynierowi po raz pierwszy udało się przesłać z jednego urządzenia na drugie obraz półtonowy manekina brzuchomówcy.
W trakcie eksperymentu do drzwi zadzwonił kurier, który miał dostarczyć ważną korespondencję. Zachęcony sukcesem Baird chwycił zniechęconego młodego człowieka za rękę i zaprowadził go do jego laboratorium: chciał ocenić, jak jego pomysł poradzi sobie z przesyłaniem obrazu ludzkiej twarzy. I tak 20-letni William Edward Tainton, który znalazł się we właściwym miejscu o właściwym czasie, przeszedł do historii jako pierwszy człowiek, który „wystąpił w telewizji”.
W 1927 roku Baird przeprowadził pierwszą transmisję telewizyjną między Londynem a Glasgow (odległość 705 km) za pośrednictwem przewodów telefonicznych. W 1928 roku założona przez inżyniera firma Baird Television Development Company Ltd z sukcesem przeprowadziła pierwszą na świecie transatlantycką transmisję sygnału telewizyjnego pomiędzy Londynem a Hartsdale (Nowy Jork). Najlepszą reklamą okazała się demonstracja możliwości 30-pasmowego systemu Bairda: już w 1929 roku został on przyjęty przez BBC i z powodzeniem używany przez kolejne 6 lat, aż do zastąpienia go bardziej zaawansowanym sprzętem opartym na lampach elektronopromieniowych .
Ikonoskop - zwiastun nowej ery
Świat zawdzięcza pojawienie się lampy elektronopromieniowej naszemu byłemu rodakowi Władimirowi Kozmichowi Zvorykinowi. Podczas wojny domowej inżynier stanął po stronie białego ruchu i uciekł przez Jekaterynburg do Omska, gdzie zajmował się wyposażeniem stacji radiowych. W 1919 roku Zvorykin udał się w podróż służbową do Nowego Jorku. Właśnie w tym czasie miała miejsce operacja omska (listopad 1919 r.), której efektem było zdobycie miasta przez Armię Czerwoną praktycznie bez walki. Ponieważ inżynier nie miał dokąd wrócić, pozostał na przymusowej emigracji, zostając pracownikiem Westinghouse Electric (obecnie CBS Corporation), będącej już jedną z wiodących korporacji elektrotechnicznych w Stanach Zjednoczonych, gdzie jednocześnie zajmował się badaniami w pole transmisji obrazu na odległość.
Włodzimierz Kozmich Zvorykin, twórca ikonoskopu
Do 1923 roku inżynierowi udało się stworzyć pierwsze urządzenie telewizyjne oparte na transmitującej lampie elektronowej z fotokatodą mozaikową. Nowe władze nie potraktowały jednak pracy naukowca poważnie, dlatego Zvorykin przez długi czas musiał prowadzić badania samodzielnie, w warunkach skrajnie ograniczonych środków. Możliwość powrotu do pełnoetatowej działalności badawczej pojawiła się Zworykinowi dopiero w 1928 r., kiedy naukowiec spotkał innego emigranta z Rosji, Davida Sarnowa, który wówczas zajmował stanowisko wiceprezesa Radio Corporation of America (RCA). Uznając pomysły wynalazcy za bardzo obiecujące, Sarnov mianował Zvorykina na szefa laboratorium elektroniki RCA i sprawa nabrała tempa.
W 1929 r. Władimir Kozmich zaprezentował działający prototyp wysokopróżniowej lampy telewizyjnej (kineskop), a w 1931 r. ukończył prace nad urządzeniem odbiorczym, które nazwał „ikonoskopem” (od greckiego eikon – „obraz” i skopeo – „ Patrzeć"). Ikonoskopem była szklana kolba próżniowa, wewnątrz której zamocowano światłoczuły cel i ustawione pod kątem działo elektronowe.
Schemat ideowy ikonoskopu
Cel światłoczuły o wymiarach 6 × 19 cm był reprezentowany przez cienką płytkę izolatora (mikę), na której jednej stronie nałożono mikroskopijne (o wielkości kilkudziesięciu mikronów każda) krople srebra w ilości około 1 200 000 sztuk, pokryte cezem , a z drugiej - solidna srebrna powłoka, z powierzchni której rejestrowany był sygnał wyjściowy. Gdy cel został oświetlony pod wpływem efektu fotoelektrycznego, kropelki srebra uzyskały ładunek dodatni, którego wielkość zależała od poziomu oświetlenia.
Oryginalny ikonoskop na wystawie w Czeskim Narodowym Muzeum Techniki
Ikonoskop stał się podstawą pierwszych elektronicznych systemów telewizyjnych. Jego wygląd umożliwił znaczną poprawę jakości przesyłanego obrazu dzięki wielokrotnemu zwiększeniu liczby elementów obrazu telewizyjnego: od 300 × 400 pikseli w pierwszych modelach do 1000 × 1000 pikseli w bardziej zaawansowanych. Choć urządzenie nie było pozbawione pewnych wad, m.in. małej czułości (do pełnego strzelania wymagane było oświetlenie o natężeniu co najmniej 10 tys. luksów) i zniekształceń trapezowych spowodowanych niedopasowaniem osi optycznej do osi tubusa, wynalazek Zvorykina stał się ważny kamień milowy w historii monitoringu wizyjnego, w dużej mierze określający przyszły wektor rozwoju branży.
W drodze od „analogowego” do „cyfrowego”
Jak to często bywa, rozwojowi niektórych technologii sprzyjają konflikty zbrojne, a monitoring wideo nie jest w tym przypadku wyjątkiem. Podczas II wojny światowej III Rzesza rozpoczęła aktywny rozwój rakiet balistycznych dalekiego zasięgu. Jednak pierwsze prototypy słynnej „broni odwetu” V-2 nie były niezawodne: rakiety często eksplodowały podczas startu lub spadały wkrótce po starcie. Ponieważ zaawansowane systemy telemetryczne w zasadzie jeszcze nie istniały, jedyną metodą ustalenia przyczyny awarii była wizualna obserwacja procesu startu, ale było to niezwykle ryzykowne.
Przygotowania do wystrzelenia rakiety balistycznej V-2 na poligonie Peenemünde
Aby ułatwić zadanie konstruktorom rakiet i nie narażać ich życia na niebezpieczeństwo, niemiecki inżynier elektryk Walter Bruch zaprojektował tzw. system CCTV (ang. Closed Circuit Television). Na poligonie Peenemünde zainstalowano niezbędny sprzęt. Stworzenie niemieckiego inżyniera elektryka pozwoliło naukowcom obserwować postęp testów z bezpiecznej odległości 2,5 km, bez obawy o własne życie.
Pomimo wszystkich zalet system monitoringu wideo Brucha miał bardzo istotną wadę: nie posiadał urządzenia rejestrującego wideo, co powodowało, że operator nie mógł ani na chwilę opuścić swojego miejsca pracy. Powagę tego problemu można ocenić na podstawie badania przeprowadzonego w naszych czasach przez IMS Research. Z jego wyników wynika, że osoba zdrowa fizycznie, wypoczęta już po 45 minutach obserwacji przegapi aż 12% ważnych wydarzeń, a po 22 minutach odsetek ten sięgnie 95%. A jeśli w dziedzinie testów rakietowych fakt ten nie odgrywał szczególnej roli, skoro naukowcy nie musieli siedzieć przed ekranami przez kilka godzin jednorazowo, to w odniesieniu do systemów bezpieczeństwa znaczący wpływ miał brak możliwości nagrywania wideo ich skuteczność.
Trwało to do 1956 roku, kiedy światło dzienne ujrzał pierwszy magnetowid Ampex VR 1000, stworzony na nowo przez naszego byłego rodaka Aleksandra Matwiejewicza Ponyatowa. Naukowiec, podobnie jak Zworykin, stanął po stronie Białej Armii, po której klęsce wyemigrował najpierw do Chin, gdzie przez 7 lat pracował w jednym z przedsiębiorstw elektroenergetycznych w Szanghaju, następnie przez pewien czas mieszkał we Francji, po czym w pod koniec lat dwudziestych przeniósł się na stałe do USA i w 1920 roku otrzymał obywatelstwo amerykańskie.
Aleksander Matwiejewicz Ponyatow i prototyp pierwszego na świecie wideorejestratora Ampex VR 1000
Przez kolejne 12 lat Ponyatovowi udało się pracować dla takich firm jak General Electric, Pacific Gas and Electric oraz Dalmo-Victor Westinghouse, jednak w 1944 roku zdecydował się na założenie własnej firmy i zarejestrował firmę Ampex Electric and Manufacturing Company. Początkowo firma Ampex specjalizowała się w produkcji precyzyjnych napędów do systemów radarowych, jednak po wojnie działalność firmy została przeorientowana na bardziej perspektywiczny obszar – produkcję magnetycznych urządzeń rejestrujących dźwięk. W latach 1947-1953 firma Poniatowa wyprodukowała kilka bardzo udanych modeli magnetofonów, które znalazły zastosowanie w dziedzinie profesjonalnego dziennikarstwa.
W 1951 roku Poniatow i jego główni doradcy techniczni Charles Ginzburg, Weiter Selsted i Miron Stolyarov postanowili pójść dalej i opracować urządzenie do nagrywania wideo. W tym samym roku stworzyli prototyp Ampex VR 1000B, który wykorzystuje zasadę krzyżowego zapisu informacji za pomocą obrotowych głowic magnetycznych. Taka konstrukcja umożliwiła zapewnienie niezbędnego poziomu wydajności do nagrywania sygnału telewizyjnego o częstotliwości kilku megaherców.
Schemat cross-line rejestracji wideo
Pierwszy komercyjny model z serii Apex VR 1000 wypuszczono 5 lat później. W momencie premiery urządzenie zostało sprzedane za 50 tysięcy dolarów, co było wówczas ogromną kwotą. Dla porównania: wypuszczony w tym samym roku Chevy Corvette oferowany był za jedyne 3000 tysiące dolarów i samochód ten przez chwilę należał do kategorii samochodów sportowych.
To właśnie wysoki koszt sprzętu przez długi czas hamował rozwój monitoringu wizyjnego. Dla zobrazowania tego faktu wystarczy powiedzieć, że przygotowując się do wizyty tajskiej rodziny królewskiej w Londynie, policja zainstalowała na Trafalgar Square jedynie 2 kamery wideo (miało to zapewnić bezpieczeństwo najwyższym urzędnikom państwa) , a po tych wszystkich wydarzeniach rozebrano system bezpieczeństwa.
Królowa Elżbieta II i książę Filip, książę Edynburga, spotykają się z królem Tajlandii Bhumibolem i królową Sirikit
Pojawienie się funkcji powiększania, przesuwania i włączania timera umożliwiło optymalizację kosztów budowy systemów bezpieczeństwa poprzez zmniejszenie liczby urządzeń potrzebnych do kontroli terytorium, jednak realizacja takich projektów nadal wymagała znacznych inwestycji finansowych. Przykładowo miejski system monitoringu wizyjnego opracowany dla miasta Olean (Nowy Jork), oddany do użytku w 1968 r., kosztował władze miasta 1,4 mln dolarów, a jego wdrożenie trwało 2 lata i to pomimo tego, że cała infrastruktura reprezentowanych przez zaledwie 8 kamer wideo. I oczywiście nie było wówczas mowy o nagrywaniu całodobowym: magnetowid włączano tylko na polecenie operatora, bo zarówno film, jak i sam sprzęt były zbyt drogie, a ich praca 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu nie wchodziło w grę.
Wszystko zmieniło się wraz z upowszechnieniem się standardu VHS, którego pojawienie się zawdzięczamy pracującemu w JVC japońskiemu inżynierowi Shizuo Takano.
Shizuo Takano, twórca formatu VHS
Format polegał na zastosowaniu zapisu azymutalnego, w którym wykorzystuje się dwie głowice wideo jednocześnie. Każdy z nich rejestrował jedno pole telewizyjne i posiadał szczeliny robocze odchylone od kierunku prostopadłego o ten sam kąt 6° w przeciwnych kierunkach, co pozwoliło na zmniejszenie przesłuchów pomiędzy sąsiednimi ścieżkami wideo i znaczne zmniejszenie odstępu między nimi, zwiększając gęstość zapisu . Głowice wideo umieszczone były na bębnie o średnicy 62 mm, obracającym się z częstotliwością 1500 obr/min. Oprócz nachylonych ścieżek zapisu wideo, wzdłuż górnej krawędzi taśmy magnetycznej nagrano dwie ścieżki audio, oddzielone szczeliną ochronną. Wzdłuż dolnej krawędzi taśmy nagrano ścieżkę kontrolną zawierającą impulsy synchronizacji klatek.
W przypadku korzystania z formatu VHS na kasetę zapisywany był złożony sygnał wideo, co pozwalało na obsługę jednego kanału komunikacyjnego i znacznie ułatwiało przełączanie pomiędzy urządzeniami odbierającymi i nadającymi. Ponadto w odróżnieniu od popularnych w tamtych latach formatów Betamax i U-matic, które wykorzystywały mechanizm ładowania taśmy magnetycznej w kształcie litery U wraz z gramofonem, co było typowe dla wszystkich poprzednich systemów kasetowych, format VHS został oparty na nowej zasadzie tzw. stacji M – benzynowych.
Schemat M-refillingu folii magnetycznej w kasecie VHS
Wyjmowanie i ładowanie taśmy magnetycznej odbywało się za pomocą dwóch widełek prowadzących, z których każdy składał się z pionowej rolki i pochylonej cylindrycznej podstawy, która wyznaczała dokładny kąt natarcia taśmy na bęben głowic obrotowych, co zapewniało nachylenie ścieżkę nagrywania wideo do krawędzi dolnej. Kąty wejścia i wyjścia taśmy z bębna były równe kątowi nachylenia płaszczyzny obrotu bębna do podstawy mechanizmu, dzięki czemu obie rolki kasety znajdowały się w tej samej płaszczyźnie.
Mechanizm ładowania M okazał się bardziej niezawodny i pomógł zmniejszyć obciążenie mechaniczne folii. Brak platformy obrotowej uprościł produkcję zarówno samych kaset, jak i magnetowidów, co pozytywnie wpłynęło na ich koszt. W dużej mierze dzięki temu VHS odniósł miażdżące zwycięstwo w „wojnie formatów”, czyniąc nadzór wideo naprawdę dostępnym.
Kamery wideo również nie stały w miejscu: urządzenia z lampami elektronopromieniowymi zostały zastąpione modelami wykonanymi w oparciu o matryce CCD. Świat zawdzięcza pojawienie się tego ostatniego Willardowi Boyle’owi i George’owi Smithowi, którzy pracowali w AT&T Bell Labs nad półprzewodnikowymi urządzeniami do przechowywania danych. W trakcie badań fizycy odkryli, że utworzone przez nich układy scalone podlegają efektowi fotoelektrycznemu. Już w 1970 roku Boyle i Smith wprowadzili pierwsze fotodetektory liniowe (macierze CCD).
W 1973 roku Fairchild rozpoczął seryjną produkcję matryc CCD o rozdzielczości 100×100 pikseli, a w 1975 roku Steve Sasson z firmy Kodak stworzył pierwszy aparat cyfrowy oparty na takiej matrycy. Jednak korzystanie z niego było całkowicie niemożliwe, gdyż proces powstawania obrazu trwał 23 sekundy, a jego późniejsze nagrywanie na kasecie 8 mm trwało półtora raza dłużej. Dodatkowo jako źródło zasilania aparatu wykorzystano 16 akumulatorów niklowo-kadmowych, a całość ważyła 3,6 kg.
Porównanie Steve'a Sassona i pierwszego aparatu cyfrowego Kodaka z nowoczesnymi aparatami typu „wyceluj i zrób zdjęcie”.
Główny wkład w rozwój rynku aparatów cyfrowych wniósł Sony Corporation i osobiście Kazuo Iwama, który w tamtych latach stał na czele Sony Corporation of America. To on nalegał na zainwestowanie ogromnych sum pieniędzy w rozwój własnych chipów CCD, dzięki czemu już w 1980 roku firma wprowadziła na rynek pierwszą kolorową kamerę wideo CCD – XC-1. Po śmierci Kazuo w 1982 roku na jego grobie zainstalowano nagrobek z zamontowaną matrycą CCD.
Kazuo Iwama, prezes Sony Corporation of America w latach 70. XX wieku
Otóż wrzesień 1996 roku upłynął pod znakiem wydarzenia, które swoją wagą można porównać do wynalezienia ikonoskopu. To właśnie wtedy szwedzka firma Axis Communications wprowadziła na rynek pierwszy na świecie „cyfrowy aparat fotograficzny z funkcjami serwera WWW” NetEye 200.
Axis Neteye 200 – pierwsza na świecie kamera IP
Nawet w momencie premiery NetEye 200 trudno było nazwać kamerą wideo w zwykłym tego słowa znaczeniu. Urządzenie było gorsze od swoich odpowiedników dosłownie pod każdym względem: jego wydajność wahała się od 1 klatki na sekundę w formacie CIF (352 × 288, czyli 0,1 MP) do 1 klatki na 17 sekund w 4CIF (704 × 576, 0,4 MP), a ponadto , nagranie nie zostało nawet zapisane w osobnym pliku, ale jako sekwencja obrazów JPEG. Jednak główną cechą pomysłu Axis nie była szybkość fotografowania czy klarowność obrazu, ale obecność własnego procesora ETRAX RISC i wbudowanego portu Ethernet 10Base-T, co umożliwiło podłączenie kamery bezpośrednio do routera lub kartę sieciową komputera PC jako zwykłe urządzenie sieciowe i steruj nim za pomocą dołączonych aplikacji Java. To właśnie ta wiedza zmusiła wielu producentów systemów monitoringu wizyjnego do radykalnego ponownego rozważenia swoich poglądów i na wiele lat wyznaczyła ogólny wektor rozwoju branży.
Więcej możliwości - więcej kosztów
Pomimo szybkiego rozwoju technologii, nawet po tylu latach, strona finansowa zagadnienia pozostaje jednym z kluczowych czynników przy projektowaniu systemów monitoringu wizyjnego. Choć firma NTP przyczyniła się do znacznego obniżenia kosztów sprzętu, dzięki czemu dziś można za dosłownie kilkaset dolarów i kilka godzin prawdziwego montażu złożyć system podobny do tego, który był instalowany pod koniec lat 60. w Olean Z czasem taka infrastruktura nie jest już w stanie sprostać różnorodnym potrzebom współczesnego biznesu.
Dzieje się tak głównie na skutek zmiany priorytetów. O ile wcześniej monitoring wizyjny służył jedynie zapewnieniu bezpieczeństwa na obszarze chronionym, o tyle dziś głównym motorem rozwoju branży (według Transparency Market Research) jest handel detaliczny, dla którego tego typu systemy pomagają rozwiązywać różnorodne problemy marketingowe. Typowym scenariuszem jest określenie współczynnika konwersji na podstawie liczby odwiedzających i liczby klientów przechodzących przez kasy. Jeśli dodamy do tego system rozpoznawania twarzy, integrując go z istniejącym programem lojalnościowym, będziemy mogli badać zachowania klientów pod kątem czynników społeczno-demograficznych w celu późniejszego tworzenia spersonalizowanych ofert (indywidualne rabaty, pakiety w korzystnej cenie, itp.).
Problem polega na tym, że wdrożenie takiego systemu analizy wideo jest obarczone znacznymi kosztami kapitałowymi i operacyjnymi. Przeszkodą jest tutaj rozpoznawanie twarzy klienta. Czym innym jest zeskanowanie twarzy osoby przy kasie podczas płatności zbliżeniowej, a czym innym robienie tego w ruchu ulicznym (na sali sprzedaży), pod różnymi kątami i w różnych warunkach oświetleniowych. Tutaj dopiero trójwymiarowe modelowanie twarzy w czasie rzeczywistym przy użyciu kamer stereoskopowych i algorytmów uczenia maszynowego może wykazać wystarczającą skuteczność, co doprowadzi do nieuniknionego wzrostu obciążenia całej infrastruktury.
Mając to na uwadze, firma Western Digital opracowała koncepcję pamięci masowej Core to Edge dla systemów monitoringu, oferując klientom kompleksowy zestaw nowoczesnych rozwiązań w zakresie systemów rejestracji wideo „od kamery po serwer”. Połączenie zaawansowanych technologii, niezawodności, pojemności i wydajności pozwala zbudować harmonijny ekosystem, który jest w stanie rozwiązać niemal każdy problem oraz zoptymalizować koszty jego wdrożenia i utrzymania.
Flagową linią naszej firmy jest rodzina specjalistycznych dysków twardych WD Purple do systemów monitoringu wizyjnego o pojemnościach od 1 do 18 terabajtów.
Dyski z serii Purple zostały zaprojektowane specjalnie do pracy XNUMX godziny na dobę, XNUMX dni w tygodniu w systemach nadzoru wideo o wysokiej rozdzielczości i wykorzystują najnowsze osiągnięcia firmy Western Digital w technologii dysków twardych.
- Platforma HelioSeal
Starsze modele linii WD Purple o pojemnościach od 8 do 18 TB bazują na platformie HelioSeal. Obudowy tych napędów są całkowicie szczelne, a hermetyczny blok wypełniony jest nie powietrzem, lecz rozrzedzonym helem. Zmniejszenie oporów środowiska gazowego oraz wskaźników turbulencji umożliwiło zmniejszenie grubości płytek magnetycznych, a także osiągnięcie większej gęstości zapisu metodą CMR dzięki zwiększonej dokładności pozycjonowania głowicy (przy wykorzystaniu technologii Advanced Format Technology). W rezultacie przejście na dysk WD Purple zapewnia do 75% większą pojemność w tych samych szafach, bez konieczności skalowania infrastruktury. Ponadto dyski helowe są o 58% bardziej energooszczędne niż konwencjonalne dyski twarde, zmniejszając zużycie energii wymaganej do wirowania i obracania wrzeciona. Dodatkowe oszczędności zapewnia zmniejszenie kosztów klimatyzacji: przy tym samym obciążeniu WD Purple jest chłodniejszy niż jego odpowiedniki średnio o 5°C.
- Technologia AI AllFrame
Najmniejsza przerwa w nagrywaniu może spowodować utratę krytycznych danych wideo, co uniemożliwi późniejszą analizę odebranych informacji. Aby temu zapobiec, do oprogramowania sprzętowego dysków z serii „fioletowej” wprowadzono obsługę opcjonalnej sekcji zestawu funkcji przesyłania strumieniowego protokołu ATA. Wśród jego możliwości należy wyróżnić optymalizację wykorzystania pamięci podręcznej w zależności od liczby przetwarzanych strumieni wideo oraz kontrolę priorytetu wykonywania poleceń odczytu/zapisu, minimalizując w ten sposób prawdopodobieństwo utraty klatek i pojawienia się artefaktów obrazu. Z kolei innowacyjny zestaw algorytmów AllFrame AI umożliwia obsługę dysków twardych w systemach przetwarzających znaczną liczbę strumieni izochronicznych: dyski WD Purple obsługują jednoczesną pracę z 64 kamerami o wysokiej rozdzielczości i są zoptymalizowane pod kątem mocno obciążonych analiz wideo i Deep Systemy uczenia się.
- Technologia odzyskiwania błędów ograniczona czasowo
Jednym z częstych problemów podczas pracy z mocno obciążonymi serwerami jest samoistny zanik macierzy RAID spowodowany przekroczeniem dopuszczalnego czasu korekcji błędów. Opcja Time Limited Error Recovery pomaga uniknąć wyłączenia dysku twardego, jeśli limit czasu przekroczy 7 sekund: aby temu zapobiec, dysk wyśle odpowiedni sygnał do kontrolera RAID, po czym procedura korekty zostanie odłożona do czasu bezczynności systemu.
- System monitorowania analizy urządzeń Western Digital
Kluczowymi zadaniami, jakie należy rozwiązać przy projektowaniu systemów monitoringu wizyjnego, jest wydłużenie okresu bezawaryjnej pracy oraz skrócenie przestojów spowodowanych awariami. Korzystając z innowacyjnego pakietu oprogramowania Western Digital Device Analytics (WDDA), administrator uzyskuje dostęp do szeregu danych parametrycznych, eksploatacyjnych i diagnostycznych o stanie dysków, co pozwala szybko zidentyfikować wszelkie problemy w pracy systemu monitoringu wizyjnego, planuj konserwację z wyprzedzeniem i szybko identyfikuj dyski twarde wymagające wymiany. Wszystko to pomaga znacznie zwiększyć odporność infrastruktury bezpieczeństwa na awarie i zminimalizować prawdopodobieństwo utraty krytycznych danych.
Firma Western Digital opracowała linię wysoce niezawodnych kart pamięci WD Purple specjalnie dla nowoczesnych aparatów cyfrowych. Zwiększone możliwości zapisu oraz odporność na negatywne wpływy środowiska pozwalają na wykorzystanie tych kart zarówno w wyposażeniu kamer CCTV wewnętrznych, jak i zewnętrznych, a także w ramach autonomicznych systemów bezpieczeństwa, w których głównymi nośnikami danych są karty microSD.
Obecnie seria kart pamięci WD Purple obejmuje dwie linie produktów: WD Purple QD102 i WD Purple SC QD312 Extreme Endurance. Pierwsza obejmowała cztery modyfikacje pendrive’ów o pojemnościach od 32 do 256 GB. W porównaniu z rozwiązaniami konsumenckimi, WD Purple został specjalnie dostosowany do nowoczesnych cyfrowych systemów nadzoru wideo poprzez wprowadzenie szeregu ważnych ulepszeń:
- odporność na wilgoć (produkt wytrzymuje zanurzenie na głębokość 1 metra w słodkiej lub słonej wodzie) i rozszerzony zakres temperatur pracy (od -25°C do +85°C) pozwalają na równie efektywne wykorzystanie kart WD Purple do wyposażenia obu nagrywanie wideo z urządzeń wewnętrznych i zewnętrznych niezależnie od warunków pogodowych i klimatycznych;
- ochrona przed statycznymi polami magnetycznymi o indukcji do 5000 Gaussów oraz odporność na silne wibracje i wstrząsy do 500 g całkowicie eliminują możliwość utraty krytycznych danych nawet w przypadku uszkodzenia kamery wideo;
- gwarantowany zasób 1000 cykli programowania/kasowania pozwala wielokrotnie wydłużyć żywotność kart pamięci, nawet w trybie zapisu całodobowego, a tym samym znacznie obniżyć koszty ogólne utrzymania systemu bezpieczeństwa;
- funkcja zdalnego monitorowania pozwala szybko monitorować stan każdej karty i efektywniej planować prace konserwacyjne, co oznacza dalsze zwiększenie niezawodności infrastruktury bezpieczeństwa;
- Zgodność z UHS Speed Class 3 i Video Speed Class 30 (dla kart o pojemności 128 GB i więcej) sprawia, że karty WD Purple nadają się do stosowania w kamerach wysokiej rozdzielczości, w tym modelach panoramicznych.
Linia WD Purple SC QD312 Extreme Endurance obejmuje trzy modele: 64, 128 i 256 gigabajtów. W odróżnieniu od WD Purple QD102 te karty pamięci wytrzymują znacznie większe obciążenie: ich żywotność wynosi 3000 cykli P/E, co sprawia, że te dyski flash są idealnym rozwiązaniem do stosowania w wysoce chronionych obiektach, w których zapis odbywa się 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.
Źródło: www.habr.com