Funkcje nowoczesnych systemów monitoringu znacznie wykraczają poza samą rejestrację wideo. Wykrywanie ruchu w obszarze zainteresowania, liczenie i identyfikacja ludzi oraz pojazdów, śledzenie obiektów w strumieniu — dzisiaj nawet najtańsze kamery IP potrafią to zrealizować. Przy odpowiednio wydajnym serwerze i niezbędnym oprogramowaniu możliwości infrastruktury zabezpieczeń stają się praktycznie nieograniczone. Kiedyś takie systemy nie potrafiły nawet nagrywać wideo.
Od pantelografu do mechanicznego telewizora
Pierwsze próby przesyłania obrazów na odległość podejmowane były już w drugiej połowie XIX wieku. W 1862 roku florencki zakonnik Giovanni Caselli stworzył urządzenie, które potrafiło nie tylko przesyłać, ale i odbierać obraz za pośrednictwem elektrycznych przewodów — pantelograf. Jednak nazwanie tego urządzenia 'mechanicznym telewizorem' można było jedynie z dużą dozą fantazji: w rzeczywistości włoski wynalazca opracował prototyp faksu.
Pantelograf Giovanni Casellego
Elektrochimiczny telegraf Casellego działał w następujący sposób. Przesyłany obraz najpierw 'konwertowano' na odpowiedni format, przerysowując go niewodoodpornymi atramentami na płytce staniolowej (folii cynaowej), a następnie mocując zaciskami na wygiętej miedzianej podstawie. W roli głowicy skanującej występowała złota igła, która skanowała metalowy arkusz w odstępach co 0,5 mm. Kiedy igła znajdowała się nad fragmentem z niewodoodpornymi atramentami, obwód uziemiający był przerywany, a prąd był podawany na przewody łączące nadajnik pantelografu z odbiornikiem. W tym samym czasie igła odbiornika przesuwała się nad arkuszem gęstego papieru nasączonego mieszanką żelatyny i heksacyjanożelaza potasu. Pod działaniem prądu elektrycznego połączenie ciemniało, co formowało obraz.
Urządzenie to miało wiele wad, wśród których należy wyróżnić niską wydajność, potrzebę synchronizacji odbiornika i nadajnika, od której zależała jakość końcowego obrazu, a także pracochłonność i wysokie koszty obsługi, co sprawiło, że era pantelegrafu była niezwykle krótka. Na przykład, urządzenia Kazellego, używane na linii telegraficznej Moskwa - Petersburg, działały nieco ponad rok: wprowadzone do użytku 17 kwietnia 1866 roku, w dniu otwarcia połączenia telegraficznego między dwoma stolicami, pantelegrafy zostały zdemontowane już na początku 1868 roku.
Znacznie bardziej praktyczny okazał się biltelograf, stworzony w 1902 roku przez Arthura Korna na podstawie pierwszego fotoelementu wymyślonego przez rosyjskiego fizyka Aleksandra Stoletowa. Urządzenie zyskało światową sławę 17 marca 1908 roku: tego dnia, za pomocą biltelografu, z komisariatu policji w Paryżu do Londynu przesłano zdjęcie przestępcy, co pozwoliło policji później ustalić i zatrzymać sprawcę.
Arthur Korn i jego biltelograf
Taki agregat zapewniał niezłą szczegółowość obrazu fotograficznego i już nie wymagał jego specjalnego przygotowania, jednak wciąż nie nadawał się do przesyłania obrazów w czasie rzeczywistym: przetworzenie jednego zdjęcia zajmowało około 10–15 minut. Jednak biltelograf dobrze zadomowił się w kryminalistyce (był z powodzeniem wykorzystywany przez policję do przesyłania zdjęć, portretów pamięciowych i odcisków palców między wydziałami, a nawet krajami), a także w dziennikarstwie informacyjnym.
Prawdziwy przełom w tej dziedzinie nastąpił w 1909 roku: wtedy to Georges Rinu udało się osiągnąć przesyłanie obrazu z częstotliwością odświeżania 1 klatka na sekundę. Ponieważ telefonograficzne urządzenie miało „sensor” w postaci mozaiki z selenowych fotoelementów, a jego rozdzielczość wynosiła zaledwie 8 × 8 „pikseli”, nigdy nie wyszło poza mury laboratoryjne. Niemniej jednak sam fakt jego powstania stworzył niezbędną podstawę dla dalszych badań w zakresie przesyłania obrazu.
Szkocki inżynier John Logie Baird odniósł prawdziwy sukces w tej dziedzinie i przeszedł do historii jako pierwszy człowiek, któremu udało się przesłać obraz na odległość w czasie rzeczywistym, dlatego właśnie on uważany jest za „ojca” telewizji mechanicznej (a także telewizji jako takiej). Biorąc pod uwagę, że Baird prawie stracił życie podczas swoich eksperymentów, gdy doznał porażenia prądem o napięciu 2000 woltów, gdy wymieniał fotoelektryczny element w stworzonym przez siebie aparacie, to zaszczytne miano jest całkowicie zasłużone.
John Logie Baird, wynalazca telewizji
W dziele Bairda wykorzystano specjalny dysk, wynaleziony przez niemieckiego inżyniera Paula Nipkowa jeszcze w 1884 roku. Dysk Nipkowa z nieprzezroczystego materiału z szeregiem otworów o równej średnicy, umieszczonych spiralnie w jednym obrocie od środka dysku w równych odległościach kątowych, służył zarówno do skanowania obrazu, jak i jego formowania w odbiorniku.
Urządzenie dysku Nipkowa
Obiektyw skupiał obraz obiektu zdjęcia na powierzchni obracającego się dysku. Światło przechodząc przez otwory trafiało na fotoelement, dzięki czemu obraz konwertowany był na sygnał elektryczny. Ponieważ otwory były umieszczone spiralnie, każde z nich faktycznie realizowało skanowanie wierszowe określonego fragmentu obrazu, ostrożnie skupionego przez obiektyw. Taki sam dysk znajdował się również w urządzeniu do odtwarzania, jednak za nim było umieszczone potężne elektryczne światło, odbierające wahania oświetlenia, a przed nim — soczewka powiększająca lub system soczewek, które projektowały obraz na ekran.
Zasada działania mechanicznych systemów telewizyjnych
Aparat Bairda wykorzystywał dysk Nipkowa z 30 otworami (w efekcie otrzymywany obraz miał rozdzielczość zaledwie 30 linii w pionie) i mógł skanować obiekty z szybkością 5 klatek na sekundę. Pierwszy udany eksperyment przesyłania czarno-białego obrazu odbył się 2 października 1925 roku: inżynierowi udało się po raz pierwszy przesłać z jednego urządzenia na drugie półtonowy obraz lalki chowańca.
Podczas eksperymentu do drzwi zadzwonił kurier, który miał dostarczyć ważną korespondencję. Zachwycony sukcesem Baird złapał onieśmielonego młodego mężczyznę za rękę i poprowadził do swojej laboratorium: nie mógł się doczekać, aby ocenić, jak jego dzieło poradzi sobie z przesyłaniem obrazu ludzkiej twarzy. W ten sposób 20-letni William Edward Taynton, znajdując się w odpowiednim miejscu o odpowiednim czasie, przeszedł do historii jako pierwszy człowiek, „który trafił do telewizora”.
W 1927 roku Baird przeprowadził pierwszą teletransmisję między Londynem a Glasgow (na odległość 705 km) przez telefony. A w 1928 roku założona przez inżyniera firma Baird Television Development Company Ltd z powodzeniem zrealizowała pierwszą na świecie transatlantycką transmisję sygnału telewizyjnego między Londynem a Hartsdale (stan Nowy Jork). Demonstracja możliwości 30-pasmowego systemu Bairda okazała się najlepszą reklamą: już w 1929 roku BBC przyjęło go na uzbrojenie i skutecznie wykorzystywało przez następne 6 lat, aż do czasu, gdy zostali zastąpieni przez bardziej zaawansowany sprzęt oparty na kineskopach.
Ikonoskop — zwiastun nowej ery
Pojawienie się kineskopu świat zawdzięcza naszemu byłemu rodakowi Włodzimierzowi Kozmyczowi Zwoorykinowi. W czasie wojny domowej inżynier stanął po stronie białego ruchu i uciekł przez Jekaterynburg do Omska, gdzie zajmował się wyposażeniem stacji radiowych. W 1919 roku Zwoorykin udał się na delegację do Nowego Jorku. W tym czasie miała miejsce Operacja Omska (listopad 1919 roku), której wynikiem było zdobycie miasta przez Armię Czerwoną praktycznie bez walki. Ponieważ inżynier nie miał już dokąd wracać, pozostał w przymusowej emigracji, zostając pracownikiem firmy Westinghouse Electric (obecnie CBS Corporation), która już wtedy była jedną z wiodących korporacji elektrycznych w USA oraz prowadził równolegle badania w dziedzinie przesyłania obrazu na odległość.
Włodzimierz Kozmycz Zwoorykin, twórca ikonoskopu
Do 1923 roku inżynierowi udało się stworzyć pierwsze urządzenie telewizyjne, którego podstawą była nadająca lampa elektronowa z mozaikowym fotokatodem. Jednak nowe kierownictwo nie traktowało poważnie prac naukowca, więc przez długi czas Zworikin musiał prowadzić badania samodzielnie, w warunkach niezwykle ograniczonych zasobów. Możliwość powrotu do pełnoprawnej działalności badawczej Zworikin uzyskał dopiero w 1928 roku, gdy poznał innego emigranta z Rosji — Dawida Sarnoffa, który w tym czasie zajmował stanowisko wiceprezesa w firmie Radio Corporation of America (RCA). Uznając pomysły wynalazcy za bardzo obiecujące, Sarnoff powołał Zworikina na kierownika laboratorium elektroniki RCA, co pozwoliło na rozwój spraw.
W 1929 roku Włodzimierz Kozymicz zaprezentował działający prototyp wysokowakuowej lampy telewizyjnej (kineskopu), a w 1931 roku zakończył prace nad urządzeniem odbiorczym, które nazwał "ikonoskop" (z greckiego eikon — "obraz" i skopeo — "patrzeć"). Ikonoskop był próżniową szklaną bańką, wewnątrz której umieszczono światłoczuły cel oraz umieszczoną pod kątem do niego lampę elektronową.
Schemat ideowy ikonoskopu
Światłoczuły cel o wymiarach 6 × 19 cm był przedstawiony przez cienką płytkę izolatora (miki), na której jednej stronie naniesiono mikroskopijne (mniej więcej o średnicy kilku dziesiątek mikronów każda) kropelki srebra w liczbie około 1 200 000, pokryte cezem, a na drugiej — jednolitą srebrną powłokę, z której pobierano sygnał wyjściowy. Pod wpływem oświetlenia celu, w wyniku zjawiska fotoefektu, kropelki srebra zyskiwały dodatni ładunek, którego wartość zależała od poziomu oświetlenia.
Oryginalny ikonoskop na wystawie Czeskiego Narodowego Muzeum Techniki
Ikonoskop stanowił podstawę pierwszych systemów telewizji elektronicznej. Jego wprowadzenie znacząco poprawiło jakość przesyłanego obrazu dzięki wielokrotnemu zwiększeniu liczby elementów w obrazie telewizyjnym: z 300 × 400 punktów w pierwszych modelach do 1000 × 1000 punktów w bardziej zaawansowanych. Mimo że urządzenie miało pewne wady, do których należy zaliczyć niską czułość (do pełnoprawnego nagrania wymagana była iluminacja nie mniejsza niż 10 tysięcy luksów) i trapezoidalne zniekształcenia spowodowane niedopasowaniem osi optycznej do osi tuby kineskopowej, wynalazek Zwoorykina stał się ważnym punktem zwrotnym w historii monitoringu wideo, w dużej mierze wyznaczając dalszy kierunek rozwoju branży.
Droga od «analogu» do «cyfry»
Jak to często bywa, rozwój technologii często sprzyjają konflikty zbrojne, a monitoring wideo nie jest w tym przypadku wyjątkiem. W latach drugiej wojny światowej III Rzesza rozpoczęła aktywny rozwój balistycznych rakiet dalekiego zasięgu. Jednak pierwsze prototypy słynnej «broni zemsty» V-2 nie odznaczały się niezawodnością: rakiety często eksplodowały podczas startu lub spadały wkrótce po wzlocie. Ponieważ zaawansowane systemy telemetryczne nie istniały jeszcze wówczas, jedynym sposobem, aby określić przyczynę niepowodzeń, było obserwacja wizualna procesu startu, co jednak wiązało się z dużym ryzykiem.
Przygotowanie do startu balistycznej rakiety V-2 na poligonie w Peenemünde
Aby ułatwić zadanie twórcom uzbrojenia rakietowego i nie narażać ich życia na niebezpieczeństwo, niemiecki elektryk Walter Bruch skonstruował tzw. system CCTV (Closed Circuit Television — system telewizji zamkniętej pętli). Niezbędny sprzęt zainstalowano na poligonie w Peenemünde. Twórczość niemieckiego inżyniera pozwoliła naukowcom na obserwowanie przebiegu testów z bezpiecznej odległości 2,5 kilometra, nie obawiając się o własne życie.
Pomimo wszystkich zalet systemu monitoringu Bruha, miał on dość poważny brak: brakowało w nim urządzenia do rejestracji wideo, co oznaczało, że operator nie mógł na chwilę opuścić swojego miejsca pracy. Powagę tego problemu można ocenić na podstawie badań przeprowadzonych przez IMS Research w naszych czasach. Zgodnie z ich wynikami, fizycznie zdrowy, dobrze wypoczęty człowiek może przeoczyć do 45% ważnych wydarzeń już po 12 minutach obserwacji, a po 22 minutach ten wskaźnik osiągnie 95%. I jeśli w przypadku testów zbrojnych ten fakt nie miał dużego znaczenia, ponieważ naukowcy nie musieli siedzieć przed ekranami przez kilka godzin, to w kontekście systemów ochrony brak możliwości rejestracji wideo wyraźnie wpływał na ich skuteczność.
Tak było aż do 1956 roku, kiedy to na świat wyszedł pierwszy wideorejestrator Ampex VR 1000, stworzony znowu przez naszego byłego rodaka Aleksandra Matwiejewicza Poniatowa. Podobnie jak Zwoaryny, naukowiec opowiedział się po stronie Armii Białej, po jej porażeniu najpierw emigrował do Chin, gdzie przez 7 lat pracował w jednej z firm energetycznych w Szanghaju, następnie przez pewien czas mieszkał we Francji, a pod koniec lat 20-tych XX wieku osiedlił się na stałe w Stanach Zjednoczonych i w 1932 roku uzyskał amerykańskie obywatelstwo.
Aleksandr Matwiejewicz Poniatow i prototyp pierwszego na świecie wideorejestratora Ampex VR 1000
W ciągu następnych 12 lat Poniatow pracował w takich firmach jak General Electric, Pacific Gas and Electric oraz Dalmo-Victor Westinghouse, jednak w 1944 roku podjął decyzję o założeniu własnego przedsiębiorstwa i zarejestrował Ampex Electric and Manufacturing Company. Na początku Ampex specjalizował się w produkcji precyzyjnych napędów dla systemów radiolokacyjnych, ale po wojnie działalność firmy została przekształcona w bardziej obiecujące kierunki — produkcję urządzeń do nagrywania dźwięku na taśmach magnetycznych. W okresie od 1947 do 1953 roku firma Poniatowa wyprodukowała kilka udanych modeli magnetofonów, które znalazły zastosowanie w profesjonalnej dziennikarstwie.
W 1951 roku Poniatow i jego główni doradcy techniczni, Charles Ginsburg, Weter Selsted i Miron Stoljarow, postanowili pójść dalej i opracować urządzenie do nagrywania wideo. W tym samym roku stworzyli prototyp Ampex VR 1000B, który wykorzystuje zasadę zapisu obrotowego z użyciem wirujących głowic magnetycznych. Taka konstrukcja pozwalała na osiągnięcie wymaganego poziomu wydajności do zapisu sygnału telewizyjnego o częstotliwości kilku megaherców.
Schemat zapisu obrotowego sygnału wideo
Pierwszy model komercyjny serii Apex VR 1000 zadebiutował pięć lat później. W momencie premiery urządzenie sprzedawano za 50 tysięcy dolarów, co w tamtych czasach stanowiło ogromną kwotę. Dla porównania: w tym samym roku oferowany Chevrolet Corvette kosztował tylko 3000 dolarów, a ten samochód nawiązywał, na marginesie, do kategorii sportowych.
Wysoka cena sprzętu przez długi czas hamowała rozwój monitoringu wideo. Aby zobrazować ten fakt, wystarczy wspomnieć, że podczas przygotowań do wizyty tajskiej rodziny królewskiej w Londynie policja zainstalowała na Trafalgar Square jedynie 2 kamery wideo (a to – dla zapewnienia bezpieczeństwa najwyższych przedstawicieli państwa), a po zakończeniu wszystkich wydarzeń system zabezpieczeń został zdemontowany.
Królowa Wielkiej Brytanii Elżbieta II i książę Filip, książę Edynburga, witają króla Tajlandii Pumipona i królową Sirikit
Wprowadzenie funkcji przybliżania, panoramowania i obracania za pomocą timera pozwoliło zoptymalizować koszty budowy systemów ochrony poprzez zmniejszenie liczby urządzeń potrzebnych do kontroli obszaru, jednak realizacja takich projektów wciąż wymagała dużych inwestycji. Na przykład, zaprojektowany dla miasta Olean (stan Nowy Jork) miejski system monitoringu wideo, który został uruchomiony w 1968 roku, kosztował władze miasta 1,4 miliona dolarów, a jego wdrożenie zajęło 2 lata, przy czym cała infrastruktura składała się z zaledwie 8 kamer wideo. Oczywiście, wówczas nie było mowy o całodobowym nagrywaniu: magnetowid włączał się tylko na komendę operatora, ponieważ zarówno taśma, jak i samo urządzenie były zbyt drogie, aby możliwe było ich użytkowanie w trybie 24/7.
Wszystko zmieniło się z pojawieniem się standardu VHS, którego wprowadzenie zawdzięczamy japońskiemu inżynierowi Shizuo Takano, pracującemu w firmie JVC.
Shizuo Takano, twórca formatu VHS
Format zakładał wykorzystanie zapisu azymutalnego, w którym angażowane były od razu dwie głowice wideo. Każda z nich nagrywała jedno pole telewizyjne i miała robocze przerwy, odchylone od kierunku prostopadłego pod tym samym kątem 6° w przeciwnych stronach, co pozwalało zmniejszyć zakłócenia między sąsiednimi ścieżkami wideo i znacznie zmniejszyć odstępy między nimi, zwiększając gęstość zapisu. Głowice wideo były umieszczone na bębnie o średnicy 62 mm, obracającym się z prędkością 1500 obrotów na minutę. Oprócz nachylonych ścieżek zapisu wideo, wzdłuż górnej krawędzi taśmy magnetycznej nagrywano dwie ścieżki dźwiękowe, oddzielone ochronnym odstępem. Wzdłuż dolnej krawędzi taśmy nagrywana była ścieżka sterująca, zawierająca impulsy synchronizacji klatek.
W formacie VHS na kasetę nagrywano złożony sygnał wideo, co pozwalało na użycie jednego kanału komunikacyjnego i znacząco uprościło okablowanie między urządzeniem odbierającym a wysyłającym. Co więcej, w przeciwieństwie do popularnych w tamtych czasach formatów Betamax i U-matic, gdzie stosowano U-kształtny mechanizm nawijania taśmy magnetycznej z obrotową platformą — typowy dla wszystkich wcześniejszych systemów kasetowych — format VHS oparty był na nowej koncepcji, tzw. M-nawijania.
Schemat M-nawijania taśmy magnetycznej w kasecie VHS
Nawijanie i uzupełnianie taśmy magnetycznej odbywało się z użyciem dwóch prowadnic, z których każda składała się z pionowego rolki i nachylonej cylindrycznej podstawy, określającej dokładny kąt wprowadzenia taśmy na bęben obracających się głowic, co zapewniało nachylenie ścieżki wideo do podstawowego brzegu. Kąt wprowadzenia i wyprowadzenia taśmy z bębna był równy kątowi nachylenia płaszczyzny obrotu bębna względem podstawy mechanizmu, dzięki czemu oba rolki kasety znajdowały się w jednej płaszczyźnie.
Mechanizm M-nawijania okazał się bardziej niezawodny i pomógł zredukować obciążenie mechaniczne taśmy. Brak obrotowej platformy upraszczał produkcję zarówno samych kaset, jak i odtwarzaczy wideo, co korzystnie wpływało na ich koszty produkcji. Dzięki temu VHS odniósł zdecydowane zwycięstwo w "wojnie formatów", czyniąc wideo-obserwację naprawdę dostępną.
Kamerki wideo również ewoluowały: zamiast urządzeń z lampą elektronową pojawiły się modele oparte na matrycach CCD. Świat zawdzięcza to Willardowi Boyle'owi i George'owi Smithowi, którzy pracowali w AT&T Bell Labs nad półprzewodnikowymi pamięciami danych. W trakcie swoich badań fizycy odkryli, że stworzone przez nich zintegrowane układy scalone były podatne na działanie efektu fotoelektrycznego. Już w 1970 roku Boyle i Smith zaprezentowali pierwsze liniowe odbiorniki światła (linie CCD).
W 1973 roku firma Fairchild rozpoczęła seryjną produkcję matryc CCD o rozdzielczości 100 × 100 pikseli, a w 1975 roku Steve Sasson z firmy Kodak stworzył pierwszy cyfrowy aparat fotograficzny oparty na tej matrycy. Jednak korzystanie z niego było zupełnie niemożliwe, ponieważ proces tworzenia obrazu trwał 23 sekundy, a jego późniejsze zapisanie na taśmie 8 mm zajmowało przeszło półtorej razy dłużej. Dodatkowo jako źródło zasilania kamerę zasilały 16 akumulatorów niklowo-kadmowych, a całe to ustrojstwo ważyło 3,6 kg.
Steve Sasson i pierwszy cyfrowy aparat Kodak w porównaniu do współczesnych „kompaktów”
Główny wkład w rozwój rynku kamer cyfrowych wniósł koncern Sony oraz osobiście Kazuo Iwama, który w tamtych czasach kierował Sony Corporation of America. To właśnie on nalegał na zainwestowanie ogromnych środków w rozwój własnych chipów CCD, dzięki czemu już w 1980 roku firma zaprezentowała pierwszą kolorową kamerę CCD XC-1. Po śmierci Kazuo w 1982 roku na jego grobie zamontowano nagrobek z wbudowaną w niego matrycą CCD.
Kazuo Iwama, prezydent Sony Corporation of America w latach 70. XX wieku
Wrzesień 1996 roku oznaczał wydarzenie, które pod względem znaczenia można porównać do wynalezienia ikonoskopu. Właśnie wtedy szwedzka firma Axis Communications zaprezentowała pierwszą na świecie „cyfrową kamerę z funkcjami serwera internetowego” NetEye 200.
Axis Neteye 200 — pierwsza na świecie kamera IP
Nawet w momencie wydania NetEye 200 trudno było nazwać go kamerą w tradycyjnym rozumieniu tego słowa. Urządzenie ustępowało swoim odpowiednikom dosłownie na każdym froncie: jego wydajność wahała się od 1 klatki na sekundę w formacie CIF (352 × 288, czyli 0,1 Mpx) do 1 klatki co 17 sekund w 4CIF (704 × 576, 0,4 Mpx), przy czym nagranie nie było zapisywane w osobnym pliku, lecz jako sekwencja obrazów JPEG. Niemniej jednak, główną atrakcją produktu Axis nie była prędkość nagrywania ani jakość obrazu, lecz obecność własnego procesora RISC ETRAX oraz wbudowanego portu Ethernet 10Base-T, co umożliwiało bezpośrednie podłączenie kamery do routera lub karty sieciowej komputera jak zwykłe urządzenie sieciowe i zarządzanie nią za pomocą dostarczonych aplikacji Java. To właśnie to innowacyjne rozwiązanie skłoniło wielu producentów systemów monitoringu do radykalnej rewizji swoich poglądów i przez wiele lat określiło ogólny kierunek rozwoju branży.
Więcej możliwości — wyższe koszty
Pomimo gwałtownego rozwoju technologii, nawet po upływie tylu lat aspekt finansowy pozostaje jednym z kluczowych czynników przy projektowaniu systemów monitoringu. Chociaż nowoczesne technologie znacząco obniżyły koszty sprzętu, dzięki czemu dzisiaj można zbudować system podobny do tego, który zainstalowano pod koniec lat 60-tych w Olean, za zaledwie kilkaset dolarów i kilka godzin rzeczywistego czasu, taka infrastruktura już nie jest w stanie zaspokoić wielokrotnie zwiększonych potrzeb współczesnego biznesu.
Wieloma czynnikami można to wytłumaczyć przesunięciem priorytetów. Jeśli wcześniej monitoring wideo służył jedynie do zapewnienia bezpieczeństwa na chronionym terenie, to dziś głównym motorem rozwoju branży (według oceny Transparency Market Research) jest handel detaliczny, któremu takie systemy pomagają w rozwiązywaniu różnych zadań marketingowych. Typowy scenariusz — określenie współczynnika konwersji na podstawie danych o liczbie odwiedzających i liczbie klientów, którzy przeszli przez kasy. Jeśli dodamy do tego system rozpoznawania twarzy, integrując go z istniejącym programem lojalnościowym, otrzymamy możliwość badania zachowań klientów w powiązaniu z czynnikami społeczno-demograficznymi w celu formułowania spersonalizowanych ofert (indywidualne zniżki, korzystne pakiety itp.).
Problem polega na tym, że wdrożenie takiego systemu analizy wideo wiąże się z istotnymi kosztami kapitałowymi i operacyjnymi. Kamieniem milowym jest tutaj rozpoznawanie twarzy klientów. Co innego — skanowanie twarzy z przodu przy kasie podczas bezkontaktowej płatności, a co innego — w tłumie (w sklepie), pod różnymi kątami i w różnych warunkach oświetleniowych. Tutaj wystarczającą skuteczność może wykazać tylko trójwymiarowe modelowanie twarzy w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem kamer stereoskopowych i algorytmów uczenia maszynowego, co doprowadzi do nieuniknionego wzrostu obciążenia całej infrastruktury.
Biorąc to pod uwagę, firma Western Digital opracowała koncepcję przechowywania Core to Edge for Surveillance, oferując klientom wyczerpujący zestaw nowoczesnych rozwiązań dla systemów rejestracji wideo «od kamery do serwera». Połączenie nowoczesnych technologii, niezawodności, pojemności i wydajności pozwala na stworzenie harmonijnej ekosystemu, który potrafi rozwiązać praktycznie każdy postawiony cel i optymalizować koszty jej wdrożenia i utrzymania.
Flagową linią naszej firmy jest rodzina specjalistycznych dysków twardych do systemów monitoringu WD Purple o pojemności od 1 do 18 terabajtów.
Dysk twardy serii Purpurowej został specjalnie zaprojektowany do pracy 24/7 w systemach wysokiej jakości monitoringu wideo, obejmując najnowsze osiągnięcia firmy Western Digital w produkcji dysków twardych.
- Platforma HelioSeal
Wyższe modele dysków WD Purple o pojemności od 8 do 18 TB opierają się na platformie HelioSeal. Obudowy tych dysków są całkowicie hermetyczne, a komory wypełnione są nie powietrzem, a rozrzedzonym helem. Zmniejszenie oporu gazowego oraz turbulencji pozwoliło na zmniejszenie grubości talerzy magnetycznych, a także uzyskanie większej gęstości zapisu metodą CMR dzięki zwiększonej precyzji pozycjonowania głowicy (z wykorzystaniem technologii Advanced Format). Jako rezultat, przejście na dyski WD Purple zapewnia wzrost pojemności do 75% w tym samym racku, bez potrzeby rozbudowy infrastruktury. Ponadto, dyski z helem są o 58% bardziej energooszczędne w porównaniu do standardowych HDD dzięki zmniejszeniu mocy potrzebnej do rozkręcania i obracania talerzy. Dodatkowe oszczędności wynikają z obniżenia kosztów klimatyzacji: przy tej samej obciążeniu, WD Purple jest w średniej o 5°C chłodniejsze od swoich odpowiedników.
- Technologia AllFrame AI
Nawet najmniejsze zakłócenia podczas nagrywania mogą prowadzić do utraty krytycznych danych wideo, co uniemożliwia późniejszą analizę uzyskanych informacji. Aby temu zapobiec, w oprogramowaniu układowym dysków serii purpurowej wprowadzono obsługę opcjonalnej sekcji Streaming Feature Set protokołu ATA. Wśród jego możliwości warto wyróżnić optymalizację wykorzystania pamięci podręcznej w zależności od liczby przetwarzanych strumieni wideo oraz zarządzanie priorytetami wykonywania poleceń odczytu/zapisu, co minimalizuje ryzyko pominięcia klatek oraz powstawania zniekształceń obrazu. Z kolei innowacyjny zestaw algorytmów AllFrame AI umożliwia eksploatację dysków w systemach przetwarzających znaczną liczbę izochronicznych strumieni: dyski WD Purple obsługują jednoczesną pracę z 64 kamerami wysokiej jakości i są zoptymalizowane do systemów zaawansowanej analizy wideo i uczenia maszynowego.
- Technologia Time Limited Error Recovery
Jednym z powszechnych problemów przy pracy z systemami o dużym obciążeniu serwerami jest spontaniczne usunięcie macierzy RAID, spowodowane przekroczeniem dopuszczalnego czasu naprawy błędów. Opcja Time Limited Error Recovery pomaga uniknąć wyłączenia HDD w przypadku, gdy czas oczekiwania przekracza 7 sekund: aby to uniknąć, dysk przekaże odpowiedni sygnał do kontrolera RAID, po czym procedura korekcji zostanie odroczona do momentu przestoju systemu.
- System monitorowania Western Digital Device Analytics
Kluczowe zadania, które trzeba rozwiązać przy projektowaniu systemów monitoringu wideo, to wydłużenie okresu bezawaryjnego działania oraz skrócenie czasu przestoju spowodowanego awarią. Dzięki innowacyjnemu oprogramowaniu Western Digital Device Analytics (WDDA) administrator zyskuje dostęp do wielu parametrycznych, operacyjnych i diagnostycznych danych o stanie dysków, co pozwala szybko identyfikować wszelkie problemy w działaniu systemu monitoringu wideo, planować konserwację i na czas wykrywać dyski twarde wymagające wymiany. Wszystko to pomaga znacznie zwiększyć odporność infrastruktury ochronnej oraz zminimalizować ryzyko utraty krytycznie ważnych danych.
Specjalnie dla nowoczesnych kamer cyfrowych firma Western Digital opracowała serię wysoce niezawodnych kart pamięci WD Purple. Rozszerzona liczba cykli zapisu oraz odporność na negatywne wpływy środowiska pozwalają na stosowanie tych kart w sprzęcie zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych kamer monitorujących, a także w autonomicznych systemach ochrony, w których karty microSD pełnią rolę podstawowych nośników danych.
Obecnie seria kart pamięci WD Purple obejmuje dwie linie produktowe: WD Purple QD102 oraz WD Purple SC QD312 Extreme Endurance. Pierwsza zawiera cztery warianty pamięci flash o pojemności od 32 do 256 GB. W porównaniu do rozwiązań konsumenckich, WD Purple zostały specjalnie dostosowane do nowoczesnych cyfrowych systemów monitoringu wideo dzięki wprowadzeniu szeregu istotnych ulepszeń:
- Odporność na wilgoć (produkt jest zdolny do przetrwania zanurzenia na głębokość do 1 metra w wodzie słodkiej lub słonej) oraz rozszerzony zakres temperatur roboczych (od -25 °C do +85 °C) umożliwiają skuteczne wykorzystanie kart WD Purple zarówno w urządzeniach w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz, niezależnie od warunków pogodowych i klimatycznych;
- Ochrona przed działaniem statycznych pól magnetycznych o indukcji do 5000 Gs oraz odporność na silne drgania i uderzenia do 500 g całkowicie eliminują ryzyko utraty krytycznych danych, nawet w przypadku uszkodzenia kamery;
- Gwarantowana wytrzymałość na 1000 cykli programowania/wymazywania pozwala wielokrotnie wydłużyć żywotność kart pamięci, nawet w trybie bieżącego nagrywania, co znacznie obniża koszty utrzymania systemu bezpieczeństwa;
- Funkcja zdalnego monitorowania pomaga na bieżąco obserwować stan każdej karty i efektywniej planować przeprowadzanie prac serwisowych, co dodatkowo zwiększa niezawodność infrastruktury ochronnej;
- Zgodność z klasami prędkości UHS Speed Class 3 oraz Video Speed Class 30 (dla kart o pojemności powyżej 128 GB) sprawia, że karty WD Purple są odpowiednie do użycia w kamerach wysokiej rozdzielczości, w tym w modelach panoramicznych.
Linia WD Purple SC QD312 Extreme Endurance obejmuje trzy modele: o pojemności 64, 128 i 256 gigabajtów. W odróżnieniu od WD Purple QD102, te karty pamięci są w stanie wytrzymać znacznie większe obciążenia: ich zasób roboczy wynosi 3000 cykli P/E, co czyni je idealnym rozwiązaniem do użytku w obiektach o szczególnej ochronie, w których nagrywanie odbywa się w trybie 24/7.
Źródło: habr.com
