Розробка вузла комутації системи відеоспостереження

16) Необмежену кількість облікових записів;

17) створення груп користувачів;

18) Пароль на вхід у систему;

19) Підтримка Google Map, трекінг картами;

20) Реєстрація подій у базі даних;

21) Автоматичне виконання дій у відповідь на події;

22) Видалене конфігурування пристроїв вводу/виводу;

23) Відправлення електронної пошти про події;

24) Резервування системних налаштувань.

5.2 Закінчені рішення для побудови єдиних систем відеонагляду

Перший клас обладнання придатний для створення одиночних рішень, це один-два канали спостереження для споживачів, які не потребують постійного контролю за об'єктом, а також у записі того, що відбувається. До цього класу можна віднести і камери з вбудованими накопичувачами на HDD, але вони не дозволяють створювати тривалий архів, а також мають усічений набір функцій по роботі з архівом. Тому, при необхідності звістки якісний запис, раціональніше використовувати Цифрові реєстратори (DVR) із вбудованими функціями WEB-сервера та інтерфейсом Ethernet.

DVR з мережевими можливостями набагато привабливіше для використання як за рахунок нижчої питомої вартості на канал, так і з погляду функціональних можливостей -- повноцінний цифровий реєстратор з багатим набором функцій по запису, обробці тривог, детектування активності, можливості організації робочого місця оператора. При виборі DVR слід враховувати, в якому форматі кодується зображення, передаване в ЛВС, і яка частота передачі зображень, тобто на продуктивність вбудованого WEB-сервера. Це пов'язано з тим, що DVR на відміну від мережевої камери виконує ще і інші важливі завдання (запис, відтворення, архівація), а багато виробників, щоб догнати за прогресом, вбудовують WEB-сервера, не приділяючи цьому питанню належної уваги. Як приклад правильної реалізації DVRа з мережевими можливостями можна привести DS2 компанії DEDICATED MICROS. Даний реєстратор забезпечує запис зображення з високою якістю (MJPEG), а передача по ЛВС здійснюється у форматі MPEG4. При цьому робота мережевого інтерфейсу оптимізована як для передачі зображення у високій якості з високою швидкістю, так і для роботи на низькошвидкісних каналах типу GPRS, xDSL. Також в алгоритмі роботи закладена функція використання резервного каналу передачі даних.

Третій клас устаткування припускає побудова повністю цифрових систем телеспостереження з якістю передачі зображення подібно до аналогових (дозвіл, частота зміни зображень), з повнофункціональними системами відображення на зразок матричних комутаторів, програмним забезпеченням для розгалужених робочих місць операторів з багатим набором функцій контролю і управління. Виробників даних систем небагато. Один з них -- компанія Bosch Security Systems. Прикладом вирішення складних завдань може служити використання даного устаткування в організації роботи системи телеспостереження в аеропорту Шарля де Голля (Париж) -- тисячі телекамер, близько 50 терміналів і десяток операторів. При цьому устаткування дозволяє планомірно нарощувати систему в майбутньому, як по кількості камер, так і кількості операторів.

На закінчення хотілося б відзначити, що питання переходу на мережеві технології при реалізації систем телеспостереження далеко не тривіальне. Цифрове устаткування значно перевершує аналогове за вартістю, економія при інсталяції цифрових систем мізерна із-за дорожнечі наладки і супроводу. Надійність роботи цифрових систем теж викликає сумнів зважаючи на множину проміжних комутаторів і тому подібне Також немає повної упевненості в стійкості подібних систем від атак на комп'ютерні мережі у разі їх сумісного використання для охоронного телеспостереження.

Але, не дивлячись на перераховані недоліки, мережеві пристрої спостереження активно відвойовуватимуть собі частину ринку головним чином там, де аналогові системи безсилі (розподілені системи, видалені об'єкти і так далі). Найбільш ефективними мережевими пристроями для нашого ринку швидше за все, стануть DVR з мережевими можливостями і гібридні системи, що підтримують як аналогові, так і мережеві камери, наприклад DiBos від компанії Bosch Security Systems.

Чим складніше устаткування, тим більше досвіду повинен бути у інсталятора.

Системи IP-відеоспостереження дозволяють просто масштабуватися. Вони дають можливість використовувати рентабельніші рішення, такі як стандартні сервери для запису і зберігання відеоданих.

Є можливість вибору програмного забезпечення, створеного для управління відео і забезпечення необхідної аналітичної підтримки.

Крім того, такі рішення дозволяють організувати децентрализованную обробку і зберігання інформації.

Ці системи легко реконфігуруються і переносяться. Ми, наприклад, рекомендуємо нашим клієнтам, у яких системи встановлені в супермаркетах, регулярно переміщати камери, щоб потенційним зловмисникам було важче виявити слабкі місця в системі.

В цілому, мережеві системи відеоспостереження знаходять хороше застосування для видаленого контролю стану об'єктів, контролю касових операцій в супермаркетах і складних системах, не вимагаючого запам'ятовування і аналізу дрібних деталей зображення.

На жаль, в рамках невеликої статті неможливо вміщати всю необхідну для успішного проектування і побудови системи інформацію. За межами викладу, наприклад, залишилися питання проектування і побудови комп'ютерної мережі. Не торкнулися ми і питань вибору активного устаткування. Також залишилося неосвітленим питання вибору моделей камер для вирішення конкретних завдань.

5.3 Призначення IP-адреси камери та доступу до неї

Послідовність дії:

1) Встановлення програмного забезпечення:

Вставляємо в DVD-/CD-ROM комп'ютера диск з програмою «Video Viewer». Процес установки розпочнеться автоматично. Наслідуючи екранні команди, встановлюємо програмне забезпечення. Після встановлення на робочому столі комп'ютера з'являється піктограма Video Viewer.

2) Додавання IP-адреси або інших параметрів мережі для входу в систему.

Патч-корд, мережеве ім'я, мережеву адресу та маску мережі для сервера, мережеву адресу шлюзу та пару мережевих адрес своїх DNS серверів нам надає провайдер.

Перегляд зображення, що надходить із камери

Виконавши налаштування мережевої інформації, вводимо ім'я користувача та пароль, потім запускаємо програмне забезпечення "Video Viewer". Програма дозволяє керувати до 16 мережевими камерами одночасно. Скріншот представлений на мал. 5.1

Таблиця 5.1 - Функції "Video Viewer"

Рисунок 5.1 - Підключення до 4 мережевих камер

5.4 Аналіз форматів відеозапису

Основними характеристиками сучасних форматів відео файлів є:

1)Накладні витрати на зберігання інформації (наскільки більший вихідний файл, ніж корисна інформація, яку він зберігає)

2) Підтримка розширених можливостей сучасних відео та аудіокодеків (B-кадри, змінний бітрейт, змінна частота кадрів...)

3) Підтримка зберігання додаткової інформації (глави, субтитри, метатеги, системи захисту авторських прав...)

4) Підтримка потокового відтворення

5)Відкритість чи закритість формату

Корпорації-гіганти з виробництва програмного забезпечення та міжнародні організації переважно розробляють готові мультимедійні рішення, частиною яких є формати файлів для зберігання аудіо та відео. Прикладом є формат AVI для Video for Windows, формат MOV QuickTime і т.д. Часто такі формати є закритими і підтримують лише певні, "свої" кодеки аудіо та відео. На противагу такому підходу у світі розвивається рух безкоштовного та відкритого програмного забезпечення. Одним із найуспішніших проектів такого типу є формат Matroska.

AVI - формат медіаконтейнера розробленого корпорацією Microsoft як частина технології Video for Windows у 1992 р. Розшифровується AVI як - Audio/Video Interleaved. AVI розроблений на основі Resource Interchange File Format (RIFF), в основі якого лежить принцип розбиття інформації на блоки або "chunk". Кожен блок підписаний відповідним FourCC тегом, містить інформацію про кількість байт даних у блоці та самі дані. Чанки можуть бути різної довжини, але обов'язково кратною.AVI файл зазвичай містить:

1)Заголовок RIFF з fourCC 'avi', що містить загальну інформацію, необхідну визначення типу файла

2) Заголовки потоків даних ( fourCC - 'strl' ) з описом типу та формату потоку

3) Один чанк з fourCC 'movi' містить пакети аудіо та відео даних

4) Індексний чанк ( fourCC - 'idx1' ) містить таблицю індексів ( 16 байт на кожен чанк у чанці 'movi' )

Малюнок 5.2 Структура файлу AVI

Файли AVI підтримують кілька потоків аудіо та відео, але ці можливості використовуються рідко. Більшість файлів AVI використовують розширення, розроблені групою Matrox OpenDML у лютому 1996 року. Ці розширення підтримуються корпорацією Microsoft і називаються AVI 2.0.

Характерними рисами формату AVI є:

відсутність стандартного способу кодування інформації про піксельні пропорції, завдяки чому плеєри не можуть вибрати це значення автоматично (його можна вибрати вручну);

AVI формат не підтримує матеріали із змінною частотою кадрів;

AVI формат не призначений для зберігання відео закодованого кодерами, що використовують B-кадри (при декодуванні не забезпечує доступу до майбутніх кадрів для декодування поточного). Хоча і розроблені підходи для забезпечення цих функцій, вони виходять за рамки оригінальної специфікації і можуть викликати проблеми при відтворенні на плеєрах, які не підтримують розширення формату AVI;

AVI файли не можуть надійно зберігати деякі специфічні типи даних зі змінним бітрейтом (наприклад, аудіо mp3 з частотою дискретизації менше 32 кГц);

Накладні витрати на зберігання однієї години відео становлять близько 5Мб.

ASF - формат медіаконтейнера розробленого компанією Microsoft для зберігання потокового аудіо та відео. Формат ASF є частиною технології Windows Media. Розроблений у 1998 році стандарт повинен був стати універсальним форматом зберігання та відтворення потокового відео та аудіо.

Існує дві версії формату - ASF 2.0 та ASF 1.0. Версія ASF 1.0 поширена більше і більшість файлів із розширеннями '.wma' або '.wmv' використовують першу версію формату. Microsoft ніколи не публікувала документацію за першою версією формату на відміну від другої версії, яка добре документована.

Як і будь-який інший формат медіаконтейнера - формат ASF описує лише структуру потоку даних. Розширення файлів формату ASF - '.asf', '.wma' або '.wmv'. Файл формату ASF може містити так само і метадані (артист, альбом, жанр, режисер фільму тощо). Розширення '.asf' використовується для файлів, що містять аудіо і відео дані закодовані сторонніми кодеками (не windows media), '.wma' - для файлів, що містять тільки аудіо дані, закодовані кодеком windows media, '.wmv' - для файлів, що містять як аудіо так і дані закодовані кодеками windows media. При створенні формату ASF розробники керувалися такими вимогами:

1) підтримка ефективного відтворення з медіасерверів, HTTP серверів та локальних пристроїв

2) підтримка різних наборів даних в одному файлі (аудіо, відео, аудіо+відео)

3) підтримка масштабованості якості аудіо та відео при передачі по каналах різної пропускної спроможності

4) підтримка контролю за потоком даних, особливо в системах з обмеженою пропускною здатністю

5)незалежність від конкретної операційної системи, протоколу передачі даних

Як і формат AVI, структура потоку ASF використовує для зберігання даних блоки типу "chunk" (чанк). Кожен файл формату ASF містить як мінімум два чанки. Це заголовний чанк файлу і чанк з даними файлу. Крім цього, файл може містити індексний чанк. Заголовковий чанк файлу ASF містить загальну інформацію про файл - розмір файлу, кількість потоків, метод корекції помилок, використовуваний кодек. Також у заголовному чанці містяться метадані. Це єдиний з чанків верхнього рівня, який може містити інші чанки.

Чанк даних містить потоки даних, організовані в пакети. Індексний чанк містить пари значення типу індекс/ключовий кадр для ефективного швидкого переміщення файлом. Індекс може бути значенням часу або номер відео кадру. Кожен чанк починається з глобального ідентифікатора (GUID) та поля розміру чанку. Це дозволяє коректно відтворювати файл при порушеннях порядку передачі чанків.

Motroska (MKV) - це відкритий стандарт мультимедіа контейнера.Проект Matroska вилився з проекту MCF (Multimedia Container Format) в результаті розбіжностей щодо використання Extensible Binary Meta Language (EBML). EBML дозволив розробникам формату Motroska досягти значних переваг у майбутньому розширенні формату, дозволяючи зберігати зворотну сумісність версій.

Формат Motroska проектувався з урахуванням усіх вимог до сучасного мультимедіа контейнера та підтримує наступні можливості:

1) швидкий пошук за файлом

2) підтримка кількох потоків відео в одному файлі

3) стійкість до помилок

4) розбивку файлу на розділи

5) підтримку кількох потоків субтитрів

6) підтримку кількох потоків аудіо

7) потокове відтворення ( HTTP і RTP протоколи )

8) Меню

До основних переваг формату Matroska в порівнянні з найпопулярнішим форматом останніх років, яким є AVI, відносяться - підтримка аудіодоріжок зі змінним бітрейтом, підтримка відео зі змінною частотою кадрів, виявлення помилок відео потоку, підтримка практично всіх сучасних аудіо/відео кодеків.

Для файлів у форматі Matroska використовуються три розширення файлів. Основним форматом файлів стандарту MPEG-4 є ISO Base Media File Format. Він визначає загальні принципи організації даних під час зберігання в файлі і є основою багатьох інших форматів файлів. Малюнок 5.4.2 пояснює відносини між форматом файлів ISO Base Media File Format та іншими форматами.

Рисунок 5.3 Ієрархія форматів мультимедійних файлів

В основі наведених форматів файлів лежить концепція пакетно структурованого файлу. Пакетно-структурований файл складається з серії пакетів даних, для яких вказано їх розмір та тип. Поле типу - це зазвичай чотири друковані символи (FourCC).

Під час створення форматів файлів використали об'єктно-орієнтований підхід, запозичений у попередника - формату файлів QuickTime. Це означає, що формат MPEG-4 легко розбивається на окремі об'єкти, а структура цих об'єктів визначається виходячи з їх типу і позиції. Усі пакетно-структуровані файли починаються з пакета 'типу файлу', у якому вказується специфікація та призначення файлу.

Формат файлів MPEG-4 - це гнучкий та розширюваний формат для обміну, управління, редагування та відтворення мультимедійних даних. Відтворення може бути локальним по відношенню до системи, що зберігає файл MPEG-4 або потоковим з використанням різних протоколів передачі даних.

Файл MPEG-4 має логічну, тимчасову та фізичну структуру. І ці структури нічого не винні бути пов'язані друг з другом. Логічна структура файлу MPEG-4 у свою чергу складається з кількох синхронізованих за часом треків (track). Треки являють собою послідовності пакетів аудіо, відео або інших даних з маркерами часу для їхньої взаємної синхронізації.

Фізична структура файлу MPEG-4 відокремлює порції медіаданих від даних необхідних для тимчасового, логічного та структурного їх поділу.

Кожен потік аудіо або відео даних містить окремий трек. Заголовки кожного треку містять специфічну інформацію, що визначає, наприклад, тип кодека, параметри декодування і т.п. Також форматом MPEG-4 підтримуються захищені потоки даних, використовувані захисту авторських прав ( digital rights managment - DRM ).

Підтримка потокового відтворення у форматі MPEG-4 реалізована через hint tracks. Треки hint tracks містять інструкції серверу про порядок формування пакетів даних передачі їх з використанням певного протоколу (наприклад, RTP - real time protocol ).

Формат файлів QuickTime був розроблений корпорацією Apple для зберігання різноманітних мультимедійних даних. Як заявлено на сайті Apple - це ідеальний формат для обміну мультимедійними даними між пристроями, програмами та операційними системами, оскільки він може бути використаний для зберігання практично будь-яких структур мультимедіа даних.

Формат QuickTime є об'єктно-орієнтованим і містить гнучкий, простий у роботі і набір об'єктів, що легко розширюється. Нові об'єкти, що використовуються в останніх версіях QuickTime, просто ігноруються старішими версіями для сумісності.

Формат файлів QuickTime послужив основою створення форматів файлів MPEG-4 і JPEG-2000.

Відеофайл формату QuickTime складається з декількох треків (track) з різними даними (аудіо, відео, субтитри тощо). Кожен трек містить або дані, закодовані певним кодеком, або посилання на дані, що знаходяться в іншому файлі. Треки є складні ієрархічно організовані структури, складовими елементами яких є " атоми " ( atom ).Атоми можуть містити в собі інші атоми або дані.

У випадку можна сказати, що файл формату QuickTime є набором атомів. Специфікація не накладає жодних обмежень на порядок проходження атомів у файлі QuickTime. Файли формату QuickTime зазвичай мають розширення .mov, .qt або .moov, а під час передачі в мережі інтернет ідентифікуються за mime-типом "video/quicktime".

QuickTime файли підтримують відео та аудіо кодеки, які підтримує технологія QuickTime. З найбільш поширених - Cinepak, H.261, H.263, H.264, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (Part 2), Sorenson Video 2 та Sorenson Video 3. Підтримка деяких кодеків надається за окрему плату. До переваг файлів формату QuickTime можна віднести підтримку B-кадрів, аудіо зі змінним бітрейтом, відео зі змінною частотою кадрів, розбивку на розділи, підтримку субтитрів і метаданих (тегів). До недоліків - відсутність підтримки меню.

Формат RealMedia - це стандарт медіаконтейнера від компанії RealNetworks. Формат файлів RealMedia має розширення ".rm". Файли RealMedia можуть відтворюватися на локальному комп'ютері або потоковим методом під час передачі мережами за допомогою різних протоколів.

Вперше формат RealMedia був представлений світові 1997 року. До восьмої версії формату RealMedia відео всередині файлу кодувалося кодером стандарту H.263. Починаючи з восьмої версії, компанією RealNetworks використовується власний, пропрієтарний кодек для кодування відео. RealVideo кодеки визначаються за чотирисимвольними кодами (FourCC) RM10, RM20, RM30 та RM40. Два перших коди відносяться до кодека стандарту H.263, останні - до пропрієтарного кодека RealVideo. Додатково до власних кодеків файли RealMedia можуть зберігати Mpeg-4, QuickTime та Windows Media відео. Файли RealMedia оптимізовані для потокового відтворення в мережі інтернет, тому аудіо та відео інформація в них кодується з постійним бітрейтом для гарантованої відповідності пропускної спроможності інтернет-з'єднання. Для потокового відтворення файлів RealMedia використовується протокол RTSP (Real Time Streaming Protocol). Однак цей стандартний протокол використовується тільки для встановлення та керування з'єднанням, аудіо та відео дані передаються з використанням пропрієтарного протоколу компанії RealNetworks - RDTP (Real Data Transport Protocol). Для підтримки аудіо та відео зі змінним бітрейтом компанія RealNetworks розробила новий формат файлів, який використовує розширення ".rmvb". Ці файли в основному призначені для зберігання та відтворення відео на локальних комп'ютерах. Формат RealMedia використовує FourCC (four character codes) для ідентифікації елементів файлу. FourCC - це 32-бітний код, що складається з чотирьох або менше символів кодування ASCII.Основним будівельним блоком файлів RealMedia є 'чанк' (chunk). Кожен чанк складається з наступних полів:

1) FourCC - 32-бітний ідентифікатор чанка

2) 32-бітне поле визначає розмір даних, що зберігаються в чанці

3) дані чанка

Чанки можуть входити до складу один одного, створюючи складні структури.

Оскільки файл RealMedia складається з частин описуваних тегами, в ньому жорстко не визначено порядок слідування чанків, крім заголовка файлу, який повинен знаходитися в першому чанці. Більшість програм записують у заголовну частину файлу RealMedia стандартні заголовки, а саме:

1) RealMedia File Header ( повинен перебувати у першому чанці )

2) Properties Header ( загальні властивості медіафайлу )

3) Media Properties Header (специфічні властивості медіафайлу)

4) Content Description Header (назва, автор, авторські права і т.д.)

Після заголовки файлу йде частина файлу з даними. Ця частина складається із заголовка Data Header Section та групи пакетів медіаданих. Заголовок визначать початок медіаданих, які зазвичай зберігаються в одному чанці. Однак, якщо розмір файлу дуже великий, дані можуть зберігатись у кількох чанках. Пакети медіаданих зберігають порції інформації з певних медіапотоків. Пакети різних потоків чергуються один з одним разом складають інформаційну частину файлу. Крім заголовної та інформаційної частини у файлах RealMedia є індексна частина. В індексній частині зберігатиметься інформація необхідна для швидкого переміщення файлом під час відтворення (швидкий пошук пакетів даних).

Висновки

В своєму курсовому проекті я розглянув історію виникнення, класифікацію, основні параметри та застосування відеонагляду та її комутації.

На практиці я опанував проведення розрахунків по падінню напруги на кабелі, необхідного рівня сигналу, зон радіопокриття технології bluetooth, пропускної спроможності мережі, каналів зв'язку для кожного елемента та пристрою в комутації відеонагляду, а також середній час безвідмовної роботи пристрою.

Я також навчився на програмному рівні керувати відеонаглядом використовуючи платформи Video Viewer

При виконанні курсового проекту я дізнався багато нового про різноманітні види, типи, принципи роботи та характеристики різних електронних компонентів, які входять до складу системи відеонагляду. Поглибив теоретичні знання зі спеціальних дисциплінах і вдосконалив практичні навички у роботі з електронними приладами та кумутацією.

Література

1. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника. Изд.9, перераб. и доп. 2006. - 612с;

2. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка теорія і практикум. Навч. Посіб. / За ред. А.Г. Соскова. 2-е вид. - К.: Каравела, 2004. - 432с;

3. Мілих В.І., Шавьолкін О.О. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: Підручник За ред. В.І. Мілих. - К.: Каравела, 2007, 639с;

4. Сенька В. І. за ред. Обереги К., Електроніка і мікросхемотехніка: підручник у 4 т 2000 593с;

5. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. - Графическое изображение электрорадиосхем,1986, 639с.

Размещено на Allbest.ru