IP КАМЕРЫ КАК СЕТЕВЫЕ УСТРОЙСТВА

Главное отличие IP камеры видеонаблюдения от аналоговой — размещение её в сети как отдельного уникального устройства со своим IP.

За счет подключения через Ethernet или WiFi камера становится доступной любому находящемуся в сети компьютеру, а значит пользователь любого из этих ПК может:

• просматривать формируемое камерой изображение;
• конфигурировать настройки IP камеры.

Если ограничить доступ к камере, то эти возможности будут доступны только авторизованным пользователям. Однако остаются актуальными сетевые атаки. Этим платят IP камеры за лёгкость при монтаже и возможности масштабирования системы видеонаблюдения.

При передаче данных по сети также важно учитывать скорость, с которой транслируется изображение. Этот параметр зависит от следующих факторов:

Разрешение изображения.

Чем оно выше, тем медленнее будут генерироваться кадры и отправляться по сети. В противном случае страдает качество передаваемых данных.

Сжатие информации.

Это может быть MPEG-4, H.264 или другой формат, но, как правило, применяются перечисленные варианты. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Подробности будут рассмотрены несколько позже.

Пропускная способность сети.

Может доходить до десяти или сотни мегабит в секунду в случае подключения по Ethernet. Если IP камера подключена по Wi-Fi, то скорость передачи информации ограничена 11 мегабитами.

Производительность принимающей аппаратуры.

Будь то IP видеорегистратор, сервер или ПК, устройство должно обеспечивать необходимое качество отображения и возможности хранения видео информации.

Дальность трансляции.

Поскольку просмотр IP видеонаблюдения возможен не только посредством локальной сети, но и через Internet, скорость передачи изображения будет зависеть от маршрута передаваемой информации.

Согласование с серверами, компьютерами, IP видеорегистраторами и другими потребителями заключается в организации поддержки одинаковых сетевых протоколов и использовании соответствующих портов, а также в применении оборудования с соизмеримыми пропускными способностями.

К примеру, если IP камера генерирует пакеты с видеоизображением быстрее, чем сервер может их принимать, возникают задержки и информация теряет свою актуальность. Потому необходимо обратить внимание на эти моменты при выборе устройств и их настройке.

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ IP КАМЕР

Основные сетевые протоколы, по которым IP камеры передают или получают информацию:

• RTSP;
• TCP;
• UDP;
• RTP.

С помощью RTSP-протокола организуется управление видеонаблюдением. Следует понимать, что сам протокол не передаёт данные, а также не выполняет сжатие видеоизображения и не определяет транспортный протокол. Сообщения по данному протоколу пересылаются отдельно от видеопотока.

Плюсом работы через RTSP является то, что всегда можно получить звук и изображение, однако использование остальных её функций не представляется возможным.

TCP — непосредственно протокол передачи данных видеонаблюдения. То есть IP камера может передавать информацию по TCP, и при этом получать управляющие команды через RTSP либо HTTP. По второму протоколу будет осуществляться управление камерой, по первому — движение видеопотока.

При использовании TCP можно быть уверенным в отсутствии повреждений и потерь передаваемых пакетов, однако работает он медленнее своей менее надёжной альтернативы UDP.

В отличие от TCP UDP-протокол не следит за движением информации и не устанавливает предварительного соединения. Однако передаёт данные быстрее за счёт отсутствия необходимости дублирования потерявшихся при передаче пакетов.

Его логичнее использовать, когда данные видеонаблюдения передаются с высокой интенсивностью, и потеря пары пакетов не играет существенной роли. В проблемных сетях, где потеря части информации критична, лучше использовать надёжный TCP.

RTP-протокол создан для передачи видеоизображения в режиме реального времени, а точнее он гарантирует передачу данных с жёстко заданной задержкой, приписывая каждому пакету временную метку. Благодаря этой особенности протокола приёмник может собрать и проиграть данные в правильном порядке.

Работает RTP поверх UDP и на практике неотделимо связан с RTCP, который управляет передачей результатов видеонаблюдения. Благодаря возможности синхронизации отсылки данных и корректировки поставок пакетов с изображением RTP подходит в качестве транспортного протокола лучше всего.

При проектировании и установке системы IP видеонаблюдения специалисты сталкиваются с множеством проблем интеграции отдельных её составляющих. Часто оборудование бывает совместимо лишь теоретически, а на практике возникает ряд нюансов, на решение которых неизбежно тратятся часы рабочего времени.

В связи с этим следует упомянуть стандарт ONVIF.

С помощью интерфейсов, предлагаемых ONVIF, можно интегрировать устройства различных производителей и не заботиться об условиях, прописанных в их лицензионных соглашениях.

Часто компании позволяют использовать свои интерфейсы только с оборудованием, производимым этой компанией — в ONVIF входит более четырёхсот организаций, использующих данных протокол. Это значит, что оборудование как минимум четырёхсот организаций будет совместимо друг с другом.

При выборе элементов системы IP видеонаблюдения можно следовать простой тактике — смотреть, есть ли в описании упоминания поддержки ONVIF. Если есть — это оборудование с высокой степенью вероятности совместимо с другим оборудованием, поддерживающим этот стандарт.

В противном случае следует учитывать множество возможных проблем при интеграции IP камер, видеорегистраторов/серверов и прочих элементов.

ФОРМАТЫ СЖАТИЯ IP КАМЕР

Передача видеоизображения в несжатом виде невыгодна — это занимает много времени и перегружает сеть. Потому применяются различные методы сжатия, при незначительных потерях в качестве, дающие значительный выигрыш в скорости.

Основные форматы, применяемые в IP камерах для сжатия изображения, это:

• MJPEG;
• MPEG-4;
• H.264.

MJPEG работает с видео покадрово, дробя его, а затем сжимая полученные изображения. Ввиду простоты алгоритмов применение этого формата не требует больших вычислительных мощностей. Также, потеря одного кадра не повлияет на остальные, а значит при этом формате вполне обосновано применение UDP-протокола.

Однако данный протокол обладает рядом недостатков. Так, последовательность сжатых кадров занимает на диске намного больше места, чем сжатое потоковое видео. Это связано с тем, что алгоритмы видеосжатия учитывают статичность картинки.

Формат MJPEG будет дублировать бесполезную информацию раз за разом, неоправданно заполняя жёсткий диск. В связи со своими особенностями MJPEG вполне применим в бюджетных системах видеонаблюдения, где необходим покадровый вывод изображения.

В противном случае в системе сетевого видеонаблюдения следует использовать IP камеры, использующие другие форматы сжатия.

Среди алгоритмов видеосжатия популярен MPEG-4, основанный на игнорировании избыточной информации и ориентированный на использование в сетях с низкой пропускной способностью.

Схема работы MPEG-4:

1. Выделение опорных, или ключевых кадров.
2. Формирование прогнозируемых кадров. Этот процесс представляет собой разницу между опорным кадром и расположенными рядом не опорными.

Несмотря на значительный выигрыш в размере конечных файлов и скорости передачи, формат постепенно сдаёт позиции в пользу более эффективного H.264. Однако для многих задач безопасности организации сжатие посредством MPEG-4 является достаточным и бюджетным вариантом в сравнении с высокоэффективным аналогом.

H.264 является наиболее "продвинутым" форматом сжатия изображения и самым востребованным в настоящее время. Благодаря улучшенному качеству сжатия в сравнении с MPEG-4 он сокращает требования к пропускной способности сети вдвое.

Также, можно получить гораздо большее качество изображения при тех же затраченных ресурсах. Недостаток формата в том, что при сжатии в нём используются сложные алгоритмы, а значит, для его использования необходимо приобретать оборудование с высокой производительностью.