«Потянет» ли ваша система видеонаблюдения камеры формата 4К?

В последнее время индустрия безопасности стала падкой на всякие красивые гаджеты, и появление новых технологий обычно сопровождается заметной шумихой. Которая нередко мешает многим из нас объективно оценить необходимость внедрения новинки.

4К — стандарт телевизионного оборудования, вчетверо превышающего по разрешению верхний уровень стандарта высокой чёткости Full HD 1080p. В киноиндустрии его внедрение знаменует собой переход на кристально чистые изображения и исключительно точную передачу деталей. Имея пиксельное разрешение 4096 x 2160, формат 4К предоставляет целый ряд преимуществ при его использовании в системах видеонаблюдения: снижение общего количества камер, возможность зумирования изображений без пикселизации деталей и т.п. Вполне естественно, что конечные пользователи, узнав о существовании нового стандарта, рассматривают возможность его внедрения в свою практику.

Однако тщательное изучение технических характеристик и особенностей стандарта позволяет сделать вывод о том, что взять и попросту подключить 4К-камеру к системе видеонаблюдения не удастся: помимо апгрейда камер, придётся основательно модернизировать и саму систему. По крайней мере, необходимо быть к этому готовыми.

Хранение данных, их отображение и передача по сети

Дополнительные пикселы в изображении означают бОльшие размеры файлов и скорости видеопотоков, а также, соответственно, увеличение расхода средств хранения цифровой информации. Именно с этой точки зрения необходимо проанализировать вашу систему — справится ли она с дополнительной (и весьма немалой) нагрузкой?

При использовании кодека Н.264 кодированный видеопоток 4К (также используется название Ultra HD) имеет битрейт как минимум в 12 Мбит/с, в то время как стандартный видеопоток высокой чёткости Full HD 1080p — всего лишь 4 Мбит/с. Чтобы воспользоваться изображениями в «верхнем» разрешении — а иначе какой смысл приобретать Ultra HD-оборудование — придётся основательно нагрузить весь тракт формирования и прохождения видеосигнала, от камеры до средств записи.

Передача изображений 4К по таким коммуникационным линиям, как ADSL, при полной частоте кадров становится невозможной, «затыки» будут наблюдаться даже при использовании одногигабитного Ethernet. Для уверенной передачи 4К-видеопотоков следует использовать 40-гигабитные Ethernet-подключения. Если ваша сеть рассчитана на меньшие битрейты, можете садиться подсчитывать дополнительные расходы на модернизацию сетевой инфраструктуры.

Но это ещё не всё: внимательно посмотрите на графический адаптер рабочей станции, на которой вы рассчитываете производить просмотр 4К-изображений. Справится ли видеокарта с возросшим потоком данных? А если речь идёт не об одном, а о нескольких потоках, которые необходимо отображать одновременно?

Допустим, вопрос с передачей изображений по сети у вас каким-либо образом решился. Теперь посмотрим, каким образом будет осуществляться запись видеопотоков. Вчетверо увеличенное пиксельное разрешение означает точно такое же возрастание потребных объёмов хранения данных. Поэтому лучше остановить выбор на камере, поддерживающей высокоэффективный кодек — как минимум Н.264: это существенно сократит количество передаваемых данных. Следует отметить, что более мощные кодеки требуют от бортовых процессоров камер бОльших вычислительных мощностей, и далеко не все производители в состоянии это обеспечить фактически, то есть, в режиме круглосуточной эксплуатации при полной нагрузке.

Допустим, все вопросы внутри вашей системы удалось решить. Всё прекрасно работает, записывается и воспроизводится. Теперь предположим, что вам необходимо передать видеоматериалы третьим лицам, скажем, в местное полицейское управление. С одной стороны, материалы весьма ценные: повышенная различимость деталей сцены позволит правоохранителям установить мельчайшие подробности зафиксированного на видеоматериалах инцидента. С другой — а вы уверены, что полицейским удастся просмотреть эти изображения имеющимися у них в распоряжении средствами? Точно так же обстоит дело и с предоставлением видеозаписей в судебные органы в качестве вещественных доказательств. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами нового стандарта, суду придётся сначала выбить финансирование на просмотровый монитор, поддерживающий разрешений 4К. А на это могут уйти месяцы, если не годы.

Оптика, съёмки в темноте и особенности просмотра

Поскольку у объективов имеются свои ограничения по разрешающей способности, для того, чтобы воспользоваться всеми преимуществами камер стандарта 4К, следует оборудовать их оптикой с разрешением не менее 8 мегапикселов. Это удовольствие не из дешёвых, поскольку на рынке такого рода объективы присутствуют всего лишь под несколькими торговыми марками. Помимо цены, у таких объективов весьма существенны и габариты, что, в свою очередь, оказывает влияние на размеры и внешний вид камер. Таким образом, камеры стандарта 4К по физическим размерам должны превосходить камеры меньших разрешений, и такие форм-факторы, как, скажем, компактная купольная камера, в данном стандарте на сегодняшний день нереализуемы. А именно этот форм-фактор является наиболее востребованным в отрасли видеонаблюдения.

Ещё одним популярным средством наблюдения в современных системах являются камеры, приспособленные к съёмке в условиях недостаточного освещения. В этом смысле о формате 4К лучше забыть: минимизация сенсоров привела к такому увеличению плотности пикселов в матрицах, при котором количество света, попадающего на отдельный элемент изображения, здесь существенно уменьшено. Именно поэтому далеко не все ведущие производители средств видеонаблюдения торопятся перейти на новый стандарт разрешения. Действительно, при детальном изучении потребностей заказчика почти в каждом конкретном проекте выясняется, что задача обеспечить адекватное изображение при ночной съёмке является более важной, чем получение высокодетализировнного общего вида объекта.

Допустим, все вопросы, связанные с камерами, сенсорами и средствами трансляции/записи сигнала решены. А как насчёт просмотра изображений? Совершенно очевидно, что для просмотра сцен с максимальным количеством деталей требуется как минимум монитор, поддерживающий стандарт 4К. И, несмотря на то, что такого рода мониторы в изобилии появляются на потребительском рынке, для систем видеонаблюдения они в общем случае малопригодны, поскольку не рассчитаны на круглосуточную эксплуатацию, в большей степени подвержены выгоранию матриц и т.п.

Кроме этого, в условиях просмотра нескольких изображений на одном и том же 4К-экране эффективность вывода камерных каналов 4К и обычного HD примерно одинакова, что опять-таки ставит под вопрос эффективность инвестиций в сверхвысокую чёткость.

Начало пути

В общем, стандарт Ultra HD находится пока ещё в нежном младенческом возрасте, и ожидать, что его использование в индустрии видеонаблюдения принесёт выгоду кому-либо, кроме производителей/поставщиков, в ближайшие месяцы и даже годы не приходится. Нет сомнений в том что, в какой-то момент в будущем 4К станет общеупотребительным. А в настоящее время экономически обоснованное предложение заказчику, потенциально готовому к внедрению 4К-системы, выработать крайне сложно. Разве что цинично «залечить», будучи готовыми к разочарованиям и, возможно, конфликту.

В конечном счёте, конечнику всё равно, какими средствами будут достигнуты цели инсталляции системы. Сегодня намного более важным параметром, чем формальное разрешение изображений, является принципиальная возможность идентификации нарушителей и установления деталей событий. Если сконцентрироваться на целях и задачах, а не на моде и трендах — всё может предстать перед пользователем в совершенно ином свете. Поэтому вывод о том, что время 4К началось, но ещё окончательно не пришло, будет, пожалуй, самым правильным и при этом не самым жёстким.