Сравнение Цифровой и Аналоговой видеозаписи

Статьи - Статьи technology

IP и аналоговые камеры имеют больше сходства, чем различий.

Для начала хотелось бы рассмотреть типы матриц и их работу при построении изображения.

Первый шаг в создании изображения происходит, когда шторки в объективе камеры открывается, и свет спроектирован на электронный датчик, которым является любой CCD (charged couple device -заряженное устройство пары) или CMOS (complementary metal oxide semiconductor - дополнительный металлический окисный полупроводник). Затем, изображение обрабатывается после получения аналоговым CCD или CMOS и преобразовывается в цифровой формат аналого-цифровым конвертером. В дальнейшем, оно или остается цифровым, если это - IP камера, или оно преобразовывается назад в аналог при помощи цифрового к аналоговому конвертера. Если изображение остается аналоговым, оно передает к DVR или NVR, который его кодирует. Если это - IP,  изображение кодируется в камере.

У CCD и CMOS есть некоторые фундаментальные различия, они заключаются в том, как они обращаются с получаемым изображением, но оба требуют процессора изображения. Качественное различие между CMOS и CCD может быть сведено к нескольким понятиям

  • динамический диапазон
  • однородность
  • закрытие ставнями
  • живой отклик
  • скорость
  • виндоуинг
  • антицветение
  • смещение и результат.

И CCD и датчики изображения CMOS сделаны из пиксельных металлических оксидных полупроводников. Эти датчики изображения - прежде всего аналог. Соответственно, большинство изображений CCTV камер начинается как аналоговая картинка (с одним исключением, к которому мы обратимся кратко). Эти датчики изображения содержат миллионы конденсаторов. Когда Вы слышите слово мегапиксель, это относится к количеству миллионов конденсаторов,  находящимся в датчике изображения. Эти конденсаторы измеряют интенсивность света. Чем большее число мегапикселей, тем больше деталей и потенциала по качеству.

Вероятно самое важное в наблюдении - это качество кадра в условиях широкого спектра освещения. В этом аспекте у CMOS есть некоторые существенные слабости по сравнению с CCD. Технология CMOS имеет тенденцию иметь низкую свето чуствительность и является более склонной  к появлению артефактов при съемке движущихся объектов из-за использования откатывающихся створок.

Срабатывание створок - начало  и остановка освещения матрицы. Это является врожденным к CCD устройствам. CCD использует превосходное электронное срабатывание шторок при аналоговом суммировании. Подведение итогов комбинирует сигнал от смежных створок (переплетенное видео) и обеспечивает хорошее отношение сигнала к шуму при слабом освещении с минимальным заполнением светом - фактор компромисса.

CMOS имеет проблемы с этим и пытается исправить его при использовании сдвоенных шторок, которые были названы прокручивающимися шторками,  получается что CMOS создает изображение фиксируя различные строки массива в разное время. Эта методология работает хорошо для потребительских устройств, таких как фотокамеры в сотовых телефонах. Однако,  при съемке быстро движущихся объектов появляются  артефакты.

Всвязи с потребностью высокого качества при использовании в видеонаблюдении, датчики CMOS почти не используются и непроектируются для рынка безопасности. В сравннеии с CCD CMOS находится в пределах 1% в индустрии видеонаблюдения. Технология CMOS находится в ее младенчестве все еще на уровне низкого качества изображения и до высококачественного и надежного видео наблюдения ему далеко.

Тем временем, более новая технология, разработанная Pixim, Inc., развивается и делает большие обещания. Pixim использует цифровой пиксель считывания - то есть минимальной точкой считываемого изображения не зависящей от других. CCD и матрицы CMOS измеряют изображение как одну всю сцену в датчике и пытаются уравновесить все характеристики в кадре, вследствии уравновешивания освещения - шумные изображения и темные тени. Многие люди знают технологию Pixima как "широкий динамический диапазон" (WDR, все чаще используется в последних линейках видеокамер например в серии Samsung Techwin SVD ), который приводит к некоторым удивительным результатам в кадре. Добиться таких результатов Pixim позволяет как раз тот самый метод независимой обработки каждого пикселя изображения посредством аналого-цифрового конвертера на каждом пикселе. Каждый индивидуальный пиксель в итоге выглядит как отдельная камера и корректируется под свои индивидуальные условия соответственно.

Теперь перейдем непосредственно к теме сравнения  IP и аналоговых камер. Итак IP  так же как и аналоговый - это просто "метод передачи".

IP камера

IP камера - видео камера, к которой можно обратиться и управлять по любой IP сети, такой как глобальная сеть, локальная сеть, Intranet или Интернет. Используя стандартный Web-браузер или программное обеспечение удаленного мониторинга по сетевому подключению, пользователи могут рассмотреть видео в реальном масштабе времени с IP камеры от любого близкого или отдаленного местоположения (при достаточной пропускной способности используемой сети). IP камеры доступны в тех же самых стилях как и традиционные (аналоговые) камеры наблюдения, такие как Панорамные/Поворотные/Zoom изображения, купола, маркеры, блок, инфракрасные, скрытые и беспроводные. 

Как работает IP  камера?

Поскольку камера IP, в действительности, является цифровой камерой, которая обрабатывает аналоговые изображения, кодируя их внутренне, и затем передает цифровую видео информацию по подключению Ethernet с компьютером или подобным устройством. Получается что "цифровой" - это метод передачи, который делает это устройство IP камерой. У IP камерой  могут быть или CMOS или CCD матрица.

Как правило, цифровые камеры наблюдения оборудованы внедренным (интегрированным) Web-сервером и встроенным кодеком с обработкой. Сетевая камера комбинирует возможности камеры с некоторыми функциональными возможностями PC. Также, они не требуют, чтобы было прямое подключение к PC, и могут быть размещены в любой сегмент сети. Цифровая камера видеонаблюдения - сетевое устройство точно так же как любой другой PC в сети, имеет ее собственный IP адрес и соединяется непосредственно с проводной или беспроводной сетью.

Как работает Аналоговая Камера ?

Аналоговая камера также начинается с CCD или CMOS матрицы и затем оцифровывает изображение для того, чтобы обработать. Но прежде, чем она может передать видео, оно должно быть преобразовано назад в аналоговый сигнал, таким образом оно может быть получено аналоговым устройством, таким как телевизионный монитор (TV monitor). 

Различие Между Аналоговым и IP Камерами

Принципиальное различие между аналоговым и камеры IP заключается в методе, которым видео сигнал передан и, в конечном счете, где видео сжато или закодировано. Итак, термин "IP" в IP камере или "сеть" в сетевой камере относится только к методу передачи.

Важно понять, что большинством проданных камер кабельного IP CCTV является фактически аналоговый CMOS или CCD камеры, которые просто передают видео в цифровой форме. В то время как это кажется запутывающим, мы должны возвратиться к тому, как видео информация сначала зафиксирована. Аналоговый сигнал переведен в цифровую информации и затем преобразовывает эту информацию назад в аналоговый в традиционных камерах кабельного видеонаблюдения. Передавая в цифровой форме IP или сетевые камеры должны сначала закодировать (оцифровать и сжать), чтобы передаваться по сети. 

Что же лучше: IP или Аналоговые камеры видеонаблюдения?

Кабельная инфраструктура - Одно из главных преимуществ сетевых камер - способность использовать существующую инфраструктуру телеграфирования, чтобы поддержать систему наблюдения. Принимая во внимание, что унаследованная проводка для аналоговых камер использовала коаксиальные кабели, сегодня интеграторы могут использовать симметричные трансформаторы, чтобы передать видео по витой паре используя сетевой язык Cat5. Используя симметричные трансформаторы и витую пару, аналоговое видео может быть передано на значительные расстояния. Видео симметричные трансформаторы бывают различных размеров, формы и доступны как активные, так и пассивные устройства. Они соединяются с обоими концами Вашей сети и могут соответствовать многим общим стандартами (таким как 568B). Так как симметричные трансформаторы могут передать аналоговое видео,  по обычной проводке, у IP камер в этом плане нет никакого преимущества перед аналоговым камерам.

Видео Передача.

Есть важные различия между аналоговым и сетевым видео трафиком. Аналоговый видео трафик - распакованный и не подчиненный любым сетевым проблемам или рискам. Это - пассивное подключение, подобное аналоговому телефонному подключению. Цифровой трафик ( IP Трафик), как VoIP, подчинен большому числу потенциальных ошибок от ограничения полосы пропускания до сетевой перегрузки, скорости передачи информации в битах, размеров файла, загрузке сети, вирусам, и т.д. Если работа сети будет терпеть неудачу, то видео поток пострадает.

Видео Качество

IP камеры делают изображения лучшего качества, для которых в настоящее время нет никакой аналоговой альтернативы. IP камеры полагаются почти исключительно на CMOS датчики, чтобы произвести HD изображения. К сожалению, CMOS приносит проблемы при слабой освещенности, артефакты движения, расплывчатости, и т.д., и большие файлы, чтобы их передать и сохранить.

Сравнивая две камеры, используемые CCD матрицы с идентичными линзами и компонентами, единственное различие которое мы заметим это технология кодирования видео. IP  камера кодирует в камере непосредственно, и аналоговая кодирует в устройстве цифровой видеозаписи. Проблема с кодированием в камере заключается в ограничении мощности обработки, и качество все еще подчинено сетевым ограничениям. Если Вы потребуете высококачественное видео, то много кодеков понизят число кадров в секунду,  или будут тормозить при передаче или иметь артефакты из-за нехватки ресурсов. Выбор тогда становится между высокой частотой кадров с более низким качеством и более низкой частотой кадров с более высоким качеством. С аналоговыми камерами Вы передаете видеосигнал к DVR устройству цифровой видеозаписи, и Вы имеете в наличии существенно больше аппаратных и программных ресурсов, чтобы закодировать и сохранить видео.

Другая проблема IP - удаленный мониторинг. С камерами IP у Вас никогда не может быть "оперативного" видео. Так как видео сжимается на стороне камеры, есть врожденное время ожидания. Получающееся видео качество будет подчиненным сжатому видео потоку и сетевым ограничениям. К тому времени, когда видео закодировано в камере и передано в цифровой форме через сеть, есть потенциал для задержек. С аналоговыми устройствами, Вы можете получать поток видео сначала в составное устройство и в последствии контролировать студийное качество и кодировать видеоматериал впоследствии. Однако на сегодняшний день многие производители сумели побороть болезни IP камер, это связано и с ростом компьютерной техники в частности скоростью цифровых сетей, и если рассматривать ситуацию использования камер на больших расстояниях то в этом случае ситуация меняется на противоположную в следствии того что аналоговый сигнал идет в сети медленнее чем цифровой и подвержен помехам на линии, в то время как цифровая камера работает с такой же скоростью как и на небольшом удалении, кроме того аналоговая камера требует индивидуальный канал для каждого устройства в то время когда оцифрованный сигнал выбирается при демодуляции. что позволяет подключать сеть IP камер по 1 каналу в устройству хранения/просмотра.

Отказоустойчивость и Надежность

В то время как некоторые IP камеры, которые могут сохранить ограниченное количество видео внутренне, подвержены сетевому отказу, могут привести к потере всего оперативного и большой части зарегистрированного видео. Попытки ограничить незащищенность сетевыми ошибками, включают коммутаторы третьего уровня, избыточные IP сети, и т.д., все это может  значительно увеличить стоимость и сложность обслуживания. Сети также подвержены заражению вирусами с катастрофическими результатами. Аналоговые устройства ограничены отказами индивидуальных камер или устройства в пункте концентрации. Следует помнить об этом и при необходимости использовать не только цифровые но и аналоговые устройства, каждая задача должна сначала быть проанализирована и потом выбран оптимальный для НЕЕ вариант.

Безопасность

Потоки IP видео могут быть зашифрованы тем самым более трудные для перехвата. Аналоговые сигналы менее безопасны и могут быть прерваны и перехвачены для просмотра злоумышленником.

Обслуживание

IP  камера - сетевое устройство и требует непрерывного управления и построения отдельной компьютерной сети для безопасности. Аналоговые камеры - пассивные устройства в которых отсутствие необходимости в IP адреса, меньшие затраты на квалифицированное обслуживание (программирование, настройка), и т.д.,  комплект аналогового оборудования для видеонаблюдения или работает, или нет. однако не стоит забывать что на больших объектах от числа камер увеличивается монтажные работы с каждой камерой а в случае с аналоговыми устройствами это выходит дороже, так же стоит учесть стоимость оборудования для аналоговой системы, в случае большого количества камер (16 и более) будет стоить дороже чем компьютер оснащенный платой для цифровой системы видеонаблюдения. Примерное сравнение стоимости для 16 канальной реал тайм системы можно посмотреть у нас на сайте.

Радио

Одно из явных преимуществ IP камер видеонаблюдения - способность интегрировать беспроводные сети. К сожалению, для аналоговых камер, которые используют радиочастоты, чтобы передать видео поток без проводов, нетребующий  лицензию спектр ограничивает радио большинство аналоговых систем меньшим количеством каналов видео. Предупреждение; в то время как беспроводное цифровое видеонаблюдение "фактически" неограниченно с точки зрения расширения (использования большего количества камер при одной беспроводной точке), полоса пропускания и топология беспроводных сетей - все еще доставляет беспокойство, это связано с малой скоростью пропускания. Необходимость полосы пропускания расчитывается из требования оборудования и учета многих факторов строящейся сети. Одиночная высоко мегапиксельная камера может потребовать до 10 Гбайт памяти в час,  для передачи такого трафика по беспроводной сети понадобится пропускная скорость 54Mbps, для которой является "истинной" способностью передача такого объема за такое время. Возможно с распространением и развитием беспроводных сетей скорость передачи данных увеличится (3G/Yota... позволят разработать более быстрое беспроводное оборудование для частного использования) но в настоящее время  такое оборудование не доступно для широкого использования.

Инсталляция 

Аналоговые камеры менее требовательные при инсталяции. IP Камеры требуют некоторых основных сетевых навыков для маленьких инсталляций и требуют значительно большего технических навыков для крупных предприятий.

Совместимость

Одна из проблем с цифровыми IP камерами - то, что Вы нуждаетесь в NVR (сетевом видеорегистраторе), который будет общаться с той специфической моделью камеры, которю планируется использовать и является уникальной. Каждый раз, когда Вы добавляете цифровую IP камеру, Вы должны удостовериться что видеорегистратор (NVR) поддерживает ту специфическую модель камеры которую вы собираетесь использовать для построения сети видеонаблюдения. С аналоговыми камерами Вы можете подключить их в любое устройство цифровой видеозаписи и если Вы когда-либо изменяете устройства цифровой видеозаписи для более новой модели или продукта, там нет проблемы совместимости. Стандартизация устройств позволяет использовать различное оборудование и Вам вовсе не обязательно приобретать камеры тогоже производителя что и сетевой регистратор или компьютерная система, но могут быть исключения и лучше зарание узнать о совместимости оборудования (в большей степени это связано с NVR- сетевыми видео регистраторами).

Стоимость

Цифровыме IP камеры являются более дорогими, поскольку общая стоимость увеличивается за счет стоимости каждой камеры и стоимости сетевого видеорегистратора (NVR) или компьютерной системы. Стоимость же аналоговой сети видеонаблюдения в большей степени зависит от стоимости каждого канала аналоговой камеры, которая будет подключена к устройству цифровой видеозаписи

Подведение итогов 

У камер IP есть блестящее будущее, но технология для кремниевых и встроенных кодеков находится в ее ранних стадиях, не смотря на большую экспансию WDR технологии она применяется в более дорогих камерах. Но, стоит помнить, что для большего качества видеосигнала, для крупных сетей безопасности, при желаемом "реал тайм" режиме, необходимой беспроводной сети и большем функционале: быстрый поиск по видеоархиву, поиск с множеством фильтров и многое другое (зависит от программного обеспечения) система цифрового видеонаблюдения не заменима, а для большинства других систем аналоговые системы лучшее решение. Я действительно полагаю, что  в не слишком отдаленном будущем будет высокий рост рынка цифровых устройств которые в последствии вытеснят аналоговые системы.

Все больше технологии будут двигаться от стороны вещания в сторону кабельного телевидения, развитие компьютерного рынка (улучшение характеристик и уменьшение цены) позволяет с каждым годом использовать в 1 компьютере  все больше каналов видеонаблюдения и позволяют сохранять все большие объемы видеоархивов, но цена аналоговых решений для маленьких систем - все еще значимый фактор. Ценовое сопротивление важно, поскольку клиенты должны быть информированы о том за что именно они платят (функционал того или иного ценового решения)

Средний расчет системы для 16 каналов реал тайм можно посмотреть тут. цены взяты рыночные на момент написания статьи и даны для сравнения.

У вас недостаточно прав для комментирования данного материала.

Google+ Google+