Zapis obrazu i dźwięku

W systemach opartych na kamerach analogowych obraz i dźwięk może być zapisywany na samodzielnych rejestratorach cyfrowych DVR.

W przypadku monitoringu opartego na sieciach IP rejestracja odbywa się na:

W przypadku zamiaru przejścia z systemu analogowego na IP, możliwe jest zastosowanie rejestratorów DVR i NVR procujących pod wspólnym oprogramowaniem VMS. Rejestratory DVR Ultimax/Hikvision mogą również służyć jako serwery wideo wykorzystując strumień RTSP.

Systemy zapisu obrazu w formie cyfrowej i skompresowanej są podstawową formą archiwizacji obrazu, oferując szereg możliwości związanych z obróbką i transmisją obrazu.

Cechy systemów cyfrowych:

Zapis cyfrowy jako dowód sądowy
Nie ma ścisłej definicji, jaka forma zapisu może być dowodem w sądzie. Na dzień dzisiejszy należy uznać, że sam sąd w indywidualnych przypadkach, wsparty opinią biegłego ocenia wartość zapisu.

Szczegółowość obrazu oceniana jest 4 kategoriach na podstawie ilości pikseli wykorzystywanych do ilustracji obiektu o wysokości 50 cm:

Obrazy kategorii:

Zazwyczaj stosowana jest rejestracja kilkudziesięciu klatek na sekundę. Jednak możliwy jest już zapis z prędkością nawet do kilkuset klatek/s sekundę dla wszystkich kamer (np. Ultimax 1316 M72316 – 400 klatek).

Oczywiście większa liczba zapisywanych klatek, jak i inne parametry tj. stopień kompresji, rozdzielczość wpływają na wielkość wymaganej macierzy dyskowej. Przykładowo 8 dysków SATA o łącznej pojemności 24TB (DL-8516 H.264 M78516), pozwala na archiwizację obrazu w nagrywaniu ciągłym 25 kl./s w pełnej rozdzielczości 4CIF z 16 kanałów przez ponad 50 dni.

Na znacznie lepsze gospodarowanie zasobami pamięci masowej wpływa ustawienie rejestratora w trybie zapisu wymuszonego detekcją ruchu. System wówczas rejestruje tylko sytuacje w których rzeczywiście odbywa się ruch. Takie rozwiązanie znacznie wydłuża proces rejestracji. Sprzętową funkcję detekcji ruchu posiadają praktycznie wszystkie obecnie produkowane rejestratory. Dla danej kamery można zdefiniować obszar dla którego układ detekcji ma być aktywny, ustawić czułość i ustawić parametry alarmu aktywacji tej funkcji.

Szerokie możliwości indeksowania przy wykrywaniu alarmów, pozwalają na szybkie odnalezienie tego fragmentu nagrania, kiedy wystąpił alarm.

Niezwykle użyteczną cechą systemów cyfrowych jest możliwość jednoczesnego odtwarzania i nagrywania już po kilkunastu sekundach od czasu nagrania danej sceny. Czasami możliwe jest wyszukiwanie fragmentu nagrania o pewnych szczególnych cechach, np. wtedy, kiedy wykryto ruch, naruszenie strefy, zniknięcie czy pozostawienie dodatkowego obiektu itp. W wyniku takiego przeszukiwania, otrzymujemy zestaw obrazów spełniających zadane kryteria, przy czym można to zrealizować bez przerywania nagrywania (rejestratory triplexowe) Możliwe jest wykorzystanie cyfrowego powiększania obrazu nawet do 16 razy. Niestety, nie powoduje to zwiększenia rozdzielczości, choć zastosowanie filtrów redukujących szum i wyostrzających obraz w pewnym stopniu symuluje poprawę rozdzielczości. Kolejne atuty systemów cyfrowych to szybka inicjalizacja trybu alarmowego, oraz możliwość łatwego programowania w trakcie normalnej pracy.

Praktycznie każdy obecnie produkowany system cyfrowy (DVR) posiada wbudowana kartę Ethernetu, co może być wykorzystane do łączenia kilku takich urządzeń ze sobą lub do zdalnego podglądu zarówno bieżącej sytuacji, jak nagrań archiwalnych. Zdalnie można również sterować dodatkowymi urządzeniami tj. kamery szybkoobrotowe, czy inne urządzenia wejść /wyjść.

Warto zauważyć, iż większość urządzeń nie umożliwia wyjęcia twardego dysku i przeniesienia go do komputera PC w celu przeglądania materiałów. Jest to jeden ze sposobów zabezpieczenia nagrań przed modyfikacją przez osoby nieupoważnione stosowany przez producentów tych urządzeń. (Innym sposobem zabezpieczenia nagrań przed modyfikacją jest "znak wodny"). Kopię nagrań zazwyczaj można wykonać poprzez złącze USB na pamięci typu flash, lub poprzez sieć LAN bezpośrednio na dysk komputera. W ten sposób przeniesione pliki, mogą być gotowe do odtwarzania w komputerach PC za pomocą popularnych programów multimedialnych lub też wymagać dodatkowego konwertera bądź też specjalnego oprogramowania.

Parametry zapisu
Do zapisu obrazu wykorzystywany jest dysk twardy. Należy pamiętać, że jakość dostarczonego do systemu obrazu musi być co najmniej dobra, gdyż nagranie cyfrowe nie poprawia złej jakości sygnału wejściowego.

Aby możliwości rejestratora zostały w pełni wykorzystane obraz z kamery musi mieć rozdzielczość co najmniej taką z jaką chcemy go zapisywać.

Drugim istotnym przy zapisie parametrem ilość rejestrowanych klatek na sekundę. Można wybrać jedną z wielkości zadeklarowanych przez producenta. Należy przy tym pamiętać że im wyższa prędkość zapisu tym wymagana jest większa pojemność dysku do zapisu.

Trzecim parametrem mającym wpływ na jakość zapisu przesyłu strumienia w sieci IP jest sposób gospodarowania pasmem łącza i miejscem na dysku. Do wyboru może być CBR (Constant bitrate) i VBR (Variable bitrate) - stała lub zmienna szerokość strumienia. Dla stałego można wskazać wartość liczbową dla zmiennego jakość obrazu.

Więcej na temat sposobów kompresji tutaj.

Wejścia i wyjścia alarmowe
Urządzenia te mają również wejścia i wyjścia alarmowe. Liczba wejść jest zazwyczaj równa liczbie wejść wideo. Liczba wyjść alarmowych jest zazwyczaj mniejsza - najczęściej od jednego do czterech.
Złącze alarmowe pozwala połączyć system CCTV i innymi systemami: alarmowym i przeciwpożarowym, co znacznie poprawia bezpieczeństwo obiektu.

W rejestratorach z najwyższej półki istnieje możliwość podziału dysków na partycje: podstawową i tzw. partycję alarmową Rejestrator podczas normalnej pracy nagrywa na partycji podstawowej, natomiast w chwili alarmu rejestracja odbywa sie na partycji alarmowej. Daje to pewność, ze nawet gdy DVR pracuje w trybie nadpisywania (nagrywanie na najstarszych nagraniach po zapełnieniu dysku), zdarzenia wymuszone detekcją nie zostaną zmazane, gdyż będą znajdowały się na partycji alarmowej. Usuniecie z partycji alarmowej możliwe jest dopiero po podaniu hasła.

Blokada dostępu
Istnieje możliwość blokowania dostępu za pomocą systemu haseł. Dodatkowo, każdy system cyfrowy jest zabezpieczony przed zapisem danych pochodzących z innych źródeł. Oznacza to, że nie można obrabiać przechowywanych zdjęć na zewnętrznym PC i umieszczać ich na twardym dysku systemu cyfrowego, tak jak gdyby pochodziły z kamery. To zabezpieczenie zapewnia, że tylko zdjęcia rejestrowane z wejść video są rejestrowane w pamięci systemu. W celu zwiększenia wiarygodności, do każdego przechowywanego zdjęcia są dodawane czas i data.

Wśród systemów cyfrowych szczególnie popularne są:

Decydując się na wybór systemu zapisu trzeba brać pod uwagę podstawowe cechy tych urządzeń.

Karty
Oferują największe możliwości przy najniższej cenie, jest tam z reguły stosowane najnowsze oprogramowanie, a system jest najbardziej elastyczny do konfiguracji i rozbudowy. Problemem jest właściwy dobór sprzętu, oprogramowania i zabezpieczenie przed modyfikacją przez osoby lub wirusy. Takie sytuacje “ingerencji” w system Windows w przypadku systemów do rejestracji opartych na kartach są przyczyną 60% przypadków nieprawidłowego działania systemu (kolejne 40 % to problemy z niewłaściwym doborem sprzętu, czasem błędami przy konfiguracji i wybieraniem części najtańszych – chociażby mało wydajnych zasilaczy w obudowach komputerowych).

Specjalizowane komputery z własnym systemem operacyjnym
Nie mają one wad związanych z doborem sprzętu i modyfikacjami oprogramowania, sprzedawane są w postaci płyt z własnym systemem operacyjnym (często linux), wymagające tylko zasilania i podpięcia dysków. Można je zabudowywać w obudowach typowych komputerów PC, również równolegle do pracującego komputera ( praktycznie biorąc 2 komputery w jednej obudowie).

Rejestratory DVR
Obecnie rejestratory DVR (digital video recorder) są najbardziej rozpowszechnionym urządzeniem do archiwizacji obrazów i dźwięków z kamer. Oferują one podgląd i rejestrację obrazów maksymalnie z 16 kamer analogowych w rozdzielczości 4CIF i 25 kl./s. Obsługują harmonogram nagrań, wejścia i wyjścia alarmowe, strefy prywatności, kamery PTZ i wykonują wiele innych zadań.

Dysk instalowany w rejestratorze jest przez niego formatowany w ten sposób że uniemożliwia ono dogranie bądź podmianę plików. Zarówno rejestrator jak i programy do odtwarzania nagrań sprawdzają tę strukturę.

Archiwalny materiał można odtwarzać synchronicznie (wiele kamer jednocześnie) na rejestratorze, zdalnie poprzez sieć IP na komputerze z bezpłatną aplikacją bądź za pomocą przeglądarki. Można też zgrać wybrane fragmenty na pendrive (USB flash drive) lub dysk z rejestratora przenieść wprost do komputera PC i za pomocą darmowej aplikacji odtworzyć nagrania.

Do pracy w sieci IP można wykorzystać jeden z dwóch dostępnych strumieni. Strumień pierwszy wykorzystywany jest także do zapisu obrazu i dźwięku na dysk. Parametry drugiego strumienia można ustawić niezależnie (dostępne są wartości niższe niż dla strumienia pierwszego)i wykorzystać do transmisji w sieci o niższych parametrach - np. podgląd przez Internet.

Rejestratory sieciowe NVR (Network Video Recorder) to urządzenia typu plug &play, służące do rejestracji i przeglądania archiwów nagrań oraz do pełnego zarządzania systemem monitoringu CCTV IP. Systemy oparte na urządzeniach NVR są bardzo elastyczne. Pozwalają na pracę wieloserwerową i z wieloma klientami. NVR-y różnią się między sobą: ilością kanałów, obsługiwanymi rozdzielczościami, prędkością zapisu, maksymalną szerokością pasma na jeden kanał (bądź dla całego urządzenia) itd. Z tego ostatniego punktu wynika że przy wyborze kamer megapikselowych dysponując np. NVR ośmiokanałowym będzie można nagrywać np. tylko 4 kanały (suma strumieni z kamer nie może przekroczyć maksymalnej szerokości pasma).
Elastyczność systemów opartych na NVR wynika z ich przeznaczenia: praca w sieci IP. Mogą więc one współpracować ze sobą - stacja kliencka może łączyć się z wybranymi kanałami z dowolnego rejestratora w sieci. Kolejną zaletą jest umiejscowienie NVR w sieci możliwie blisko źródeł sygnału (kamer) co wybitnie zwiększa bezpieczeństwo zapisu.
Są dostępne na rynku NVR z możliwością podpięcia monitora, myszki i klawiatury. Nie wymaga wówczas osobnego komputera do podglądu i konfiguracji.

Rejestratory hybrydowe
Rejestratory hybrydowe łączą w sobie cechy rejestratorów kamer analogowych i IP. Pracują one najczęściej na Linuxie. Można na nich zapisywać i podglądać obrazy z obu tych systemów. Wybierane są wszędzie tam gdzie w jednym systemie mają pracować kamery analogowe i IP megapikselowe. Od większości kamer w systemie nie jest wymagany obraz o podwyższonej rozdzielczości - można więc zastosować kamery analogowe nagrywane w rozdzielczości D1 (4CIF). W każdym systemie istnieją jednak kluczowe kamery które służą do identyfikacji osób. Wskazanym jest wówczas zastosowanie kamer megapikselowych pokazujących obraz z wybranej lokalizacji z wysoką szczegółowością.

Oprogramowanie NVR
Do kamer IP producenci dołączają darmowe oprogramowanie do podglądania i rejestrowania obrazów i dźwięku. Są to zazwyczaj aplikacje posiadające proste mechanizmy nagrywania i wyszukiwania nagrań. W sprzedaży znajdują się komercyjne wersji oprogramowania z bardzo rozbudowanymi mechanizmami zapisu i przeszukiwania archiwów.
Wybierając taką formę zarządzania nagraniami trzeba zwrócić uwagę na komputery na których jest instalowane oprogramowanie. Producenci zalecają gotowe konfiguracje albo polecają bądź nie producentów sprzętu. Kluczową rolę odgrywa płyta główna, procesor, karta graficzna. Zdarza się że oprogramowanie na jednym komputerze działa bez zarzutu a na innym, bardzo podobnym już nie.
Mimo tych wszystkich niedogodności największe i najbardziej odpowiedzialne systemy na świecie budowane są w oparciu o tą technologię.
Jedną z cech dla których to rozwiązanie jest wybierane jest skalowalność. Na początek można kupić oprogramowanie z funkcjami podstawowymi na małą ilość kamer, z czasem w miarę wzrostu wymagań dokupywać wersje bardziej zaawansowane lub na większą liczbę kamer. Należy jednak przy tym pamiętać że wraz ze wzrostem obsługiwanej liczby kanałów i sumarycznego pasma znacząco wzrastają wymagania co do klasy sprzętu PC. Dlatego należy od razu zainwestować i kupić model docelowy lub liczyć się z wymianą.