Технология 4К в системах видеонаблюдения

Технология 4К в системах видеонаблюдения

Технология 4К является форматом высокой четкости, который входит в новое семейство стандартов Ultra HD. Фактически Ultra HD, на данный момент, представлено всего двумя форматами: упомянутый 4K, имеющий разрешение 3840х2160 и 8К, который может дать изображение с разрешением   7680х4320.

Однако устройств поддерживающих 8К пока еще слишком мало, чтобы можно было сделать какие-либо выводы об их практическом применении. На данный момент только начинается массовое производство камер видеонаблюдения 4К.

Отличия и преимущества в технологических параметрах

По сравнению с наиболее распространенным на данный момент стандартом Full HD, использование технологии 4K в системах видеонаблюдения позволяет не только получить изображение высокой четкости, но и запечатлеть больше мелких деталей на значительном удалении от видеокамеры. Кроме того, камера имеет более широкий угол охвата, и осуществляет передачу большего количества цветовых оттенков, в зависимости от модели может быть реализована 10 или 12- битная цветопередача.

Использование технологии 4K оправдано при наблюдении за объектом большой площади с не выраженным периметром, для которого характерно постоянное присутствие значительного числа людей

к оглавлению ↑

Преимущества видеонаблюдения 4К

  • Максимальная точность и четкость передаваемого видео. Позволяет зумировать изображение не теряя качество.  Это бывает весьма полезным если необходимо отследить мелкие элементы и детали, например, отличительные особенности черт лица, номиналы и серийные номера банкнот, номера быстро проезжающих авто и тому подобное;
  • Широкий угол охвата. Фактически видеокамеры 4К передают панорамное изображение;
  • Широкая цветовая гамма и реалистичная цветопередача. Благодаря 12 битной глубине цвета все изображение получается максимально реалистичными, практически не происходит цветового искажения объекта.
к оглавлению ↑

Как это может пригодиться

  • Значительное сокращение общего количества видеокамер, используемых для контроля больших площадей;
  • Многократное зумирование с сохранением высокого качества изображения дает неограниченные возможности системам аналитической обработки видеоданных: опознание и идентификация лиц, номерных знаков, поиск видеоданных по аналитическим алгоритмам движений, событий, слежение за состоянием объекта и другие аналитические функции;
  • Технические ограничения технологии

Схематическое сравнение форматов Full HD и Ultra HD

к оглавлению ↑

Технические ограничения, которые накладывает на систему видеонаблюдения формат 4К

  • Оптика. Объективы для камер 4K должны быть прецизионными, то есть кроме большого фокусного расстояния иметь стеклянные оптические линзы, обработанные на высокоточных лазерных станках. Естественно, стоимость такого оборудования будет весьма высока, а учитывая, что для эффективного использования данных камер необходимо применять вариофокальный объектив с трансфокатором, затраты на оборудование одной точки видеонаблюдения становятся довольно ощутимыми.
  • Габариты.  Размеры видеокамер поддерживающих технологию 4K мало чем отличаются от оборудования стандарта Full HD. Однако, использование объективов нового типа значительно увеличивает общие габариты конструкции. Кроме того, для внутренних купольных камер невозможно использование пластиковых защитных кожухов, так как это приводит к искажению изображения. Именно поэтому разработать и выпустить компактную купольную камеру большинство производителей на данный момент не в состоянии.
  • Величина потока видеоданных и вычислительная мощность.  Стандарт 4К обеспечивается видеокамерами на 8 мегапикселей. Поток видеоданных на максимальном разрешении, обработанный кодеком Н.264 составит около 12 Мбит/с. Соответственно, стандартная сеть Ethernet на витой паре способна будет выдержать лишь несколько видеокамер. При этом она будет использована только для обслуживания системы видеонаблюдения, передача других данных будет сопряжена с большими задержками и потерей пакетов.

Выходом из сложившейся ситуации является применение нового стандарта сжатия Н.265/HVEC, который способен осуществить сжатие в два раза эффективнее. Фактически, обработка видеоданных формата 4К кодеком H.265/HVEC приведет видеопоток к величине сопоставимой с передачей данных в формате Full HD кодеком Н.264.  Однако, применение нового стандарта сжатия, также имеет свои подводные камни. Прежде всего, это чрезвычайно высокие требования к процессорной мощности системы , как клиентских устройств, так и внутренних чипов видеокамеры/видеорегистратора, которые осуществляют транскодирование. Таким образом, и видеокамера, и видеорегистратор, и видеокарта для ПК будут иметь довольно высокую стоимость.

Камера видеонаблюдения 4К, модель Sony SNC-VM772R

к оглавлению ↑

Наиболее популярные вопросы по стандарту 4K в видеонаблюдении

Какие задачи призваны решать технологии 4К?

Информация записанная в данном формате будет необходима для контроля больших площадей со значительным скоплением людей: городские площади, вокзалы, торговые центры, фан-зоны. Высокое разрешение и возможность увеличения небольшого сегмента изображения без потери качества может дать ключевое доказательство в судмедэкспертизе.

Какие перспективы развития IT-инфраструктуры и систем видеонаблюдения с использованием 4К формата?

Для использования всего потенциала стандарта Ultra HD необходимо существенно модернизировать оборудование. Начиная с видеорегистраторов и заканчивая кабельными сетями. Также, необходимо значительно увеличить дисковый массив. Наиболее популярные сейчас  одно-двух терабайтные жесткие диски смогут сберечь информацию в формате 4K обработанную кодеком Н.264 с ретроспективой 2-3 дня. Потребует замены и монитор диспетчера. А в частности, для просмотра достаточно детализированных видео данных необходимо будет вывести изображение каждой 4К видеокамеры на отдельный монитор или подключить их к видеосерверу через kvm Switch и распределить видео потоки специальной программой.

к оглавлению ↑

Доступность использования устройств поддерживающих технологию 4K

Стремительное развитие данной технологии сдерживают множество факторов, главным из которых является чрезвычайно высокая стоимость оборудования. Снижение цен на отдельные комплектующие и устройства в целом находятся в прямой зависимости не только от развития современных технологий, но, прежде всего, от популярности и востребованности на рынке.

На данный момент со всеми задачами, которые ставятся перед системами видеонаблюдения, справляются устройства формата Full HD. Несомненно, технология 4K получит более широкое распространение с увеличением требований критического повышения качества изображения для решения каких-либо сложных, ответственных, а самое главное широко распространенных задач.

к оглавлению ↑

Когда целесообразно использовать камеры передающие изображение в формате 4K

Если необходимо распознавание не только автомобильных номеров, но и инвентарных номеров на коробках в складах. Если нужно выявить злоумышленника в автоматическом режиме среди большой толпы интенсивно движущихся людей. Для слежения в ювелирных магазинах, музеях и других организациях подобного типа.

Возможности суммирования изображения полученного при помощи камеры Sony SNC-VM772R

к оглавлению ↑

Выводы

Для большинства систем современной видеоаналитики вполне достаточно разрешение изображения в формате Full HD для выполнения целого ряда автоматизированных задач. В подавляющем большинстве случаев, система видеонаблюдения, используемая в быту, на производстве и в небольших магазинах не нуждается в столь значительном увеличении четкости.