DVR против NVR

Шоун Чиккарелли (Shawn Ciccarelli)
Источник: Hi-Tech Security Solutions

В статье Шоун Чиккарелли (Shawn Ciccarelli), менеджер по сетевым продуктам компании Reditron, формулирует разницу между цифровыми видеорегистраторами (DVR) и сетевыми видеорегистраторами (NVR), а также значение этих различий для конструкторов систем и конечных пользователей.

Сначала появились телекамера и видеомонитор, вскоре за ними последовал кассетный видеомагнитофон (VCR), записывавший один видеопоток на трехчасовую кассету при частоте 25 кадров в секунду. Зачастую включить его можно было только с помощью внешнего устройства (к примеру, пакетного переключателя).

Потом технология вывела на сцену видеомультиплексор, который позволил записывать сразу несколько видеопотоков на одну и ту же пленку, а для просмотра разделять их на несколько отдельных изображений; появился видеомагнитофон с возможностью записи с пропуском определенных промежутков времени (time-lapse VCR), позволивший, таким образом, использовать трехчасовые кассеты для записи большего количества телекамер, хотя и за счет частичной потери информации с них.
Цифровой видеорегистратор (DVR)

Быстрое развитие алгоритмов компрессии видеоизображений (JPEG, M-JPEG, Wavelet, MPEG-4 и пр.), рост скорости обработки данных компьютерами и быстрое падение стоимости хранения единицы информации дали толчок к развитию цифровых видеорегистраторов. Последний можно представить себе как сочетание функционального подобия мультиплексора с компьютерным диском для записи вместо ленты, размещенных в одном корпусе, имеющем несколько дополнительных портов для подключений.

DVR представляет собой удобную, хотя и ограниченную, замену спарки "мультиплексор – видеомагнитофон" и обеспечивает нелинейный доступ к записанному материалу, обычно выбираемому по идентификатору телекамеры, времени и дате. Уровень качества записанного видеосигнала в основном выше, чем достижимый в аналоговых пленочных видеомагнитофонах, но может быть и ниже: это зависит от алгоритма компрессии и конкретной конфигурации системы.

Основное преимущество DVR в том, что для каждого из видеопотоков доступно большее количество программируемых параметров (разрешение, частота кадров, опции включения дополнительных устройств, время включения/выключения записи и пр.), однако DVR полезен лишь там, где к нему есть возможность напрямую подключить все имеющиеся аналоговые телекамеры.

Хорошие современные DVR имеют встроенные сетевые порты UDP (CAT 5) – таким образом, устройству можно присвоить IP-адрес, и получить к нему доступ по сети стандарта Ethernet.

Однако, здесь есть и множество ограничений, не последнее из которых -- то, что в случае аварии устройства вы скорее всего лишитесь всех своих видеозаписей (или, для начала, они могут быть не сделаны и вовсе). Сетевые видерегистраторы (NVR) этого недостатка не имеют, поскольку могут использоваться в "зеркальном" режиме, но об этом я расскажу чуть позже.

С точки зрения надежности, если вы собираетесь использовать DVR -- убедитесь, что выбранная вами для внедрения модель, имеет жесткий диск промышленного стандарта, а не специально сконструированный изготовителем -- иначе неудача постигнет вас намного раньше, чем вы думаете (большинство аварий DVR происходят от перегрузки и перегрева жестких дисков). Задайте изготовителю вопрос о том, какие диски он использует.

Как и большинство вещей в этом мире, реальная производительность DVR, легкость его использования и надежность зависят от того, кем он произведен, от свойств конкретной модели и от того, сколько вы за него заплатили.
Сетевой видеорегистратор (NVR)

NVR своим приходом возвестил о достижении нового рубежа в развитии технологии видеозаписи.

Важно понимать разницу между DVR и NVR, поскольку оба типа видеорегистраторов часто объединяют в "цифровые". Поскольку DVR компрессирует в цифровую форму поступающие на него видеосигналы и записывает их на жесткий диск, и термин "цифровой" здесь относится к технологиям компрессии и записи, но не к передаваемым видеоизображениям. Таким образом, DVR должен быть расположен вблизи кабелей, по которым приходит аналоговый видеосигнал. NVR же, напротив, записывает цифровые изображения непосредственно из IP-сети. Таким образом, наиболее очевидная разница между DVR и NVR состоит в том, что в то время, как DVR записывает информацию с аналоговых источников – телекамер, NVR записывает видеопотоки, уже сформированные на уровне телекамер. То есть, нигде на NVR вы не найдете портов для подключения видеосигнала: на его входах и выходах находятся цифровые IP-данные, состоящие из компрессированного и кодированного видеосигнала. Этот сигнал в большинстве случаев представлен в формате MPEG-4. Технология сжатия MPEG-4 получила широкое распространение в индустрии систем видеонаблюдения, в основном по показателям эффективности.

Значительное преимущество архитектуры, основанной на NVR в том, что размещаться сетевые видеорегистраторы могут в любом месте сети -- в центре мониторинга вблизи скоплений телекамер, распределенные на концах сети, собранные вместе в единый агрегат -- на самом деле, где угодно. В процессе использования их расположение оператору безразлично -- он или она просто вызывают нужный видеопоток и, при наличии соответствующих прав просмотра, получают его на свои экраны.

Сетевые видеорегистраторы записывают и воспроизводят одновременно, а записи, хранящиеся на любом из них, могут удаленно просматриваться одновременно несколькими авторизованными операторами, распределенными по сети, причем совершенно независимо и не влияя друг на друга.

Важность независимости от физического местоположения, при необходимости на большом удалении от камер, не нужно недооценивать -- известно, с каким рвением системные администраторы блюдут лимиты нагрузки на подведомственные им сети, однако, правильно рассчитав распределение потоков данных в пределах сети и стратегически верно разместив сетевые видеорегистраторы, мы можем минимизировать влияние прохождения по сети видеопотоков на загрузку сетевых ресурсов.

В общем случае NVR может быть размещен в локальной сети (LAN) в непосредственной близости (в сетевом смысле, то есть не обязательно физически близко) от скопления телекамер -- таким образом основная нагрузка ложится на локальную сеть, которая с такой нагрузкой легко справится, тем самым освобождая ресурсы других участков сети, возможно, более ограниченных по возможностям. Системный администратор может обозначить, какую долю пропускной способности сети он готов отдать под передачу видеоданных, и это станет предельным значением, которое не может быть превышено даже в случае самой высокой рабочей нагрузки на видеокомпоненты системы.

Далее, в случае востребования видеозаписи в какой-либо другой точке сети (обычно в центре управления, но вовсе не обязательно), нужная последовательность может без труда быть вызвана оператором, экспортирована на его рабочее место и проанализирована, просмотрена (что не одно и то же), и в ответ на содержащуюся в ней информацию могут быть предприняты соответствующие действия.

Чтобы облегчить вычисление требуемых интенсивности потоков видеоданных и емкости дисковых накопителей, используются основанные на принципе электронной таблицы приложения-калькуляторы. Приложения позволяют произвести вычисления для каждой из телекамер в отдельности с использованием такие параметров, как: тип места наблюдения (оживленная улица/внутренний коридор и т. п.), функциональные параметры телекамеры (постоянное панорамирование, наезды и отъезды под управлением оператора или фиксированная камера для идентификации персонала и т.п.), разрешение видеоизображения и частота обновления в кадрах в секунду, а при использовании видеодетекторов движения -- частота перемещений в кадре и их характер.

Хороший сетевой видеорегистратор NVR сейчас должен иметь такие характеристики, как:
диски с возможностью "горячей" замены,
поддержка протокола администрирования сети (SNMP),
встроенная диагностика (столь любимая системными администраторами),
защита файлов от удаления (случайного либо преднамеренного),
встроенный программный брандмауэр для защиты данных от несанкционированного доступа,
функция экспорта файлов, включающая в себя нанесение электронных водяных знаков, цифровой подписи на покадровом уровне, а также файл регистрации сетевых событий -- для защиты записи от фальсификации,
синхронная запись и воспроизведение видеоизображения и звука,
отслеживание температуры жестких дисков,
двойные, полностью взаимозаменяемые источники питания и сетевые подключения -- последние должны обеспечивать непрерывную длительную работу в случае аварии одного из блоков питания либо сети.

Техника "зеркальных серверов" теперь часто используется для дублирования записи видеопотоков на дополнительные сетевые видеорегистраторы, расположенные в разных частях сети, что дает высокий уровень защищенности от аварий сети; если сбоит одна из частей, в строй вступает другая в роли резервной копии. Вы можете разместить в системе столько сетевых видеорегистраторов, сколько захотите: добавление еще одного -- всего лишь вопрос подключения и настройки. Прокладки дополнительных кабелей не потребуется.

Эта техника особенно полезна при консолидации нескольких независимых друг от друга систем в единое управляемое пространство, или в ходе рационализации или расширения системы -- поскольку она упрощает систему, и снижает затраты на все, что касается прокладки новых кабельных линий.

Также для снижения потребности в объеме дискового пространства (и, соответственно, затрат) используется функция установки частоты кадров в зависимости от активности в зоне наблюдения (ACF).

Функция эта принципиально основана на обработке видеосигнала при кодировании его телекамерой. При работающей телекамере, если в поле ее зрения не происходит перемещений объектов, видеорегистратор переходит в режим малой частоты кадров (обычно 1 кадр в секунду). А при обнаружении движения частота кадров автоматически увеличивается до заранее установленного значения, причем происходит это обычно всего лишь за 100 микросекунд (1/10 секунды). Наиболее эффективна подобная функция в местах, где не наблюдается высокой активности, к примеру, в коридорах и на пожарных выходах, либо внутри зданий, которые в ночное время пусты; это позволяет сэкономить до 50 процентов емкости дискового пространства, которое бы было задействовано в отсутствие ACF.
Итак, чего мы можем ожидать в будущем?

Уже сейчас доступно множество инструментов, помогающих оператору идентифицировать и вызывать на экран нужные события из потока видеозаписи. К примеру, программное обеспечение, управляющее системой видеонаблюдения и сигналами тревоги, -- анализирует движение в кадре и по команде оператора выводит на экран набор уменьшенных изображений (иконок) сцен, содержащих аналогичное перемещение объектов. Кликнув на иконку, вы тем самым вызываете воспроизведение соответствующего видеофрагмента. Система способна проанализировать 24 часа видеозаписи и вывести набор иконок в течение всего лишь нескольких секунд. Изменение параметров поиска позволяет оператору "прочесывать" громадные количества записанного материала быстро и эффективно.

После этого программа анализа самостоятельно ищет запрашиваемые события, позволяя оператору сконцентрировать внимание на более специализированных и срочных задачах. И это не просто функции удобства пользователя: они также помогают снизить общую загрузку сети.

Это всего лишь верхушка айсберга -- новые разработки включают, к примеру, обнаружение скоплений людей (слишком много народа на маленькой площади), обнаружение движения (человек или транспортное средство, которые движутся, скажем, слева направо в кадре), обнаружение оставленного объекта (чемодана, оставленного на терминале аэропорта), движения против общего потока (человек, идущий назад по коридору таможни), обнаружение объектов по признакам формы (транспортные средства), слежение за объектами и обнаружение краж (исчезновение объекта из поля зрения).

Можно ожидать, что применение аналитических программ вызовет значительный рост производительности систем при поиске записанного видеоизображения для анализа уже произошедших событий. И здесь без сетевого видеорегистратора не обойтись.

Видеорегистратор dvr

Информация о событии записывается в базу данных журнала и может быть использована для отсылки сообщения по альтернативным сетям, либо -- при последующем восстановлении функциональности -- по основной сети

Подробнее