IP CCTV

Az IP CCTV és az IP kamera fogalma

Az IP kamerarendszer előnye egyszerűségében rejlik. Csupán a kamerát kell a helyszínen felszerelni és az internetre csatlakoztatni, a megjelenítéshez szükséges számítógép és monitor bárhol lehet a világon.

Az IP kamera fogalmát is leegyszerűsíthetjük: egy olyan webkamera, amelynél a számítógép nem a kamera közelében van elhelyezve, hanem operációs rendszerével együtt beépítésre kerül magába a kamerába. Többek között ez különbözteti meg az IP kamerát a webkamerától. A webkamerát össze kell kötni egy – a működtetéséhez szükséges – számítógéppel, ami a kamera közelében található, vagy például laptopok esetén, be kell építeni a számítógépbe.

Az IP kamera saját beágyazott operációs rendszerével, saját IP címmel rendelkező IP szerverével, videojelfeldolgozó szoftverével és saját memóriájával olyan hálózati eszközt jelent, mint egy leegyszerűsített számítógép. A kamerát egy vezetékes vagy vezeték nélküli számítógép hálózathoz (LAN) csatlakoztathatjuk, és közvetlenül a számítógépről, vagy az interneten keresztül is elérhetjük.

Az IP CCTV és az IP kamera története

Az IP kamera megjelenését és terjedését az internet fejlődése, illetve a digitalizáció térhódítása szülte. A Mozgókép kialakulása című menüpontunkban már elemeztük a mozgókép, a televízió, valamint az analóg kamerák fejlődését, de tekintsünk vissza röviden mindezekre itt is.
Az 1963-ban kialakított, és 1967-ben szabványosított PAL televíziós műsorsugárzási rendszer némi módosítással ugyan, de a mai napig érvényben van. Az analóg biztonsági kamerák képtovábbítása ehhez a szabványhoz igazodik. Bár a kamera áramkörei, képalkotása és jelfeldolgozása idővel digitalizálódott, a PAL szabványból, a váltott soros képalkotásból és az 50 Hz-es képfrekvenciából adódó hátrányok mind-mind előfutárai voltak annak az igénynek, amelynek következtében maga az IP kamera megjelent.

Ahhoz, hogy az analóg kamera rendszerektől az IP alapú CCTV rendszerek alkalmazásáig eljussunk, több összetevő együttes változására és több lépcsőfokra volt szükség.
Ezekből a legfontosabbak:

• A számítástechnikai eszközök általánosabb felhasználásával csökkent azok ára, így megfizethetővé váltak az átlagemberek számára is.
• A winchesterek, azaz az adatok tárolását biztosító eszközök tárterületének növekedésével a digitális rögzítők egyre inkább kezdték kiszorítani, majd teljesen átvenni az analóg rögzítők helyét.
• A digitális rögzítők által felvett és tárolt képek minősége is elérte azt a színvonalat, amivel már kialakíthatóvá vált a megfelelő CCTV rendszer.
• Fokozatosan megvalósult a képalkotó chipek tömeggyártása, ami lehetővé tette a kamerák árának jelentős csökkentését.
• Növekedett az egyes hálózatok sávszélessége, valamint egyre jobb hatékonyságot értek el az analóg videojelek digitalizálásának és tömörítésének területén. Ez a folyamat hatalmas adatmennyiséggel jár, viszont a sávszélesség növelésének biztosításával minden akadály elhárult az elől, hogy a CCTV rendszereket az internet alapú hálózatokkal összekapcsolják.
• Egyre erőteljesebbé vált a nagyfelbontású képalkotás iránti igény.

Érdekes és talán kissé meglepő is, hogy az IP alapú kamerák és a videó megfigyelő rendszerek kifejlesztése nem a nagy CCTV gyártók nevéhez fűződik – sőt ők viszonylag későn kapcsolódtak be a fejlesztésekbe –, sokkal inkább a kisebb, és elsősorban az informatika területén mozgó gyártók, ezen belül is úttörőként az Axis Communications nevéhez köthetőek az első lépések. Miután felvetődött a kérdés, illetve később annak az igénye, hogy lehet-e – és ha igen, akkor hogyan – IP hálózathoz kamerát csatlakoztatni, az Axis mérnöki gárdája – Martin Gren és Carl-Axel Alm vezetésével – 1996-ban kifejlesztette az Axis Neteye 200-as kamerát, a világ első hálózati kameráját. Az IP kamera teljesítménye mai szemmel nézve gyenge volt, hiszen csak CIF (352×288) képfelbontásra volt képes, és azt is mindössze 1 kép/másodperc képfrissítéssel tudta biztosítani. Az Axis piaci pozícióit később tovább erősítette az ARTPEC (Axis Real-Time Picture Encoding Chip) elnevezésű processzor megalkotása. 1998-ban az IQinVision nevű cég kifejlesztette az első megapixel kamerát. 1999-ben a Milestone Systems egy nyitott platformú IP video rendszer menedzsment szoftverrel jelent meg, tovább erősítve az IP CCTV piaci térnyerését.

Az a tény, hogy az 1990-es évek IP kameráit tulajdonképpen informatikai szakemberek tervezték, a számos előny mellett hátrányt is jelentett, hiszen elsősorban a webszerver és az IP kamera szoftverének fejlesztésére koncentráltak, és háttérbe szorult a képalkotó elem és az objektív minősége. Az 1996-ot követő években az IP kamera – néhány kivételtől eltekintve – mind a felbontás, mind a fényérzékenység szempontjából egy olcsó analóg panelkamera szintjét képviselte. Jellemző volt az alacsony árkategóriájú, de viszonylag zajos CMOS képérzékelők alkalmazása, és az objektívek fényérzékenysége is általában meghaladta a 10 luxot. Az éjszakai üzemmód ekkor még szóba sem jöhetett.

Az IP CCTV történetében újabb mérföldkőnek talán a 2002-es évet tekinthetjük, hiszen ekkor jelent meg a C és CS (főleg utóbbi) menetes, cserélhető objektívvel rendelkező IP kamera típus, valamint általánossá vált a jó minőségű CCD érzékelők alkalmazása. Érdekes módon ez a fejlődési lépcsőfok többek között annak volt köszönhető, hogy a nagy analóg CCTV gyártók kezdték felismerni az IP CCTV jelentőségét, és az analóg videotechnika műszaki fejlesztéseivel ők is megjelentek az IP technológiában. Mindezek már egyre inkább biztosították az IP kamera létjogosultságát a piacon, és a technikai fejlődése is ettől kezdve gyorsult fel. A cserélhető objektívű IP kamera már szélesebb felhasználási lehetőségeket kínált, mint a fix objektívvel ellátott elődje, de nőtt a képfelbontás és a képfrissítési sebesség is. 2005-2006 táján már általános volt a 640×480-as képfelbontás és a 25 kép/sec frissítés. Megjelent a PAL szabvány váltott-soros örökségével szakító, progresszív letapogatású CCD-t alkalmazó IP kamera. A képérzékelő elemek fényérzékenységének folyamatos növekedése biztosította az éjszaka is használható IP kamera előretörését. A 2008-as év egy újabb fordulópont a hálózati videotechnika történetében, hiszen néhány piacvezető IP CCTV gyártó közreműködésével megkezdődött az IP kamerarendszerek szabványosítása (ONVIF).

Az elmúlt évek technológiai fejlesztéseit a megapixel felbontású IP kamerák határozzák meg. Bár már a 30 megapixeles felbontású IP kamera is jelen van a piacon, napjainkban még az 1,3 Mp-es és a 2,1 Mp-es IP kamera alkalmazása a domináns. Jellemző, hogy ezek a megapixel felbontású IP kamerák már nem CCD érzékelőket, hanem egyre inkább CMOS érzékelőket tartalmaznak. Persze ezeknek a CMOS szenzoroknak a minősége nem hasonlítható össze azzal, amit 10 évvel korábbi elődjeik nyújtottak. Ahogy nőtt az IP kamerák képfelbontása és képfrissítési sebessége, úgy változtak az alkalmazott képtömörítési eljárások is. Az MJPEG és az MPEG-4 tömörítési eljárások után jelenleg a H.264 képtömörítési szabvány alkalmazása a jellemző.

Az IP CCTV fejlődését természetesen nem csak az IP kamera műszaki fejlesztései határozták meg, hanem a hálózati video rögzítők (NVR-ek), valamint a hálózati passzív és aktív eszközök folyamatos fejlődése is.

Az IP kamera történetében külön fejezetet érdemelne a kamerába épített intelligencia fejlődése. A képtartalom változáson alapuló mozgásérzékelésből kifejlődő video analitika ma már egészen elképesztő megoldásokat is kínál, és nem kis szerepe lehet abban, hogy az IP CCTV további fejlődésének mozgatórugójává váljék.

Videó szerverek (Video encoder)

Az IP CCTV rendszerekben használt video szervereket szokás még video encoder-eknek vagy web szervereknek is nevezni. Ezek az eszközök elnevezésükből fakadóan utalhatnának egy központi rögzítő szerver számítógépre is, de valójában nem azt takarják. Az IP CCTV rendszerekben alkalmazott videó szerverek az analóg kamerák IP rendszerbe illesztésére szolgálnak.

Videó szerverek alkalmazása:

• analóg kamera IP CCTV rendszerbe illesztése esetén, ami által a kamera képe NVR-rel rögzíthetővé válik;
• analóg kamera internetes megjelenítésének biztosítása esetén.

Szinte kivétel nélkül mindegyik nagy IP CCTV gyártó cég kínálatában megtalálhatók ezek az eszközök.
A videó szerverek kivitelük szerint lehetnek egy vagy akár több (pl. 2, 4, 8 ) csatornásak is. Rendszerint BNC csatlakozós kompozit videójel bemenettel rendelkeznek, így hagyományos BNC csatlakozós koaxiális kábellel összeköthetők az analóg kamerákkal. Típustól függően akár audió be- és kimeneteket, riasztás be- és kimeneteket is tartalmazhatnak. Szintén típustól függ, hogy a videó szerver rendelkezik-e RS-485 kimenettel. Amennyiben RS-485 adatbusszal rendelkezik a web szerver, akkor speed dome kamerák vezérlésére is alkalmas. Az eszközben alkalmazott kameravezérlő protokollok gyártófüggőek, de a leggyakrabban alkalmazott protokollokat szinte mindegyik gyártó készüléke ismeri. A számítógép hálózathoz rendszerint RJ45 csatlakozással, és Cat5 vagy Cat6 kábelezéssel kapcsolódnak. Az analóg kamera – videó szerver párosítás hátránya az IP kamerákkal szemben a korlátozott maximális felbontás. Míg egy IP kamera esetén megapixeles felbontású eszközt is használhatunk, addig a videó szerveres kamera IP hálózatra történő illesztésénél az analóg kamera PAL szabványból adódó felbontási korlátja szab határt a továbbítandó kép felbontásának.

A videó szerverek által nyújtott maximális felbontás D1 (720×576). Természetesen az analóg rögzítőknél ismert kisebb felbontások is rendszerint alkalmazhatóak: 4CIF (704×576), 2CIF (704×288), CIF (352×288) stb. A videó szerverek által alkalmazott tömörítési metódusok megegyeznek az IP kamerák MPEG-4 és H.264 tömörítési formátumaival. A videó szerverek rendszerint webes felületükön keresztül konfigurálhatók, amelyen a kamera képének megjelenítése is biztosítható.

A videó szerverek alkalmazását olyan helyeken javasoljuk, ahol a meglévő analóg kamera helyett nem alkalmazható IP kamera, vagy a csere nem gazdaságos. Például nagy értékű, jól működő speed dome kamerák esetén, vagy olyan beépített speciális kamera esetén, ahová az IP kamera beszerelését nem lehet megoldani.
Normál analóg box kamerák esetén általában nem gazdaságos a videó szerverek beépítése. Legtöbb esetben ár-érték arányban jobb −  akár megapixel felbontású − IP kamera szerelhető fel.
A videó szerverek inverz funkcióját a videó dekóderek (video receiver) látják el. Ezek az eszközök az IP adatfolyamként érkező videó stream-ből analóg videójelet állítanak elő. A videó dekóderek az IP hálózaton továbbított képek analóg videómonitoros megjelenítését teszik lehetővé.

Átmenetek az analóg és az IP CCTV között

A CCTV rendszereken belül négy típust különíthetünk el az alapján, hogy analóg, IP vagy hibrid rendszerekről van-e szó. Ezek az alábbiak:

1. típus: Teljes mértékben analóg rendszer. A megfigyeléshez szükséges eszközök mindegyike a hagyományos, analóg módon működik. A kamerák – még ha belül tartalmaznak is digitális jelfeldolgozású áramköröket – kimenetén analóg videójel jelenik meg. A videójel továbbítása koaxiális kábelen történik. Az analóg rögzítő általában szalagos tárolást biztosító time-lapse videó magnetofon. Ez a CCTV rendszer típus 2005 körül Magyarországon is megszűnt. Ma már csak technikatörténeti szempontból van jelentősége.

2. típus: Még mindig majdnem teljesen analóg rendszer, egyetlen dolgot kivéve, ez pedig a rögzítő, ami már digitális. A digitális rögzítő viszont – mivel a bemenetén analóg videojelet fogad – rendszertechnikai szempontból analóg eszköznek tekinthető, még akkor is, ha esetleg a kimenete internetes csatlakoztatási lehetőséget biztosító IP hálózati csatlakozóval is el van látva. Magyarországon még ma is ez a legelterjedtebb CCTV rendszertípus.

3. típus: Hibrid CCTV rendszer. A kamerarendszert részben analóg, részben pedig IP kamerák alkotják. Az előző típushoz hasonlóan digitális rögzítővel rendelkezik, de itt a rögzítő is hibrid eszköz, mert nem csak analóg kamerák videojeleit tudja fogadni. A rögzítő bemenetére adott darabszámú analóg kamera és adott darabszámú IP kamera csatlakoztatható. Átmeneti megoldásnak tekinthető. Kifejlesztését az indokolta, hogy a tisztán analóg rendszerről az IP-re történő áttérés sok esetben jelentene költséges megoldást. Különösen akkor, amikor a még jól működő és jó minőségű analóg kamerarendszert kell bővíteni. A bővítést már célszerű IP kamerák alkalmazásával megvalósítani és költséghatékonyabb, ha ilyenkor csak a régi rögzítőt cserélik a mind a két kameratípus fogadására alkalmas hibrid rögzítőre. A hibrid rögzítők mindig tartalmaznak internetes kapcsolatot biztosító IP csatlakozót.

4. típus: Teljes mértékben IP rendszer. Minden eszköz digitális módon működik, minden felhasznált kamera IP kamera. A képrögzítést többnyire valamilyen hálózati videó rögzítő (NVR) biztosítja. Ettől függetlenül analóg eszközöket (akár kamera, akár monitor) is lehet csatlakoztatni a rendszerhez, amennyiben arra igény van.

Az IP CCTV szabványai – ONVIF és PSIA

Az IP CCTV történetének első 12 évét a szabványosítás hiánya jellemezte. Kezdetben minden gyártó saját protokollt alakított ki a termékeire, így csak azonos gyártókon belül volt lehetséges az egyes rögzítők és kamerák összepárosítása. Egy adott gyártó IP kamera rendszerét csak az általa gyártott IP kamera típusokkal lehetett bővíteni, és csak az általa fejlesztett video menedzsment szoftverrel vagy hálózati rögzítővel volt kompatibilis. Az első IP kamera megjelenését követő években a piacvezető IP CCTV gyártók számára ez a kompatibilitási hiány még kedvező is volt, azonban a szélesedő piaci igények egyre erőteljesebben hatottak rájuk, hogy átjárhatóvá tegyék a különböző gyártmányú IP kamera típusok és szoftverek sokaságát. Mindez a szabványosítás irányába vezetett. (Persze egyes video szoftver fejlesztők a szabványosítás hiánya ellenére is készítettek olyan programokat, amelyek képesek voltak arra, hogy a különböző gyártók hálózati kameratípusait egy egységes szoftverfelületen kezeljék.) Az egységes szabvány megvalósítása lehetőséget nyújt arra, hogy a különböző gyártóktól származó termékeket könnyedén integrálhassák egymással, és mind a végfelhasználók, mind a rendszerintegrátorok, mind a gyártók könnyebben ki tudják használni az IP alapú videó megoldásokban rejlő lehetőségeket. Ezen felül segíti a szoftvergyártókat abban, hogy termékeik különböző márkájú hálózati videó eszközökhöz is megfelelőek legyenek, a készülékgyártókat pedig abban, hogy együttműködhessenek más gyártókkal.

A piaci és a gyártói igények hatására végül is két szabványrendszer került kialakításra: az ONVIF és a PSIA.

Az ONVIF szabvány

Az ONVIF (Open Network Video Interface Forum) magyarul a Nyílt Hálózati Videointerfész Fórumot takarja, melyet 2008-ban három nagy cég, az Axis Communications, a Bosch Security Systems és a Sony Corporation hozott létre azzal a céllal, hogy egy olyan nyílt ipari szabványt fejlesszenek ki, ami gyártótól függetlenül biztosítja a különböző IP kamera típusok és az IP alapú videotermékek közötti együttműködést.
Maga az ONVIF egy olyan általános szabvány, ami meghatározza, hogy milyen közös protokoll alapján működjenek együtt az egyes hálózati videoeszközök, azaz hogyan történjen közöttük az élő videó-, hang-, metaadatok, valamint a vezérlő információk cseréje. Ezen felül biztosítja azt is, hogy az egyes eszközök automatikusan megkeressék a hálózatot és felcsatlakozzanak rá.
Az ONVIF egy nyitott fórum, amelynek 2018 elején több mint 400 tagja van, ebből 37 teljes jogú tag, 14 közreműködő tag és 353 felhasználó tag; a kompatibilitási listájukon pedig már több mint 8000 termék szerepel. Folytatják a fejlesztőmunkát, bármely vállalat vagy szervezet csatlakozhat hozzájuk, akár gyártó, akár szoftverfejlesztő, integrátor, tanácsadó vagy végfelhasználó.  A teljes és közreműködő tagok beleszólhatnak a szabvány fejlesztésébe, és aktívan részt vesznek a munkában, a felhasználó tagok pedig használhatják a specifikációt, a műszaki és vizsgálati eszközöket, ezáltal könnyítve a termékek fejlesztését.
Az első specifikációt 2008 novemberében, a teszt előírásokat pedig decemberben jelentették meg. Az első ONVIF által szabványosított IP kamera 2009 augusztusában jelent meg a piacon.

Az ONVIF felépítése

Az egyes feladatokat az ONVIF-on belül különböző bizottságok és munkacsoportok végzik. A szervezet felépítése a következőképpen néz ki:
Legfelül az Irányító Bizottság áll, melynek feladata az általános menedzsment és a költségvetés irányítása. Jelenleg ennek tagjai az Axis, a Bosch, a Panasonic, a Siemens és a Sony. Alatta a Technikai Bizottság, a Műszaki Szolgáltatásokkal foglalkozó Bizottság és a Kommunikációs Bizottság áll. A Technikai Bizottság feladata az alapvető specifikációk, a műszaki irány és az ütemtervek meghatározása. A tagok összetétele azonos az Irányító Bizottságéval. A Technikai Bizottság további munkacsoportokra oszlik: a Biztonsági Munkacsoportra, a Fizikai hozzáférés Munkacsoportra és a Fejlesztési Munkacsoportra. A Technikai Szolgáltatásokkal foglalkozó Bizottság feladatkörébe a vizsgálati előírások létrehozása, a teszteszközök fejlesztése és a megfelelőségi folyamatok irányítása tartozik. Munkacsoportjai a Vizsgálati előírások, a Teszt eszközök és a Technikai támogatás csoportok. Jelenleg a Technikai szolgáltatásokkal foglalkozó Bizottság tagjai a következők: az Anixter, az Axis, a Bosch, a Genetec és a Sony. A Kommunikációs Bizottság a külső és belső kommunikációért felelős az ONVIF-nál. Tagjai: az Axis, a Bosch, a Hikvision, a Siemens és a Sony.

Mit szabványosít az ONVIF?

A fórum egyértelmű célja, hogy egységessé tegye az IP kamerák és más IP alapú videotermékek hálózati paramétereit, meghatározza az IETF és Web Service szabványokat, valamint a biztonsági és IP-konfigurációs követelményeket, azaz az IP és média konfigurációt, az eszköz- és eseménykezelést, a biztonságot, a videóelemzést, a valós idejű megtekintést, sok egyéb mellett.

A szabvány előnyei és a még fennálló problémák:

• A különböző gyártóktól származó IP kamerák és hálózati termékek ugyanarra a rendszerre épülnek.
• Rugalmasságot eredményez, mivel a végfelhasználók és a telepítők a különböző gyártóktól a legmegfelelőbb terméket választhatják ki, már nem kell egyazon gyártón belül választani a terméklistából.
• Időtállóságot biztosít, hiszen nem számít, mi történik az egyes gyártókkal a piacon, a termékek kompatibilisek egymással.
• Garanciát ad a minőségre, hiszen ha a termékek megfelelnek a szabványnak, a vásárló tudja, hogy mire számíthat.

Az ONVIF egy olyan szabvány az IP kamera rendszereknél, mint a PAL az analóg kameráknál, bár az analógia kissé sántít. A PAL szabvány használata ugyanis kötelező azon országok számára, akik az alkalmazása mellett döntöttek.

Az ONVIF ellenben nem egy hivatalos szabvány, hiszen elsődlegesen néhány IP kamera gyártó hozta létre, mint egy nyílt fórumot, és eszerint is működik. Akkor válna hivatalossá, ha egy független szabványügyi testület vagy szervezet elfogadná, vagy az összes gyártó, mint egy íratlan szabályt alkalmazná. Ezzel szemben jelenleg inkább egy javaslatcsomagnak felel meg. Amelyik gyártó csatlakozik a fórumhoz, még nem válik a szabvány kötelező alkalmazójává. Van olyan gyártó, amelyiknek mindössze egy IP kamera típusa ONVIF kompatibilis, a többi hálózati kamerája és terméke pedig nem. Sok IP kamera van, ami megfelel a szabványnak, de kevés az ONVIF kompatibilis hálózati rögzítő és a szoftver.
További részletekért keresse fel a www.onvif.org oldalt!

A PSIA szabvány

A PSIA (Physical Security Interoperability Alliance) az IP CCTV piac alacsonyabb részesedésű cégeinek szövetsége, amely az ONVIF-hez hasonlóan 2008-ban jött létre, és 2018 elején 24 tagja volt. Tagjai között természetesen jól ismert cégnevek is megtalálhatóak, mint a Siemens, Honeywell, Tyco vagy a Milestone. A PSIA céljai hasonlóak, mint a rivális ONVIF-é. Globális szerepe – az alacsonyabb taglétszámból is adódóan – kisebb, mint az ONVIF-é.

Minden jog fenntartva. Copyright © Oktel Kft. 1998-2018