Rejestratory CCTV są jednym z elementów składowych całego systemu telewizji przemysłowej. Telewizja przemysłowa to nic innego jak system służący przekazywaniu obrazu z określonych pomieszczeń czy przestrzeni w zamkniętym systemie odbiorczym. System ten służy do zwiększenia bezpieczeństwa w przestrzeniach i pomieszczeniach, w których zostały zainstalowane kamery wizyjne. Bardzo często podgląd z kamer przekazywany jest do centrum monitoringu policji, straży miejskiej lub biur ochrony w celu monitorowania potencjalnie niebezpiecznych miejsc czy zachowań.

System monitoringu wizyjnego powinien umożliwiać zapisywanie oraz analizowanie obrazów z kamer przemysłowych. Do tego celu wykorzystuje się będące tematem tego artykułu rejestratory CCTV. Zarządzanie materiałem wizyjnym może być realizowane bezpośrednio z rejestratora lub zdalnie poprzez sieć za pośrednictwem przeglądarki internetowej lub specjalnego oprogramowania zainstalowanego w komputerze.

Cyfrowy rejestrator wideo jest urządzeniem pozwalającym na nagrywanie obrazu z kamer przemysłowych w formacie cyfrowym na dysku twardym lub innym nośniku danych. Ze względu na budowę wyróżnia się rejestratory cyfrowe (DVR) bazujące jako komputery klasy PC lub jako stacjonarne urządzenia służące tylko do nagrywania wideo w systemie telewizji CCTV. Dokonując wyboru rejestratora cyfrowego, należy precyzyjnie i jednoznacznie dobrać urządzenie do potrzeb danej instalacji. Etap doboru rejestratora należy do niezwykle istotnych i ważnych etapów. Niedbalstwo i zbytni pośpiech mogą bowiem doprowadzić do kompletnie niewłaściwego doboru systemu monitoringu. Często jednak bywa tak, że etap planowania systemu monitoringu „przegrywa” z przyzwyczajeniami instalatorów, którym wygodniej jest zainstalować dobrze im znane urządzenie – choć niekoniecznie będzie ono właściwe i optymalnie dobrane do danego systemu monitoringu. Oczywiste jest, że etap planowania nie będzie wymagał zbyt wielu przemyśleń, gdy dotyczył będzie małego sklepu. Jednak monitoring dużego parkingu czy supermarketu wymaga już gruntownego zaplanowania.

Podstawowymi elementami systemu monitoringu są: kamery przemysłowe, obiektywy, rejestratory oraz zasilacze. Koncentrując się na rejestratorach, należy przede wszystkim zapoznać się z podstawowymi parametrami tychże urządzeń, bowiem wiedza ta ułatwi ich optymalny dobór w zależności od wymagań stawianych systemowi monitoringu. Zatem do podstawowych parametrów rejestratorów należą: rozdzielczość obrazu, liczba klatek na sekundę, kompresja, dostęp przez sieć, sposób zgrywania do archiwum.

Rozdzielczość obrazu jest parametrem mającym wpływ na jakość rejestrowanego obrazu. Ma to szczególne znaczenie dla klienta końcowego korzystającego z systemu. Na rozdzielczość rejestrowanego obrazu ma wpływ bardzo wiele czynników, począwszy od jakości obiektywu, a kończąc na jakości procesora obrazu. 

Rozdzielczości (CIF) rejestratorów cyfrowych swoją genezą sięgają czasów, gdy rozpoczynała się epoka wideokonferencji. Wówczas główną przeszkodą było pojawienie się dwóch standardów telewizyjnych – PAL i NTSC. Powstał zatem standard CIF (Common Interchange Format zwany też często Common Intermediate Format). W przypadku obowiązującego w Polsce systemu PAL można przyjmować, że CIF równa się 352 x 288 pikseli. Standardowe rozdzielczości, z jakimi rejestratory cyfrowe mogą zapisywać obraz, to: CIF, 2CIF oraz 4CIF.

• CIF = 352 x 288 pikseli,
• 2CIF = 704 x 288 pikseli,
• 4CIF = 704 x 576 pikseli.

Chcąc uzyskać rejestrację obrazu pozwalającą na zapis dużej ilości szczegółów, należy stosować rejestratory pracujące z minimalną rozdzielczością 2CIF. W odniesieniu do rozdzielczości 4CIF tracimy połowę linii w pionie, jednak zyskujemy pewność, że obraz z kamer o skanowaniu z przeplotem nie będzie „poząbkowany”. Poza tym pojedyncza klatka obrazu zajmuje dwa razy mniej miejsca niż dla 4CIF, a dodatkowo oko ludzkie jest mniej wrażliwe w kierunku z góry na dół – zatem subiektywna różnica w jakości obrazu nie jest zbyt wielka.

Należy jednak pamiętać, że rejestracja z rozdzielczością 4CIF zapewnia maksimum szczegółów, jakie można wyciągnąć z systemów analogowych. Niestety, jest ona jednak okupiona wymogiem dwukrotnie większej ilości miejsca na nośniku danych niż dla rozdzielczości 2CIF.

Obecna uchwała Rady Ministrów dotycząca rejestracji nagrań mówi, że „urządzenia utrwalające powinny rejestrować obraz z częstotliwością 25 kl./s z rozdzielczością nie mniejszą niż 400 linii telewizyjnych”. Obowiązujący w Polsce system telewizji PAL teoretycznie zapewnia przesył 625 linii (TVL). W praktyce jest to tylko 576 TVL, ponieważ pozostała część „zużywana” jest na inne, mniej lub bardziej istotne, cele. Rozdzielczość rejestratorów podawana jest przez producentów jako X × Y. Zatem interesującym nas parametrem jest parametr Y, który – aby spełnić wymóg uchwały – musi być większy od 400. W praktyce zakłada się, że rejestrator o rozdzielczości 720 x 576 spełnia warunki ustawy. Tylko nieliczni producenci rejestratorów określają, ile TVL ma ich produkt. Na przykład określa się, że rejestrator nagrywa w pełnym standardzie PAL z rozdzielczością 420 TVL. Pomiar liczby linii nie jest możliwy w warunkach amatorskich i dokonywany jest w laboratoriach. W skrócie polega on na tym, że nagrywa się odpowiednie obrazy i sprawdza, ile detali widać na nagraniu. 

Z rozdzielczością obrazu ściśle związany jest drugi parametr, jakim jest liczba klatek na sekundę dla całego systemu. Zwiększenie rozdzielczości o jeden stopień powoduje zmniejszenie dostępnej liczby kl./s o połowę. Zatem jeśli dla rozdzielczości CIF mamy 100 kl./s dla całego systemu, to dla 2CIF będzie już tylko 50 kl./s, a dla 4CIF tylko 25 kl./s.

W przypadku monitoringu małego obiektu (typu mały sklep) wystarczy, jeśli liczba klatek na sekundę będzie wynosić 6. Jest to wartość w pełni dająca płynny ruch na nagraniu, a przy tym minimalizująca zajęcie miejsca na dysku oraz zapewniająca stosunkowo niską cenę rejestratora. Dyskusji na temat liczby klatek na sekundę nie podlegają sytuacje, w których wymogi narzucane są ustawowo (np. imprezy masowe), a opisane są normami, jak choćby PN-EN 50132-7.

Kolejnym parametrem, który dla klienta użytkującego system CCTV może nie odgrywać istotnej roli w codziennym korzystaniu z systemu, lecz warto na niego zwrócić uwagę na etapie doboru sprzętu, jest kompresja obrazu. Obecnie istnieje kilka standardów kompresji obrazu. Zalicza się do nich:

• MJPEG – standard najprostszy i często spotykany w tanich rejestratorach. Ma małe wymagania co do sprzętu, jednak aby uzyskać dobrą jakość, potrzebuje dużo miejsca na dysku.
• JPEG2000 – ten standard kompresji stosowany jest raczej bardzo rzadko i tylko w sprzęcie, w którym głównym parametrem jest jakość obrazu. Niestety, wiąże się to ze stosunkowo krótkim czasem nagrania.
• MPEG2 – standard charakteryzujący się dużo większą kompresją oraz jakością w porównaniu do MJPEG.
• MPEG4 – jest następcą MPEG2, który przy porównywalnej jakości zajmuje dużo mniej miejsca na dysku.
• H264 – należy do najbardziej zaawansowanych standardów kompresji, oferując przy tym najlepszą jakość oraz najdłuższy czas nagrań. Obecnie staje się coraz bardziej popularną i coraz częściej wykorzystywaną metodą kompresji w rejestratorach CCTV.

Należy zaznaczyć, że kompresja charakteryzuje się tym, iż mało dynamiczne (mało zmieniające się) obrazy są lepiej „upakowane”. Oznacza to, że brak zmian w obrazie powoduje, że rejestrator nagrywa stosunkowo mało informacji. Obrazy bardziej dynamiczne zajmują zatem więcej miejsca. Należy pamiętać, że nocny (czarny) obraz okazuje się obrazem dość dynamicznym w przypadku, gdy zainstalowane kamery (szczególnie te z „niższej” półki) generują szum. Szum taki rejestrator wykrywa jako ruch małych obiektów i zaczyna go nagrywać. Sytuację taką można zniwelować, stosując nieco droższe kamery z elektronicznym usuwaniem szumu.

(...)

Robert Gabrysiak
mgr inż. elektrotechniki, absolwent Wydziału Elektrycznego
Politechniki Poznańskiej o kierunku
elektrotechnika

fShare

Tweet