Если рассмотреть работу цифровой камеры с программой видеорегистрации, то можно увидеть следующую картину: камера производит видеосъемку, оцифровывает и передает в покадровом (.jpeg) или в потоковом формате (.mpeg-4) программе, которая в свою очередь собирает (конвертирует) из них видеофайл и вносит в архив. Так же главным преимуществом таких программ является гибкая настройка записи архива по движению объектов или по заранее настроенному расписанию (1 час в день или только ночью и т.п.). Если учитывать что для получения архива от одной камеры процессор должен: конвертировать полученный сигнал в видеопоток, согласно предварительной настройке распознать движение, полученный отрезок сохранить в видеоформате, то с увеличением количество камер нагрузка на центральный процессор увеличивается пропорционально. Специалистами КазНТУ были проведены работы по исследованию процессов, происходящих в системе IP видеонаблюдения. Для проверки выбран мобильный компьютер HP ProBook 4510s/Celeron(R) Dual-Core CPU T3000/1.8GHz/2 ГБ ОЗУ, с установленной программой для организации видеорегистрации от компании BEWARD и D-Link на базе ОС MS Windows XP 2002 SP3.
Программа BEWARD IPS 2.8.4 полностью русифицирована, с интуитивно понятным интерфейсом, с гибкими и широкими возможностями настройки архива записей. Поскольку программа предоставляется бесплатно, то имеет ограничение на количество камер до 32, и может подключить камеры только своей модельной линейки. Программа рассчитана на полное использование возможностей камер, в зависимости от типа и поддерживаемых ими функций (запись и передача звука, управления портами ввода/вывода и т.п.), однако для получения технических показателей, данные опции задействованы не будут.
При подключении одной камеры (BEWARD N7355), к программе BEWARD IPS 2.8.4 процессор показал около 15% загрузки, сеть – 1% загрузки, выделение памяти – 42 Мб (рисунок 1).
Рисунок 1. Программа BEWARD IPS 2.8.4 с одной подключенной камерой и загруженность рабочей станции
При дальнейшем добавлений камер нагрузка на компьютер повышается по следующим показателям (рисунок 2).
Рисунок 2. Увеличение нагрузки на рабочую станцию при добавлении камер в программе BEWARD IPS 2.8.4
Рассмотрим работу программу от компании D-Link. Программа IP surveillance предназначена только для IP камер марки D-Link, интерфейс на английском языке, максимальное количество поддерживаемых камер до 16. Как и предыдущая программа BEWARD IPS 2.8.4, D-Link – IP surveillance состоит из программы наблюдения и программы для работы с видеоархивом. Программа наблюдения (рисунок 3) дает возможность вывести на один экран все подключенные камеры, добавить дату и время, управлять камерами (если камера поддерживает эту функцию), выявлять на каком из объектов происходит движения. Такие возможности значительно облегчают работу наблюдателю, а программа для работы с видеоархивом позволяет воспроизводить фрагменты видеофайла по дате и времени и сохранять по необходимости требуемый участок архива в распространенных видеоформатах, поскольку сохраняемые видеофайлы имеют специальный формат и доступны для просмотра только «родной» программой для воспроизведения.
При подключении одной камеры (D-Link DCS-6620), к программе IP surveillance процессор показывал около 4% загрузки, загрузка сети – 0.33%, выделение памяти – 114 Мб. При дальнейшем добавлений камер нагрузка на компьютер повышается по следующим показателям (рисунок 4).
Рисунок 3. Программа IP surveillance (Dlink) с подключенными камерами и загруженность рабочей станции
Рисунок 4. Увеличение нагрузки на рабочую станцию при добавлении камер в программе IP surveillance (Dlink)
Таким образом, мы видим, что системы видеорегистрации, основанные на IP камерах с собственными программами хотя и являются очень удобным решением, однако применение данного решения в условиях с большим количеством IP камер (более 20 камер) требует использования дорогих и высокопроизводительных серверов. Это обстоятельство в значительной степени увеличивает расходы на закупку и содержание всей системы.
Кроме программ предназначенных для ОС MS Windows, существуют еще программы для ОС на базе открытого кода, поддерживающие IP камеры разной модели вне зависимости от марки производителя. Такие программы разрабатываются как специализированное решение организации видеонаблюдения, поддерживающее использование IP камер и аналоговых камер по отдельности и в комбинации. Наиболее известными являются LinuxDVR i686 v4.3 и Daria, рассмотрим данные решения.
LinuxDVR i686 v4.3 это специализированный дистрибутив на Linux kernel 2.4, предназначенный для сборки цифровых видеорегистраторов на персональных компьютерах и серверах. Обладает расширенными сетевыми возможностями. [5]
Для тестирования, данная серверная программа установлена на виртуальной машине (VMware® Workstation 7.1.1 build-282343) на базе HP ProBook 4510s/Celeron(R) Dual-Core CPU T3000/1.8GHz/2 ГБ ОЗУ, со следующими характеристиками 1.8GHz/512 MB ОЗУ/40 GB HDD. Основным отличием программы является удаленная работа через удобный Web-интерфейс, который позволяет настроить сервер, просмотреть архив видеозаписей, добавить пользователя (рисунок 5). Пользователю достаточно иметь компьютер с любой ОС, Интернет браузер и подключение сети. Это возможность предоставляет организациям с разветвленной локальной сетью, реализовать пункт видеонаблюдения в любом помещении, где есть сетевая точка. Можно организовать подключение через сеть Интернет.
Страница входа
Страница наблюдения за камерами
Рисунок 5. Интерфейс LinuxDVR
LinuxDVR, в отличии от предыдущих программ, работает с распространенными форматами и не требует дополнительной программы для воспроизведения записей. Для просмотра архива достаточно выбрать период времени, скачать и воспроизвести любым проигрывателем. По сравнению с программами видеорегистрации, поставляемыми вместе с IP камерами, LinuxDVR менее требователен к производительности рабочей станции при том же количестве камер. На рисунке 6 приведены результаты наблюдения при подключении камер к серверу построенному на LinuxDVR.
Рисунок 6. Увеличение нагрузки на рабочую станцию при добавлении камер в программе LinuxDVR
Программный комплекс видеорегистрации Daria - это разработка компании Интервидео, отличающиеся использованием новой технологии видеозаписи, позволяющая экономить вычислительные ресурсы сервера и наиболее полноценно использовать потенциал IP камер. [6]
Для тестирования программа так же установлена на виртуальной машине (VMware® Workstation 7.1.1 build-282343), на базе HP ProBook 4510s/Celeron(R) Dual-Core CPU T3000/1.8GHz/2 ГБ ОЗУ, со следующими характеристиками 1.8GHz/512 MB ОЗУ/1 TB HDD, однако в отличии от LinuxDVR i686 v4.3. установлена на внешний жесткий диск 1000 Gb Seagate Constellation ES,T31000524NS, 7200rpm, 32Mb cache, SATA 3.0 Gb/s, NCQ который в свою очередь подключен к виртуальной машине по шине USB. Сервер Daria имеет два режима работы – сервера видеонаблюдения и FTP сервера видеонаблюдения.
Принцип работы IP камеры заключается в том, что перед передачей в сеть, видеоизображение сжимают в покадровые (MJPG) или потоковые (MPEG-4) форматы [3]. При настройки сервера записывать по детекции движения, полученные видеопотоки обрабатываются видеорегистраторами и кадры с движениями обретают место в архиве видеозаписей. На сегодняшний день даже у самых примитивных цифровых IP камер имеется функция обнаружения движения с регулируемой чувствительностью и поддержка FTP сервера, это означает, что кадры с движениями можно отправлять сразу же на сервер FTP без дополнительной обработки видеосигнала [4]. Тем самым используются возможности и ресурсы только камеры видеонаблюдения. Главной новизной программы Daria является, использование FTP сервера как архив видеозаписей, который доступен через Интернет браузер или файловым менеджером (FAR Manager). При работе с данной программой можно выбрать режим видеорегистратора, который работает как предыдущие программы или режим FTP сервера, при котором достаточно создать папки для камер, не регистрируя их на сервере. Регистрация камер обычно занимает определенное время, если к тому же это количество превышает 20-ти камер. Необходимо регистрировать каждую камеру отдельно, вписывать адрес, запросы аутоинтефикации, настройки детектора движения, при этом настройки самой камеры и их возможности мало учитываются.
Программа Daria, в режиме FTP сервера, позволяет использовать все возможности цифровых видеокамер. Все необходимые настройки (наложения даты и времени на кадры, формат видеопотока, чувствительность детектора движения, задание по расписанию и многое другое) производятся на самих IP камерах. Использование функции применения конфигурационных файлов позволяет на одной камере произвести настройку и далее скопировать настроечный файл на остальные камеры.
Далее приведен результат работы программы Daria в режиме FTP сервера, с созданными 50 папками для камер (рисунок 7).
Рисунок 7. Папки видеоархива сервера Daria
В каждой папке хранится архив видеозаписей по дате и времени (рисунок 8).
Рисунок 8. Архив видеозаписей одной из папок сервера Daria
При этом загрузка центрального процессора сервера в обычном режиме не превышает 3% (рисунок 9).
Рисунок 9. Загруженность сервера Daria при работе с 50 IP камерами в режиме FTP сервера
Сотрудниками Департамента информационных технологий КазНТУ и специалистами компании Интервидео ведется работа над усовершенствованием интерфейсной оболочки сервера видеорегистрации Daria. Основным направлением работ можно отметить локализацию, т.е. создание интуитивно понятной оболочки на казахском языке. Так как в КазНТУ установлены IP камеры разнообразных производителей (Dlink, Axis, Beward и т.д.), это явилось основной причиной разработки метода видеорегистрации не зависящей от производителя камер. Разветвленная локальная сеть КазНТУ явилась хорошей площадкой для тестирования возможностей программы Daria и усовершенствованию ее.
