O vídeo como motor do progresso: a evolução dos sistemas de vigilância

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Sinais visuais foram usados ​​para transmitir informações por milênios. Há uma lenda que, com a ajuda de um grande espelho montado no farol de Alexandria, os gregos antigos observavam os navios. E com o advento do primeiro cassino, os serviços de segurança usaram um sistema de espelho para monitorar as salas de jogos. Podemos dizer que era um protótipo de um sistema moderno de videovigilância, mas seu verdadeiro desenvolvimento começou com o aparecimento de um tubo de televisão (iconoscópio), inventado em 1931 por nosso compatriota, engenheiro russo-americano Vladimir Zvorykin.

Uma nova era de vigilância por vídeo começou nos anos 70 com o desenvolvimento de gravadores de vídeo domésticos. A gravação de vídeo ficou disponível para particulares e as câmeras começaram a aparecer em todos os lugares: em casas, lojas, bancos, instituições de ensino. A desvantagem desses sistemas era que as fitas se desgastavam rapidamente. Acabou sendo problemático gravar à noite e com pouca luz. Embora o conceito tenha sido bom, a tecnologia ainda não atingiu seu auge. Os sistemas de videovigilância tiveram que superar muitos problemas para se tornar uma das tecnologias mais populares.

70-80s: Sistemas de vigilância por vídeo baseados em videocassete


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Os sistemas tradicionais de CFTV incluíam câmeras analógicas em preto e branco, cada uma conectada ao videocassete através de um cabo coaxial separado.

O multiplexador também se tornou uma parte importante do sistema - esse dispositivo pegou dados de várias câmeras (de 4 a 16) e criou um sinal de saída de vídeo para mostrar várias imagens diferentes em uma tela. O multiplexador tornou o sistema escalável, mas à custa de menor resolução.

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Os primeiros modelos de videocassetes de consumo não usavam cassetes, mas enrolavam com fita magnética

O videocassete estava gravando em fitas VHS, o que apresentava muitos problemas. Por exemplo, eles não podiam armazenar mais de 8 horas de vídeo e, portanto, precisavam de substituição regular ou reutilização constante. Mais de 40% do custo de um sistema analógico foi o custo da gravação.

O setor de vigilância por vídeo precisava urgentemente aumentar o tamanho dos dispositivos de armazenamento. Isso levou ao surgimento de novos modos de câmera lenta - cada segundo, quarto, oitavo ou décimo sexto quadro foi gravado. A tecnologia permitiu economizar espaço, oferecendo as seguintes características de gravação: 15 quadros / s, 7,5 quadros / s, 3,75 quadros / s e 1,875 quadros / s.

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Câmera Sony XC-1

Em janeiro de 1980, seis anos e três meses após o início do desenvolvimento, a primeira câmera CCD colorida do mundo foi lançada. A câmera analógica XC-1 foi instalada a bordo do ônibus da All Nippon Airways e foi usada para transferir imagens do cockpit para o compartimento de passageiros durante a decolagem e o pouso.

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Kodak SP-2000

No mesmo ano, a Kodak construiu um sistema de análise de movimento para capturar objetos em movimento rápido. Posteriormente, a gravação pode ser visualizada em uma velocidade mais lenta. A câmera Kodak SP-2000 usou um CCD muito rápido e usou tecnologia avançada de gravação em fita magnética para realizar fotos em alta velocidade a uma velocidade de gravação de até 2.000 quadros por segundo.

Anos 90: sistemas de vigilância por vídeo baseados em DVR


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Em meados da década de 90, com o advento do gravador de vídeo digital (DVR), o setor de vigilância por vídeo havia experimentado sua primeira revolução digital. Apesar do amplo uso de câmeras analógicas, os DVRs melhoraram a qualidade do vídeo digitalizando o sinal.

A porta Ethernet permitiu a transmissão de vídeo digital a longas distâncias via Internet. Mais tarde, o modem foi incorporado ao DVR. Embora a capacidade de monitorar remotamente o vídeo fosse uma grande vantagem, no início era impossível usar o serviço - a largura de banda disponível para modems telefônicos variava de 10 a 50 kbit / s.
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Um dos primeiros DVRs do mercado consumidor da ReplayTV

A maioria dos DVRs tinha várias entradas de vídeo, geralmente 4, 16 ou 32, então assumiram as funções do multiplexador. Além disso, os gravadores substituíram o videocassete e, assim, reduziram o número de componentes no sistema de vigilância por vídeo.

Como os primeiros discos rígidos do DVR ainda eram muito caros, cada fabricante de hardware usou seus próprios algoritmos de compactação para armazenar dados, limitando seriamente a escolha dos usuários nos dispositivos. O problema foi resolvido somente depois de 1998, quando o popular padrão MPEG-4 apareceu.

Outra questão importante é a escalabilidade. A maioria dos gravadores de vídeo digital oferecia 16 ou 32 entradas, o que dificultava a construção de sistemas que não eram múltiplos de 16, por exemplo, com 10 ou 35 câmeras.

Esse período inclui as primeiras tentativas sérias de se envolver em análise de vídeo. Após o relativo sucesso da indústria nos anos 80, tornou-se óbvio que uma pessoa não pode efetivamente manter um sistema de segurança. Depois de apenas 20 minutos assistindo às transmissões, a atenção de uma pessoa é reduzida de forma crítica. Esse problema pode ser resolvido automatizando o processo de monitoramento - o pessoal deve ser usado apenas para avaliar e responder aos eventos detectados. Essa abordagem foi documentada pela primeira vez no programa Gerenciamento de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Defesa (DARPA), Image Understanding for Battlefield Awareness (1996).

1996: primeiras câmeras IP


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A Axis lançou as primeiras câmeras IP em 1996. A primeira câmera digital colorida Axis NetEye 200 do mundo foi do tamanho de uma palma e foi instalada como um servidor independente. Usando um navegador, você pode tirar fotos e usá-las em qualquer aplicativo da Web ou enviá-las pela Internet. Para a câmera, eles desenvolveram um gabinete externo com aquecimento, proteção do termostato contra o sol e a chuva.

As primeiras câmeras IP foram filmadas com uma resolução na faixa de 320 × 240 a 1000 × 1000, mas os dois formatos mais populares foram 4CIF (704 × 480) e VGA (640 × 480). Em geral, esses indicadores não excederam os recursos das câmeras analógicas mais antigas. A câmera Axis NetEye 200 gravou 1 quadro por segundo no formato CIF e 1 quadro a cada 17 segundos em 4CIF.

Nos anos 90, os fabricantes de videovigilância encontraram um nicho no mercado que não havia sido usado anteriormente - o controle do lar e a segurança dos entes queridos. A câmera de monitoramento de babá foi um enorme sucesso, dando aos pais a oportunidade de assistir o que as babás e as donas de casa realmente fazem enquanto estão em casa com seus filhos. A popularidade dessas câmeras levou a indústria a desenvolver câmeras de alta resolução ainda mais compactas que podem ser colocadas em praticamente qualquer lugar.

90-2000s: Sistemas baseados em um codificador de vídeo


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O codificador de vídeo se conecta a câmeras analógicas, digitaliza e comprime o vídeo. Ele então envia o vídeo pela rede IP através do comutador de rede para o servidor.

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Axis Video Encoder

De fato, as tarefas que foram executadas anteriormente pelo DVR agora estão divididas - a digitalização e a compactação são realizadas pelo codificador de vídeo e a gravação e armazenamento do vídeo pelo servidor do PC. Essa separação tornou possível conectar não apenas câmeras analógicas, mas também IP, ao sistema.

Zero: Sistemas de vídeo baseados em gravador de vídeo em rede (NVR) e DVRs híbridos


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NVR e DVRs híbridos são dispositivos com software pré-instalado para gerenciar vídeo de codificadores de vídeo e câmeras de rede. O NVR processa apenas entradas de vídeo em rede, enquanto o DVR híbrido pode processar vídeo simultaneamente de câmeras de rede e analógicas. Esses dispositivos são fáceis de usar porque as funções de gravação e gerenciamento de vídeo estão disponíveis em uma caixa.

Nosso tempo: câmeras IP


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Em um sistema de vídeo baseado em câmeras IP, o fluxo de transmissão é transmitido pela rede para o servidor. Este sistema aproveita ao máximo a tecnologia digital e garante uma qualidade de imagem consistente das câmeras ao visualizador.

As redes IP permitem que várias câmeras de rede usem o mesmo cabo físico (par trançado). Além disso, você pode transferir energia e informações para a entrada / saída (PoE) através de um único cabo. Você também pode transmitir áudio bidirecional, comandos PTZ, configurar remotamente câmeras e trabalhar com análise de vídeo.

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Uma das primeiras câmeras IP megapixel foi introduzida em 2002 pela IQinvision. A câmera IP de 1,3 megapixel IQInvision IQEYE3 com zoom digital de 16x já suportava a escolha de zonas de detecção, detector de movimento, conexão sem fio e estava equipada com uma lente varifocal.

Vários usuários podem visualizar simultaneamente diferentes partes da mesma cena e até mover, inclinar e ampliar o vídeo arquivado. Os recursos da câmera incluem regulagem de largura de banda, enquadramento, modo dia / noite e muito mais.

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Há 17 anos, as câmeras de hardware e software já suportavam filmagens de até 50 quadros / s, visualizando imagens através de um navegador da web, enviando notificações por email e FTP.
Somente em 2003, grandes empresas como Samsung, Sony e Panasonic começaram a usar a nova tecnologia. Outras empresas, como a Arecont Vision, introduziram câmeras de 2 megapixels apenas em 2004.

Em 2011, Hikvision e Dahua introduziram as primeiras câmeras de massa. As câmeras IP de fabricantes chineses podem se orgulhar de um custo mais baixo ... e levaram a um aumento significativo no número de sistemas de vigilância por vídeo IP doméstico. A primeira tentativa de iniciar o fluxo de vídeo da câmera através da fiação remonta a 2011: a câmera Rainbow 220 apareceu, transmitindo dados através de uma tomada.

Em 2014, mais câmeras IP foram vendidas no mundo do que as analógicas. Um ano depois, as primeiras câmeras 4K apareceram no mercado.

Isso não quer dizer que, em 2019, a evolução das câmeras tenha chegado a um fim lógico. No mercado, vemos muitos dispositivos com características diferentes. As câmeras analógicas não desapareceram, porque agora os clientes desejam o sistema "mais simples e mais acessível". Nos negócios, praticamente não há pontos de venda sem câmeras. O “zoológico” dos sistemas é difícil de manter e atualizar; portanto, em Ivideon, seguimos um caminho diferente - em vez de uma corrida armamentista de ferro, “bombeamos” as análises de nuvem e vídeo. E qualquer proprietário de empresa que já tenha um sistema de videovigilância pode se conectar a nós e obter uma consulta gratuita preenchendo o formulário nesta página .

Fontes:

História da câmera digital e imagens digitais
Evolução dos sistemas de videovigilância
A evolução dos sistemas de vigilância por vídeo
Galeria de fotos HPWREN

Source: https://habr.com/ru/post/pt439870/


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