Последние сводки с глобального театра маркетинговых действий характеризует одна интересная особенность: слово «мегапиксельный» совершенно потеряло своё магическое очарование и стало вполне обыденным. Более того, всё реже стала попадаться информация о том, что компания Х опередила компанию Y по количеству пикселов в мат­рице/камере и вырвалась тем самым в лидеры мирового рынка. Мегапиксельная гонка, судя по всему, подходит к естественному завершению. Гиганты отрасли, когда-то задававшие темп в этой гонке, сегодня говорят о наращивании числа элементов в матрицах уже лишь вскользь. Теперь им куда важнее динамический диапазон, встроенная аналитика, удобство управления оптикой. Похоже, что никто из производителей уже не собирается заниматься мегапиксельной «фаллометрией». В чём же дело, что изменилось? Мы основательно перелопатили отраслевую прессу на двух языках, и вот что получается...

Откуда вообще взялась тема наращивания мегапикселов? Во времена, когда технологии производства КМОП- и ПЗС-матриц ещё не успели распространиться за пределы нескольких компаний-пионеров, это было предметом реальной гонки. Новости о достижении трёх-, пяти- или двенадцатимегапиксельного порога проникали даже в сводки теленовостей. Однако в момент, когда первые мегапиксельные камеры уже набрали определённый опыт эксплуатации, в общем позитивная картинка начала блёкнуть. Во-первых, критически важной оказалась оптика, поскольку производители линз по-прежнему ориентировались на камеры обычного разрешения. Во-вторых, далеко не на всяком объекте IT-инфраструктура способна адекватно выдержать формируемые мегапиксельными камерами потоки данных. В-третьих, прогрессивные и инновационные схемы применения камер — например, одновременный просмотр полного изображения и зумирование его части и т.п. — чаще всего не выходили за пределы тренинговых центров и демонстрационных инсталляций. Инертность и лень операторского персонала взяли своё, сведя на нет все прелести мультимегапиксельных решений.

А как же видеоаналитика, спросите вы? Наверняка появились новые мощные средства автоматического анализа картинки, рассчитанные на высокую детализацию изображений — определители объектов, поведения, коллизий и т.п.? К сожалению, от массового внедрения такие технологии пока ещё далеки. Иногда поставщикам аналитики удаётся уговорить заказчика установить на своём объекте специально приспособленные средства — скажем, счётчик чемоданов на ленте транспортёра. Это подаётся как технологический прорыв, однако в конце движущейся ленты «на всякий случай» стоит унылый сотруд­ник с шариковой ручкой и блокнотом. Заказчик должен быть морально и организационно подготовлен к внедрению новейших технологий. Однако маркетинговое давление направлено не на просвещение и продвижение новых технологий, а на как можно скорейшее приобретение «всё более мегапиксельных» камер. Совсем как это происходит сегодня в области бытовой компьютерной техники: в наших ноутбуках сменяют друг друга двух-, четырёх- и восьмиядерные процессоры, которые в равной степени пригодны для игры в танки и чтения замечательного веб-ресурса www.secnews.ru.

Топ-модели: к физическому пределу

Главным тормозом в гонке одноматричных камер стало уменьшение размеров светочувствительных элементов. Поскольку физические размеры матриц принципиально ограничены приемлемыми габаритами кожухов, следствием повышения разрешения матриц является минимизация самих светочувствительных элементов. При сохранении физического принципа накопления зарядов в сенсоре, количество света, попадающего на каждый отдельный пиксел, будет падать по мере уменьшения физических размеров светочувствительной ячейки. Если в обычных условиях освещения этим можно пренебречь, то при недостаточной освещённости сцены проблема становится весьма существенной. Учитывая собственный электрический шум матрицы и разброс характеристик чувствительности по элементам, контрастность изображения в таких условиях будет иметь тенденцию к снижению. Если попробовать повысить контрастность за счёт применения тех или иных ухищрений, к примеру, путём накопления зарядов — получим проблемы с отображением движущихся объектов, что в условиях несения камерами охранной службы крайне нежелательно.

Технологии изготовления матриц на сегодня окончательно «устаканились» и стандартизовались. Победили, как и ожидалось, КМОП и ПЗС, имеющие свои преимущества и недостатки. Общим для этих типов матриц является их существенное удорожание по мере роста площади матриц. В принципе, удорожание это вполне прогнозируемо, и в отдельных случаях использование крупноразмерных матриц может оказаться оправданным. А вот с минимизацией светочувствительных элементов нас поджидает неприятный сюрприз, описанный в предыдущем абзаце. Судя по всему, дальнейшая минимизация сенсорных элементов на данный момент уже не считается целесообразной. Тем не менее, ведущие производители одночиповых мультимегапиксельных камер добрались каждый до своего предела и не без оснований настаивают на том, что именно их продукт является верхом совершенства.

Одночиповый динозавр

На сегодняшний день компания Avigilon держит мировой рекорд по количеству рабочих пикселов в одноматричной IP-камере. То, что в Avigilon решили «допрыгнуть» до 29-мегапиксельного показателя, некоторые эксперты напрямую связывают с удачной рекламной кампанией Arecont Vision, представившей рынку свою 20-мегапиксельную панорамную камеру (кстати, мультисенсорную). На деле камера Avigilon представляет собой «доупакованную» до 29 миллионов пикселов прежнюю топ-модель — 16-мегапиксельную. Практически все основные технические характеристики (кроме, естественно, разрешения на выходе) идентичны: те же 35-миллиметровые сенсоры, те же наборы штатных объективов, идентичные настройки разрешений в цвете и монохроме. Вырвавшись вперёд по разрешению, камера потеряла в скорости записи, сниженной на треть по сравнению со значением для 16-мегапиксельной (до двух кадров в секунду).

Мощнейшая из одночиповых IP-камер — модель Avigilon 29 MP JPEG2000 HD Pro

Камера использует вейвлет-кодек JPEG2000, поддержка «модного» H.264 не предусмотрена. При передаче по сети полноэкранного изображения при штатной скорости записи 29-мегапиксельная камера занимает полосу пропускания порядка 20-25 мегабит в секунду. Управление устройством возможно лишь с применением «родного» программного обеспечения, информации о каких-либо возможностях интеграции с другими системами на момент написания этого материала не было. Специалисты считают, что предыдущая, 16-мегапиксельная модель, выпущенная в 2007 году, была реальным прорывом, а новинка представляет собой лишь ответ на маркетинговое давление, вызванное искусственно созданной гонкой «Кто больше?»

Самое интересное, что, вырвавшись вперёд по формальным показателям мегапиксельной гонки, Avigilon не смогли опередить конкурирующую модель Arecont по остальным параметрам: калифорнийские камеры были существенно дешевле и поддерживались весьма внушительным перечнем оборудования сторонних производителей. К тому же Arecont Vision строго придерживается курса на разгрузку пропускной способности сетей, и в большинстве камер предусмотрено использование кодека Н.264. Единственная досадная особенность — фиксированное фокусное расстояние объектива, которое накладывало ограничения на физическое размещение камеры относительно сцены наблюдения.

Сканирующая система

Компания IpConfigure чуть более года назад вывела на рынок свою систему GWAS (Gigapixel Wide Area Surveillance, гигапиксельная система наблюдения для больших территорий). Принцип действия системы — сканирование территории с одновременным захватом изображений при помощи высококачественной камеры и (опционально) тепловизора, расположенных на прецизионной поворотной платформе. Система предназначалась для объектов, где до сей поры было принципиально невозможно использовать видеонаблюдение высокой чёткости, а также для усиления существующих систем.

Использованная в системе камера разрешением опять-таки 29 мегапикселов формирует совокупные изображения общим разрешением до нескольких миллиардов пикселов. Сканирование проводится как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Чтобы справиться со столь интенсивным потоком графических данных, требующих «сшивания» в единую картинку, потребовалось создание уникальной управляющей системы и специализированного пользовательского интерфейса.

Система GWAS от IpConfigure — камера с механическим сканированием сцены наблюдения

Частота обновления совокупного изображения является величиной переменной, зависящей от фокусного расстояния объектива, номинальной скорости съёмки камеры и времени суток. В дневных условиях съёмки на камере может быть установлено меньшее значение выдержки, что позволяет вести съёмку в движении. При недостаточной освещённости сцены позиционер вынужден останавливать камеру, чтобы сделать возможным захват изображений с большими значениями выдержки. Соответственно, при использовании длиннофокусной оптики приходится чаще захватывать в кадр изображения, чем при использовании короткофокусных объективов.

При скорости съёмки 1 кадр в секунду в дневных условиях и фокусном расстоянии объектива 100 мм (что соответствует 0,188-гигапиксельной картинке) частота обновления общего изображения составляет 9 секунд, а при длиннофокусной съёмке (600 мм, или 6,638 мегапиксела) в ночное время частота обновления достигает 6 минут 11 секунд. Нет уверенности в том, что подобная частота обновления будет иметь хоть какую-либо оперативную ценность, поскольку время, в течение которого происходят инциденты, исчисляется скорее секундами, чем минутами. Впрочем, по некоторым данным, управляющий софт позволяет операторам задавать определённые области интереса, обновление изображений в которых производится чаще, чем на всех остальных участках изображения.

Скептическая нотка: система GWAS физически основана на том, от чего, по словам производителей мегапиксельных камер, должны увести пользователей системы сверхвысокого разрешения — от интенсивного использования механически изнашиваемых деталей. «Накрылся» поворотный механизм — и объект теряет мощное средство защиты. Какими бы надёжными ни выглядели изделия, защитить металл от износа или усталостного разрушения сможет только волшебник. А они, как известно, нашу отрасль не обслуживают.

Мультисенсорные монстры

Наращивание мегапиксельной мощи на одноматричной камере зашло в тупик. Понимая это, многие из лидеров сектора камер высокого разрешения перестраивают свои линейки в расчёте на альтернативное развитие событий. Например, американская компания Arecont Vision предлагает 8-мегапиксельные панорамные камеры, которые оборудованы четырьмя двухмегапиксельными сенсорами. На каждый сенсор работает отдельный объектив, а общее изображение интегрируется электронным путём. Результирующее изображение имеет соответствующие размеры и не вписывается ни в одно существующее устройство отображения видеоинформации. Собственно говоря, необходимости в таких мониторах нет: если речь идёт об одновременном захвате в кадр относительно протяжённой сцены видеонаблюдения, то, как правило, визуальному контролю подвергается лишь определённый набор зон интереса (regions of interest, ROI).

...