SigaDoma.ru

Сервер видеонаблюдения

Сервер видеонаблюдения служит для хранения отснятого материала. Это очень удобно, если в системе насчитывается много IP-камер. В процессе записи видео транспортируется посредством сети Интернет на сторонние компьютеры, к которым пользователям предоставляется персональный доступ. Таким образом, на одном носителе располагаются все записи: удобно, однако это дороже обычных регистраторов.

Протоколы передачи данных и их особенности.

Протоколы передачи данных и их особенностиСегодня преимущественно используется потоковый способ передачи данных. Наиболее популярным алгоритмом такого подхода является MPEG4 и H.264. С их помощью система не сжимает каждый кадр отдельно, а работает лишь с их фрагментами. Довольно известный протокол потоковой передачи данных – RTSP.

Аббревиатура расшифровывается – Real Time Streaming Protocol, что в переводе на русский язык означает – потоковый протокол реального времени. Устроен механизм передачи данных на базе нескольких команд, выполнение которых позволяет управлять потоком. С его помощью пользователь может наблюдать за происходящим на объектах слежения, не выходя из дома. Достаточно указать адрес IP-камеры, и специальный проигрыватель выведет картинку прямо на персональный компьютер.

RTSP работает вкупе с транспортными механизмами TCP, UDP и RTP. Что это такое?

TCP

Модуль разработан для того, чтобы контролировать скорость передачи данных, так как для стабильной работы системы необходимо выровнять скорости отправки и получения видеопотока. Механизм TCP также отслеживает последовательность транспортировки данных, и в процессе передачи исключает какие-либо изменения результирующей картинки.

UDP

Этот модуль создан в качестве альтернативы TCP. Он менее надёжен, так как не создаёт резервные копии при передаче данных и не исправляет ошибки потока. Он не создаёт предварительное соединение, а начинает транспортировать материал сразу, не убедившись даже в том, что отправленная информация принимается сторонним компьютером. Зато скорость передачи посредством UDP выше. Это основной плюс механизма.

RTPrtp

Сервер для видеонаблюдения может транспортировать файлы и с помощью RTP-протокола. Этот механизм создан специально для работы с потоком в реальном времени. С его помощью отслеживается синхронизация передачи данных, и корректируются передаваемые пакеты. Для мультимедиа это отличное решение.

Конечно, лучше, если транспортировка материала организовывается с помощью RTP и UDP. В случае, когда уверенности в стабильном соединении нет, лучше подстраховаться, пожертвовав скоростью передачи данных, и использовать TCP.

Как выбрать сервер для видеонаблюдения?

Как выбрать сервер для видеонаблюдения?При формировании системы хранения и записи видео в реальном времени важно правильно подобрать сервер. От него зависят быстродействие и безотказность, а перечень дополнительных модулей позволяет расширить возможности пользователя.

Обычно выбор сводится к подбору конфигурации железа, операционной системы и программного обеспечения. Так сложилось, что сервер видеонаблюдения Linux полюбился большинству пользователей благодаря надёжности и скромным требования к ресурсам ЭВМ. Но как всё это работает?

Очень просто. Компьютер получает через сеть Интернет видеопоток, программа его обрабатывает и сохраняет на жёсткий диск. Рассмотрим подробнее.

Процессор.

ПроцессорПроцессор не загружается во время записи видеоматериала, поэтому требования к его исполнению невелики. Однако для декодирования и кодирования необходимы мощные аналоги. Особенно это актуально, если планируется просматривать запись в реальном времени. Поэтому ресурсоёмкий процессор надо устанавливать тогда, когда нужно использовать другие возможности IP-системы.

Компьютер сильно грузится, если пользователем установлен контроль движения на объектах. В этом случае работает детектор. Чтобы показать результат, надо также выполнить декодирование. Вкупе это очень сильно нагружает железо, поэтому рекомендуется использовать удалённый детектор движения, который работает на стороне камеры.

Надо помнить, что перекодирование видеопотока должно быть осмысленным. Эту функцию включают лишь в том случае, если планируется передавать данные посредствам сети или тогда, когда программное обеспечение сохраняет файлы в особом формате. В других случаях модуль лучше отключить.

Жёсткий диск.

Для того чтобы записать на жёсткий диск большой объём информации, надо убедиться в том, что характеристикиЖесткий диск устройства позволяют вести запись с нескольких камер. Для этого вычисляется результирующий объём информации, который будет транспортироваться за одну секунду. Полученную скорость передачи данных надо сравнить со скоростью жёсткого диска.

Следует учесть, что ресурсы устройства расходуются не только на запись. При работе с сетью происходит передача данных от ПК, производится считывание информации, её архивация, выполняются и прочие операции, без которых продуктивная работа невозможна. Сравнивая производительность жёсткого диска со скоростью передаваемых от камеры данных, надо учесть лишь половину скорости диска ПК, так как вторая половина задействуется на прочие операции.

Для того чтобы исключить проблему с недостатком ресурсов носителей информации, их объединяют в массивы.

RAID-массивы.

RAID-контроллер – это устройство, с помощью которого можно объединить несколько жёстких дисков. Пользователь и система видят их как одно целое, это позволяет суммировать ресурсы. Такой подход улучшает сервер видеонаблюдения, ip камеры отправляют данные одновременно, а железо не перегружается. Удобно, а главное – практично. Создаются массивы не только для того, чтобы увеличить скорость, но и для того, чтобы повысить надёжность системы.

RAID0 – это массив, созданный специально для увеличения скорости обмена информацией. В процессе передачи данных потоки распределяются между всеми элементами массива, что существенно сокращает время транспортировки. Минус технологии в том, что надёжность сведена к нулю. Если из строя выйдет хотя бы один диск, то утеряны будут все данные.

RAID1, напротив, создан для того, чтобы гарантировать пользователю высокую отказоустойчивость. В процессе передачи информация дублируется, что снижает скорость, но позволяет восстановить файлы в случае выхода оборудования из строя.

Более надёжный и скоростной RAID5. Его технология приёма данных заключается в том, что интернет-поток RAID5 распределяется между блоками массива, а на один из них записывается логическая сумма. Таким образом, в случае выхода из строя одного диска, системе достаточно произвести вычитание значений, оставшихся блоков, из результирующей логической суммы.

Минус массива RAID5 заключается в том, что в случае выхода более одного диска из строя, данные восстановить невозможно. А вероятность отказа немаленькая, так как при вычислениях система усиленно считывает информацию, и диски изрядно нагружаются.

Чтобы увеличить надёжность, специалисты разработали массив RAID6. Принцип работы схож с RAID5, с той лишь разницей, что запись контрольной суммы проводится по двум различным алгоритмам. В этом случае восстановить данные можно даже после выхода двух жёстких дисков.

В отдельных случаях ip сервер видеонаблюдения оснащается комбинированными массивами. Это необходимо, если надо совместить преимущества разных типов.

О других видах массивов.

Производить запись можно не только на внутрисерверные носители, но и на внешние аналоги. В связи с этим появилось три типа внешних хранилищ.

  • DAS – диск используется только сервером, к которому он подключен.
  • NAS – это некий сервер, который пользователями воспринимается как сетевой диск. На нём можно открывать папки, перемещать файлы и производить прочие операции, доступные в проводнике.
  • SAN – это устройства, которые соединены сетевыми коммуникаторами. Обмен информацией между носителями происходит с помощью оптических высокоскоростных связей. Таким образом, сервер, видя виртуальный диск, на самом деле работает с двумя массивами: на один сохраняется информация, а на другом создаётся резервная копия посредством контроллера SAN.SAN массив

Какую же технологию выбрать? Если хочется воспользоваться недорогим и простым решением, то лучше обратить внимание на DAS. Легко настроить, легко пользоваться. Минусы массива в том, что при работе нескольких камер создаются архивы различной глубины.

Если надо создать сервер видеонаблюдения своими руками, то вопрос дискового пространства решить самостоятельно бывает непросто. Однозначно технология NAS используется редко, так как сеть и без того перегружается потоками транспортируемых материалов, а перезапись их на виртуальный носитель ещё больше осложняет ситуацию. Если всё же такой подход выбран, то необходимо огромное внимание уделить расчету проходной способности сети.

SAN практически не используется при построении сервера видеонаблюдения, так как этот массив рассчитан на работы нескольких тысяч компьютеров в одной сети. Технология дорогостоящая, поэтому использовать её для приёма данных от камер нерационально.

Сетевая карта и её пропускная способность.

Сегодня используется два вида сетевых интерфейсов: 100BASE-T и 1000BASE-T. Их пропускная способность 100 и 1000 Мбит/с соответственно. Существуют и 10-ти гигабитные аналоги, только используются они довольно редко. Так как же рассчитать, сколько камер можно подключить к серверу?

Планируя количество точек слежения, важно учесть, что пропускная способность сетевого интерфейса эффективна на 70%, а оставшиеся 30% тратятся на вспомогательные нужды. Зная скорость транспортировки видеопотока от камеры до сервера, можно вычислить максимальное число этих камер. Для этого 70% от пропускной способности сетевого интерфейса надо разделить на скорость передачи данных, которые отражаются в документации к IP-камере.

Алгоритм сжатия и его влияние на железо.

Для удобного хранения и оперативной передачи данных видео сжимается. Это делается двумя способами: снижением разрешения и уменьшением количества кадров на секунду просмотра. Алгоритмы компрессии, используемые в современных цифровых системах, предполагают разумный компромисс между двумя подходами.

Потоковый алгоритм работает по принципу кодировки данных между опорными кадрами. К ним относят форматы MPEG и JPEG 2000. Статический же ориентирован на обработку каждого кадра. Он реализован в форматах JPEG и MJPEG.

Алгоритм может быть с потерями и без потерь данных. В первом случае изображение получается идентично исходному с точностью до одного бита. При работе с сервером видеонаблюдения чаще всего используется второй вариант.

Сжатие может быть без заметных потерь, а может производиться и с естественной потерей качества.

Глаз человека не способен воспринимать особенности цветопередачи, если они неявные. Пройдя процесс сжатия, видеоматериал визуально остаётся прежним. При просмотре не заметны изменения, тогда как копия отличается от исходного материала, алгоритм попросту «вырвал» часть пикселей, нарушил общую структуру видео.

Естественная потеря данных менее «демократична». После работы алгоритма при просмотре заметны небольшие искажения изображений, уменьшенная детализация сцен, низкая чёткость и прочее. Человеческий глаз замечает некоторую расплывчатость границ фигур, явные артефакты, однако это не затрудняет просмотр и при анализе преобразованное видео воспринимается легко.

Неестественная потеря качества может строиться по принципу JPEG и Wavelet-преобразования. JPEG сильно усложняет восприятие видеоматериала, так как на кадрах появляются блоки, которые искажают объект до неузнаваемости (это при самом сильном сжатии).

Wavelet-преобразование искажает границы предметов частично, поэтому формы сохраняются. Это существенно облегчает анализ.

Однако нет плохих средств, есть лишь неправильное их применение. Грамотное использование алгоритмов позволяет разгрузить сервер и получить наиболее оптимальное качество видеопотока.

Автор: Каверзин Дмитрий
Оставить комментарий: