Digital Video Recorders: Ο «μεγάλος αδελφός» γίνεται ψηφιακός

Ορμώμενοι από την απαίτηση για καλύτερη ποιότητα και ταχύτερη πρόσβαση στα αρχεία video, η ψηφιακή καταγραφή αποτελεί το επισφράγισμα της αγοράς στο χώρο της ασφάλειας.

Η αύξηση των δυνατοτήτων στα ψηφιακά συστήματα καταγραφής, είναι αντίστοιχη με αυτήν της πληροφορικής, σε συνάρτηση με την ταχεία διείσδυσή της στο ευρύ κοινό.

Όσο στον παγκόσμιο χάρτη αυξάνονται δραματικά οι κίνδυνοι ασφάλειας και οι πιθανότητες ανεπιθύμητης διαρροής κρίσιμων πληροφοριών, θα διαμορφώνονται αναλόγως και οι ανάγκες για σύγχρονα συστήματα επιτήρησης και καταγραφής. Υπέρ της επιτακτικής διεύρυνσης των εγκαταστάσεων τέτοιων συστημάτων σε όλο και περισσότερους χώρους, συνηγορεί και η ομαλοποίηση της δαπάνης απόκτησής τους. Το αρχικό κόστος δεν είναι πλέον απαγορευτικό και δυσανάλογο με τα οφέλη σε περιορισμένες εφαρμογές, όπως μικρά καταστήματα, χώροι αναψυχής ή ακόμα και κατοικίες. Αξιοσημείωτο είναι, ότι σε νεόκτιστες εγκαταστάσεις, μαζί με τις υπόλοιπες μελέτες, συγκαταλέγεται και αυτή του κυκλώματος παρακολούθησης.

Από τεχνολογικής άποψης, εδώ και αρκετό καιρό υποπτευόμασταν την απόλυτη διείσδυση της ψηφιακής τεχνολογίας και στο χώρο των κλειστών κυκλωμάτων τηλεόρασης (CCTV). Μάλιστα, δεν θα ήταν παράτολμο να πούμε, ότι καθυστέρησε κιόλας αρκετά χρόνια. Κι αυτό είναι ολοφάνερο, όσο παρατηρούμε τις τεχνολογικές δυσαναλογίες μεταξύ προσωπικών ηλεκτρονικών υπολογιστών και ψηφιακών συστημάτων καταγραφής (DVR) και επιτήρησης (DVS). Μέχρι πρόσφατα, κυκλοφορούσαν εκδόσεις DVR, με μέγιστη χωρητικότητα τα 35 GB και γενικώς, εμπορικά, έρχονταν σε δεύτερη μοίρα, σε σχέση με τα αναλογικά VCR. Tην ίδια στιγμή, στα home PC, οι δίσκοι ξεπερνούσαν τα 200 GB και το video streaming ήταν παιχνιδάκι. Πολλοί αποδίδουν αυτό το φαινόμενο στην αποφυγή νέων και αδοκίμαστων λύσεων. Και δεν είναι αφύσικο, αφού ακόμα και σήμερα ακούμε για κρίσεις «παιδικών ασθενειών» σε αρκετά συστήματα, όπως ολική απώλεια δεδομένων μετά από καταστροφή των δίσκων, δυσλειτουργία κατά τη δικτυακή μετάδοση video (TCP/IP) και λοιπά. Τα δεδομένα όμως, δείχνουν, ότι οι τεχνολογίες ωριμάζουν και είμαστε σε θέση να αντικαταστήσουμε τα αναλογικά μέσα με ψηφιακά.

Αυτονομία, όλα σε ένα
Αν και είναι κάπως άχαρο να αλλάξουμε συνήθειες 15 περίπου ετών, κατανοώντας τα πλεονεκτήματα των DVR, γρήγορα θα σπεύσουμε στη μετάβαση από τα CVR και τις ενοχλητικές κασέτες. Στην παρούσα έρευνα αγοράς, επιδιώκεται να ρίξουμε λίγο φως, στο τι μέλει γενέσθαι στον τομέα των αυτόνομων συστημάτων. Ίσως τα DVR βασισμένα σε «φυσικούς» ηλεκτρονικούς υπολογιστές, να θεωρούνται πιο ευέλικτα, πιο αποδοτικά και με αναβαθμίσιμες δυνατότητες. Ίσως και να είναι αλήθεια. Αλλά την ευκολία του Plug and Play των αυτόνομων συστημάτων, δεν πρόκειται να την αποκτήσουν ποτέ. Από την άλλη δε, με μία σωστή μελέτη και με σοφές αποφάσεις, μπορούμε να έχουμε όσα θα χρειαστούμε, για πάντα. Αρκεί να αναλογιστούμε βέβαια, ότι και η σύγχρονη τεχνολογία επιτρέπει εύκολο scalability σε κάθε επίπεδο αναγκών, από τον αποθηκευτικό χώρο, έως και το πλήθος εισόδων video. Από τις ξεχωριστές αναλύσεις των προϊόντων, βγαίνει ένα αρχικό συμπέρασμα για την εμπορική κατεύθυνση του αντικειμένου. Ότι δηλαδή, η αγορά έχει δημιουργήσει δύο τύπους προϊόντων. Στον ένα, ανήκουν αυτά που θα αποκαλούσαμε με το επίθετο «αντικαταστάτες». Καταλαμβάνουν άμεσα τις θέσεις των αναλογικών VCR και συγχρόνως προσφέρουν και υπηρεσίες πολυπλέκτη για μέχρι και 16 κάμερες. Στο δεύτερο τύπο, ανήκουν οι κάθετες λύσεις. Οι λειτουργίες τους δεν περιορίζονται μόνο σε αυτές των «αντικαταστατών», αλλά επεκτείνονται σε όλους τους τομείς της ασφάλειας. Αναφέρουμε χαρακτηριστικά περιπτώσεις DVR με ενσωματωμένο σύστημα alarm και VoIP, για φωνητική ειδοποίηση σε περίπτωση συναγερμού, με Web ή και video server, με οπτικό σύστημα πυρανίχνευσης, με DVD recorder και άλλα. Σε αυτήν την κατηγορία είναι πολύ φυσικό να βρίσκουμε και δυνατότητες αναβάθμισης τόσο ολοκληρωμένες, σαν να είναι PC based συσκευές. Αυτό βέβαια δεν είναι και ψέμα, αφού και τα αυτόνομα συστήματα καταγραφής, ενσωματώνουν λειτουργικά συστήματα με παραμετροποιημένους πυρήνες και hardware γνώριμο από το χώρο των υπολογιστών. Στην πλειοψηφία τους, εκμεταλλεύονται τις επιδόσεις Linux embedded υλοποιήσεων και codec συμπίεσης ελεύθερων δικαιωμάτων, ενώ άλλα είναι βασισμένα σε MS WindowsT και κάποια άλλα έχουν codec κλειστής αρχιτεκτονικής.

Κριτήρια επιλογής
Ο γενικός γνώμονας επιλογής θα πρέπει να είναι οι ανάγκες που θέλουμε να καλύψουμε τώρα και στο άμεσο μέλλον. Ούτε περιττές λειτουργίες πρέπει να αποκτούμε, αλλά ούτε και εύκολο είναι να αντικαθιστούμε εξοπλισμό πολύ συχνά. Πριν κάνουμε οποιαδήποτε κίνηση, επιβάλλεται να προβούμε σε προσωπική έρευνα αγοράς, αλλά και ανίχνευση των τάσεων που επικρατούν τώρα και πρόκειται να συντελέσουν σημαντικό ρόλο αργότερα. Για να μπορέσουμε να κάνουμε όσο γίνεται πιο σωστή την επιλογή μας, λαμβάνουμε υπόψη κάποια τυπικά κριτήρια.
Χωρητικότητα. Αναφερόμαστε στο μέγεθος των σκληρών δίσκων και απαντάται σε Gigabytes. Το νούμερο μπορεί να προκύπτει από ένα δίσκο ή από τη σύνθεση πολλών, ενώ το ζητούμενο εξαρτάται από την κωδικοποίηση, το πλήθος των εισόδων, το frame rate και τη μέγιστη διάρκεια καταγραφής. Όταν πρόκειται για συστήματα με πολλούς δίσκους, αυτοί εγκαθίσταται άλλοτε εσωτερικά και άλλοτε εξωτερικά, σε μονάδες, που αποκαλούνται "bays". Η σύνθεση των δίσκων γίνεται με γνώριμες από τον κόσμο της πληροφορικής μεθοδολογίες. Με συστοιχίες RAID απομακρύνουμε τον κίνδυνο απώλειας των αποθηκευμένων δεδομένων, αλλά με το αντίστοιχο κόστος, ενώ με συστοιχίες JBOD (Just a Bunch Of Disks) εκμεταλλευόμαστε οικονομικά κάθε διαφορετικό δίσκο που έχουμε στη διάθεσή μας, αυξάνοντας απλώς τον ελεύθερο χώρο. Σε κάποια συστήματα συναντάμε και την τακτική των διαφορετικών partitions. Έτσι, αν καταστραφεί ο δίσκος καταγραφής video, μπορούμε να περισώσουμε εκείνον με το ημερολόγιο συμβάντων ή με τα αποθηκευμένα στιγμιότυπα – και αντιστρόφως. Επίσης, θα είναι αδύνατο να αποτρέψουμε τη διαγραφή δεδομένων στην περίπτωση, που το μοναδικό partition του μοναδικού μας δίσκου γεμίσει. Κάθε φορά που η χωρητικότητα πληρώνεται, η καταγραφή γίνεται επανεγγράφοντας παλιότερες. Μερικά συστήματα υποστηρίζουν εξωτερικά ή και εσωτερικά αποθηκευτικά μέσα για την αρχειοθέτηση πολύτιμων πληροφοριών, όπως USB memory sticks, DVD recorders, zip drives, τελευταία με Firewire συσκευές και λοιπά.
Στο θέμα συμβατότητας και οικονομικών μεγεθών κατά τη διάρκεια μελλοντικής αναβάθμισης, υπολογίζουμε και τις περιπτώσεις, που το σύστημά μας δέχεται δίσκους τύπου IDE η SCSI. Οι δεύτεροι, θεωρητικά, παρουσιάζουν καλύτερα χαρακτηριστικά σε υψηλές ταχύτητες και με συνεχή λειτουργία. Αξίζει να σημειώσουμε ότι στον ίδιο χώρο αποθηκεύουμε και τις ηχητικές καταγραφές, αν αυτές υποστηρίζονται από το DVR. Ο χώρος που καταλαμβάνουν δεν πολύ σημαντικός σε σχέση με εκείνο του video, αλλά δεν παύει να είναι υπολογίσιμος.
Εικόνα. Ουσιαστικά εξαρτάται από τον όγκο ροής των ψηφιακών δεδομένων προς αποθήκευση. Εδώ δίνουμε μια μικρή προσοχή, διότι αυτό που βλέπουμε σε live προβολή, δεν είναι ακόμα συμπιεσμένο. Το τελικό και αποθηκευμένο αποτέλεσμα, εξαρτάται από την τεχνολογία σύλληψης και συμπίεσης του σήματος, το frame rate, το μέγεθος της επιλεγμένης πηγής και το βαθμό εύρους ποιότητας που έχουμε ορίσει. Η χαμηλότερη ποιότητα δεν απαιτεί πολύ χώρο, ενώ η υψηλότερη δεν αρκείται με λιγότερα από 200 Kbps. Με πρόχειρους υπολογισμούς και για εικόνα PAL (25 fps), η καταγραφή από μία μόνο πηγή, στη μέγιστη ποιότητα καταλαμβάνει όγκο 40 GΒ ανά 24ωρο. Αυτό φυσικά, δεν σημαίνει ότι το τελικό νούμερο προκύπτει υποχρεωτικά από τον πολλαπλασιασμό του τελευταίου με το πλήθος των καμερών. Σε ελάχιστες περιπτώσεις, η καταγραφή γίνεται σε πραγματικό χρόνο για όλες τις πηγές. Στην πλειοψηφία, τα συστήματα της έρευνάς μας, μοιράζουν το σύνολο των frames σε όλες τις πηγές, με ισοκατανομή ή και με κατανομή επιλέξιμη από το χρήστη. Αν για παράδειγμα, ο συνολικός ρυθμός σύλληψης και καταγραφής είναι 50 fps και οι είσοδοι 16, τότε, σε κάθε κάμερα ισοδυναμούν 3,2 fps. Παρόλα αυτά, η προβολή μπορεί να γίνεται σε πραγματικούς χρόνους. Ένας ακόμα παράγοντας για τη διατήρηση της ποιότητας της εικόνας σε υψηλά επίπεδα, είναι και οι κάμερες. Ακόμα και το ακριβότερο DVR να έχουμε, δεν μπορεί να διορθώσει τους αρρύθμιστους φακούς και την πηγαία εικόνα χαμηλής ανάλυσης (πχ 320×240). Η πρώτη «ύλη» σε ένα σύστημα CCTV (και παντού) παίζει τον κυριότερο ρόλο και σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να αποτελεί φτηνή λύση.
Το δε πλήθος εισόδων, είναι στις περισσότερες περιπτώσεις fixed, ενώ μπορεί σε ορισμένα συστήματα που το επιτρέπουν, να κλιμακωθεί, φτάνοντας το επιθυμητό, κάνοντας matrix συνδυασμούς ίδιων μονάδων.
Ρυθμός εγγραφής. Φυσικά ισχύει, ότι όσο μεγαλύτερο είναι το frame rate, τόσο περισσότερο χώρο απαιτούμε. Κάθε εγκατάσταση όμως, είναι τελείως διαφορετική και θα χρειαστεί σκέψη για την ισορροπία ποιότητας και frame rate. Για παράδειγμα, έχουμε απαίτηση υψηλού ρυθμού κάδρων, σε περίπτωση επιτήρησης οικονομικών συναλλαγών, χωρίς να μας ενδιαφέρει η ποιότητα. Αντίθετα, σε εφαρμογή που χρειάζεται να γίνει ταυτοποίηση προσώπου, απαιτούμε υψηλή ποιότητα, χωρίς να έχει μεγάλη σημασία το frame rate. Κι εδώ δίνουμε δέουσα προσοχή, αφού στα φυλλάδιά τους οι κατασκευαστές, χρησιμοποιούν διαφορετική ορολογία. Κατ’ αρχάς, αποφασίζουμε ότι το τηλεοπτικό σύστημα που θα υιοθετήσουμε είναι για τυπικούς λόγους το PAL (ευρωπαϊκό), που λάβαμε υπόψη και στην έρευνα. Όταν λέμε fps πρέπει να εννοούμε τα frames per second και είναι ίσο με 25 fps, που αντιστοιχούν σε 50 fields per second. Ισχύει ουσιαστικά, ότι και στα αναλογικά συστήματα με τα interlaced και τα progressive σήματα. Κάποιοι κατασκευαστές αναφέρουν ότι η κωδικοποίηση γίνεται απλά, σε 25 fps. Εκεί χρήζει διευκρίνισης διότι αν εννοείται το field, τότε σε επίπεδο frames, λαμβάνουμε 12,5 frames το δευτερόλεπτο. Οι παρεξηγήσεις δεν σταματούν φυσικά εδώ, αφού κάποιοι άλλοι κατασκευαστές αναφέρονται σε ips (images) ή pps (pictures). Αυτά μπορεί να ισοδυναμούν με ένα frame ή με 2 εικόνες του ενός field (αφού είναι πεπλεγμένο) ή ακόμα είναι ισοδύναμο με ένα ολόκληρο field.
Συμπίεση.Αν το σήμα της κάθε πηγής δεν συμπιεστεί ψηφιακά, τότε θα χρειαζόμασταν περίπου 72 GB ανά ώρα. Οι κατασκευαστές σήμερα, υιοθετούν μεταξύ των πλέον αποτελεσματικών αλγόριθμων συμπίεσης, οι οποίοι σημειωτέον, είναι απωλεστικής ποιότητας. Δηλαδή, το τελικό προϊόν δεν είναι σε καμία περίπτωση ίδιο ποιοτικά με το πηγαίο. Οι αλγόριθμοι δεν είναι ίδιοι μεταξύ τους και συνήθως κανένας δεν υπερτερεί των άλλων, σε όλους τους τομείς. Κάποιοι codec συμπεριφέρονται καλύτερα σε στάσιμη, παρά σε κινούμενη εικόνα ή το αντίστροφο. Από αυτούς που συναντάμε στα σύγχρονα DVR, οι codec που βασίζονται στην κίνηση, είναι οι MJPEG, MPEG-2, MPEG-4 και H.264, ενώ εκείνοι που βασίζονται στη στάσιμη εικόνα είναι οι JPEG και Wavelet. Πλέον, χρησιμοποιούμε και υβριδικές λύσεις. Για παράδειγμα, διαιρούμε το video σε εικόνες ανά δευτερόλεπτο και συμπιέζουμε την κάθε μία ξεχωριστά. Σε αυτή την περίπτωση και για τους χαμηλούς ρυθμούς που μας ενδιαφέρουν, η τεχνολογία Wavelet φαίνεται να είναι η καταλληλότερη. Οι MPEG-2 και 4 φαίνονται να υπερτερούν σε μεγαλύτερες αναλύσεις και για υψηλότερους ρυθμούς, ενώ υποστηρίζεται ότι για κωδικοποίηση σε πραγματικό χρόνο, καταλληλότεροι codec είναι οι H.26x. Αυτή τη στιγμή, οι τάσεις στην αγορά δείχνουν τη σταδιακή αποδοχή του MPEG-4 ως πρότυπο συμπίεσης, οπότε ας έχουμε υπόψη μας και την περίπτωση μελλοντικής αναβάθμισης και πιθανής ασυμβατότητας με ότι προμηθευτούμε σήμερα.
Αναλυτικότητα.Η ανάλυση στο PAL για ψηφιακό σήμα, είναι τα 720×576 pixels. Στο ίδιο πλαίσιο, με κατάλληλη κατάτμηση, μπορεί να γίνει εγγραφή πολλών πηγών σε πραγματικό χρόνο. Θυσιάζοντας λοιπόν ανάλυση, κερδίζουμε σε ρυθμούς. Οι κατασκευαστές αποδέχονται συνήθως μια ομάδα τροποποιημένων αναλύσεων, με βάση το ήμισυ της κύριας ανάλυσης. Την αποκαλούμε CIF (common intermediate format) ή SIF (source input format) και έχει διαστάσεις 360×288 pixels. Το ένα τέταρτο αυτής (quarter) λέγεται QCIF και αντιστοιχεί σε 180×144 pixels. Σε περίπτωση εγκατάστασης σε καζίνο ή ταμεία, δεν δεχόμαστε τίποτα λιγότερο από 2CIF με 25 fps, ενώ στις υπόλοιπες αρκούν και τα 12,5 fps CIF κάδρου.
¶λλες Ευκολίες.Γνωρίζοντας τις δυνατότητες της τεχνολογίας, δύναται να έχουμε και τις ανάλογες απαιτήσεις, που ποτέ άλλοτε δεν τολμούσαμε να αναλογισθούμε. Πράγματι, σήμερα που τα DVR συνδυάζουν ψηφιακά καταγραφικά και πολυπλέκτες μαζί, δεν είναι υπερβολικό να ζητήσουμε και την ύπαρξη δικτυακής υποδομής. Διαθέτοντας Ethernet interface το DVR, και με τη διάδοση που έχει γνωρίσει το Internet, είναι εφικτό να κάνουμε διαχείριση και επιτήρηση του CCTV μας εξ αποστάσεως, ακόμα και αν βρισκόμαστε σε διαφορετική ήπειρο. Πολλά από τα συστήματα της έρευνάς μας, συνδυάζουν μεταξύ άλλων και video server. Έχουν δυνατότητα να αποστέλλουν συνεχώς εικόνες δειγματοληπτικά σε web site ή να πραγματοποιούν video streaming σε πραγματικό χρόνο και μάλιστα σε σημαντικό αριθμό χρηστών Windows ή ακόμα να επισυνάπτουν και να στέλνουν σε e-mail κάποια κρίσιμα στιγμιότυπα, που σκανδάλισαν το σύστημα συναγερμού. Κάποια μάλιστα συστήματα, είναι ήδη έτοιμα να αναβαθμιστούν με ψηφιακές κάμερες τύπου Video over IP, καθιστώντας την εγκατάσταση απλή υπόθεση. Μάλιστα, πολλές από αυτές, πλέον, θα λειτουργούν ασύρματα και δεν απαιτούν καλωδιώσεις σε περίπτωση αναβάθμισης. Για μερικούς, μπορεί να έχει σημασία και η δυνατότητα δυναμικής παραμετροποίησης του TCP/IP με DHCP.
Μία πρωτοεμφανιζόμενη ευκολία είναι και η ασύρματη σύνδεση των DVR με το Internet, μέσω GPRS. Οι δυνατότητες με αυτά, επεκτείνονται και στην αποστολή των γνωστών μηνυμάτων SMS.
Αν ο τηλεχειρισμός σε επίπεδο Pan, Tilt, Zoom (PTZ) και  Focus είναι πραγματικό ζητούμενο, τότε πρέπει να προσανατολιστούμε σε συστήματα, που υποστηρίζουν αμιγώς αυτές τις λειτουργίες ή συνεργάζονται με ειδικά τηλεχειριστήρια τύπου joystick.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η ψηφιακή καταγραφή είναι πλέον η μεγάλη δύναμη στον εξοπλισμό CCTV, ενώ αναμένεται να αποδειχθεί η πιο αποτελεσματική και αποδοτική μέθοδος στην καταγραφή και αρχειοθέτηση video. Στην παρούσα έρευνα αγοράς, αναλύουμε μερικά από τα πιο αντιπροσωπευτικά δείγματα αυτόνομων DVR, τύπου «όλα σε ένα», που είναι ικανά να καλύψουν από τις πιο μικρές, μέχρι και τις αρκετά μεγάλες εγκαταστάσεις.