17.12.2015

4K Ultra HD – nova generacija video nadzora

U današnjem tehnološko osviještenom svijetu, video nadzor je vodeći sustav tehničke zaštite kada je u pitanju sigurnost osoba i imovine. Tehnološka otkrića i ubrzan razvoj suvremene tehnologije na području informatike i digitalnog procesiranja slike i videa, značajni su za napredak kvalitete informacije koje pružaju moderni sustavi video nadzora.

Kvaliteta snimke osnovno je polazište za utvrđivanje činjenica, jer što više detalja takva snimka pruži, ona olakšava proces identifikacije počinitelja. U području videa i fotografije, rezolucija je jedna od temeljnih pokazatelja kvalitete snimke. Kod digitalnih snimača koji se danas najviše koriste, rezolucija je veličina koja nam govori koliki je broj registrirajućih elemenata ili piksela u određenoj širini i visini senzora – fotoelektričnom elementu koji pretvara svjetlosne signale u električne. Što je veća rezolucija, to je više detalja pohranjeno u snimci.

Uz rezoluciju, postoji još čitav niz svojstava koji utječu na kvalitetu snimke. Prvenstveno tu je kvaliteta optičkih elemenata koji usmjeravaju svjetlo na senzor, kao i sama veličina senzora. Kvaliteta stakla odnosno njegove sposobnosti loma svjetlosti i usmjeravanja na površinu senzora od velike su važnosti, pogotovo kod visoko rezolucijskih sustava.
S druge strane, što je veći senzor u svojoj površini, sami pikseli na njemu su veći, što pozitivno utječe na količinu svjetla koje ulazi na taj element. U praksi, veći senzori pružaju bolje performanse u uvjetima slabog svjetla, eliminirajući šumove koji nastaju digitalnom amplifikacijom signala kao što je slučaj kod senzora manje veličine.

Kroz povijest, razlučivost analognih sustava se mjerila u broju linija i u praksi se uzimala veličina koja se primjenjivala za televizijske formate (NTSC, PAL…). Okvirne rezolucije varirale su između 240, 420 i 700 linija i kada se radila konverzija analognog signala u digitalni putem digitalnih video snimača, najveću zastupljenost su imale veličine CIF (Common Intermediate Format), s rezolucijom od 320x240px (352×288 piksela kod europskog PAL standarda), i kasnije D1, s rezolucijom od 720x480px (704×576 piksela kod europskog PAL standarda).
D1 je masovno zastupljen i danas, te veliki broj korisnika video nadzora koristi u svojim sustavima zbog povoljne cijene ugradnje. Ako gledamo ukupni broj piksela, D1 broji oko 350 tisuća piksela.

 

Dolaskom video kamera koje koriste digitalne senzore za snimanje dolazi do prvog značajnog skoka u kvaliteti snimke i do kasnije pojave High Defenition (HD) formata u području video nadzora. Rezolucija od 1280x720px postaje standard za HD video nadzor. Uz HD, u primjeni su kamere koje koriste senzore veličine 1280x1024px, a često ih se još naziva i megapikselnim kamerama zbog svoje ukupne razlučivosti većoj od milijun piksela. Samim time, HD i megapiksel video nadzorne kamere imaju u prosjeku četverostruko veću razlučivost u usporedbi sa iznimno zastupljenom D1 rezolucijom.
Važnu ulogu postavlja i broj slika koji sustav snimi u jednoj sekundi. Veći broj znači fluidnija snimka nadziranog prostora i samim time detaljniji uvid u aktivnosti koje se događaju. U praksi kod HD digitalnih sustava, ta vrijednost je 30 ili 60 slika u sekundi.

Današnji standard u video nadzoru postavljaju Full HD sustavi s rezolucijom od 1920x1080px. Broje oko 2 megapiksela ukupne razlučivosti i smatra ih se optimalnim rješenjem zbog najboljeg omjera cijene i kvalitete. Naime, uz samu kameru koja nadzire štićeni prostor, mora se osigurati i adekvatna infrastruktura za prijenos i pohranu te snimke. Bilo da se radi o žičnom prijenosu podataka putem mrežnog kabela, ili bežičnom prijenosu podataka putem WiFi mreže, trenutno ne postoje ograničenja u pogledu propusnosti podataka (Bandwithu) koje bi negativno djelovale na kvalitetu snimke, čak i pri većem broju slika u sekundi.

4K je odgovor na pitanje što nudi budućnost video nadzora. Zbog svoje četverostruko veće rezolucije u usporedbi sa Full HD sustavom, veličina slike, kao i sama količina informacije koja ona pruža je dvadeset puta veća od analognog D1 sustava. S rezolucijom od 3840×2160 piksela, standard broji ukupno 8,3 milijuna piksela. Uz 4K, često se kao sinonim koristi i naziv UHD (Ultra High Definition).
Ovakvi sustavi video nadzora važni su u situacijama kada je potrebna lakša identifikacija nadzirane aktivnosti, a koja je na većoj udaljenosti od kamere. Veći broj piksela olakšava analizu operateru ili softveru, bez da mijenja opservacijski volumen zumiranjem slike. Zbog ovog faktora potreban je manji ukupan broj kamera koje pokrivaju određeno područje što rezultira jeftinijom ugradnjom i održavanjem.

 

Primjer ovakve analize može biti nadzor terminala u zračnim lukama gdje je velika frekvencija ljudi, a potrebno je utvrditi činjenice neke radnje. Isto tako, 4K video nadzor se može primjenjivati u prometu za evidentiranje registarskih oznaka vozila, na sveučilišnim kampusima, gradskim središtima, shopping centrima i svugdje gdje je bitan razlog uvođenja 4K video nadzora besprijekorna rezolucija slike.

Nedostaci 4K sustava
4K sustavi video nadzora trenutno imaju određeni broj nedostataka. S obzirom da je rezolucija 4K senzora četverostruko veća od Full HD senzora, kako bi se zadržale performanse u pogledu apsorpcije svjetla, površina tog senzora bi također trebala biti četverostruko veća, što rezultira povećanjem ukupne veličine kamere i njezinih elemenata, posebice optičkog dijela kamere. Samim time, cijena proizvodnje takvih kamera je veća. Ovisno o proizvođaču, površina senzora i optički elementi će značajno određivati performanse u pogledu svjetlosne osjetljivosti, šuma i dinamičkog raspona slike.

Sljedeći nedostatak je potreba za značajno kvalitetnijom infrastrukturom sustava video nadzora koja će biti sposobna procesirati značajno veću količinu podataka. Prijenos zahtijeva brzu mrežnu infrastrukturu, dok arhiviranje moraju vršiti digitalni snimači koji po svojim performansama odgovaraju snažnim računalima. Konvencionalni, rotacioni čvrsti diskovi ne posjeduju dovoljnu propusnost što zahtijeva primjenu znatno bržih, ali i skupljih Solid State Diskova (SSD). Kapacitet snimljenog materijala je isto smanjen jer su SSD-ovi manjeg kapaciteta u usporedbi s čvrstim diskovima, dok je količina podataka za isto vrijeme trajanja snimke učetverostručena u usporedbi s Full HD sustavima. Obrada i analiza takvih snimki iziskuje dovoljno snažna računala. Na posljetku, prikaz 4K sadržaja zahtjeva ekvivalentne 4K monitore koji podržavaju tu rezoluciju kako bi se iskoristio puni potencijal koji nudi ovaj format.

Važnu ulogu o određivanju smjera kuda će tehnologija video nadzora krenuti imaju distributeri medijskog sadržaja i potrošački sektor. Kada 4K postane standard kao što je Full HD danas, tada će i video nadzor biti optimiziran u tom smjeru. Stručnjaci vodećih svjetskih proizvođača kao što su Sony, Bosch, Axis i ostali predviđaju da će 4K video nadzor postati standard u roku od 2 do 5 godina, ovisno o intenzitetu marketinga i potražnji tržišta. 4K video nadzor u ovom trenutku ima korist na specifičnim štićenim površinama. Važno je analizom i projektiranjem utvrditi koliko je opravdano povećanje rezolucije za tu primjenu. Nije upitno da će 4K biti video standard budućnosti, a samim time postati sastavni dio suvremenog sustava video nadzora dostupnog svima.