Почему тормозят IP-видеокамеры

В системе видеонаблюдения рано или поздно могут появиться неожиданные проблемы. Например, достаточно часто имеет место быть такое неприятное явление, как торможение изображения с IP-видеокамер. Хорошо, если это замечено на стадии пусконаладочных работ, и тогда специалистам не составляет труда правильно сконфигурировать систему. Но, по опыту, это происходит уже в процессе эксплуатации. Причин такого поведения достаточно много: это могут быть как проблемы на уровне оборудования, так и программные настройки. Конечно, это могут быть и факторы совокупности, и они достаточно тяжело определяются без опыта диагностики в данном направлении.

Проблема запаздывания видеокартинки с камеры может доставлять массу неудобств. Например, управление поворотным PTZ-механизмом видеокамеры невозможно согласовать. Нужный угол обзора не может быть установлен в режиме реального времени оператором. Задержка тут играет «злую шутку»: представьте, оператор отдает команду с помощью джойстика, но видео идет с запозданием. Например, это может быть команда «Стоп» для камеры. Фактически команда отдается уже после того, как устройство прошло расчетную точку. Это значит, что видеокамера остановится дальше нужного места, так как видео-картинка пришла позже. При такой работе системы практически невозможно управлять точным позиционированием на объект наблюдения.

Можно привести пример еще одной ситуации, когда видеонаблюдение является частью большой системы. Например, интеграция со СКУД, где есть контроль за пропускным режимом. Неправильное сопоставление видео с реальными действиями может привести к серьезным проблемам. Как пример – это считывание номеров автотранспорта с последующим открытием шлагбаумов или фиксация пропусков, карт доступа с командами на открытие проходной.

Как уже говорилось, причины могут быть как программного, так и «железного» характера. В рамках статьи мы не станем делать акцент на каких-либо проявлениях того или другого, а просто будем рассматривать возможные причины и методы устранения торможений. Но так как IP-видеокамеры могут использоваться в разных построениях сети, будем делать уточнение, где возможны проблемы, то есть это построение с применением видеорегистраторов или серверных решений.

Наверное, одной из главных причин по статистике «торможений» (при условии, что все остальные компоненты настроены правильно) является неправильная настройка видеопотоков с камер наблюдения. Дело тут в том, что все современные IP-видеокамеры поддерживают несколько потоков передачи видеоданных. Это нужно как раз для того, чтобы предотвратить подобные ситуации. Обычно один поток данных идет с максимальным качеством и разрешением и предназначен для записи и архивирования на устройстве хранения (видеосервер, видеорегистратор). Поток более низкого качества предназначен для работы детектирования движения и отображения на удаленном рабочем месте (УРМ). УРМ служит для визуального контроля происходящего и управления оператором.

В зависимости от применяемых видеокамер и количества поддерживаемых потоков можно выделить еще и отдельные видеоданные в своих потоках, например, для распознавания лиц или автомобильных номеров. Но это относится только к тем видеокамерам, где действительно поддерживается мультипоточность. На практике же наиболее распространены устройства с двумя одновременными потоками.

Такой подход поддерживается не всеми устройствами контроля, и они могут писать и отображать только главный поток высокого разрешения. Однако таких IP-видеорегистраторов (NVR) или программного обеспечения остается все меньше, производители видеокамер стараются идти в ногу со временем и поддерживать все актуальные новшества, реализованные в видеокамерах.

Так вот, чтобы избавиться от проблем торможения изображения с многопоточных видеокамер, следует установить разделение потоков, а не использовать один в высоком разрешении для всей инфраструктуры. Поскольку устройств и программ для видеонаблюдения существует множество и в рамках статьи невозможно показать все настройки, возьмем довольно распространенный видеорегистратор, где можно видеть страницу данной настройки.

Вторая распространенная причина торможения видеокамер в системе – неправильный расчет пропускной способности комплекса в целом. Часто такой эффект некорректной работы бывает при модернизации системы и добавлении в нее дополнительных точек видеонаблюдения. Это связано с пропускной способностью маршрутизаторов и коммутаторов. Вроде изначально все работало, но при добавлении в сеть новых видеокамер оборудование перестает справляться с возросшим потоком видеоданных.

Сразу можно сказать, что избавиться от таких торможений можно двумя способами: или уменьшить разрешение видео, или менять коммутаторы на более технологичные в плане пропускной способности. Обычно первый вариант не рассматривается, так как мало кому хочется терять в качестве изображения видеокамер с высокой разрешающей способностью. Поэтому требуется правильный расчет, а при проектировании систем видеонаблюдения нужно оставлять задел на будущее возможное расширение.

Коммутаторов довольно много: обычно распространены 10/100 Мбит/с или 1 Гбит/с. Для высокоскоростных магистралей нередко используют и 10 Гбит/с коммутаторы – все зависит от предъявляемых требований. Кстати, очень нередки случаи, когда коммутаторы и вовсе поддерживают скорость ниже заявленной процентов на 10-15. Особенно этим грешат коммутаторы малоизвестных фирм. Связано это с чем угодно: даже схемы стабилизации питания внутри прибора при неправильной компоновке могут способствовать падению скорости на портах. Сэкономил производитель на меди в дорожках печатной платы, и, как результат, это отразилось на всей системе в целом. Часто этим грешат малоизвестные производители, хотя их устройства выполнены на однотипной элементной базе, как и у именитых компаний.

Приведем такой пример: есть коммутатор и у него есть 24 порта, каждый с пропускной способностью 100 Мбит/с. Подключим к нему 20 IP-видеокамер и предположим, что каждая камера отдает 6 Мбит/с. Умножаем 20 на 6 и получаем, что общий поток будет равен 120 Мбит/с. А видеорегистратор также подключен к 100-мегабитному порту – «тормоза» тут просто обеспечены. Цифры взяты с «потолка», но пример понятен. Так вот, в примере нужен хотя бы один порт для видеорегистратора, превышающий конечное значение. Гигабитный порт обеспечит необходимое, но если камер больше, то нужно соблюдать простое правило: не использовать более 60-70% пропускной способности, и всем будет хорошо. Рисунок к примеру:

В связи с примером, изложенным выше, можно упомянуть и о проблеме так называемого «железного» характера. Это питание камер с помощью технологии POE (Power Over Ethernet). С неправильными параметрами питания видеокамер можно получить все вкупе: и «тормоза», и вообще программную потерю камер из системы. Дело в том, что тут происходит аналогичная ситуация, как и с пропускной способностью портов, только причина – в недостаточной мощности питания на порт. Коммутаторы с параметрами, обозначенными протоколом IEEE 802.3af, имеют пять типов отдачи тока на порт. Они обозначаются классами. Наиболее распространенный – это третий класс, его отдача составляет 15,4 Вт на порт. Но, как правило, такую мощность коммутатор не может отдать всем портам одновременно при максимальной нагрузке, и она делится на количество подключенных устройств.

А если наши видеокамеры имеют инфракрасную подсветку в ночном режиме, потребление тока увеличивается и его перестает хватать для полноценного функционирования. Отсюда следует проблема программной потери видеокамер в ночном режиме.

Сразу можно сказать и про такое: днем видеокамеры показывают хорошо, а вот ночью начинают «тормозить». Это также может быть вызвано настройками (опять же, если другие причины отсутствуют). Дело в том, что с камеры начинает идти больший поток, чем обычно, и происходит падение FPS. Матрица видеокамеры при недостаточной освещенности начинает выдавать большое количество шумов, а ее процессор это все цифрует и передает, вот поток и увеличивается. При дневном освещении этого не наблюдается, картинка более яркая, лишних шумов не так много и они отсекаются. Причем чем лучше разрешение, тем больше поток ночью. Выход из этой ситуации видится в настройке перехода в ночной режим, например, только черно-белое изображение или смена на более качественное сжатие потока. Обеспечив нормальное освещение места наблюдения, также можно избавиться от зависаний. Пример страницы настроек переключения видеокамеры в режим «День/Ночь»:

Причина в камерах, которые «тормозят», может быть и проще. Нередко в бюджетных IP-видеокамерах просто не полностью реализована поддержка протокола ONVIF. Причем производитель забывает это указать, а порой и обманывает. Так что использование зарекомендовавших себя брендов оправдывается полностью, по сравнению с видеокамерами неизвестных производителей. Тут экономия денежных средств выливается в последующий перерасход в разы.

Ну и напоследок еще одна причина такого же плана: а может, тормозят совсем не камеры, а регистратор непонятного производителя или коммутатор? А если рабочая станция, на которой ведется видеонаблюдение, не отвечает требованиям? В любом случае всегда нужна консультация специалистов. Особенно это актуально при модернизации системы видеонаблюдения силами не компетентных в этом вопросе людей.