V posledních 20 letech jsme byli svědky překotného technického vývoje snad ve všech myslitelných odvětvích. Technologie se zmenšují, zrychlují, zdokonalují a také zlevňují. Rychlost odepisování IT technologií už dnes nikoho nepřekvapí. Vždyť už po nějakých 2-3 letech se osobní počítač považuje za morálně zastaralý. Výrobci celkem logicky bojují o nové zákazníky a předhánějí se ve zlepšování technických parametrů a snižování cen. Důsledkem je běžná dostupnost špičkových technologií, o kterých se nám před nějakými 10 lety ani nesnilo.

IP hýbe světem
Svět bezpečnosti a kamerových systémů je s IT světem úzce provázán. Možná to tak nebylo vždy, ale od konce 80 let, s nástupem digitálních technologií to platí beze zbytku. Současné kamerové systémy už mají blíž k počítačové síti než k televiznímu okruhu. Jednoznačným trendem současnosti je využívání standardní IP (internet protokol) sítě. Kamery jsou vybaveny síťovým rozhraním s vlastní IP adresou.

Díky podpoře napájení po datovém kabelu už nemusíte řešit napájení samostatně. Stačí použít správný typ síťového prvku a kameru připojit jediným kabelem. Další výhodou je velice snadné rozšiřování systému a přemisťování kamer. Vybudovat datovou síť není nic složitého a pro připojení kamery nepotřebujete nic jiného než volný port na datovém prvku.

V centru takového IP systému samozřejmě nebudete hledat videorekordér. Jádrem systému se dnes stal server – tedy dostatečně výkonný počítač s odpovídající datovou kapacitou pro ukládání videa a jiných dat. V případě rozsáhlých systémů s velkým počtem kamer bývá tímto datovým úložištěm síťové nebo lokální diskové pole, jehož kapacita může být až v řádech mnoha terabytů.

Chod celého systému řídí software, ve kterém můžete definovat práva jednotlivým uživatelům, nastavovat rozlišení i snímkovací frekvenci jednotlivých kamer, vytvářet pravidla a časové scénáře, podle kterých se bude systém řídit a definovat kritické události, na které je potřeba reagovat. Takových programů je na trhu celá řada, od malých systémů pro jeden počítač a pár kamer v rodinném domku až po serverové řešení pro tisíce kamer například na letišti. Kromě počtu připojitelných kamer se systémy liší i mírou uživatelského komfortu, „inteligencí“ a schopností reagovat na události, možností propojení s dalšími systémy, cenou a v neposlední řadě i značkami a konkrétními typy kamer, které do systému lze připojit.

Někteří výrobci se orientují primárně na své vlastní kamery, jiní se snaží o univerzálnost, umožňující vybírat z nepřeberného množství značek a typů kamer. Mezi hlavní hráče na trhu profesionálních IP CCTV řešení patří společnost Verint, která kromě systému Nextiva nabízí i kompletní portfolio kamer, enkodérů a dekodérů vlastní provenience, a společnost Genetec, která je autorem vynikajícího programu Omnicast, aktuálně ve verzi 4.6. Oba tyto systémy jsou na českém trhu zastoupeny a mají za sebou celou řadu zajímavých referencí.

Hon za megapixelem
Nabídka bezpečnostních kamer začíná připomínat katalog spotřební elektroniky a mobilních telefonů. Výrobci přistoupili na ten nikdy nekončící hon za vyšším a vyšším rozlišením. Doba kdy se zákazník rozplýval nad barevným záběrem v PAL rozlišení je dávno pryč. Zákazník chce detail za každou cenu. Zřejmě pod vlivem amerických televizních seriálů chce ze záznamu běžné přehledové kamery přečíst značku cigarety podezřelého individua na druhé straně náměstí. A výrobci se opravdu snaží. V dnešní nabídce můžete běžně najít kamery s rozlišením 5 Mpix, což je přibližně o 1/3 víc než populární Full HD! Z takové kamery už dostanete opravdu zajímavý obraz.

Na druhou stranu to má i svá úskalí. Nezapomínejme, že se bavíme o IP kameře, která je připojená do standardní datové sítě, která má určitou omezenou propustnost. Při 5 Mpix a 10 snímcích za vteřinu dokáže taková kamera zabrat téměř celých 100 Mbit, což byla donedávna běžná rychlost na páteřních linkách počítačových sítí. Dnešní páteřní lokální sítě jsou pravda 10x rychlejší. Přesto musíte dobře počítat, protože 12 kamer v takovém rozlišení tuto síť spolehlivě zahltí. V IP systémech se neustále skloňuje jedno důležité slovo a tím je „optimalizace“. Rychlost není neomezená a kompromisům se nevyhnete. Od začátku je důležité zákazníka zpovídat a společně s ním hledat optimální technické řešení namísto bezúčelného honu za co nejvyšším rozlišením.

Spása jménem H.264
V předchozím příkladu jsme nezmínili jednu zásadní proměnnou. Říká se jí „komprese“. Jde o algoritmus, pomocí kterého můžete dosáhnout výrazného snížení velikosti datového toku a stejně tak i velikosti uloženého souboru na disku. Zní to složitě? Není. Většina z vás se tím setkává denně. Znáte hudební formát Mp3? Zjednodušeně jde o ztrátovou kompresi, kdy jsou z nahrávky odstraněny všechny části, kde se „nic neděje“ – tedy kde je ticho. Kromě toho dojde k ořezání frekvencí, které sice původní nahrávka obsahuje, ale průměrné lidské ucho je není schopné slyšet. Výsledný soubor může být cca 4x menší oproti originálu. Pro video se používá něco podobného.

V minulosti šlo o formáty MJPEG nebo výkonnější MPEG4. Princip je trochu jiný. Představte si, že máte záběr se snímkovací frekvencí 10 snímků za vteřinu. To znamená, že každou vteřinu se sejme 10 záběrů a odešle po síti. Při formátu MJPEG provede kamera na každém takovém snímku kompresi, která se dotkne počtu zobrazovaných barev. Výsledný obraz je o něco menší než původní originál – přibližně 1035 KB na jeden snímek. Celá řada megapixelových kamer tento formát používá.

MPEG4 je už podstatně výkonnější. Používá systém klíčového snímku a porovnávání. Dejme tomu, že na začátku každé minuty pořídíte klíčový snímek. Všechny další snímky pořízené v této minutě (při 10 fps jde o dalších 599 snímků) jsou porovnány s klíčovým a do sítě odchází pouze ta část snímku, kde došlo ke změně. Z datového toku tak vynecháte všechny nepodstatné věci jako jako je například neměnné pozadí. Velikost snímku se tak sníží přibližně na 270 KB, tedy zhruba 4x oproti MJPEG.

Nedávno se ale objevil nový formát H.264. Jde o zdokonalenou kompresi MPEG4, která při zachování kvality dosahuje snížení velikosti snímku až na 98 KB, tedy 10x oproti MJPEG! Bez debat jde o formát budoucnosti a výrobci kamer už zaplňují své nabídky kamerami s podporou tohoto formátu. Kromě zatížení datové sítě se při použití H.264 výrazně snižují i nároky na datové úložiště a velice často tak odpadá potřeba pořízení drahého  velkokapacitního diskového pole pro ukládání videa.

Bezpečnost systému především
Jistě každý z nás už se někdy setkal s havarovaným, zavirovaným nebo jinak postiženým počítačem. Když v jádru IP CCTV řešení stojí počítač, co se stane, když havaruje? Murphyho zákon „Když se něco může pokazit, pak se to pokazí“ rozhodně platí; v oblasti IT možná ještě o něco víc než v běžném světě. Ale nezoufejte. Jen na štěstí se v této branži nehraje ani s nástupem IP. Zabezpečení serverů lze řešit na několika úrovních, podle závažnosti systému. Záleží jen na tom, jak kritický by byl výpadek systému pro uživatele a kolik chce do takové prevence investovat.

První úroveň je napájení. Stává se už celkem běžným standardem vybavit server záložním zdrojem, který je schopen v případě výpadku server po určitou dobu napájet a pokud je to nutné i standardně vypnout. Zároveň jde o přepěťovou ochranu před případnými výkyvy napětí v síti.

Druhá úroveň spočívá ve zdvojení některých kritických komponent serveru. Lze tak postavit server se dvěma napájecími zdroji, více procesory, více paměťovými moduly. Zkrátka a dobře výpadek některého z těchto komponentů nezpůsobí zásadní ohrožení a systém běží dál. V případě zdrojů je možná dokonce jejich výměna za plného chodu systému. Pevné disky lze také jistit pomocí RAID konfigurace, která zajistí to, že výpadek jednoho nebo více z nich nenaruší chod systému a v některých případech nepřijdete ani o data na poškozeném disku. Pomocí speciálních algoritmů je možné ze zbytků dat na ostatních discích ztracená data „dopočítat“ a obnovit. A nezapomínejme, že jde o běžný server. Správce IT tedy může být informován o všech událostech v systému, provádět zásahy na dálku, atd.

Obdobným způsobem se dá zdvojovat i síťové připojení. Server může být například připojen dvěma síťovými kartami do dvou různých switchů, které jsou součástí kruhové topologie sítě. V okamžiku výpadku jakéhokoliv switche na trase nebo přerušení kabelu, server neztrácí konektivitu a tím pádem systém běží dál.

Třetí, nejnáročnější úroveň zabezpečení takového systému, spočívá ve zdvojování prvků IP CCTV systému. Představte si systém s jedním centrálním serverem pro řízení systému a několika archivačními servery pro záznam videa. V případě výpadku jednoho archivačního serveru lze zajistit automatickou migraci kamer vázaných na tento server na jiný fungující server. Jde o automatickou funkci bez nutnosti zásahu obsluhy. V takovou chvíli ale nejsou přístupné záznamy uložené na postiženém archivačním serveru. V některých systémech lze archivační servery zdvojit tak, aby záznam z jedné kamery byl ukládán na dva najednou.

Co se ale stane, když selže centrální server pro řízení celého systému? To je nabíledni – celý systém přestane fungovat! Řešením je zdvojení centrálního serveru, tak aby se předešlo takovému výpadku. Pokud ale budeme všechny servery zdvojovat, bude takový systém ještě vůbec ekonomicky únosný? Zkuste si představit tu serverovou farmu pro systém o 1 000 kamerách! A všechny ty servery musíte napájet!! A o všechny ty servery se musí někdo starat!!! I na to je odpověď – virtualizace. Představte si jeden supervýkonný a skvěle zálohovaný server, který obsahuje X virtuálních serverů se svými systémovými úlohami. Výhod je hned několik – snížení spotřeby, optimalizace výkonu, snazší správa, jednodušší zálohování, cena. Takové řešení je ale vhodné jen pro systémy o velkém počtu kamer a s důrazem na vysokou bezpečnost a dostupnost.

Videoanalýza
Kamerový systém slouží ke sledování a záznamu obrazu. Souhlasíte? Kdepak, tato definice už nějakou dobu neplatí. V posledních několika letech se kamerové systémy rozšířily takovým způsobem, že jen jejich pouhé sledování přestalo být efektivní. Základním problémem efektivity nebyly technické problémy, ale lidský faktor.

Představte si letiště, kde je 1 600 nainstalovaných kamer (jde o reálnou instalaci). Umíte si představit dohledové pracoviště pro takový počet kamer? Kolik lidí by muselo sledovat takový počet záběrů a jak dlouho by dokázali udržet pozornost, aby určili, že situace, na kterou se dívají, je ohrožení bezpečnosti? A tak přišli výrobci kamer a softwaru s analýzou obrazu. Ale zapomeňte na prostou detekci pohybu v záběru. Dnešní analytické nástroje umí určit velikost a barvu objektu, směr pohybu, měřit čas, po který se sledovaný objekt nachází v určité zóně, detekovat odložené nebo naopak odstraněné předměty a celou řadu dalších specialit jako je ochrana perimetru, detekce kouře, sledování plynulosti toku dopravy, detekování odstaveného vozidla, chodce v kolejišti, pád člověka v davu atd. Systém dokáže tyto věci vyhodnotit a reagovat na ně okamžitě při vzniku takové události.

Pokud by dnes někdo na nádraží odložil tašku s výbušninou, policie by se o takovém podezřelém chování mohla dozvědět ještě před samotným výbuchem a bombu zneškodnit. A nejde o žádné teoretizování, ale o naprosto reálné aplikace, které můžete najít i v České republice. Výrobci systémů tím jasně směřují k jedné základní myšlence – omezit úlohu člověka v takovém systému jen na reakci na potenciální nebezpečí. Výsledkem mohou být systémy o stovkách a tisících kamer, kde na velínu uvidíte všeho všudy 4 monitory, pro zobrazování poplachového videa. Výhody jsou jasné – nižší nároky na personál, optimalizace a zvýšení efektivity systému.

Je tu ale i nový trend propojování CCTV systémů s jinými oblastmi podnikání. Společnost Verint nedávno přišla s tzv. retail analýzami. Jde o řešení, které dokáže využít záběr bezpečnostních kamer v obchodních domech a vyhodnocovat chování zákazníků. Jde tak například počítat zákazníky, procházejících snímaným vchodem, sledovat trasy jejich pohybu, detekovat místa, kde se zastavují. Lze ale i porovnávat zájem zákazníků o určitý produkt a porovnávat produkty mezi sebou. Můžete například sledovat počet zákazníků, kteří přešli od jednoho produktu k druhému a změřit jak dlouho se u toho kterého zdrželi. Výstupy z takového systému lze využít při personálním plánování, umisťování zboží v rámci obchodu a v neposlední řadě i porovnávání datově propojených obchodů mezi sebou. Takové řešení je nasazené ve dvou velkých obchodních řetězcích na jihovýchodě USA a na jeho nasazení v Evropě se intenzivně pracuje.

Integrace
Předchozí odstavec už trochu naznačil další vývoj našeho povídání. Jde o propojování různých systémů do jednoho společného rozhraní. Výhoda takového systému je jednoduchost, se kterou se dá pracovat s několika donedávna oddělenými systémy. Běžné uživatelské prostředí integrovaného řešení může například vypadat jako mapa budovy, se zobrazenými senzory EZS, EPS, EKS a kamerového systému. V jednotném prostředí tak můžete sledovat, ovládat a řídit všechny tyto systémy najednou. Dejme tomu, že dojde k detekci kouře v určité oblasti. Systém automaticky upozorní obsluhu a nabídne seznam kroků, které je třeba provést. Součástí scénáře může být zobrazení videa z ohrožené oblasti, vyhlášení poplachu, zajištění evakuace a uzavření oblasti. Odstřežení nebo zastřežení určité oblasti lze provést jediným kliknutím myši.

Zajímavá je i možnost integrace dalších technologií jako jsou perimetrické systémy, detekční radary vybavené infrakamerou apod. Integrovaná řešení jsou téměř vždy postavená na otevřené platformě a lze je tak kombinovat a rozšiřovat v neomezeném množství kombinací a možností. Důraz je kladen především na jednoduchost a logiku práce s takovým systémem. Obsluha se musí v první řadě soustředit na řešení krizové události a jakékoliv komplikace a zdržení jsou nežádoucí.

Co nás čeká?
Na závěr si dovolím malou dávku vizionářství, ačkoliv to nemám ve zvyku. Jde čistě o mé názory a nemusíte s nimi souhlasit.

V příštích 5 letech dojde k úplnému přechodu kamerových systémů na IP. Analogové kamery budou používány jen pro specializované aplikace (např. termokamery) nebo v systémech, které tak byly historicky koncipovány. Kamerové systémy budou stále častěji doplňovány o videodetekci a logika a vyhodnocování situací bude řešena na úrovni aplikace. Role lidské obsluhy se omezí jen na řešení krizových situací. Přibudou videoanalýzy, které nemají s bezpečností co dělat a kamerové systémy budou využívány i pro čistě komerční aplikace. Tlaky na cenu a technické pokroky rozšíří kamerové systémy i do soukromého sektoru a je možné, že některý ze silných telekomunikačních hráčů na trhu nabídne IP CCTV jako doplněk k datovým službám.

Kamerové systémy nás provázejí a budou provázet na každém kroku. Jejich technologická vyspělost a možnosti budou stále vyšší a vyšší. Ve většině případů jde o smysluplné systémy s jasným cílem zvýšit bezpečnost lidí. Typickým příkladem jsou tunely na právě budovaném pražském okruhu, kde se o bezpečnost provozu postará přes 250 kamer s dopravními videodetekcemi. I nadále se ale budeme setkávat se systémy bez valného smyslu, vybudované pro zisk politických bodů nebo jen pro utracení přidělených peněz. Za to ale technologie nemůže. Každý bezpečnostní systém tvoří především lidé – ti kteří jej navrhují, ti kteří jej obsluhují i ti, kteří jsou jím chráněni. A všichni dohromady jsou zodpovědní za smysluplnost a potřebnost takového systému. Systém samotný je jen nástroj a lidé rozhodují, jak a zda jej použít. Bylo by krásné žít ve světě, kde bezpečnostním systémy nemají smysl a nejsou potřeba. Než to tak ale bude, jsem rád, že tu jsou a že jejich možnosti jsou den ode dne na vyšší úrovni.

Filip Šelemberk
Otištěno v časopise Security Magazín