Історія відеоспостереження: шлях від телевізора і Третього рейху до хмар і нейромереж


Иконоскоп в експозиції Чеського національного музею техніки

Спостерігати за чим (або ким) буває нудно, часом небезпечно, але найчастіше необхідно. Люди постійно вигадують і вдосконалюють технічні засоби, здатні полегшити життя і знизити ризик для спостерігача, а також підвищити якість спостереження. Історію систем віддаленого спостереження відраховують з моменту зародження електронного телебачення, або, точніше, з винаходу іконоскопа — електронної трубки, що передає зображення.

Втім, спостереження як явище виникло набагато раніше всіх технічних засобів. Первісні мисливці, що визирали з-під склепіння печери, вже знали про важливість постійного контролю. У 19 столітті поліцейські відвідували в'язниці, де оглядали ув'язнених, запам'ятовуючи їх особи і зовнішність. З появою фотографії, а потім і телебачення стало набагато простіше передавати важливу інформацію, але усе ще не було вирішене питання з безпекою збереження даних. Відеоспостереження повинно було не тільки фіксувати важливі події, але і по можливості зберігати їх. Вічно.

Шлях до иконоскопу


Спроби створити обладнання для прийому і передачі телевізійного сигналу робилися по всьому світу великою кількістю дослідників. Ще в 1907 році була подана заявка на перший патент технології електронного телебачення «Спосіб електричної передачі зображень. А в 1911 році російському фізику Борису Розингу вдалося у своїй лабораторії домогтися прийому зображень найпростіших фігур сконструйованим їм кінескопом. Але справжнім проривом в чіткості зображення електронного телебачення (і останнім цвяхом у кришку труни механічного телебачення), стала поява передавальної телевізійної трубки (іконоскопа), винайденої в 1931 році нашим колишнім співвітчизником, російсько-американським інженером Володимиром Зворикіним.

У 1919 році Зворикін емігрував до США, де став займатися технологіями передачі зображення на відстань. До 1923 році, працюючи у фірмі Westinghouse Electric йому вдається створити телевізійний пристрій, основою якого була оригінальна передавальна трубка з мозаїчним фотокатодом. Однак винахід не справило на власників компанії ніякого враження і Зворыкину незабаром довелося відправитися в «вільне плавання». Всього за кілька років Зворикін поодинці створив безліч важливих пристроїв для майбутнього телебачення (фотоелементи, систему запису звуку і ряд інших).

У 1928 році Зворикін познайомився з ще одним емігрантом з Росії, Давидом Сарновым, віце-президентом фірми Radio Corporation of America (RCA). Очоливши лабораторію електроніки RCA, винахідник швидко закінчив розробку власної высоковакуумной приймальної телевізійної трубки — кінескопа. Слідом за цим, удосконаливши технології накопичення заряду точкових фотоелементів, Зворикін створив іконоскоп. У 1932 році за допомогою іконоскопа з передавача потужністю 2,5 кВт, встановленого на хмарочосі Empire State Building, почалися перші експериментальні передачі електронного телебачення.


Кадр з фільми Леоніда Парфьонова «Зворикін-Муромець»

Іконоскоп (з грецької: εἰκών «зображення» і σκοπεῖν «дивитися, бачити») складається з вакуумної скляної колби, всередині якої закріплені світлочутлива мішень, на яку проектується об'єктивом зображення, і електронно-променева гармата, розміщена збоку або знизу від об'єктива. Зображення в иконоскопе потрапляє на пластину з мозаїкою фотоелементів, ізольованих один від одного. В ті часи цю мозаїку створювали із слюди з фоточутливим шаром цезію. Але Зворикін удосконалив метод: тонку срібну плівку обпалили на слюді, щоб вона згорнулася в безліч дрібних крапель. В пластині іконоскопа (6 на 10 см) використовується 1 200 000 таких крапель. Кожна крапля — фотоелемент; при освітленні мішені під дією фотоефекту крапельки срібла набувають позитивний заряд, пропорційний освітленості.

Володимир Козьмич не тільки займався виключно мирними системами телемовлення, але і хотів побудувати «повітряну торпеду з електронним оком», або, в сучасній термінології, керовану ракету. Для демонстрації концепції він у 1937 році поставив великий іконоскоп на літак і пустив його літати навколо статуї Свободи. Військові на землі змогли у всіх подробицях розглянути пам'ятку на екрані телевізора, ніж були неабияк вражені. RCA дістався замовлення на телеуправляемое зброю: плануючу авіабомбу і безпілотний літак-камікадзе. Проект в підсумку був визнаний провальним — телевізійний сигнал легко глушился противником, зате попутно ВПС і ВМС США отримали кілька систем телевізійної розвідки.

Від «Фау-2» до VHS

Електронна телекамера «Olympia-Kanone» під час прямої трансляції з Берлінського стадіону на літніх Олімпійських іграх 1936 року

В результаті наполегливої праці вчених різних країн телевізійні системи швидко розвивалися, а слідом за ними з'являлося і даний відеоспостереження в сучасному розумінні. Німецький електротехнік і піонер телебачення Вальтер Брух в 1941 році встановив CCTV-систему (Сlosed Circuit Television — система телебачення замкнутого контуру) на полігоні у Пенемюнде, де випробовували знамените «зброю відплати» — ракети «Фау-2».


Запуск «Фау-2» влітку 1943 року

У дослідницькому центрі Третього рейху ракети на старті частенько вибухали, а дві встановлені камери дозволяли стежити за запуском з безпечної відстані в 2,5 км. Дані відеоспостереження про неполадки сильно могли б допомогти ракетостроителям, але не вистачало можливості фіксувати спостереження. Передавати зображення вміли, записувати — ні. Оператор повинен був невідлучно сидіти перед монітором, щоб чогось не пропустити.


Перший відеомагнітофон «Ampex VR 1000B», створений під керівництвом інженера і інноватора Олександра Понятова

У 1951 році з'явилися перші VTR (VideoTape Recorder) пристрої, що записують зображення на магнітну стрічку. Розміром вони були з письмовий стіл, а коштували «як чавунний міст». Перший відеомагнітофон, створений в 1956 році, був здатний повноцінно проводити запис звуку і зображення на магнітну стрічку за допомогою магнітних відеоголовок, але коштував при цьому 50 000 доларів. Для порівняння: автомобіль Chevy Corvette коштував близько 3000 доларів. Однак це не завадило швидкому зростанню популярності пристрою — вже через півроку апарат став використовуватися у всіх провідних телестудіях США.


Визит тайської королівської сім'ї в Лондон у липні 1960 року

З кінця 50-х років камери почали ставити на дорогах, в людних місцях, на важливих об'єктах. В 1960 році поліція Лондона встановила дві камери на Трафальгарській площі — спеціально, щоб спостерігати за натовпом, що зібрався подивитися на офіційний візит тайської королівської сім'ї. Після візиту камери зняли — такого роду апаратура в ті часи коштувала мільйони доларів.


Система моніторингу в центральному пункті управління Мюнхенської поліції, 1973 рік

До кінця десятиліття були винайдені дистанційно керовані поворотні механізми для камер, що дозволило ставити одну камеру там, де раніше було потрібно декілька. І все ж пости відеоспостереження оснащувалися десятками моніторів — кожній камері був потрібен свій. Операторам доводилося постійно пробігати очима по всьому масиву моніторів, їх увага розсіюється.


Перше пристрій, що забезпечує можливістю телефонної відеозв'язку, було представлено 20 квітня 1964 року

У 1969 році виданий патент на домашню систему безпеки (відеодомофон), що дозволяє бачити на екрані телевізора, хто знаходиться за дверима, і дистанційно відмикати замок.

Коли відеоспостереження захопило світ


Нова епоха відеоспостереження почалася з винаходом на початку 70-х побутових відеомагнітофонів. Відеозапис стала доступною приватним особам, і камери почали з'являтися повсюдно: у будинках, магазинах, банках, навчальних закладах. Тепер свідку не треба було в суді голослівно стверджувати, що впізнає в підсудному злодюжку — до справи долучали VHS-касету із записом інциденту.

З появою мультиплексорів, що дозволяють відображати зображення з декількох камер на одному моніторі і записувати його на одну касету, відеоспостереження стало по-справжньому зручним. Але межі досконалості немає: у 80-х роках отримують поширення камери, засновані вже не на електронно-променевій трубці, а на ПЗЗ-матриці (ПЗС-прилад із зарядовим зв'язком — загальне позначення класу напівпровідникових приладів, у яких використовується технологія керованого переносу заряду в об'ємі напівпровідника). Дозвіл матриць перших ПЗЗ-камер залишало бажати кращого, зате вони були меншими і в рази светочувствительнее старих камер.



Черговий якісний стрибок у відеоспостереженні стався в 90-ті роки, коли з'явилися повністю цифрові системи. Відеореєстратори, оснащені жорсткими дисками, навчилися записувати зображення по колу, коли «хвіст» запису затирає початок, а також включати запис при виявленні руху. Відеокамери з'являються в банкоматах, на ринок випущена перша відеоняня, а персональні комп'ютери отримали принципово нове периферійне пристрій — веб-камеру. Камери оснащуються датчиками і ведуть запис по детекції руху або звуку.

Нове тисячоліття — новий виток розвитку відеоспостереження, яке стало мережевим. IP-камери передають зображення через мережу як локальну, так і через інтернет, а відеореєстратор може бути розміщений де завгодно, або ж можна обійтися взагалі без нього, пристосувавши для зберігання записів комп'ютер. Паралельно з цим в 2000-і отримали визнання системи відеоаналітікі, здатні розпізнавати об'єкти і події в кадрі, за рахунок чого спостереження і аналіз відеозапису спростився і прискорився багаторазово.

Сучасність і майбутнє

IP-камера, зберігає архів в хмарі

Бум «хмар» початку 2010-х дав свої плоди, хмарні технології прийшли в багато галузей, в тому числі і в відеоспостереження. Камера, що підтримує хмарні технології, разюче відрізняється від класичної IP-камери: легкість розгортання і налаштування абсолютно без заморочок, мінімум обслуговування, доступність записів у будь-який час в будь-якому місці, інтеграція практично з будь-якими веб-сервісами. Там, де раніше городили розлогу IP-систему з відеореєстраторами і серверами відеоаналітікі, тепер достатньо повісити сучасні хмарні камери, залишивши всю головний біль на частку сервіс-провайдера.

Але головною інновацією хмарними системами, полягає не в цьому. Радикально змінився спосіб зберігання записів. Локальні відеореєстратори вразливі і потенційно ненадійні — їх жорсткі диски виходять з ладу чи просто заповнюються, а щоб вкрасти запису, зловмисникові досить мати фізичний доступ до вашого пристрою. В хмарному сховищі дані зашифровані, резервированы, і гарантовано доступні (якщо, звичайно, ваш інтернет-канал працює) — при цьому зберігаються вони теоретично вічно. Хмарний провайдер відповідає за якість послуги своїми грошима, а, значить, можна розраховувати, що ніякі випадковості, начебто самодіяльності адміністратора, перегріву або заповнення жорсткого диска, або навіть проникнення сторонніх осіб в приміщення, не приведуть до втрати або компрометації записів.


Інженер Nvidea відучив котів гадити на газон, використовуючи систему відеонагляду, машинне зір і глибоке навчання

Може здатися, що системи відеоспостереження досягли «стелі» розвитку. Однак якщо продовжити хронологічний ряд інновацій у цій галузі, стає зрозуміло, що вже до 2020 року слід очікувати нового прориву, який знову радикально змінить ідеологію віддаленого спостереження. Швидше за все, новий виток розвитку буде пов'язаний з удосконаленням систем розпізнавання поведінки об'єктів. Вже зараз нейронні мережі можуть проводити швидкий аналіз певних об'єктів під час трансляції. Через кілька років вони зможуть виявляти безліч подій — наприклад, протиправні дії і автоматично підлаштовувати всю систему під мінливі умови в режимі реального часу. Камери спостереження з нейромереж і хмарами стануть по-справжньому розумними: не тільки зафіксують події, але і приймуть рішення, що робити далі: відправити повідомлення адміністратору систему, викликати допомогу, зберігати пасивне спостереження і т. д.
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.