в каком году появилось первое видеонаблюдение
История видеонаблюдения: путь от телевизора и Третьего рейха до облаков и нейросетей
Иконоскоп в экспозиции Чешского национального музея техники
Наблюдать за чем-то (или кем-то) бывает скучно, порой опасно, но зачастую необходимо. Люди постоянно придумывают и совершенствуют технические средства, способные облегчить жизнь и снизить риск для наблюдателя, а также повысить качество наблюдения. Историю систем удаленного наблюдения отсчитывают с момента зарождения электронного телевидения, или, точнее, с изобретения иконоскопа — электронной трубки, передающей изображение.
Впрочем, наблюдение как явление возникло гораздо раньше всех технических средств. Первобытные охотники, выглядывавшие из-под сводов пещеры, уже знали о важности постоянного контроля. В 19 веке полицейские посещали тюрьмы, где осматривали заключенных, запоминая их лица и внешность. С появлением фотографии, а затем и телевидения стало намного проще передавать важную информацию, но все еще не был решен вопрос с безопасностью сохранения данных. Видеонаблюдение должно было не только фиксировать важные события, но и по возможности сохранять их. Вечно.
Путь к иконоскопу
Попытки создать оборудование для приема и передачи телевизионного сигнала предпринимались по всему миру большим количеством исследователей. Еще в 1907 году была подана заявка на первый патент технологии электронного телевидения «Способ электрической передачи изображения». А в 1911 году русскому физику Борису Розингу удалось в своей лаборатории добиться приема изображений простейших фигур сконструированным им кинескопом. Но настоящим прорывом в четкости изображения электронного телевидения (и последним гвоздем в крышку гроба механического телевидения), стало появление передающей телевизионной трубки (иконоскопа), изобретенной в 1931 году нашим бывшим соотечественником, русско-американским инженером Владимиром Зворыкиным.
В 1919 году Зворыкин эмигрировал в США, где стал заниматься технологиями передачи изображения на расстояние. К 1923 году, работая в фирме «Westinghouse Electric» ему удается создать телевизионное устройство, основой которого являлась оригинальная передающая трубка с мозаичным фотокатодом. Однако изобретение не произвело на владельцев компании никакого впечатления и Зворыкину вскоре пришлось отправиться в «свободное плавание». Всего за несколько лет Зворыкин в одиночку создал множество важных устройств для будущего телевидения (фотоэлементы, систему записи звука и ряд других).
В 1928 году Зворыкин познакомился с еще одним эмигрантом из России, Давидом Сарновым, вице-президентом фирмы Radio Corporation of America (RCA). Возглавив лабораторию электроники RCA, изобретатель быстро закончил разработку собственной высоковакуумной телевизионной приемной трубки — кинескопа. Вслед за этим, усовершенствовав технологии накапливания заряда точечных фотоэлементов, Зворыкин создал иконоскоп. В 1932 году при помощи иконоскопа с передатчика мощностью 2,5 кВт, установленного на небоскребе Empire State Building, начались первые экспериментальные передачи электронного телевидения.
Кадр из фильма Леонида Парфенова «Зворыкин-Муромец»
Иконоскоп (c греческого: εἰκών «изображение» и σκοπεῖν «смотреть, видеть») состоит из вакуумной стеклянной колбы, внутри которой закреплены светочувствительная мишень, на которую объективом проецируется изображение, и электронно-лучевая пушка, размещенная сбоку или снизу от объектива. Изображение в иконоскопе попадает на пластину с мозаикой фотоэлементов, изолированных друг от друга. В те времена эту мозаику создавали из слюды с фоточувствительным слоем цезия. Но Зворыкин усовершенствовал метод: тонкую серебряную пленку обожгли на слюде, чтобы она свернулась во множество мельчайших капель. В пластине иконоскопа (6 на 10 см) используется 1 200 000 таких капель. Каждая капля — фотоэлемент; при освещении мишени под действием фотоэффекта капельки серебра приобретают положительный заряд, пропорциональный освещенности.
Владимир Козьмич не только занимался исключительно мирными системами телевещания, но и хотел построить «воздушную торпеду с электронным глазом», или, в современной терминологии, управляемую ракету. Для демонстрации концепции он в 1937 году водрузил большой иконоскоп на самолет и пустил его летать вокруг статуи Свободы. Военные на земле смогли во всех подробностях рассмотреть достопримечательность на экране телевизора, чем были изрядно впечатлены. RCA достался заказ на телеуправляемое оружие: планирующую авиабомбу и беспилотный самолет-камикадзе. Проект в итоге был признан провальным — телевизионный сигнал легко глушился противником, зато попутно ВВС и ВМС США получили несколько систем телевизионной разведки.
От «Фау-2» к VHS
Электронная телекамера «Olympia-Kanone» во время прямой трансляции с Берлинского стадиона на летних Олимпийских играх в 1936 году
В итоге упорного труда ученых разных стран телевизионные системы быстро развивались, а вслед за ними появлялось и настоящее видеонаблюдение в современном понимании. Немецкий электротехник и пионер телевидения Вальтер Брух в 1941 году установил CCTV-систему (Сlosed Circuit Television — система телевидения замкнутого контура) на полигоне в Пенемюнде, где испытывали знаменитое «оружие возмездия» — ракеты «Фау-2».
Запуск «Фау-2» летом 1943 года
В исследовательском центре Третьего рейха ракеты на старте частенько взрывались, а две установленные камеры позволяли следить за запуском с безопасного расстояния в 2,5 км. Данные видеонаблюдения о неполадках сильно могли бы помочь ракетостроителям, но не хватало возможности фиксировать наблюдения. Передавать изображение умели, записывать — нет. Оператор должен был неотлучно сидеть перед монитором, чтобы чего-нибудь не пропустить.
Первый видеомагнитофон «Ampex VR 1000B», созданный под руководством инженера и инноватора Александра Понятова
В 1951 году появились первые VTR (VideoTape Recorder) устройства, записывающие изображение на магнитную ленту. Размером они были с письменный стол, а стоили «как чугунный мост». Первый видеомагнитофон, созданный в 1956 году, был способен полноценно производить запись звука и изображения на магнитную ленту при помощи магнитных видеоголовок, но стоил при этом 50 000 долларов. Для сравнения: автомобиль Chevy Corvette стоил около 3000 долларов. Однако это не помешало быстрому росту популярности устройства — уже через полгода аппарат стал использоваться во всех ведущих телестудиях США.
Визит тайской королевской семьи в Лондон в июле 1960 года
С конца 50-х годов камеры стали ставить на дорогах, в людных местах, на важных объектах. В 1960 году полиция Лондона установила две камеры на Трафальгарской площади — специально, чтобы наблюдать за толпой, собравшейся посмотреть на официальный визит тайской королевской семьи. После визита камеры сняли — такого рода аппаратура в те времена обходилась в миллионы долларов.
Система мониторинга в центральном пункте управления Мюнхенской полиции, 1973 год
К концу десятилетия были изобретены дистанционно управляемые поворотные механизмы для камер, что позволило ставить одну камеру там, где раньше было нужно несколько. И все же посты видеонаблюдения оснащались десятками мониторов — каждой камере был нужен свой. Операторам приходилось постоянно пробегать глазами по всему массиву мониторов, их внимание рассеивалось.
Первое устройство, обеспечивающее возможностью телефонной видеосвязи, было представлено 20 апреля 1964 года
В 1969 году выдан патент на домашнюю систему безопасности (видеодомофон), позволяющую видеть на экране телевизора, кто находится за дверью, и дистанционно отпирать замок.
Когда видеонаблюдение захватило мир
Новая эпоха видеонаблюдения началась с изобретением в начале 70-х бытовых видеомагнитофонов. Видеозапись стала доступной частным лицам, и камеры начали появляться повсеместно: в домах, магазинах, банках, учебных заведениях. Теперь свидетелю не надо было в суде голословно утверждать, что узнает в подсудимом воришку — к делу приобщали VHS-кассету с записью инцидента.
С появлением мультиплексоров, позволяющих показывать изображение с нескольких камер на одном мониторе и записывать его на одну кассету, видеонаблюдение стало по-настоящему удобным. Но предела совершенству нет: в 80-х годах получают распространение камеры, основанные уже не на электронно-лучевой трубке, а на ПЗС-матрице (ПЗС, прибор с зарядовой связью — общее обозначение класса полупроводниковых приборов, в которых применяется технология управляемого переноса заряда в объеме полупроводника). Разрешение матриц первых ПЗС-камер оставляло желать лучшего, зато они были меньше и в разы светочувствительнее старых камер.
Очередной качественный скачок в видеонаблюдении случился в 90-е годы, когда появились полностью цифровые системы. Видеорегистраторы, оснащенные жесткими дисками, научились записывать изображение по кругу, когда «хвост» записи затирает начало, а также включать запись при обнаружении движения. Видеокамеры появляются в банкоматах, на рынок выпущена первая видеоняня, а персональные компьютеры получили принципиально новое периферийное устройство — веб-камеру. Камеры оснащаются датчиками и ведут запись по детекции движения или звуку.
Новое тысячелетие — новый виток развития видеонаблюдения, которое стало сетевым. IP-камеры передают изображение через сеть как локальную, так и через интернет, а видеорегистратор может быть расположен где угодно, или же можно обойтись вообще без него, приспособив для хранения записей компьютер. Параллельно с этим в 2000-е получили признание системы видеоаналитики, способные распознавать объекты и события в кадре, за счет чего наблюдение и анализ видеозаписи упростился и ускорился многократно.
Современность и будущее
IP-камера, сохраняющая архив в облаке
Но главная инновация, привнесенная облачными системами, заключается не в этом. Радикально изменился способ хранения записей. Локальные видеорегистраторы уязвимы и потенциально ненадежны — их жесткие диски выходят из строя или просто заполняются, а чтобы украсть записи, злоумышленнику достаточно иметь физический доступ к устройству. В облачном хранилище данные зашифрованы, резервированы, и гарантированно доступны (если, конечно, ваш интернет-канал работает) — при этом хранятся они теоретически вечно. Облачный провайдер отвечает за качество услуги своими деньгами, а, значит, можно рассчитывать, что никакие случайности, вроде самодеятельности администратора, перегрева или заполнения жесткого диска, или даже проникновения посторонних лиц в помещение, не приведут к утрате или компрометации записей.
Инженер Nvidia отучил котов гадить на газон, используя систему видеонаблюдения, машинное зрение и глубокое обучение
Может показаться, что системы видеонаблюдения достигли «потолка» развития. Однако если продолжить хронологический ряд инноваций в этой отрасли, становится понятно, что уже к 2020 году следует ожидать нового прорыва, который вновь радикально изменит идеологию удаленного наблюдения. Скорее всего, новый виток развития будет связан с совершенствованием систем распознавания поведения объектов. Уже сейчас нейронные сети могут проводить быстрый анализ определенных объектов во время трансляции. Через несколько лет они смогут выявлять множество событий — например, противоправные действия — и автоматически подстраивать всю систему под меняющиеся условия в режиме реального времени. Камеры наблюдения с нейросетями и облаками станут по-настоящему умными: не только зафиксируют события, но и примут решение, что делать дальше: отправить уведомление администратору систему, вызвать помощь, сохранять пассивное наблюдение и т. д.
История возникновения систем видеонаблюдения: как появились первые камеры
Где впервые появились камеры видеонаблюдения?
Одним из первых упоминаний использования камер в целях безопасности берет своё начало в 1913 году, в тюрьме Холловей, где впервые начали использовать систему “современного фотографического наблюдения”. Охранники тюрьмы тайком с большого расстояния фотографировали заключённых. Причины такого негласного метода стали отказы в фото фиксации для досье 18 политических активисток, взятых под стражу за незаконные действия во время демонстрации. Каждый раз, когда в поле их зрения появлялась камера, они всячески пытались сделать все, чтобы не оказаться запечатлёнными объективом фотокамеры-Закрывали лицо, корчили гримасы, опускали голову. Такие фотографии не могли использоваться для дальнейшей идентификации личности и были бесполезны. Таких нарушителей стали называть-суфражистками.
Первая уличная система видеонаблюдения
В 1956-м году в Гамбурге, Германия, отделением полиции были проведены испытания системы видеонаблюдения предназначенной для улицы и получила название “волшебное зеркало”. Задача данной системы была просто-полицейский через специальный монитор наблюдал за движением транспорта и в нужный момент должен был переключать сигнал светофора. В 1959-м году в Ганновере и Мюнхене системы видеонаблюдения начали использовать для контроля и возросшего уличного трафика. В 1960 году полицейский Франкфурта-на-Майне стали эксплуатировать первую полностью автоматическую систему фото фиксации нарушений правил дорожного движения, движения на светофорах и дорожных переходах, дополнительно камеры стали следить за места и массового скопления людей. В 1965-м году система видеонаблюдения за обстановкой на дорогах Мюнхена была увеличена до 14 камер, каждая из которой обзавелась функциями панорамы, поворота и зумирования.
Несмотря на успех немцев, Великобритания была первой страной, которая начала устанавливать постоянные стационарные камеры видеонаблюдения в публичных местах для безопасности граждан. В 1961-м году впервые система видеонаблюдения установилась на Лондонском железнодорожном вокзале.
Видеонаблюдение для наблюдения за гражданами
Новый виток развития систем видеонаблюдения
Видео как двигатель прогресса: эволюция систем наблюдения
Источник
Визуальные сигналы использовались для передачи информации на протяжении тысячелетий. Существует легенда, что с помощью большого зеркала, установленного на Александрийском маяке, древние греки наблюдали за кораблями. А с появлением первого казино службы безопасности использовали систему зеркал для наблюдения за игровыми комнатами. Можно сказать, что это был прототип современной системы видеонаблюдения, но ее реальное развитие началось с появления телевизионной трубки (иконоскопа), изобретенной в 1931 году нашим соотечественником, русско-американским инженером Владимиром Зворыкиным.
Новая эпоха видеонаблюдения началась в 70-х с развитием бытовых видеомагнитофонов. Видеозапись стала доступной частным лицам, и камеры начали появляться повсеместно: в домах, магазинах, банках, учебных заведениях. Недостаток этих систем заключался в том, что ленты для записи быстро изнашивались. Проблематично оказалось вести запись в ночное время и при слабом освещении. Хотя концепция оказалась хорошей, технология еще не достигла своего пика. Системам видеонаблюдения пришлось преодолеть множество проблем, чтобы в итоге стать одной из самых востребованных технологий.
70-80-е: Системы видеонаблюдения на основе видеомагнитофона
Традиционные системы видеонаблюдения включали черно-белые аналоговые камеры, каждая из которых подключалась к видеомагнитофону через отдельный коаксиальный кабель.
Мультиплексор также стал важной частью системы – это устройство брало данные с нескольких камер (от 4 до 16) и создавало один выходной видеосигнал, чтобы показать несколько разных изображений на одном экране. Мультиплексор сделал систему масштабируемой, но за счет более низкого разрешения.
В первых моделях потребительских видеомагнитофонов использовались не кассеты, а катушки с магнитной лентой
Видеомагнитофон вел запись на кассеты VHS, с которыми было много проблем. Например, они не могли хранить более 8 часов видео и, следовательно, нуждались в регулярной замене или постоянном повторном использовании. Более 40 % стоимости аналоговой системы составляла стоимость записи.
Индустрия видеонаблюдения остро нуждалась в увеличении размера запоминающих устройств. Это привело к появлению новых режимов замедленной съемки – записывался каждый второй, четвертый, восьмой или шестнадцатый кадр. Технология позволила экономить место, предложив следующие характеристики записи: 15 кадр/сек, 7.5 кадр/сек, 3.75 кадр/сек и 1.875 кадр/сек.
Камера Sony XC-1
В январе 1980 года, через шесть лет и три месяца после старта разработки, была выпущена первая в мире цветная камера с ПЗС-матрицей. Аналоговая камера XC-1 была установлена на борту аэробуса авиакомпании All Nippon Airways и использовалась для передачи изображения из кабины пилотов на экраны в пассажирский салон во время взлёта и посадки.
Kodak SP-2000
В том же году компания Kodak построила систему анализа движения для захвата быстро движущихся объектов. Впоследствии запись можно было просматривать на более медленной скорости. В камере Kodak SP-2000 использовалась очень быстрая ПЗС-матрица и применялись передовые технологии записи на магнитную ленту для выполнения высокоскоростной съемки со скоростью записи до 2000 кадров в секунду.
90-е: Системы видеонаблюдения на основе DVR
К середине 1990-х годов с появлением цифрового видеорегистратора (DVR) индустрия видеонаблюдения пережила свою первую цифровую революцию. Несмотря на повсеместное использование аналоговых камер, видеорегистраторы позволили улучшить качество видео за счет оцифровки сигнала.
Ethernet-порт позволил передавать цифровое видео на большие расстояния через Интернет. Позже модем был встроен в видеорегистратор. Хотя возможность удаленного мониторинга видео была большим преимуществом, на первых порах пользоваться услугой было невозможно — пропускная способность, доступная для телефонных модемов, варьировалась в диапазоне от 10 до 50 кбит/сек. 
Один из первых DVR на потребительском рынке от ReplayTV
Большинство цифровых видеорегистраторов имели несколько видеовходов, обычно 4, 16 или 32, благодаря чему они взяли на себя функции мультиплексора. Кроме того, регистраторы заменили видеомагнитофон и тем самым сократили количество компонентов в системе видеонаблюдения.
Поскольку первые жесткие диски DVR были все еще очень дорогими, каждый производитель оборудования использовал собственные алгоритмы сжатия для хранения данных, серьезно ограничивая выбор пользователей в устройствах. Проблему удалось решить только после 1998 года, когда появился массовый популярный стандарт MPEG-4.
Другая серьезная проблема — масштабируемость. Большинство цифровых видеорегистраторов предлагали 16 или 32 входа, что затрудняло построение систем, не кратных 16, например, с 10 или 35 камерами.
К этому периоду относятся первые серьезные попытки заняться видеоаналитикой. После относительного успеха индустрии в 80-е годы стало очевидно, что человек не может эффективно поддерживать систему безопасности. Спустя всего 20 минут просмотра трансляций внимание человека критически снижается. Решить это проблему можно автоматизацией процесса мониторинга — персонал должен использоваться только для оценки и реагирования на обнаруженные события. Этот подход был впервые документально зафиксирован в программе управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) «Image Understanding for Battlefield Awareness» (1996 год).
1996 год: первые IP-камеры
Компания Axis представила первые IP-камеры в 1996 году. Первая в мире цифровая цветная камера Axis NetEye 200 была размером с ладонь и устанавливалась как автономный сервер. С помощью браузера можно было делать снимки и использовать их для любого веб-приложения или отправлять через Интернет. Для камеры разработали наружный корпус с подогревом, термостатом защитой от солнца и дождя.
Первые IP-камеры снимали с разрешением в диапазоне от 320×240 до 1000×1000, но наибольшую популярность завоевали два формата — 4CIF (704×480) и VGA (640×480). В целом, эти показатели ничем не превосходили возможности более старых аналоговых камер. Камера Axis NetEye 200 записывала 1 кадр в секунду в формате CIF и 1 кадр каждые 17 секунд в 4CIF.
В 90-х годах производители видеонаблюдения нашли нишу на рынке, которая ранее не использовалась — контроль за домом и безопасностью близких. Камера для наблюдения за няней имела огромный успех, предоставляя родителям возможность наблюдать за тем, что на самом деле делают няни и домработницы, находясь дома с детьми. Популярность этих камер подтолкнула индустрию к разработке еще более компактных камер высокого разрешения, которые можно разместить практически где угодно.
90-2000-е: Cистемы на основе видеокодера
Видеокодер подключается к аналоговым камерам, оцифровывает и сжимает видео. Затем он отправляет видео по IP-сети через сетевой коммутатор на сервер.
Видеокодер Axis
По сути, задачи, которые ранее выполнялись цифровым видеорегистратором, теперь разделены — оцифровка и сжатие выполняются видеокодером, а запись и хранение видео —ПК-сервером. Такое разделение позволило подключать к системе не только аналоговые, но и IP-камеры.
«Нулевые»: Видеосистемы на основе сетевого видеорегистратора (NVR) и гибридных DVR
NVR и гибридные DVR — это устройства с предустановленным программным обеспечением для управления видео с видеокодеров и сетевых камер. NVR обрабатывает только сетевые видеовходы, тогда как гибридный DVR может параллельно обрабатывать видео сетевых и аналоговых камер. Эти устройства легко использовать, поскольку функции записи и управления видео доступны в одной коробке.
Наше время: IP-камеры
В видеосистеме на основе IP-камер поток трансляции передается через сеть на сервер. Эта система в полной мере использует преимущества цифровых технологий и обеспечивает постоянное качество изображения от камер до зрителя.
IP-сети позволяют нескольким сетевым камерам использовать один и тот же физический кабель (витую пару). Кроме того, можно по одному кабелю передавать энергию и информацию на вход/выход (PoE). Также можно передавать двустороннее аудио, PTZ-команды, удаленно настраивать камеры и работать с видеоаналитикой.
Одна из первых мегапиксельных IP-камер была представлена в 2002 году компанией IQinvision. IP-камера IQInvision IQEYE3 с разрешением 1,3 Мп и 16-кратным цифровым зумом уже поддерживала выбор зон детекции, детектор движения, беспроводное подключение и оснащалась вариофокальным объективом.
Несколько пользователей могли одновременно просматривать разные части одной и той же сцены и даже перемещать, наклонять, увеличивать архивированное видео. Функции камеры включали регулирование пропускной способности, кадрирование, режим день/ночь и многое другое.
17 лет назад железо и софт камеры уже поддерживали съемку с частотой до 50 кадров/сек, просмотр изображения через веб-браузер, отправку уведомлений по электронной почте и FTP.
Только к 2003 году такие крупные компании, как Samsung, Sony и Panasonic, начали использовать новую технологию. Другие компании, такие как Arecont Vision, представили 2-мегапиксельные камеры лишь в 2004 году.
В 2011 году Hikvision и Dahua представили первые массовые камеры. IP-камеры от китайских производителей могли похвастаться более низкой стоимостью… и привели к значительному увеличению числа домашних систем IP-видеонаблюдения. К 2011 году относится и первая попытка пустить видеопоток с камеры по электропроводке: появилась камера Rainbow 220, передающая данные через розетку.
К 2014 году в мире было продано больше IP-камер, чем аналоговых. Через год на рынке появились первые 4K-камеры.
Нельзя сказать, что к 2019 году эволюция камер подошла к логическому концу. На рынке мы видим множество устройств с разными характеристиками. Аналоговые камеры не исчезли, ведь и сейчас клиенты хотят «самую простую и доступную» систему. В бизнесе практически не осталось торговых точек без камер. «Зоопарк» систем трудно поддерживать и обновлять, поэтому мы в Ivideon пошли другим путем – вместо гонки вооружений железа мы «прокачиваем» облако и видеоаналитику. А любой владелец бизнеса, уже имеющий у себя систему видеонаблюдения, может подключиться к нам и получить бесплатную консультацию, заполнив форму на этой странице.