4К-видеокамеры: уверенный захват рынка видеонаблюдения. Мнения экспертов

Какую долю рынка видеокамер составляют камеры 4К Ultra HD сегодня и какую долю рынка они будут занимать через 5 лет?

Евгений Гуменюк, ЗАО НВП "Болид"

Несмотря на то, что относительно доступные 4К-камеры появились около четырех лет назад, сейчас, по моим наблюдениям, доля рынка таких камер составляет 2-3% от общего количества продаваемых IP-камер. И это при том, что все производители пестрят рекламой 4К-оборудования, звучат обещания идеальной детализации изображения и экономической выгоды от применения новой технологии. Но технология пока не совершенна и дорога не только в части камер, но и остальных компонентов системы видеонаблюдения. В существующих системах сдерживающим фактором является необходимость затрат на применение более мощных средств отображения и модернизации сетевого оборудования. Мы все это уже проходили 10 лет назад, многие тогда считали (как и сейчас про 4К), что одна мегапиксельная IP-камера может заменить несколько аналоговых камер. Время показало – такая тактика применима для наблюдения за обширными пространствами, где требуется детализированное изображение обширных зон, таких как стадионы или аэропорты. В остальных случаях никто не ставит одну камеру вместо четырех, классическая схема расположения камер не меняется, меняется только детализация получаемого изображения. А необходимость модернизации кабельных сетей до сих пор не позволяет некоторым заказчикам перейти на IP-видеонаблюдение.

Требования к детализации, между тем, растут. Развитие аналитических функций, таких как распознавание номеров автомобилей и идентификация личности, требует высокого качества изображения. И если во входных-въездных зонах можно расположить камеру FullHD в непосредственной близости к объекту наблюдения, то для распознавания на больших площадях требуются камеры сверхвысокого разрешения.

Подобные потребности, наряду с развитием технологий и снижением цены, безусловно способствуют росту продаж 4К-решений. И через пять лет доля рынка таких камер вполне может вырасти до 20-25%.

Максим Кабенин, Grundig Security

4K-видеокамеры или 8Мп сенсоры прекрасно зарекомендовали себя на рынке видеонаблюдения. Эти типы сенсоров устанавливаются на специализированные камеры для машинного зрения, Fisheye-панорамные видеокамеры, так и стандартные камеры среднего и высокого ценового диапазона. Использование таких камер целесообразно тогда, когда необходимо получать высоко детализированную картинку на тех расстояниях, на которых камеры с меньшим разрешением уже не справляются.

Но высокое разрешения потока дается не бесплатно, оно требовательно к процессору, который обрабатывает видео, будь это CPU или GPU, так и к размеру архива, т.к. для получения качественного 4K-видео нужен высокий битрейт.

Мы, в компании Grundig Security, работаем над IoT-камерой, которая позволит перенести большую часть вычислений на свой борт и станет равнозначным звеном системы видеонаблюдения, как и центральный вычислительный сервер. Это позволит эффективно работать с информацией, которая поступает на сенсор камеры, обрабатывать ее на CPU камеры, а в центр отправлять только метаданные. Такое решения позволяет разгрузить серверы и большую часть вычислений производить на самой камере.

Долю 4К-камер спрогнозировать сложно, но можно уверенно заявить, что она будет увеличиваться, т.к. камеры с такими сенсорами будут со временем дешевле и доступнее. Это касается не только камер, но и, например, СХД. С каждым годом цена владения 1 Гб становится все меньше. Через пару лет мы будем обсуждать уже актуальность 8К-камер.

Николай Чура, "Фирма "Видеоскан"

По данным исследователей мирового рынка видеонаблюдения, в 2017 г. камеры с разрешением 4K занимали лишь около 1%. Понятно, что о российском рынке тогда не стоило и говорить. В то время это было одно из главных "знамен", под которым шли производители. Ярчайший и важнейший тренд. В то же время как в 2018 г. наиболее популярным разрешением оставалось 720p или даже ниже – они в сумме составляли 48% всех камер наблюдения.

Сейчас весь рынок оборудования видеонаблюдения показывает уверенный рост, несмотря на "тормозящее" влияние китайских производителей, предлагающих практические аналоги по существенно низшим ценам. Можно полагать, что они монополизировали рынок средней ценовой категории. В совокупности это несколько снижает темпы роста.

Оптимисты из аналитических агентств ожидают на будущие пять-шесть лет средний рост всего рынка в 15-20% в год. Это обусловлено растущей обеспокоенностью в отношении общественной безопасности и охраны. Но среди драйверов роста уже не называют новый формат сверхвысокого разрешения 4K, можно сказать, что он несколько подзабылся.  Новыми драйверами роста скорее считают спрос на следующие функции и решения:

• встроенную интеллектуальную видеоаналитику для видеокамер;
• широкое применение кодеков H.265 и H.265+;
• все более широкое применение тепловидения;
• технология "наблюдение как услуга" (VSaaS) с мобильным мониторингом (возможно и формат 4K будет актуален в перспективе развития сетей 5G);
• "шпионские" камеры и устройства для самостоятельного создания систем видеонаблюдения (DIY);
• панорамные камеры с панаморфной оптикой и объективом "рыбий глаз" для общественных и коммерческих объектов;
• интеграция видеонаблюдения с системами контроля доступа в интеллектуальной домашней автоматизации и управления зданием;
• почти анекдотичным, отмеченным аналитиками, фактором можно считать создание полностью автономной и экономичной видеокамеры, которая может быть развернута как наклейка.

Именно на них сконцентрировано основное внимание производителей и пользователей.

В этой связи трудно ожидать взрывной переход на новый формат 4K UltraHD.

Перспективы более широкого применения камер 4K безусловно заманчивы, особенно для наблюдения за большим количеством людей на спортивных и культурно-развлекательных мероприятиях. На таких объектах относительно высокая стоимость камеры и оптики не может стать препятствием применимости, а возможная недостаточная чувствительность будет скомпенсирована искусственным освещением. Хотя за двукратный  рост разрешения (c Full до HD 4K) даже при использовании самой эффективной по чувствительности технологии STARVIS приходится платить более чем пятикратным снижением чувствительности (с 1300 мВ до 273 мВ при практически равных форматах сенсоров в 1/2,5” и 1/2,8” соответственно).

Ожидаемое снижение сетевого трафика при использовании современных эффективных кодеков Н.265 и даже Н.265+ тоже может подстерегать неприятный "сюрприз". Эффективность сжатия предполагает неподвижность и "сюжетную вторичность" фона. При наблюдении же массы публики – практически по всему кадру не фон, а сюжетно важные и подвижные детали.

Поэтому ожидать значительного роста рынка этих камер, превышающего несколько процентов, пока не приходится.

Евгений Ли, Hikvision

Сегодня 4K-камеры занимают примерно 5-10% российского рынка. В основном это связано с тем, что 4K-системы преимущественно используются в проектах, где нужно следить за большим пространством, и где важно не упустить мельчайшие детали происходящего (стадионы, аэропорты, вокзалы, городские площади, массовые мероприятия и т.д.), это не массовые проекты, в основном связанные с госзаказом. Однако рынок вполне подготовлен к повсеместному распространению таких решений. Сейчас сложно найти человека, кто не знал бы, что такое High Definition, Full HD, Ultra HD. Эти технологии активно развиваются в бытовых устройствах, которыми мы пользуемся каждый день – телевизоры, смартфоны. Часто бывают ситуации, когда клиент-неспециалист приходит к продавцу и говорит: "Мне нужна система видеонаблюдения, чтобы снимала, как мой смартфон".

4K-камеры генерируют большое количество данных, с которыми нужно как-то работать и которые нужно где-то хранить. Но сегодня это уже не является непреодолимой проблемой. Стоимость систем хранения постепенно снижается, развиваются системы интеллектуальной видеоаналитики, алгоритмы компрессии видео. Например, кодек H.265+ позволяет повысить эффективность сжатия более чем на 60% (по сравнению в H.264). Поэтому можно с уверенностью сказать, что рынок 4K-видеонаблюдения будет уверенно расти.

Андрей Монаенков, NOVIcam

Сейчас только порядка 10% рынка приходится на 4К. Через пять лет, думаю, этот стандарт станет основным и может занять порядка 50% рынка. 10-15% займут более высокие разрешения и 35-40% – уже устаревающие (от 2 Мп, которые скорее всего будут еще "доживать своё", до 5 Мп, которые сейчас уже начинают набирают достаточную популярность).

Почему именно так? 4К некий "фундаментальный" стандарт, как сейчас 2 Мп. С этим стандартом делают камеры, телевизоры и т.д. Так что быстро (как 3, 4, 5 Мп) он не проскочит. Но технологии надо время, чтобы разогнаться. А сейчас как раз идет разгон. И даже на пике останутся те, кто будет жаждать использовать более высокие и еще не ставшие "массовыми" технологии. А также те, кто цепляется за небольшую экономию и использует более старые и дешевые технологии (2, 3, 4, 5 и т.д. Мп).

С какими проблемами сталкиваются инсталляторы при установке 4К-видеонаблюдения?

Евгений Гуменюк, ЗАО НВП "Болид"

Первая и самая насущная проблема – сравнительно больший объем данных, который генерирует 4К-камера. Битрейт IP-камеры с разрешением 8 Мп может достигать 10-15 Мбит/с, вместо 2-4 Мбит/с в случае применения камер 2 Мп.

Это приводит к следующим последствиям:

• возрастает нагрузка на все компоненты СКС, такие как коммутаторы и кабельные линии;
• просмотр и запись изображения потребует принимающего оборудования соответствующей мощности;
• объем архива видеозаписей заметно увеличивается;
• популярное сейчас облачное видеонаблюдение пока не способно обеспечить бесперебойную передачу видеопотока 4К-разрешения через мобильные сети передачи данных.

Второй проблемой является сравнительно низкая светочувствительность сенсоров 4К-камер. Так как при равном размере сенсор 4K-камеры имеет пикселы площадью в четыре раза меньше, чем в сенсоре FullHD-камер. В условиях низкой освещенности реальная детализация и цветопередача изображения 4К-камеры может оказаться ниже, чем у изображения FullHD-камеры.

Максим Кабенин, Grundig Security

Озвучу две проблемы, на мой взгляд, самые ощутимые, особенно в финансовом плане.

Итак:

1. 4К-камеры создают видеопоток, который в среднем в 3,5 раза больше, чем поток от 2К-камер, что приводит к нагрузке на сети передачи данных и коммутационное оборудование, а следовательно, может повлечь за собой модернизацию ядра сети и всей сетевой инфраструктуры.
2. При замене камер на 4К так же необходимо расширять емкости хранения данных под видеоархивы, чтобы обеспечить аналогичную глубину хранения данных, как и с камерами 2К, а это за собой потянет покупку новых дисков или целых СХД.

Понятно, что имеются современные кодеки сжатия, но и они отстают от современного потребления видеотрафика.

Николай Чура, "Фирма "Видеоскан"

Если оборудование 4K уже выбрано, то инсталлятору остается только "вдохнуть жизнь" в эту систему (если это в принципе возможно). Ведь предложенное оборудование может обладать всеми недостатками, перечисленными далее.

В случае выбора оборудования самим инсталлятором важно обратить внимание на следующие моменты:

• при выборе видеокамеры предпочтительны модели с максимальным форматом сенсора, близким по крайней мере к 1/2''. Для специальных задач предпочтительны и большие форматы – 2/3’’ и даже 1’’;
• технологии CMOS желательны уровня STARVIS, или по крайней мере с задней засветкой структуры (BSI);
• безусловно, необходима максимально качественная светосильная оптика, особенно для вариантов со сменным объективом, когда ее можно выбрать;
• обязательно наличие управляемого срезающего ИК фильтра (технология IRC или ICR).

Выше перечисленные условия обеспечат максимально возможную чувствительность при удовлетворительной цветопередаче.

• в случае ожидаемых сцен с высоким контрастом желательно наличие аппаратного WDR на основе многократного сканирования кадра, несмотря на то, что это несколько снижает чувствительность видеокамеры;
• в видеокамере желателен кодек H.265 или H.265+. Применение кодека H.264 и его аналогов существенно увеличит битрейт видеопотока со стандартной частотой 30 к/с и потребует более широкополосную цифровую сеть (более 1000 Мбит/с), либо приведет к торможению изображения;
• при выборе видеорегистратора необходимо убедиться в достаточной входной пропускной способности и пропускной способности записи с учетом количества каналов записи 4K. Ведь битрейт сжатого видеопотока 4K может достигать 25-30 Мбит/с даже при 30 к/с;
• для хранения 4K архива потребуется серьезное количество HDD, а при создании RAID-массива оно может как минимум удвоится.

Очевидно, что построение 4K системы наблюдения потребует преодоления значительных технических, технологических и финансовых трудностей.

С другой стороны любой любитель кино и энтузиаст формата 4K элементарно вам докажет, что просто разрешение 4000х2000 (3840 x 2160) без 10-битного цвета (HDR) и повышенной частоты кадров до 60 к/с не обеспечивает вас ожидаемым качеством. Но эти усовершенствования увеличат битрейт до телевизионных величин в 70-85 Мбит/с. К сожалению или счастью – об этом в видеонаблюдении пока и не слышно.

Можно главной проблемой использования видеонаблюдения 4K для инсталляторов определить целесообразность повсеместного применения этого формата. В конечном итоге Full HD еще не сильно распространен. Технические решения и оборудование хорошо отработаны. Чувствительность камер практически сравнялась с моделями SD с сенсорами EXview HAD II. Но разрешение всего в 2 раза ниже…. И даже "любимый" электронный ZOOM уже может эффективно достигать почти х6.

Кстати, выбирая камеры 4K надо постараться избежать занятных поделок типа Cam IQ компании Nest c заявленным подобным разрешением. Это "делается" из Full HD путем масштабирования.

Евгений Ли, Hikvision

Если говорить о монтаже, то установка 4K-камеры ничем не отличается от установки оборудования меньшего разрешения. Но есть несколько особенностей при построении и настройке инфраструктуры. Например, существуют панорамные и мультисенсорные 4K-камеры – они представляют собой массив видеомодулей в одном корпусе, которые формируют единое панорамное изображение. В процессе монтажа юстировка модулей может привести к появлению "швов" между краями изображений от каждого модуля. Этого можно избежать с помощью специальных настроек в программном обеспечении. Еще один момент – с точки зрения планирования и создания сети передачи данных и архива для 4К-камер необходимо учитывать больший битрейт и, соответственно, уделить внимание расчету сети, выбору жестких дисков и сетевых коммутаторов.

Андрей Монаенков, NOVIcam

Прелесть камер высокого разрешения в том, что технически установка таких камер не отличается от установки камер любого меньшего разрешения.

Тем не менее со следующими настройками могут возникать вопросы:

1. Установка битрейта. Большой битрейт передаст максимально качественную картинку и наибольшее количество деталей. При этом быстрее заполняется жесткий диск, и повышается нагрузка на сеть и все сетевое оборудование (если речь про IP). Небольшой битрейт позволит продлить время хранения информации на HDD до его перезаписи и меньше загрузит сеть, но качество картинки будет ниже, чем 8 Мп способны выдать.
2. Настройка вариофокального объектива. Чем больше разрешение камеры, тем сложнее выставить фокус вручную. Благо, в современных видеокамерах с разрешением 4К часто используются моторизированные объективы с автоматической фокусировкой.
3. Организация комфортного удаленного доступа как к живому видео, так и к архиву. Из-за большого разрешения изображения комфортный доступ к просмотру живого видео или архива подразумевает высокую скорость доступа в интернет. А организация высокоскоростного подключения к интернету в некоторых регионах и на ряде объектов может представлять сложности.

Имеют ли рыночные перспективы видеокамеры 4К с иными, нежели Ethernet, интерфейсами?

Евгений Гуменюк, ЗАО НВП "Болид"

Битрейт 4К-камер не настолько большой, чтобы отказываться от интерфейса 100/1000Base-T в камере. Так же на рынке присутствуют камеры с оптическим интерфейсом 1000Base-X и на это есть определенные причины, но работа с оптикой влечет за собой определенные сложности, такие как необходимость размещения в непосредственной близости от камеры оптического бокса, привлечения специально обученных людей со специальным инструментом. Это применимо к камерам, генерирующим действительно большой объем трафика, например мультисенсорные.

Другие стандарты, такие как USB, CameraLink и др., обеспечивают высокую скорость, но ограничены длиной кабеля. Они применимы только в камерах машинного зрения.

Максим Кабенин, Grundig Security

Конечно же Ethernet широко распространен и имеет сильные стороны, например, возможность использовать PоE. Для камер он идеально подходит и удешевляет внедрение. Но, конечно же, возможна комбинация камер с дополнительными интерфейсами, такими как USB, HDMI, DisplayPort и прочими, все зависит от области применения камеры и поставленной задачи. Но Ethernet должен оставаться стандартом для систем видеонаблюдения.

Николай Чура, "Фирма "Видеоскан"

Пока, во всяком случае, иные интерфейсы для видеонаблюдения, кроме Ethernet, для передачи видеопотока формата 4K мало перспективны. IP-наблюдение практически стало самым распространенным и востребованным типом систем видеонаблюдения. Это обусловлено практически тотальным распространением и применением вообще IT-систем. Соответственно, и специалисты для этой области сейчас составляют основу научно-технических кадров. В свою очередь IP-системы наблюдения характерны универсальностью структур и применяемых форматов изображения, хорошим масштабированием и практически не ограниченной их протяженностью. Благодаря применению эффективных технологий кодирования H.265/HEVC и H.265+ битрейт камер 4K обычно не превышает 20-25 Мбит/с, что вполне приемлемо для типовых цифровых сетей.

Камеры с аналоговой передачей изображения 4K по стандарту HD-CVI  в данном случае "погоду не делают", применяются крайне ограничено и достаточно локально.

Евгений Ли, Hikvision

Сегодня на рынке есть несколько основных интерфейсов, которые использует 4K-видеонаблюдение. Один из них – Ethernet, это наиболее оптимальное и удобное решение для конечного пользователя, оно не требует большого количества дополнительного оборудования и позволяет быстро подключить камеру к единой сетевой инфраструктуре объекта.

Также пользуются спросом аналоговые интерфейсы передачи видео высокой четкости (например, TVI и другие). Интерфейс обеспечивает большую дальность передачи сигнала и хорошее качество изображения. Главное преимущество аналога высокого разрешения – возможность использования существующей аналоговой инфраструктуры для модернизации системы видеонаблюдения, что позволяет существенно уменьшить смету проекта.

HDMI – еще один интерфейс для передачи видеоизображения высокой четкости. Нельзя сказать, что это массовое явление на рынке, но интерфейс применяется во многих камерах в качестве альтернативного решения. HDMI-видеовыход позволяет подключать камеры напрямую к монитору оператора без использования видеорегистратора, что делает подобные решения хорошим вариантом для небольших объектов с ограниченным бюджетом (предприятия розничной торговли, небольшие офисы, частные дома и пр.).

Еще один интерфейс – USB. На рынке есть подобные 4К-решения, однако они практически не используются для решения задач по обеспечению безопасности. Здесь присутствуют ограничения по длине кабеля, такие камеры иногда используются в системах машинного зрения, например на производственных линиях для контроля за конкретными участками. Также USB-камеры подходят для домашнего или офисного видеонаблюдения, но в этом случае 4К-камера – избыточное и неоправданно дорогое решение: цена таких устройств на рынке сегодня сопоставима со стоимостью хороших IP-камер.

В перспективе можно также говорить о технологиях 5G для передачи данных в системах безопасности. С развитием сетей на рынке появятся недорогие решения для домашнего и офисного видеонаблюдения, различные носимые устройства, в том числе регистраторы для мобильных служб безопасности.

Андрей Монаенков, NOVIcam

Этот вопрос кажется немного провокационным. Что значит рыночные перспективы? Раньше, на заре появления технологий TVI, CVI и AHD, максимальное разрешение для этих стандартов казалось легко и быстро достижимым – 4 Мп для TVI/CVI, 2 Мп для AHD. Но вот уже показаны 4К камеры TVI/CVI/AHD. А цена таких камер ниже, чем IP-аналогов (устройства с Ethernet интерфейсами). Качество картинки при этом очень хорошее, а задержки (характерные для IP оборудования) отсутствуют.

На мой взгляд, это отличная заявка у технологии, чтобы стать успешной в сегменте устройств с высоким разрешением 4К. Даже не смотря на то, что раньше аналог высокого разрешения казался технологией "низких и средних разрешений".

За счет чего производители могут увеличить чувствительность 4К-видеокамер?

Евгений Гуменюк, ЗАО НВП "Болид"

Чувствительность видеокамер можно улучшить путем увеличения светосилы объективов и создания оптических сенсоров новых моделей с улучшенными характеристиками.

Максим Кабенин, Grundig Security

Производители видеокамер могут использовать более крупные сенсоры или мощную подсветку. Например, камера Grundig GD-CI-AT8637T имеет светочувствительность 0,014 лк и мощный ИК-прожектор, который может подсвечивать сцену вплоть до 50 м. Этого достаточно в большинстве случаев использования камер таких типов в системах видеонаблюдения.

Я постарался в рамках этой публикации ответить развернуто на поставленные вопросы. Готов продолжить дискуссию и приглашаю на All-Over-IP посетить наш стенд, посмотреть новинки, в том числе камеры 4К и продолжить общение.

Николай Чура, "Фирма "Видеоскан"

В видеокамерах наблюдения формата 4K сейчас применяются исключительно CMOS-сенсоры. Причем, учитывая относительно небольшую площадь пикселя из-за стремления применять матрицы разумного формата (до 1/2“), широко применяются все современные технологии увеличения эффективности использования света. Это известные приемы, используемые почти всеми производителями сенсоров, хотя и имеющие разное название:

• почти стопроцентная квантовая эффективность материала (кремния);
• обратная засветка;
• сокращение промежутков между микролинзами;
• уменьшение потерь в цветовых фильтрах;
• применение сверхтонких медных соединительных проводников;
• непосредственное преобразование в цифру сигнала пикселя;
• все большее использование части инфракрасного излучения;
• накопление по времени (медленный затвор);
• электронное шумопонижение.

Казалось бы – уже все отточено до идеала. Как ни странно, сейчас практически не используется суммирование соседних пикселей (накопление по площади – binning). В конечном итоге будет лучше что-то видеть, но с меньшим разрешением, чем не видеть ничего, а электронное шумопонижение – это такое же снижение разрешения.

В запасе остались только лавинные видеосенсоры, которые применяются в астрофизических и астрономических приборах. Но это крайне дорогие и капризные приборы, к тому же плохо работающие на больших световых потоках.

В настоящее время наиболее применимый метод дальнейшего роста чувствительности – это увеличение чувствительности в области ближнего ИК, применяемый в технологии STARVIS. Кроме этого остается традиционный и самый надежный метод – увеличение формата применяемого сенсора.

Евгений Ли, Hikvision

Прежде всего – за счет развития технологии CMOS-матриц, благодаря которой каждое новое поколение обеспечивает более высокое значение чувствительности. Этот параметр также возможно улучшить путем использования объективов с большим значением апертуры. Также используются более современные технологии для цифровой обработки изображения и подсветки (например, технология ColorVu, позволяющая формировать цветное качественное изображение в условиях ночной съемки и недостаточного освещения).

Андрей Монаенков, NOVIcam

Думаю, чувствительность будет повышаться несколькими способами:

1. Использование матриц старлайт. Сейчас они достаточно дорогие, но со временем технология будет более распространенной и более дешевой. В таких матрицах светочувствительный слой располагается над (а не под) областью съема заряда, благодаря этому минимизируются потери света;
2. Увеличение общего количества пикселей и "объединение нескольких пикселей в один" – таким образом поступают производители мобильных телефонов, добиваясь при этом лучшей картинки;
3. Увеличение размера матрицы и размера каждого пикселя – самый правильный с точки зрения физики способ. Пиксели реально могут улавливать больше света, тем самым делая картинку хорошей даже при низкой освещенности;
4. Использование более дорогой и светосильной оптики: качественные линзы пропускают больше света, и большая светосила соответственно тоже способствует попаданию большего количества света на матрицу;
5. Применение новых алгоритмов обработки изображения: и сейчас уже можно программно "вытянуть" темные кадры до хорошего уровня.

В дальнейшем такие технологии будут только развиваться, а алгоритмы совершенствоваться, особенно если в алгоритмах будут участвовать нейросети и искусственный интеллект.

Евгений Гуменюк, начальник сектора технических средств видеонаблюдений ЗАО НВП «Болид»
Максим Кабенин, технический директор компании Grundig Security
Николай Чура, техничекий консультант компании «Фирм «Видеоскан»
Евгений Ли, инженер компании Hikvision
Андрей Монаенков, руководитель инженерного отдела компании NOVIcam

Источник:
https://www.secuteck.ru/articles/4k-videokamery-uverennyj-zahvat-rynka-videonablyudeniya-mneniya-ehkspertov