Netzwerktechnik für IP-Videoüberwachung

Dirk Klages / / Grundlagen IP-Video
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2009, S. 47 bis 49

Die Einbindung der Videoüberwachung in ein IP-Netzwerk bietet zahlreiche Vorteile. Bei der Planung der NetzwerkInfrastruktur sind aber einige wichtige Aspekte zu beachten. Dazu gehören die Auslegung des Netzwerks, ausreichende Anschlüsse, große Kabelquerschnitte und sicherheitstechnische Aspekte.

Bild: Dätwyler
IP-Netzwerke haben sich als das Standardnetzwerk für die Übertragung unterschiedlichster Anwendungen durchgesetzt. (Bild: Dätwyler)

IP-Netzwerke haben sich als das Standardnetzwerk für die Übertragung unterschiedlichster Anwendungen durchgesetzt. Neben der Datenübertragung dienen sie heute vielerorts auch für die Telefonie (Voice over IP, VoIP), für digitale Fernsehübertragungen, Videokonferenzen, die Gebäudeleittechnik und für die Steuerung von Maschinen und Anlagen. Das Anwendungsspektrum hat sich erheblich erweitert, seitdem man eine wachsende Zahl an Endgeräten über das Datennetz mit Energie versorgen kann (Power over Ethernet, PoE).

Auch die Einbindung von Videoüberwachungssystemen in IP-Netzwerke hat sich durch die PoE-Technologie erheblich vereinfacht. Bei älteren Systemen wurde jede Kamera mit Koaxialkabel angefahren. Es wurde also ein separates, relativ starres System aufgebaut, bei dem es vor allem galt, das Dämpfungsbudget im Auge zu behalten.

Dass jeder Kamera auch noch eine Spannungsversorgung und Steuerleitung zugeführt werden musste, machte das Ganze nur noch aufwändiger und starrer. Heute dagegen benötigt man zum Anschluss einer IP-Kamera nur noch eine Standard-Datendose (RJ45) und ein Patchkabel.

Planung der Infrastruktur

Aktive und passive Netzwerkkomponenten
Im Gegensatz zur „aktiven Welt“ – zum Beispiel Switche, Router oder Netzwerkkarten in den Endgeräten – ist die strukturierte Gebäudeverkabelung, bestehend aus Kupfer und Glasfaserkabeln, Anschluss und Verteilkomponenten, eine passive Kommunikationsinfrastruktur. Auf dieser physikalischen Basis „kommunizieren“ die aktiven Komponenten miteinander, indem sie Signale, beispielsweise analoge oder Bus-Signale, aufbereiten und in digitaler Form mithilfe bestimmter Protokolle, wie IP und Ethernet, zu anderen Endgeräten übertragen. Die verwendeten Protokolle bestimmen die benötigte Bandbreite.

Selbst wenn man die Fülle an Anwendungen und technischen Vorteilen, welche die moderne IP-Videotechnik bietet, noch gar nicht nutzen möchte, sind bei der Planung der passiven Netzwerkinfrastruktur einige grundsätzliche Aspekte beachten. Dazu gehört in erster Linie die im Vergleich zu allen aktiven Geräten ungewöhnlich lange Standzeit eines lokalen Netzwerks (Local Area Network, LAN) von 15 bis 20 Jahren. Wer also zukünftige aufwändige Umbauten und Nachverkabelungen vermeiden will, muss die Infrastruktur von vornherein vorausschauend planen.

Bei der Videoüberwachung richtet sich die Qualität der Übertragungsstrecken – der Kabel und Anschlusskomponenten – ebenso wie die der Kameras nach dem angestrebten Zweck. Will man nur aufzeichnen? Geht es ums Erkennen? Oder sogar um eindeutiges Identifizieren? Noch höher sind die Anforderungen an die Übertragungsstrecken bei Echtzeit-Videostreams.

Bei einer großflächigen Echtzeit- und Bewegtbild-Übertragung mit vielen Kameras gehen die großen Datenmengen mit einem hohen Bandbreitenbedarf einher. Damit die Übertragung aller anderen Dienste im LAN nicht negativ beeinflusst wird, ist es sinnvoll, auf eine leistungsfähige Verkabelung der Klasse F (600 Megahertz) oder sogar auf ein Klasse FA-Netzwerk (1.000 Megahertz) zurückzugreifen.

Sammelpunkte

Eine typische strukturierte Verkabelung ist auf jeder Etage sternförmig ausgelegt: Vom Verteiler aus werden symmetrische Kupferkabel zu vielen einzelnen Anschlussdosen geführt. Eine gängige Variante, die mehr Flexibilität ermöglicht, ist die Einrichtung von Sammelpunkten oder Consolidation Points (CP), die mit mehreren Kabeln angefahren werden. Sie stellen an zentralen Orten, etwa im Doppelboden eines Großraumbüros, eine ganze „Sammlung“ von Anschlussdosen zur Verfügung. Die PCs, Drucker, Bildleinwände und andere netzwerkfähige Geräte sind über flexible Patchkabel mit den CPs verbunden.

Die infrastrukturellen Voraussetzungen für ein IP-basiertes Video-überwachungssystem lassen sich mit relativ geringem Aufwand schaffen. Da die Kameras aus Sicherheitsgründen ohnehin an Decken beziehungsweise von der Decke herab angeschlossen werden, sollte man Sammelpunkte in den Deckenbereichen einplanen.

Auch bei einer herkömmlichen strukturierten Verkabelung, bei der die Etagen über den Boden oder über Brüstungskanäle erschlossen sind, ist eine zusätzliche Verkabelung der Decken erforderlich. Die vorhandenen Anschlüsse können ja nicht nur für die Anbindung der Kamerasysteme, sondern auch von WLAN Access Points sowie für die IP-basierende Gebäudeautomation – die Steuerung der Beleuchtung, Rolläden oder Lüftung – genutzt werden.

WLAN Access Points

Bild: Dätwyler
Die verwendeten Wifi-Geräte – wie auch alle Netzwerk-Switches und -Router – sollten für eine störungsfreie Datenübertragung QoS-fähig sein (Quality of Service). (Bild: Dätwyler)

Es gibt auch Überwachungskameras, die drahtlose Verbindungen mit dem IP-Netzwerk ermöglichen. Diese Option sollte bei hohen Sicherheitsanforderungen aber nur als Notlösung betrachtet werden. Denn das WLAN-Netz kann, etwa bei einem Einbruch, mit einfachen Mitteln von außen gestört werden. Außerdem kann es zu Kollisionen mit anderen Diensten kommen.

Gerade die schnelle Verbreitung kabelloser IP-Telefone – deren Datenverkehr ebenfalls im Prioritätsbetrieb abgewickelt wird – führt in einer solchen Struktur über kurz oder lang dazu, dass zwei Systeme um die Übertragungsmöglichkeiten für Echtzeit-Streams konkurrieren.

Damit es nicht zu gegenseitigen Störungen kommt, ist wiederum eine gute Planung notwendig, welche die Anforderungen der unterschiedlichen Dienste berücksichtigt. Außerdem sollten die verwendeten Wifi-Geräte – wie auch alle Netzwerk-Switches und -Router – QoS-fähig sein (Quality of Service). Damit kann die störungsfreie Übertragung auch der IP-Überwachungskameras gewährleistet werden, ohne dass es zu Kollisionen mit anderen Diensten kommt.

Große Kabelquerschnitte

Kategorien, Klassen, Bandbreiten und Datenraten

Internationale und nationale Standardisierungsgremien legen fest, welche Anforderungen die Übertragungsstrecken (Links) in einem Netzwerk erfüllen müssen, um bestimmte Protokolle „transportieren“ zu können. Die NetzwerkLinks werden in Klassen unterteilt, die Komponenten, aus denen sie sich zusammensetzen, in Kategorien.Ein Link der Klasse D, der aus Komponenten mindestens der Kategorie 5 besteht, bietet eine Bandbreite von maximal 100 Megahertz. Darüber kann man Anwendungen mit Datenraten von maximal einem Gigabit/Sekunde, also zum Beispie 1-Gigabit-Ethernet, übertragen.Moderne Netzwerke sollen zukünftige Anwendungen mit Datenraten bis zu zehn Gigabit/Sekunde, zum Beispiel 10-Gigabit-Ethernet, übertragen können. Das ist möglich mit:

  • Klasse EA-Link (Bandbreite: 500 Megahertz) mit Cat. 6a-Komponenten,
  • Klasse F-Link (Bandbreite: 600 Megahertz) mit Cat. 7-Komponenten,
  • Klasse FA-Link (Bandbreite: 1.000 Megahertz) mit Cat. 7a-Komponenten.

Bei der Planung der Verkabelung sollte man weiterhin darauf achten, dass Kupferkabel mit einem relativ großen Querschnitt (AWG 22) und einem geringen Schleifwiderstand verwendet werden. So kann man die angeschlossenen Endgeräte, darunter auch die Kameras, über das IP-Netzwerk mit Energie versorgen, ohne den zulässigen Spannungsfall zu überschreiten.

Beim Transport relativ großer Ströme zur Versorgung der Verbraucher kann es im Datenkabel unter ungünstigen Umständen zu schädlichen Erwärmungen kommen. Das Phänomen tritt insbesondere auf Trassen auf, wo mehrere Kupferkabel dicht nebeneinander liegen.

Dieser Aspekt wird umso wichtiger, als die standardisierte PoE-Leistung und die Betriebstemperaturen in den Kabeln noch steigen werden. Der größere Leiterquerschnitt eines AWG 22-Datenkabels reduziert dagegen den Widerstand und die ohmschen Verluste. Dadurch wiederum nimmt die Erwärmung der Kabel ab, und die Zuverlässigkeit des gesamten Netzwerks erhöht sich.

Kameras und Erfassungssysteme werden häufig in Fluren und Treppenhäusern eingebaut. In diesen brandschutztechnisch sensiblen Bereichen haben Steckernetzteile nichts zu suchen. Ein Grund mehr, PoE-Infrastrukturen zumindest in diesen Bereichen mit Sorgfalt zu planen.

Sicherheitstechnische Anforderungen

Flure und Treppenhäuser dienen im Brandfall als Fluchtwege. Daher spielen bei der Verkabelung der Überwachungstechnik auch brandschutztechnische Aspekte, wie etwa Brandlasten und Brandverhalten, eine wichtige Rolle. Die eingesetzten Kabel müssen in diesen Bereichen alle brandschutztechnischen Anforderungen für ein verbessertes Verhalten im Brandfall erfüllen. Dazu zählen in erster Linie Halogenfreiheit, Flammwidrigkeit sowie eine minimale Brandfortleitung und Rauchentwicklung.

Videobilder sollten in einem IP-Netzwerk grundsätzlich verschlüsselt übertragen werden. Deshalb ist zu prüfen, ob die Kameras die Daten selbst verschlüsseln können oder ob dafür zusätzliche Geräte notwendig sind. Es gibt am Markt auch WLAN-Geräte, welche die Verschlüsselung leisten.

Typischerweise verwendet man für die Videoübertragung eigene virtuelle LANs (VLANs), um eine saubere Trennung zwischen den unterschiedlichen Diensten zu erreichen. Auch bei der Einrichtung von VLANs ist darauf zu achten, dass man keine Leitungskapazitäten, die für andere kritische Dienste benötigt werden, blockiert.

Peter Pardeyke, Produktmanager Safety & Automation bei Dätwyler Cables in Hattersheim bei Frankfurt

Jonas Greutert, Leiter Produktmanagement & System Engineering bei Dätwyler Cables in Altdorf, Schweiz, www.daetwyler-cables.com

IP in der Sicherheitstechnik

Dirk Klages / / Grundlagen IP-Video
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2009, S. 40 bis 43

Video ist nur der Anfang

Aus der Videoüberwachung sind IP-basierende Kameras und Lösungen heute nicht mehr wegzudenken. In vielen Anwendungen haben sie analoge Systeme bereits verdrängt. In anderen Bereichen dagegen hat sich das Standardprotokoll noch nicht im gleichen Maße durchsetzen können. Allerdings ist auch hier ein Trend zum Einsatz von IP und Ethernet zu erkennen.

Bild: Bosch
Bei Einbruch- und Brandmeldesystemen dient das IP-Protokoll immer häufiger für die Kommunikation der Meldezentralen mit dem übergeordneten Gebäudemanagementsystem. (Bild: Bosch)

Attraktiv sind Ethernet und IP für viele Unternehmen vor allem, weil sie den Aufbau separater Netzwerke für die Datenverarbeitung und die Sicherheitstechnik überflüssig machen können. Eine zentrale und einheitliche Verwaltung verspricht deutlich reduzierte Betriebskosten, und auch bei den Investitionen in die Infrastruktur führen die hohen Stückzahlen zu erheblichen Kostenvorteilen. Doch nicht nur finanziell zahlt sich der Einsatz standardisierter Netzwerktechnologien aus: Eines ihrer großen Versprechen ist die Schaffung einer gemeinsamen technischen Plattform für alle Bereiche der Sicherheitstechnik. Informationen von Videokameras, Brand- und Rauchmeldern oder Türsteuerungen können über einheitliche Protokolle, wie TCP/IP, und standardisierte Schnittstellen, wie OPC, zentral zusammengeführt werden. Ferner besteht so die Möglichkeit, mehrere Anwendungen auf einer gemeinsamen, flexiblen und konfigurierbaren Oberfläche anzuzeigen und miteinander zu verknüpfen. Zudem werden ganz neue Anwendungen durch die Digitalisierung überhaupt erst möglich.

Intelligenz in Kameras und Encodern

Dass „Security over IP“ heute häufig noch mit „Video over IP“ gleichgesetzt wird, hat nachvollziehbare Gründe, ist aber trotzdem falsch. Die Videoüberwachung ist heute allerdings der einzige Bereich der Sicherheitstechnik, in dem Ethernet und IP flächendeckend bis hin zum Sensor, nämlich der Videokamera, eingesetzt werden. Das ist nur deswegen möglich, weil Kameras vergleichsweise teure Systeme sind und die zusätzlichen Kosten für einen eigenen Prozessor und die notwendige Software dort nicht erheblich ins Gewicht fallen. Diesen geringen Zusatzkosten stehen jedoch erhebliche Kosteneinsparungen und andere Vorteile gegenüber.

Dank ihrer hohen Verarbeitungsleistung bieten moderne IP-Netzwerkkameras und -Encoder erheblich mehr als eine herkömmliche Videoübertragung. Insbesondere ermöglicht diese höhere Leistung den Aufbau dezentraler Videoarchitekturen mit intelligenten Funktionen direkt in den Encodern und Kameras. Bei diesem Ansatz werden alle „Ereignisse“ am Kamerastandort generiert und nur noch Videobilder von Interesse an die Leitstelle gesendet, was den Datenverkehr im Netzwerk deutlich reduziert. Dafür gibt es heute eine Vielzahl von Videolösungen, bei denen Festplatten direkt an die Kameras oder Encoder angeschlossen und als lokale Ringspeicher genutzt werden können.

Erheblich Kosteneinsparungen

Im Vergleich zu analogen Lösungen mit zentraler Videospeicherung bieten solche Systeme erheblich Kosteneinsparungen. Trotzdem geht der Trend bereits wieder weg von einfachen Netzwerkrecordern, denn der Einsatz von iSCSI-Laufwerken verspricht deutlich mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit. So lassen sich mit iSCSI relativ einfach flexible Speichernetze mit Redundanz und einer automatischen Lastverteilung (Load Balancing) realisieren, so dass die Verfügbarkeit der Lösung jederzeit garantiert werden kann. iSCSI-basierende Speichersysteme sind zudem mittlerweile recht kostengünstig und lassen sich sehr einfach skalieren. Bedenkt man, dass die Speicherung von Videobildern nicht selten die Hälfte der Gesamtkosten für die Videoüberwachung ausmacht, sind dies starke Argumente für den Einsatz von iSCSI-Systemen.

Wenngleich IP heute in der Videoüberwachung als Standard gelten kann, gibt es doch noch einige Bereiche, in denen analoge CCTV-Technologien eingesetzt werden. Bei Spezialkameras, wie Dome- oder Infrarot-Kameras, spielt analoge Technik nach wie vor eine erhebliche Rolle – diese Systeme werden dann allerdings über entsprechende Decoder in das IP-Netzwerk integriert. Ähnlich sieht es in Bereichen mit harten Umgebungsbedingungen aus, in denen bei der digitalen Signalübertragung mit Störungen zu rechnen ist. Manche Unternehmen setzen auch im Außenbereich auf analoge Techniken, um einen physikalischen Zugang zu ihrem IP-Netz unmöglich zu machen. Allerdings gibt es hier auch andere Möglichkeiten, unbefugte Zugriffe wirkungsvoll zu verhindern, so dass sich IP-Kameras auch in der Außenhaut- und Freilandüberwachung zunehmend durchsetzen.

Auch Audio-Streams

Wurde IP in der Videoüberwachung zunächst nur für die Übertragung von Bildern eingesetzt, läuft heute auch der Audio-Stream immer häufiger über dieses Protokoll. Verbesserungen in der Netzwerktechnologie haben die Latency in den Bereich von 100 Millisekunden gedrückt, was für eine hochwertige Audioübertragung ausreichend ist (weswegen sich auch die Telefonie über das IP-Protokoll zunehmend durchsetzt). Qualitätsprobleme sind erst ab etwa 150 Millisekunden Latency zu erwarten. In modernen Gigabit-Netzen steht heute genügend Übertragungskapazität für Audio- und Videosignale zur Verfügung, zumal dieser Verkehr in virtuelle LANs (VLANs) separiert und dann mit einer hohen Priorität versehen werden kann. Dies erfolgt in der Regel über die Reservierung der notwendigen Bandbreite für den Videoverkehr in den Ethernet Switches. Solche Maßnahmen können vor allem dort erforderlich sein, wo die Videoüberwachung über das bestehende Datennetz betrieben wird und dieses bereits eine nennenswerte Auslastung aufweist.

Ein weiterer Vorteil der IP-Technologie ist die Tatsache, dass sie nicht zwangsläufig kabelgebunden ist. So lassen sich über WLANs relativ einfach auch Video- und Audio-Streams aus problematischen Umgebungen übertragen. Beispielsweise sind die Schleppkabel von Aufzugsanlagen in der Regel nicht für die Übertragung von Audio und Video ausgelegt – per WLAN lassen sich hier trotzdem zuverlässige und kostengünstige Überwachungs- und Notruflösungen realisieren.

Genauere Erkennung von Vorfällen

Der Trend weg von der analogen Videoüberwachung und hin zum vermehrten Einsatz von IP-gestützten Systemen hat auch eine Vielzahl von Lösungen für die intelligente Videoanalyse mit sich gebracht. Netzwerk-basierte Überwachung und intelligente Analyse ermöglichen zum einen eine deutlich genauere Erkennung von Vorfällen, da Konzentrationsmängel und andere menschliche Fehler von vornherein ausgeschlossen werden. Zum anderen machen sie das Sicherheitspersonal deutlich effizienter, da dieses nur noch auf generierte Alarme reagieren muss, statt ständig eine Vielzahl von Live-Bildern zu überwachen.

Bild: Bosch
Die Videoüberwachung ist heute der einzige Bereich der Sicherheitstechnik, in dem Ethernet und IP flächendeckend bis hin zum Sensor, nämlich der Videokamera, eingesetzt werden. (Bild: Bosch)

Waren die ersten intelligenten Systeme noch fast ausschließlich auf die Detektion von Bewegungen ausgelegt, gibt es heute wesentlich vielfältigere Alarmierungskriterien. Statt jede Bewegung zu melden, analysieren moderne Systeme auch die Größe des Objekts, seine Geschwindigkeit und seine Bewegungsrichtung und vermeiden so Fehlalarme wie bei der schon fast sprichwörtlichen Katze, die durch das Bild huscht. Interessant ist für viele Anwendungen auch eine Konfigurationsoption für Referenzobjekte. Hierbei werden alle relevanten Objektdaten, wie Größe, Geschwindigkeit und Farbe, in einer ausgewählten Live-Szene durch einen Mausklick auf das betreffende Objekt erfasst. Diese Informationen können dann als Überwachungskriterien zur späteren Verfolgung ähnlicher Objekte verwendet werden – auch über mehrere Kameras hinweg. So lässt sich beispielsweise sehr einfach erkennen, in welchen Bereichen des Firmengeländes sich eine verdächtige Person oder ein bestimmtes Fahrzeug bewegt hat.

Abstraktion durch Metadaten

Wenngleich bei vielen Anwendungen die zuverlässige Live-Alamierung im Vordergrund steht, ergibt sich doch oft die Notwendigkeit, Ereignisse später nachzuvollziehen. Eine Möglichkeit, diese Forensik deutlich zu beschleunigen, liegt in der Abstraktion. So können digitale Kameras neben dem eigentlichen Videobild auch Content-Analyse-Informationen in Form von Metadaten aufzeichnen. Diese bestehen aus einfachen Textzeichenfolgen mit Beschreibungen spezieller Bilddetails, wie Objekte oder Bewegungen. Die Metadaten haben ein wesentlich geringeres Volumen als die Videoaufzeichnungen selbst und lassen sich daher deutlich schneller und vor allem maschinell durchsuchen. Sie können zudem auch aus anderen Quellen wie etwa der Zutrittskontrolle stammen, so dass mit unterschiedlichen Techniken detektierte Ereignisse sehr einfach korreliert werden können.

IP jenseits von Video

Die Videoüberwachung hat dem IP-Protokoll den Zugang zur Sicherheitstechnik geebnet, doch der Einsatz digitaler Netzwerktechnologien ist schon lange nicht mehr auf Video beschränkt. Beobachter erwarten, dass die IP-Technologie schon bald auch den Markt für Zutrittskontrollsysteme beherrschen wird, da sie auch hier ihre Vorteile – Flexibilität, Standardisierung und geringe Kosten – voll ausspielen kann. Zwar ist nicht zu erwarten, dass die RS485-Schnittstellen der Terminals für die Zutrittskontrolle und die Zeitwirtschaft schon bald flächendeckend durch Ethernet ersetzt werden, doch verfügbar sind solche Systeme bereits. Allerdings sind IP-fähige Terminals wegen der erforderlichen Intelligenz noch spürbar teurer als ihre konventionellen Geschwister. Bei den Türkontrollern ist eine Ethernet-Schnittstelle für die Anbindung an die Zentrale dagegen heute Standard. Konfigurationsdaten für die einzelnen Terminals können so sehr einfach über das Netzwerk verteilt werden, und auch die Einbindung in ein zentrales Gebäudemanagement wird erheblich effizienter.

Ähnlich wie bei der Videoüberwachung ermöglicht auch die Digitalisierung der Zutrittskontrolle ganz neue Anwendungen, die einerseits die Sicherheit erhöhen und andererseits Kosten sparen können. So lassen sich viele digitale Zutrittskontrollsysteme über eine LDAP-Schnittstelle mit den gängigsten Verzeichnissystemen aus der EDV, wie etwa dem Active Directory, kombinieren, so dass die Zugangsrechte zur physischen und zur DV-Welt sehr effizient zentral verwaltet werden können.

Preissensitive Sensoren

Auch bei Einbruch- und Brandmeldesystemen dient das IP-Protokoll immer häufiger für die Kommunikation der Meldezentralen mit dem übergeordneten Gebäudemanagementsystem. Auf Sensorebene dagegen hat es sich bisher nicht durchsetzen können, da die Sensoren hier einfach und sehr preissensitiv sind. Zusätzliche Intelligenz wird nicht unbedingt benötigt, Extrakosten für eigene CPUs und die erforderliche Software sind daher in der Regel nicht zu rechtfertigen. Zudem stehen für den Anschluss der Melder an die Zentralen ausgereifte und kostengünstige Technologien, wie LSN (Lokales Sicherheitsnetzwerk), zur Verfügung, über die Ereignisse nicht nur gemeldet, sondern auch sehr genau lokalisiert werden können. Auch die für Hochsicherheitsanwendungen wie den Brandschutz notwendigen Zertifizierungen tragen dazu bei, dass IP sich dort auf der Sensorebene noch nicht durchsetzen konnte.

Bild: Bosch
Bisher existiert bei der Gefahrenmeldetechnik kein einheitlicher Standard. (Bild: Bosch)

Ein weiteres Problem ist die fehlende Standardisierung in der Kommunikation zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller. Während sich bei der Videotechnik mit Onvif eine Standardisierungsorganisation gebildet hat, der praktisch alle namhaften Hersteller, wie Axis, Bosch, Cisco, Panasonic, Sony und viele andere, angehören, ist die Welt in der Gefahrenmeldetechnik gespalten. Mit dem aus der Prozesstechnik stammenden OPC und dem in der Gebäudeleittechnik beheimateten Bacnet existieren hier zwei Standards, die allerdings beide auf TCP/IP als Transportmedium zurückgreifen können. Dennoch würde ein einheitlicher Standard für die Gerätekommunikation sicher auch die Akzeptanz eines Standard-Transportmediums, wie TCP/IP, fördern.

Sicherheitstechnik absichern

Betreibt man die Sicherheitstechnik über eine IT-Infrastruktur, muss man sich zwingend auch mit der Frage der IT-Sicherheit beschäftigen. Daten aus der Videoüberwachung oder der Brandmeldeanlage sind kritisch und/oder vertraulich; sie dürfen weder in falsche Hände gelangen noch der Gefahr der Manipulation ausgesetzt werden. In manchen Unternehmen kommt es daher vor, dass für die Sicherheitstechnik zwar IT-Technologien eingesetzt, aber trotzdem separate Netze aufgebaut werden. Der leitende Gedanke ist dabei, dass die Trennung von Sicherheits- und Datennetz einen erheblichen Sicherheitsgewinn bringt und auch der Performance beider Netze zugute kommt. Allerdings lassen sich eine solche Trennung und der damit verbundene Sicherheitsgewinn auch innerhalb eines physischen Netzes erreichen. Virtuelle LANs ermöglichen nicht nur garantierte Bandbreiten für die anspruchsvolle Videoübertragung, sondern auch das Management unterschiedlicher Berechtigungen für die einzelnen VLANs. Damit können logisch völlig separate Netze über eine einheitliche physische Infrastruktur realisiert werden.

Der logische Zugang zu dieser Infrastruktur wird dann mit den Mitteln der IT-Security abgesichert. So lassen sich über IEEE 802.1X nicht nur Personen authentifizieren, sondern auf Ebene von Ethernet-Ports auch einzelne Geräte. Damit kann ausgeschlossen werden, dass jemand an einem zugänglichen Port ein nicht zugelassenes Gerät in das Netzwerk integriert, etwa indem er den Anschluss einer Videokamera im Außenbereich „anzapft“. Unbefugtes Abhören von Daten lässt sich in IP-Umgebungen zudem recht einfach über Verschlüsselungstechniken verhindern.

IP heißt nicht IT

IP-basierte Architekturen ermöglichen heute auch in der Sicherheitstechnik sehr flexible und kostengünstige Lösungen, da viele Standard-Komponenten aus der Welt der Informationstechnik verwendet werden können. Trotzdem sollte die physische Sicherheit nicht lediglich als Teil der IT gesehen werden, da nach wie vor die sicherheitstechnische Erfahrung der Mitarbeiter in Planung, Einrichtung und Überwachung die Qualität und die Effizienz der Gesamtlösung bestimmen. Aus der Sicht der IT ist die physische Sicherheit nur eine weitere Applikation, die gewisse Anforderungen an das Netzwerk stellt. Für den Sicherheitsverantwortlichen dagegen ist die IT ein zunehmend wichtiger werdendes Werkzeug, ohne das er sein Handwerk nicht mehr beherrschen kann. Für ihn ist es daher essentiell, sich intensiv mit den neuen Technologien auseinander zu setzen – sonst übernimmt über kurz oder lang die IT-Abteilung nach der Telekommunikation auch die Sicherheitstechnik.

Christoph Hampe, Vertriebsreferent, Bosch Sicherheitssysteme GmbH

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Entscheidungskriterien für Megapixelobjektive

Dirk Klages / / CCTV-Video HD-SDI via Koax, Grundlagen Video Optik, IP-Video HD Mega-Pixel
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2009, S. 36 bis 39

Objektiv betrachtet

Zunehmend erobern Megapixelkameras den Markt für Sicherheitstechnik, neben hochauflösenden Kameras werden zudem Megapixelobjektive an geboten. Was diese für den Einsatz mit einer Megapixelkamera empfiehlt und worauf zu achten ist, erläutert der nachstehende Fachbeitrag.

Bild: Fujinon
Mittlerweile gibt es eine große Auswahl an Megapixelobjektiven für unterschiedlichste Anwendungen am Markt. (Bild: Fujinon)

Nicht wenige Anwender werden sich fragen, weshalb Megapixelobjektive auf dem Markt angeboten werden. Schließlich wählt man ein Objektiv aufgrund des benötigten Bildwinkels und der Lichtstärke aus, doch nach der Auflösung?

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass jedes Objektiv letztlich einen Kompromiss darstellt, denn jede optische Abbildung enthält Fehler. Das Problem, das sich bei der Konstruktion eines Objektives ergibt, ist, dass das Verhindern des einen Fehlers zu einem anderen führt. So kann kein Fehler völlig behoben, sondern immer nur minimiert werden. Ein gutes Objektiv erfordert viel Erfahrung bei der Konstruktion und ein großes Know-how bei der Produktion.

Die Auflösung spielt eine wichtige Rolle

Die Auflösung spielt in der Video-überwachung eine wichtige Rolle und ermöglicht es, nicht nur zu sehen, sondern auch zu erkennen. Hochaufgelöste Bilder bieten die Möglichkeit, Details, wie beispielsweise Gesichter, beim Sichten des Bildmaterials nachträglich vergrößert wiederzugeben. Auflösung meint dabei die Anzahl unterscheidbarer Details – sind zwei Punkte im Bild zu differenzieren, sind sie „aufgelöst“.

Zur Bestimmung der Auflösung von Objektiven verwendet man die Modulations Transfer Funktion (MTF). Will man die Auflösung eines Objektivs messen, nimmt man ein Testbild mit unterschiedlich feinen schwarz/weißen Linien. Unterscheidet sich die Helligkeit einer schwarzen und einer weißen Linie im Bild, sind die-se „aufgelöst“, sind sie nicht aufgelöst sieht man eine graue Fläche.

Der Übergang von „aufgelöst“ zu „nicht aufgelöst“ ist dabei fließend, der Helligkeitsunterschied nimmt ab. Ist der Helligkeitsunterschied – der Kontrast – bei zwei breiten Linien stark, nimmt er ab, je schmaler die Linien werden. Überträgt man die Veränderung des Kontrastes in Abhängigkeit der Linienbreite – deren Frequenz – in einen Grafen, so erhält man die Modulations-Transfer-Funktion.

Potenzial von Megapixelkameras ausschöpfen

Eine Kamera benötigt zum Unterscheiden zweier Linien einen minimalen Kontrast. Wird dieser Wert unterschritten, erzeugt die Kamera trotz höherer Auflösung nur eine graue Fläche. Die höchste Frequenz, die vom Objektiv noch mit einem ausreichenden Kontrast übertragen werden kann, ergibt die Auflösung des Objektivs.

Generell lassen sich Objektive für hochauflösende IP- oder Megapixelkameras nicht mit denen für Analogkameras vergleichen: Während die Überwachungsszene im analogen Umfeld beispielsweise in 600.000 Punkte aufgeteilt wird, sind es bei der Megapixeltechnik drei Millionen und mehr.

Ein mit einer hochauflösenden IP- oder Megapixelkamera eingesetztes Objektiv sollte in der Lage sein, diese hohe Anzahl von Bildpunkten sauber voneinander getrennt darzustellen, um das volle Potenzial dieser Kameras auszuschöpfen. Dabei unterscheidet sich die Auflösung von Megapixelobjektiven ebenso sehr wie die der Kameras. Renommierte Hersteller geben sie entsprechend an, damit sich Kamera und Objektiv optimal aufeinander abstimmen lassen.

Festbrennweiten und Varifokal-Objektive

Neben den Varifokal-Objektiven werden auch oft Festbrennweiten für Megapixelkameras eingesetzt. Festbrennweitige Objektive besitzen eine feste Brennweite und verfügen meist über eine manuelle Blendeneinstellung. Diese Objektive kommen aus dem „Machine Vision“-Bereich, wo schon länger Megapixelkameras verwendet werden und deshalb eine große Auswahl an hochauflösenden Objektiven erhältlich ist.

Für den Einsatz in CCTV-Kameras ergeben sich jedoch einige Nachteile. Neben der geringeren Flexibilität durch die feste Brennweite und manuelle Blendeneinstellung sind diese Objektive primär für den harten Einsatz in Maschinen unter dauerhafter mechanischer Belastung konstruiert. Dementsprechend liegen sie preislich in der Regel über den Varifokal-Megapixelobjektiven für den CCTV-Einsatz.

In den meisten Fällen kommen in Überwachungskameras so genannte Varifokal-Objektive zum Einsatz. Der Vorteil von Varifokal-Objektiven liegt in einer deutlich höheren Flexibilität gegenüber Festbrennweiten. Die Brennweite ist anders als bei Festbrennweiten variabel. Dass heißt, der Bildwinkel kann – wie bei einem Fotoapparat mit Zoomoptik – verändert werden. Eine automatische Blendensteuerung ermöglicht außerdem eine bessere Anpassung an schwankende Lichtbedingungen.

Varifokal-Objektive sind allerdings zu unterscheiden von Zoomobjektiven, bei denen aufgrund der Objektivkonstruktion die Schärfe im Bild erhalten bleibt, wenn man die Brennweite verändert. Da bei Überwachungskameras das Objektiv meist nur einmal für einen bestimmten Bildwinkel eingerichtet wird, können diese Korrekturelemente hier eingespart werden. Ändert man bei einem Varifokal-Objektiv die Brennweite, muss die Schärfe korrigiert werden.

Tag/Nacht-Objektive

Tag/Nacht-Kameras schalten bei schlechten Lichtverhältnissen in den Schwarz/Weiß-Modus um und erzeugen selbst bei äußerst geringem Licht noch gute Bilder. In diesem Modus arbeiten die Kameras nicht mit dem normalen sichtbaren Tageslicht, sondern mit IR-Licht.

Die Sensoren dieser Kameras sind im IR-Bereich empfindlich, weshalb solche Kameras im Infrarotbereich mehr sehen als eine normale Kamera. Bei ausreichenden Lichtverhältnissen hält bei Tag/Nacht-Kameras ein ausschwenkbarer Sperrfilter das IR-Licht ab, da es zu einer falschen Farbwiedergabe führen würde.

Doch weshalb sind auch für diese Kameras besondere Objektive nötig? Verwendet man eine Tag/Nacht-Kamera mit einem normalen Objektiv, dann wird das Bild unscharf, wenn vom Tag- in den Nacht-Modus umgeschaltet wird. Das liegt daran, dass IR-Licht von Glas anders gebrochen wird als sichtbares Licht.

Bild: Fujinon
Aufnahmen der gleichen Szene am Tag (li.) sowie nachts mit einem nicht IR-korrigierten Objektiv und einem IR-korrigierten Objektiv (re.). (Bild: Fujinon)

Die Fokussierung, das heißt der Punkt, indem sich die Lichtstrahlen treffen, liegt bei normalen Objektiven für IR-Licht hinter dem Punkt für Tageslicht. Bei Tag/Nacht-Objektiven tritt dieser Effekt nicht auf; das Bild bleibt in beiden Kameraeinstellungen scharf. Spezielle Beschichtungen verhindern ein Reflektieren des Infrarotlichts im Objektiv, so dass diese Objektive mehr Infrarotlicht durchlassen als normale Optiken.

Mittlerweile gibt es auch Tag/Nacht-Megapixel-Objektive mit einer Auflösung von drei Millionen Pixeln.

Zoomobjektive für Tag & Nachteinsatz

Zoomobjektive ermöglichen es, sehr große Areale zu überblicken. Details lassen sich vergrößern und sensible Bereiche somit effizient überwachen. Ein Hersteller hat das weltweit erste Megapixel-Zoomobjektiv in kompakter Bauweise für Tag/Nacht-Megapixelkameras bereits vorgestellt.

Dieses Objektiv liefert bei einer Brennweite von zehn bis 320 Millimetern durchgehend ein Auflösung von mindestens 1,3 Millionen Pixeln. Durch die Kombination aufwändiger Beschichtungen und spezieller optischer Elemente wird eine extrem hohe Transmission für IR-Licht erzielt – und das ohne mechanische Korrekturelemente.

Bild: Videor
Die hohe Auflösung von Megapixel-Zoomobjektiven erlaubt kompakte Komplettsysteme inklusive Megapixel-IP-Kamera, S/N-Kopf und Wetterschutzgehäuse. (Bild: Videor)

Die hohe Auflösung erlaubt die Kombination von optischem und digitalem Zoom und ermöglicht so sehr leistungsfähige Systeme in kompakter Bauform. Ein gelungenes Beispiel ist das jüngst von einem Distributor vorgestellte System, bei dem eine Netzwerkkamera mit 2,3 Millionen Pixel Auflösung mit einem Megapixel-Zoomobjektiv zum Einsatz kommt.

Das System entspricht einem 60fach Zoom, wobei das verwendete Objektiv von der Bauform fast 50 Prozent kleiner ist als ein optisches 60fach Zoomobjektiv. Gehäuse und Schwenk-/Neigekopf fallen so deutlich kleiner aus. Da das gesamte System über ein einziges LAN-Kabel gesteuert wird, das gleichzeitig die Bilddaten und sämtliche Steuersignale überträgt, lässt es sich leicht in bestehende Videoüberwachungsanlagen integrieren.

Fazit

Vor kaum drei Jahren zum ersten Mal für Videoüberwachungskameras erhältlich, werden Megapixelobjektive heute von verschiedenen Herstellern in festbrennweitigen Versionen oder als Varifokal- und Zoomobjektive angeboten. Ebenso gibt es mittlerweile speziell für hochauflösende Tag/Nacht- oder Netzwerkkameras entwickelte Objektivserien mit entsprechenden Eigenschaften.

Erst seit relativ kurzer Zeit auf dem Markt sind hochauflösende Weitwinkel- und Ultraweitwinkel-Objektive. Sie erweitern mit ihrer aufwändigen Objektivkonstruktion und innovativen Technologien die Einsatzmöglichkeiten im Bereich hochauflösender Videoüberwachungssysteme.

Bei der Wahl des Megapixelobjektivs ist die Art der Anwendung entscheidend, beziehungsweise die zu diesem Zweck eingesetzte IP- oder Megapixelkamera: Jahrzehntelange Erfahrung, eine große Objektivauswahl und qualifizierte Beratung helfen, das für die jeweilige Überwachungssituation am besten geeignete Megapixelobjektiv zu finden.

Eine erste Orientierung bietet beispielsweise der Produktvergleich über praktische Tools auf der Website eines Distributors, bei dem sich die Megapixelobjektive der führenden Hersteller direkt miteinander vergleichen lassen.

Bernhard Uhlhaas, Sales Representative CCTV Sales bei der Fujinon (Europe) GmbH.

Markus Kissel, Public Relations für die Videor E. Hartig GmbH.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Videor u. Fujinon Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Sicherheit von IP-basierter Videoüberwachung

Dirk Klages / / Grundlagen IP-Video
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2010, S. 52 bis 54

Rififi mit dem Netzwerkauge

IP-Kameras liegen voll im Trend, Anwender sollten jedoch mögliche Sicherheitsrisiken kennen. Der Beitrag geht auf wichtige Bedrohungen ein und zeigt, worauf Errichter und Anwender bei der Installation einer netzwerkbasierten Videoüberwachung besonders achten müssen.

Bild: Fotolia/Goss Vitalij; Flo
(Bild: Fotolia/Goss Vitalij; Flo)

Moderne Netzwerkkameras liegen voll im Trend. Sie fügen sich problemlos in das in jedem modernen Unternehmen sowieso schon vorhandene TCP/IP-Netzwerk ein, die entsprechenden Anlagen sind ohne großen Aufwand erweiterbar und erfordern keine gesonderte Verkabelung, da die Kameras aufgrund der geringen Leistungsaufnahme über das LAN mit Spannung versorgt werden können. Banken, Botschaften, Flughäfen, Bahnhöfe, Häfen, Tankstellen, Hotels und Tiefgaragen sind nur einige der Anwendungsgebiete. Doch Experten weisen auf die möglichen Risiken hin. Schließlich stellt jede Kamera einen interaktiven Knoten in einem Netzwerk dar. Von ihrem Anschluss können nicht nur Bilder gesendet werden, sondern alle Arten von Daten in beide Richtungen fließen. In diesem Punkt unterscheidet sich eine TCP/IP-Kamera grundlegend von der klassischen BNC-Technologie.

Elektronischer Zugang

Ausgehend von der individuellen Bedrohungslage sollten die Anwender auf die Risiken der neuen Technik achten. Ohne Vorsichtsmaßnahmen kann eine Netzwerkkamera mehr schaden als nutzen, vor allem, wenn sie im Außenbereich angebracht wird. Die Netzwerkverbindung ist ein elektronischer Zugang in den sensiblen Innenbereich des Unternehmens. Auch wenn IP-Kameras meist an einem separaten Netzwerkstrang betrieben werden, ist ein Eindringversuch denkbar. Schließlich sind für TCP/IP-Netzwerke Dutzende von Manipulations- und Angriffswerkzeugen im Internet frei verfügbar. Ein relativ großer Personenkreis verfügt zudem aufgrund beruflicher Tätigkeiten im Netzwerkumfeld über profundes Wissen, diese zielgerichtet anzuwenden.

Größere Schadensfälle mit drahtgebundenen Netzwerkkameras sind bislang nicht publiziert worden. Das heißt natürlich nicht, das es sie nicht gegeben hat. Ganz anders verhält es sich mit WLAN-Kameras. Immer wieder haben Hacker auf das kinderleichte Abschöpfen von WLAN-Kameras hingewiesen und dies sogar in Fernsehbeiträgen dokumentiert, was einen nicht geringen Nachahmungseffekt auslösen dürfte. Ohne aktivierte Verschlüsselung sind solche Kameras durch handelsübliche WLAN-Router problemlos angreifbar, das nötige Wissen ist aufgrund der zahllosen WLANs in Privathaushalten weit verbreitet. Sie sollten daher keinesfalls ohne Schutzmechanismen, wie starke Verschlüsselung über WPA2 betrieben werden und haben im kommerziellen Umfeld nach Meinung von Experten nur in Ausnahmefällen etwas zu suchen.

Google Hacking

Suchbegriffe wie „google hacking kamera“ führen zudem schnell auf Listen mit im Internet einsehbaren, drahtgebundenen IP-Kameras. Ob die Betreiber dieser Kameras wirklich wollen, dass quasi jedermann zuschauen darf, was sich im eigenen Firmengelände oder dem Flur aktuell abspielt, darf zumindest für einen Teil der Fälle bezweifelt werden. Auch hier haben die Anwender meist schlicht beim Aufbau der Anlage vergessen, die Schutzmechanismen zu aktivieren. Anders als eine analoge Kamera besteht eine IP-Kamera nicht nur aus Objektiv und Video-Elektronik. In ihr ist ein kompletter Webserver eingebaut, der die Videobilder auf Anforderung durch die Steuersoftware in Form von IP-Paketen verschickt.

Wie bei jedem Webserver kann jeder Netzteilnehmer, der die IP-Adresse der Kamera kennt, diese zum Senden von Informationen auffordern. Umgekehrt kann ein anderer Server die Rolle der Kamera übernehmen, und mit ihrer IP- und MAC-Adresse im Netzwerk auftreten. Bei einem solchen Angriff würde einfach die Kamera vom Netzwerk getrennt und durch einen Laptop ersetzt, der die zuvor aus dem Netzwerkverkehr kopierten IP-Pakete mit unverdächtigen Videobildern erneut senden würde.

Netzwerksicherheit und IP-Kameras

IP-Netzwerke haben die Aufgabe, alle Teilnehmer in einen bidirektionalen Datenstrom einzubinden. Das unterscheidet sie fundamental von analogen CCTV-Systemen. Auch diese können selbstverständlich manipuliert und „angezapft“ werden. Dies geht aber nur durch auffällige mechanische Maßnahmen und erfordert immer Spezialkenntnisse, was den Kreis der Täter stark einschränkt. Durch die weite Verbreitung von Heimnetzen ist der Gebrauch von Analyse-Tools zum Aufspüren von Netzwerkknoten und Werkzeuge zum Mitschneiden von IP-Paketen einem breiten Kreis bekannt.

Experten warnen immer wieder, dass Überwachungskameras auf diese Weise auch zu einem Sicherheitsrisiko werden können, da man sensible Informationen quasi unkontrolliert jedem zur Verfügung stellt. Daher sollten alle berechtigten Teilnehmer eine PKI (Public-Key-Infrastruktur) bilden. Zusätzlich ist eine Firewall und/oder ein Watchdog Programm sinnvoll, das jeden nicht erwünschten Datenverkehr unterbindet und unzulässige Netzwerkteilnehmer sofort meldet. Bei sehr hohem Sicherheitsbedarf sind Speziallösungen geboten, die den Netzwerkverkehr von Außen nach Innen erlauben, die umgekehrte Richtung aber durch physikalische Effekte unterbinden. Die Konfiguration und die Pflege sowie Überwachung einer Firewall erfordert ein nicht geringes Maß an Kenntnissen.

Generell sollte für die IP-Kameras ein eigenes LAN aufgebaut werden. Wo man diesen Weg nicht gehen kann oder will, kommt der Firewall natürlich eine besondere Bedeutung zu. Ein weiteres Risikopotential liegt im ungeschützten Netzwerkanschluss selbst begründet. Steckverbindungen sollten gegebenenfalls mechanisch gegen Herausziehen und Austausch gesichert werden.

Auch bei der Anlage von Benutzerkonten können dem Verantwortlichen fatale Fehler unterlaufen. Längst nicht alle Personen, die Videobilder einsehen sollen, dürfen Einfluss auf die Konfiguration der Anlage bekommen. Sonst könnten sie die Verschlüsselung ausschalten, Aufzeichnungen löschen oder kopieren. Es ist daher genau zu regeln, wer welche Rechte besitzt, und wer das Passwort des Administrators erhält.

Um solche Angriffe zumindest zu erschweren, muss die Netzwerk-Kommunikation mit den Methoden geschützt werden, die aus dem Bereich des Onlinebankings bekannt sind. Dazu zählt eine gesicherte Authentifizierung der Netzwerkteilnehmer sowie eine verschlüsselte Kommunikation. Zeitstempel sollten zudem sicherstellen, dass es sich um aktuelle Kamerabilder handelt.

SSL-Protokoll

Wichtigster Bestandteil einer sicheren Infrastruktur ist das SSL-Protokoll. Es dient zur Verschlüsselung und zur Authentifizierung der Kommunikation zwischen Webservern und dem Browser.

Bild: Fotolia/Pawel Nawrot
(Bild: Fotolia/Pawel Nawrot)

Wie bei allen Verschlüsselungs-Systemen bietet auch https keine hundertprozentige Sicherheit, vor allem nicht gegen gut ausgerüstete Privatdetektive oder staatliche Dienste, die über entsprechende Spezialgeräte verfügen. Die Hürden sind nach Ansicht von Experten für viele Anwendungsfälle ausreichend hoch, wenn ein Chiffrierverfahren mit ausreichender Schlüssellänge verwendet wird. Wichtigste Voraussetzung ist natürlich, dass https auch vorhanden und verwendet wird.

Bei der Installation von IP-Kameras spielen die netzwerktechnischen Fertigkeiten sowie die Kompetenz in Sachen IT-Sicherheit eine immer wichtigere Rolle. Anwender wie auch Errichter müssen die Fallstricke der Konfiguration problemlos umschiffen können.

Hersteller zuweilen nachlässig

Die Hersteller bieten nicht immer Hilfe. Der Gelsenkirchener Sicherheitsexperte Prof. Norbert Pohlmann und sein Mitarbeiter Marco Smiatek machten im Jahr 2008 eine erschreckende Entdeckung. In den Handbüchern der IP-Kameras waren nicht einmal die vorhandenen Sicherheitsfeatures ausführlich erklärt, einige Hersteller hatten auf https gleich ganz verzichtet. Die Systeme wurden zudem in der Regel mit abgeschalteter Verschlüsselung ausgeliefert und der Nutzer im Handbuch nur unzureichend über die Risiken informiert.

Ein Angreifer kann mit einfachen Hilfsmitteln die unverschlüsselte Kommunikation zwischen Kamera und Benutzer mitlesen, und so Passwörter und den Nutzernamen in Erfahrung bringen. Der Ratschlag der Experten: Im Konfigurationsmenü zunächst https aktivieren, und erst dann die – oft im Handbuch abgedruckten und damit allgemein bekannten – Standard-Passwörter gegen eigene austauschen, wobei auch hier auf eine ausreichende Länge zu achten ist.

Auf die Kritik aus Beraterkreisen haben einige Hersteller inzwischen reagiert. So erleichtert beispielsweise die für Mitte 2010 erwartete neue Bedienoberfläche von Mobotix die Errichtung eines sicheren Netzwerkes. Ein kryptographischer Check löst bei manipulierten Bildern Alarm aus.

Einer der Gründe, warum nicht alle Hersteller https als Protokoll anbieten, dürfte die nicht geringe Rechenleistung sein, welche die Verschlüsselungs-Algorithmen benötigen. Netzwerkkameras verfügen in der Regel nur über einen Chip für Videokompression und Webserver, der aus Kostengründen kaum Reserven für zusätzliche Dienste bietet. Die von manchen Sicherheitsexperten geforderte starke Bild-für-Bild-Verschlüsselung würde einen zusätzlichen, leistungsstarken Mikroprozessor erfordern.

Kritische Außenkameras

Angreifer könnten aber nicht nur gefälschte, alte Videobilder einspeisen, während sich nach Rififi-Manier längst Personen an Fassaden und Fenstern zu schaffen machen. Der bidirektionale Charakter der Datenleitung ermöglicht Angriffe auf die IT-Infrastruktur an sich. Schon bei normalen Sicherheitsanforderungen ist der ungeschützte Betrieb von IP-Außenkameras über das vorhandene interne Datennetz grob fahrlässig, erläutert Stefan Strobel, Eigentümer der Sicherheitsberatungsfirma Cirosec GmbH. Zwar wird für Überwachungskameras meist eine separate Netzwerkverkabelung installiert, dies ist aber längst nicht überall der Fall.

Auf jeden Fall sollten die elementaren Sicherheitsanforderungen innerhalb eines jeden Firmennetzwerkes eingehalten werden. Nicht benötigte Kommunikationsports sollte der Anwender daher auf jeden Fall schließen. „In besonders schwierigen Situationen, beispielsweise bei der Videoüberwachung von internen Hochsicherheitsbereichen empfehlen wir unseren Kunden Produkte, die einen Zugriff garantiert nur in eine Richtung ermöglichen“, so Stefan Strobel, „da sie physikalische Effekte ausnutzen, die man nicht durch Software manipulieren kann.“ Solche Geräte schotten zwei Netzwerkstränge total voneinander ab, sie stellen somit quasi eine „Informationsdiode“ dar. Alle Signale die aus einem potentiell unsicheren Außenbereich nach innen übermittelt werden, fließen über eine Laser-Leuchtdiode auf eine Photodiode. Ein proprietäres Netzwerkprotokoll dient zur Anbindung an die normale IP-Infrastruktur. Somit gibt es keine Möglichkeit, im Außenbereich Informationen anzufordern und dort einzusehen.

Konfiguration und Betrieb von IP-Kameras

Netzwerkkameras sind quasi abgespeckte PCs mit Objektiv – und damit den Risiken der PC-Welt ausgesetzt. Außerdem sind sie ein Teil von TCP/IP-Netzwerken und damit jenen Gefahren ausgesetzt, die aus den Schwachstellen dieses Protokolls erwachsen.

IP-Kameras senden ihre Bilder normalerweise im so genannten Real Time Streaming Protokoll (RTSP). Die so gesendeten Aufnahmen sind von jedermann, der Zugriff auf einen Knoten des Netzwerkes hat, einsehbar. Dies kann bei Kameras in sensiblen Bereichen zu erheblichen Sicherheitsproblemen führen. Noch weit unangenehmer wird es, wenn die Kamera vom Netz entfernt wird und gefälschte Bilder eingespielt werden. Unter Umständen muss sich der Angreifer dazu gar nicht an der eigentlichen Kamera zu schaffen machen, sondern den eingebauten Webserver durch ein Übermaß an Anfragen so in die Knie zwingen, dass nur seine – manipulierten – Datenpakete in der Zentrale ankommen. Ein Innentäter kann diesen Angriff vom Schreibtisch aus führen. Da sich bislang kein verschlüsseltes Streaming-Protokoll etablieren konnte, bleibt SSL der einfachste Weg, sich gegen diese Bedrohung zu schützen.

Da die Kameras in der Regel mit den niedrigsten Sicherheitseinstellungen ausgeliefert werden, ist es Sache des mit der Installation beauftragten Mitarbeiters oder des beauftragten Dienstleisters, diese zu aktivieren.

„Entscheidend ist die Videoprojektierung“, erläutert Peter Loibl, Geschäftsführer der Von zur Mühlenschen Unternehmensberatung, „sie schreibt vor, was der Auftraggeber sehen muss und was nicht. Anhand dieser Planung werden die Standorte festgelegt sowie Kameras und Objektive ausgewählt.“

Entsprechende Entscheidungen sollte der Auftraggeber nach Beratung selber treffen und nicht den ausführenden Firmen überlassen, die eventuell nach sachfremden Kriterien entscheiden und die Montage Fachfremden überlassen, die mit der sicheren Konfiguration überfordert sind.

Innerhalb des Netzwerkes sollten Firewalls und/oder ein Watchdog dafür sorgen, dass aufgezeichnetes Videomaterial nicht per Netzwerkbefehl gelöscht oder manipuliert werden kann. Dazu muss der Auftraggeber natürlich zunächst festlegen, welche Räumlichkeiten und welchen Nutzerkreis er als „sicher“ einstuft.

Bernd Schöne, freier Autor in München

Gerichtsverwertbarkeit von Videobildern

Dirk Klages / / Grundlagen Video Optik, Planung Videoüberwachung
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2010, S. 50

Unverfälschte Beweiskraft

Ein Einbruch ist passiert, der Ärger um den entstandenen Schaden ist groß. Zum Glück besitzt man eine Videoanlage, mit der sich der Vorfall sicher aufklären lässt. Doch oftmals folgt beim Betrachten der Bilder die große Ernüchterung: Man sieht, dass ein Diebstahl stattfindet, den Täter kann man auf dem Video allerdings nicht erkennen. Und dabei hatte man doch extra das Gerät gewählt, dessen Aufnahmen laut Beschreibung „vor Gericht zugelassen sind“. Was verbirgt sich eigentlich hinter dem Begriff „Gerichtsverwertbarkeit“ und was muss man als Anwender beachten?

Bild: Dallmeier
Die richtige Technik richtig installiert und dazu noch der Nachweis, dass die Bilder manipulationsgeschützt sind – das sind die wichtigsten Punkte, die es beim Thema „Gerichtsverwertbarkeit von Videoaufzeichnungen“ zu beachten gilt. (Bild: Dallmeier)

„Gerichtsverwertbarkeit“ heißt, dass die Videoaufnahmen als Beweismittel vor Gericht anerkannt und zugelassen sind. Um dies zu bestätigen, gibt es ein Zertifikat, das von LGC Forensics, früher bekannt als Kalagate, ausgestellt wird. LGC Forensics prüft, ob der Recorder über einen Verschlüsselungsschutz verfügt, der vor Fremdzugriff in das „geschlossene“ System schützt und eine Manipulation von außen verhindert.

Außerdem müssen die Aufzeichnungsgeräte fälschungssicher gestaltet werden, um die Unverfälschtheit der Bilder nachzuweisen. Kurz gesagt: Es muss sichergestellt werden, dass die Bilder auf dem Weg vom Aufzeichnungsgerät bis zum Gericht nicht verändert wurden, zum Beispiel bei der Auslagerung auf CD.

Wasserzeichen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Manipulationsversuch zu verhindern. Ein Verfahren besteht darin, ein elektronisches Wasserzeichen einzubauen. Das heißt: Es werden gewisse Informationen, so genannte Wasserzeichen, beim Schreibprozess auf den Recorder mit in das Bild eingebunden. Versucht man später, das Bild in irgendeiner Weise zu bearbeiten oder zu verändern, wird das Wasserzeichen automatisch gelöscht. Um die Unverfälschtheit der Bilder nachzuweisen, genügt eine Überprüfung, ob das Wasserzeichen noch vorhanden ist.

Die Bestätigung über die „Gerichtsverwertbarkeit“ der Bilder beschäftigt sich also nur mit dem Weg vom Aufzeichnungsgerät zum Gericht – es sagt aber nichts darüber aus, welche Qualität die Bilder haben.

Wahl der richtigen Technik

Die Wahl der richtigen Technik spielt also eine wichtige Rolle. Bereits bei der Entscheidung für eine bestimmte Kamera sollte man sich Gedanken machen, was man später eigentlich mit den Bildern erreichen will. Also: Will ich wahrnehmen, detektieren, erkennen oder gar identifizieren? Wahrnehmen heißt: Man beobachtet, dass da „etwas“ ist.

Bei einer Detektion sieht man, dass es sich um einen Menschen und nicht etwa um ein Tier handelt. Noch genauer ist die Erkennung, also: Es ist eine Frau und kein Mann. Die detaillierteste Stufe schließlich ist die Identifizierung: Man erkennt, dass es sich um „Frau XY“ handelt.

Solche Überlegungen muss man vor der Installation einer Überwachungsanlage anstellen. Wenn man beispielsweise nur einen groben Überblick über einen weitläufigen Parkplatz haben will, darf man später nicht erwarten, ein einzelnes Nummernschild erkennen zu können.

Pixel bleibt Pixel

Gerade in Bezug auf die neue High-Definition-Technologie (HD) kommt es häufig zum so genannten „Pixel-“ oder „Auflösungsirrtum“. Mit einer hochwertigen HD-Kamera, die im 16:9 Bildformat aufnimmt, hat man einen größeren Bereich im Blick als mit einer herkömmlichen Standard-Definition-Kamera (SD) – bei einer Tankstelle sieht man jetzt vielleicht alle drei Tanksäulen, wo man vorher nur zwei im Bild hatte.

Eine hervorragende Tiefenschärfe und ein Auflösungsgewinn gegenüber 4CIF sind weitere Vorteile, auch der Zoom bietet entsprechende Möglichkeiten. Für eine Übersichtskamera sind das hervorragende Eigenschaften – aber kein „Allheilmittel“. Um beispielsweise ein Gesicht identifizieren zu können, muss das Gesicht im Bild mindestens eine Breite von 150 Pixel aufweisen – das gilt für Standard-Definition genauso wie für High-Definition.

Wo man früher also entsprechende Berechnungen anstellte, um das passende Objektiv auszuwählen, wird dies bei HD-Technologie oftmals vernachlässigt – „man kann ja zoomen“. Aber letztendlich gilt: Pixel bleibt Pixel, da hilft auch der beste Zoom nichts. Wenn das Ziel also „Identifizierung von Personen“ lautet, sollte sichergestellt werden, dass die tatsächliche Pixelgröße, die für die Identifizierung eines Gesichts nötig ist, auch erreicht wird.

Lichtempfindlichkeit

Ein weiterer Punkt: Je mehr Pixel eine Kamera hat, desto weniger lichtempfindlich ist sie! In der Regel wird man bei Nachtsituationen mit einer Megapixelkamera schlechtere Ergebnisse erzielen als mit einer SD-Kamera.

Oft treten bei Megapixelkameras Wischeffekte bei Bewegung auf – um dies zu vermeiden, kann man kürzere Verschlusszeiten wählen, sollte aber bedenken, dass dann wiederum ausreichend Licht nötig ist. Apropos Licht: Wenn die Kamera extremen Lichtbedingungen ausgesetzt ist, zum Beispiel starkem Gegenlicht durch große Glasfassaden, sollte man sicherstellen, dass sie solche Situationen auch meistern kann, denn oftmals ist ein hohes Dynamikverhalten wichtiger als die Anzahl der Pixel.

Man sollte auch abwägen, ob die Beobachtung aus mehreren Perspektiven besser ist als ein einziger weitwinkliger Blickwinkel mit HD oder Megapixel. Beim Errichten einer Videoanlage sollte immer die beste Technik für die jeweilige Anforderung geplant werden.

Neben der Kamera ist natürlich auch die Wahl des passendes Aufzeichnungsgerätes von Bedeutung. Kann der Recorder in genügend hoher Auflösung aufzeichnen? Arbeitet das Gerät zuverlässig und bietet eine hohe Ausfallsicherheit? Denn was nützt es, wenn die Bilder vor Gericht zugelassen sind, der Recorder im entscheidenden Moment aber gerade ausgefallen ist?

Richtige Installation

Selbst die beste Technik nutzt nichts, wenn sie falsch installiert wurde. Wenn das Gesicht des Kunden, der an der Kasse zahlt, erkannt werden soll, muss die Kamera in einem möglichst flachen Winkel zum Gesicht angebracht werden. Wird sie hingegen an der Decke montiert, kann man zwar den Hut oder Scheitel des Kunden erkennen, aber – vorausgesetzt er sieht nicht zufällig nach oben direkt in die Kamera – nicht sein Gesicht.

Ein anderer Aspekt: Je größer die Brennweite, desto höher ist der tote Winkel vor der Kamera. Im ungünstigsten Fall könnte das heißen: Man sieht auf den Aufzeichnungen, dass weiter hinten im Laden gerade etwas Verdächtiges passiert, kann die Person auf die Entfernung allerdings noch nicht identifizieren. Sobald sie sich aber der Kamera nähert, steht sie im toten Winkel und wird von der Kamera überhaupt nicht mehr erfasst.

Dies sind nur zwei Beispiele von vielen, die in der Praxis leider immer wieder vorkommen. Dabei könnten solche Fehler leicht vermieden werden, wenn man sich bereits im Vorfeld Gedanken macht, was man mit den Bildern erreichen will.

Die richtige Kombination macht’s

Die richtige Technik richtig installiert und dazu noch der Nachweis, dass die Bilder manipulationsgeschützt sind – das sind die wichtigsten Punkte, die es beim Thema „Gerichtsverwertbarkeit von Videoaufzeichnungen“ zu beachten gilt.

Gerade neue Technologien, wie etwa Megapixel- oder High-Definition-Kameras, bieten zahlreiche Möglichkeiten und Vorteile. Immer vorausgesetzt natürlich, dass sie richtig eingesetzt werden. Vor einer Kaufentscheidung sollte man sich also genau überlegen, welches Ziel man mit der Überwachung eigentlich erreichen will und die Anlage entsprechend planen.

Armin Biersack, Manager Application Engineering bei der Dallmeier Electronic GmbH & Co. KG

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

DSP Chip-Satz Technologie für CCTV-Kameras

Dirk Klages / / CCTV neue Technologien
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2010, S. 44 bis 46

Digitaler Turbolader

Bild: Samsung Techwin
Insbesondere bei DSP-Chipsätzen, die das Bild digital weiterverarbeiten, ist es zu erheblichen Weiterentwicklungen gekommen. (Bild: Samsung Techwin)

Darüber hinaus kam es in diesem Bereich auch noch zu einer ganzen Reihe anderer technischer Neuentwicklungen, dank derer die Endanwender aus den Investitionen, die sie in ihre CCTV-Systeme getätigt haben, nun das Beste herausholen können.

In der Vergangenheit haben sich Betreiber von CCTV-Systemen vielleicht damit zufrieden gegeben, nur die allgemeine Beschreibung zu einem bestimmten Kameramodell zu lesen, um zu entscheiden, ob diese Kamera für ihr eigenes CCTV-Projekt geeignet war. Wenn der Beschreibung nach in der Kamera ein 1/2-Zoll- oder 1/3-Zoll-Chip von einem bekannten Hersteller integriert war, war das vielleicht schon ausreichend für die Entscheidung, diese Kamera in das eigene System zu integrieren.

In der Zwischenzeit ist es bei den Kameratechnologien jedoch zu erheblichen Weiterentwicklungen gekommen und obwohl heute Größe und Typ des Bildsensors einer Kamera weiterhin eine wichtige Rolle bei der Qualität des erzeugten Videobildes spielen, besonders bei Schwachlichtbedingungen, ist es doch der DSP-Chipsatz, der das Bild digital verarbeitet und bei dem in letzter Zeit die größten Fortschritte in Leistungsfähigkeit und Funktionalität von Kameras erzielt wurden. Im Folgenden werden nur einige der vielen neuen Einrichtungen und Funktionen von Kameras aufgeführt, die Betreibern von CCTV-Systemen nun zur Verfügung stehen.

Bildauflösung

Die neuesten DSP-Chipsätze sind so ausgelegt, dass sie zu einer größeren Bildstabilität und einer verbesserten Verarbeitung von beweglichen Bildern führen. Es werden nunmehr Farbbilder mit einer erstaunlich hohen Bildauflösung von 600 TV-Linien und Schwarz/Weiß-Bilder mit einer Auflösung von 700 TV-Linien möglich. Chipsätze der nächsten Generation werden noch bessere Auflösungen ermöglichen. Es stehen nun eine Vielzahl von Kameras zur Verfügung, die bei Aktivieren der Funktion „Sens-Up” noch bei 0,001 Lux ohne zusätzliche Ausleuchtung akzeptable Bilder produzieren können. Zum Vergleich: 0,001 Lux stellen fast vollkommene Dunkelheit dar. Mit der Entwicklung von Megapixel-DSP-Chipsätzen werden von nun an noch bessere Auflösungen und eine noch größere Funktionsvielfalt möglich werden.

Unterdrückung von Bildrauschen

Bildrauschen bei CCTV-Videobildern ist der häufigste Grund dafür, dass Videos als unzuverlässiges Beweismaterial angesehen werden. Dies ist insbesondere in Umgebungen mit schlechtem Licht der Fall. Dies gilt jedoch nicht immer, da Bildrauschen bei allen Lichtbedingungen erzeugt werden kann. Bildrauschen tritt auf, wenn die Funktion „AGC” („Automatic Gain Control” – Automatische Verstärkungsregelung) versucht, ein schwaches Videosignal auszugleichen. Normalerweise sind es jedoch die Effekte „Körnigkeit“ und „Schnee“, die ein Bild unbrauchbar machen, und erst in zweiter Linie die wirkliche Dunkelheit. Wenn dieses Bildrauschen also aus dem Bild eliminiert werden könnte, würde das Bild wieder brauchbar sein.

Bild: Samsung Techwin
Steigerung der Bildqualität durch Rauschunterdrückung. (Bild: Samsung Techwin)

Dieser Gedanke lag der Entwicklung der Technologie zur Bildrauschunterdrückung zugrunde. Diese Technologie macht Kamerabilder durch Eliminierung von starkem Bildrauschen sauberer und schärfer, ohne aber gleichzeitig Geisterbilder oder verschwommene Bewegungen im Bild zu erzeugen. Unabhängig durchgeführte Tests haben nachgewiesen, dass mit Hilfe der Technologie zur Unterdrückung von Bildrauschen Farbbilder auch dann scharf und sauber bleiben, wenn Farbinformationen aufgrund von fehlendem Licht verloren gehen.

Diese Technologie zeigt beim Betrieb der Kamera im Schwarz/Weiß-Modus noch eindrucksvollere Ergebnisse. Wenn ein CCTV-System einen Bereich überwacht, wo bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen klare, saubere und detailreiche Bilder erforderlich sind, können Kameras, die die Technologie zur Bildrauschunterdrückung verwenden, viele Probleme lösen, bei denen herkömmliche Kameras wahrscheinlich versagen würden. Da bei der Signalverarbeitung der Rauschabstand vergrößert und sowohl zufällig erzeugte als auch vorhersagbare Rauschquellen einbezogen werden, kann auch eine durch sich bewegende Fahrzeuglichter erzeugte Streifenbildung eliminiert werden.

Bei der neuesten Technologie zur Rauschunterdrückung wird ein „Pattern Matching“ (Musterabgleich) genannter Prozess angewandt. Dieser unterdrückt gleichzeitig das Bildrauschen und erhält in statischen und Bewegtbildern die Ränder von Objekten. Nach der Unterdrückung des Rauschens wird ein Abgleichsystem mit einer sehr kleinen Matrix (drei mal drei Felder) angewendet, das sicher stellt, dass das von der Kamera erzeugte Bild dem Originalbild so nahe wie möglich kommt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser erstaunlichen Technologie ist, dass dabei auf einem Digitalvideorecorder bis zu 70 Prozent an Speicherplatz eingespart und beim Ansehen der Videobilder über ein Netzwerk die Bandbreitennutzung maximiert werden können.

Koaxialsteuerung

Auf mehrsprachigen Bildschirmmenüs kann jetzt über Koaxialsteuerkabel entweder von einer lokal gelegenen oder bequem von einer abgesetzten Steuerkonsole aus zugegriffen werden. Bei der Koaxialsteuerung können sowohl Videodaten als auch Telemetriedaten über das Koaxialkabel gesendet werden. Damit wird ein voller Zugriff auf alle Funktionen für die Einrichtung der Kamera und alle PTZ-Funktionen der Kamera möglich. Die neue Technologie führt potentiell zu echten Kosteneinsparungen, da sich dabei der Umfang der Verkabelungsstruktur verringert und gleichzeitig genügend Flexibilität besteht, um bestehende Systeme durch schnell und leicht nachzurüsten.

Bild: Samsung Techwin
Während des letzten Jahres wurde im Bereich Chipsatz-Technologie eine beträchtliche Anzahl neuer technischer Entwicklungen am Markt vorgestellt. (Bild: Samsung Techwin)

Diese hoch entwickelte Chipsatz-Technologie bietet auch fortschrittliche Einrichtungen wie Tag/Nacht-Betrieb und die „Frame-Integration“-Funktion zur Verbesserung der Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen sowie acht programmierbare „Smart“-Bewegungserkennungszonen und nicht weniger als zwölf maskierbare Privatzonen. Mit der stetig zunehmenden Zahl von Überwachungskameras in unserem täglichen Leben entsteht gleichzeitig auch ein zunehmender Bedarf für den Schutz von privaten und empfindlichen Daten.

Mit Hilfe der in den neuesten Kameras nun zur Verfügung stehenden Funktion „Privacy Masking“ (Maskierung von Privatzonen) können zum Beispiel Bildschirme von Geldautomaten oder die Fenster von Privatwohnungen im angezeigten Videobild „maskiert“ (das heißt verschleiert) werden. Da auf den Kameras die Möglichkeit besteht, zwölf voneinander unabhängige Privatzonen zu maskieren, wird ein Ausgleich zwischen der Notwendigkeit der Überwachung und den Anforderungen zum Schutz der Privatsphäre erreicht. Es muss also nicht immer ein ganzes Gebäude, sondern es können auch nur einzelne Fenster und Türen dieses Gebäudes maskiert werden.

Mehr erkennen

Mit der Funktion Super Dynamic Range (SSDR) werden dunklere Bereiche in einer Aufnahmeszene aufgehellt und gleichzeitig die Ausleuchtung von helleren Bereichen auf dem gleichen Niveau gehalten. Damit werden dunklere Bereiche nun sichtbarer gemacht und der Beobachter kann jetzt auch Objekte erkennen, die zuvor im Schatten geblieben wären.

„Highlight Compensation“ identifiziert Bereiche im Bild mit übergroßen Weißanteilen, das heißt übermäßig helle Bereiche, und neutralisiert diese, indem sie diese Bereiche in Schwarz/Grau umwandelt. Damit kann die Kamera gewissermaßen „an diesen Bereichen vorbeischauen“ und der Kamerabediener kann zuvor versteckte Details erkennen. „Digital Image Stabilisation“ wiederum gleicht die durch starken Wind oder Vibrationen auf die Kamera ausgeübten Wirkungen aus.

Die für Forschung und Entwicklung aufgewendeten erheblichen Investitionen haben sich gelohnt, da damit bemerkenswerte Verbesserungen in der Bildqualität und in der Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen erzielt und zusätzliche Funktionen integriert werden konnten. Vor nur drei Jahren herrschte allgemein die Meinung, dass innovative technische Einrichtungen, wie „Digital Image Stabilisation“ (digitale Bildstabilisierung), „Highlight Compensation“ (Spitzlichtkompensation) und „Dynamic Backlight Compensation“ (Dynamische Gegenlichtkompensation) nur in den teuersten CCTV-Kameras zur Verfügung stehen. Mittlerweile stehen diese Einrichtungen auch in gewerblich genutzten und preisgünstigen Kameras zur Verfügung.

Ralf Balzerowski, Account Manager Deutschland in der Konzerndivision professionelle Sicherheitssysteme von Samsung Techwin Europe Ltd.

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HDTV in der IP-basierten Videoüberwachung

Dirk Klages / / IP-Video HD Mega-Pixel
Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2010, S. 40 bis 43

Mehr als nur hochauflösend

HDTV ist heutzutage im Consumermarkt in aller Munde und gewinnt auch in der Welt der IP-basierenden Videoüberwachung zunehmend an Bedeutung. Erste HDTV-fähige Netzwerkkameras werden von verschiedenen Herstellern auf dem Markt angeboten, zudem gibt es auch immer mehr Videomanagement-Softwarelösungen, die HDTV-Bilder anzeigen und speichern können.

Bild: Axis
(Bild: Axis)

Doch was verbirgt sich genau hinter dem geläufigen Begriff HDTV und welche Vorteile ergeben sich durch HDTV in der IP-basierten Video- überwachung?

HDTV ist die Abkürzung für „High Definition Television“ und steht für ein hoch auflösendes Fernsehbild. Die HDTV-Nomenklatur setzt sich aus der Zeilenanzahl, dem Bildaufbauverfahren und der Bildrate zusammen. Als Zeilenanzahl kommen entweder 720 oder 1.080 Zeilen in Frage und als Bildaufbau- verfahren das Progressive Scan (p) oder Interlaced (i). HDTV bietet mögliche Bildraten von 24, 25, 30, 50 oder 60 Bildern/Sekunde. Gebräuchliche Varianten sind heute 720p, was einer Auflösung von 1.280 mal 720 Pixel entspricht oder 1080i beziehungsweise 1080p, die jeweils eine Auflösung von 1.920 mal 1.080 Pixel liefern. Alle drei Varianten werden heute in der Regel mit einer Bildrate von 25 oder 30 Bildern/Sekunde genutzt. 720p kommt im Consumermarkt für das Broadcasting von HDTV (TV @Home) zum Tragen und 1080i/p wird beispielsweise bei Blu-ray sowie Computer-Grafiken verwendet.

HDTV-Standards

Ein entscheidender Punkt in der HDTV-Technik sind die Standards der Society of Motion Picture and Television Engineers, abgekürzt SMPTE. Dieser Fachausschuss hat zwei wesentliche HDTV-Standards definiert: SMPTE 296M (entspricht der Definition von „720p”) und SMPTE 274M (für die Definition von „1080i” oder „1080p”). Diese Standards legen im Wesentlichen die Auflösung, das Seitenverhältnis, das Bildaufbau- verfahren, die Bildrate und den verwendeten Farbraum (Gamut) fest.

Wie zuvor beschrieben entspricht 720p einer Auflösung von 1.280 mal 720 Pixel und 1080i/p einer Auflösung von 1.920 mal 1.080 Pixel. Vergleicht man diese Auflösungen mit der 4CIF-Auflösung (704 mal 576 Pixel) nach dem im europäischen Raum verwendeten PAL-Verfahren, so entspricht 720p der 2,2-fachen Auflösung von 4CIF und 1080i/p der fünffachen Auflösung. Für die Videoüberwachung bietet die höhere Auflösung entweder die Möglichkeit, Bilder mit einer höheren Pixeldichte, also Detailhaltigkeit, abzurufen oder bei gleicher Pixeldichte mit einer Kamera einen größeren Bereich abzudecken.

Bildseitenverhältnis

Das Bildseitenverhältnis bei HDTV entspricht 16:9, anstelle des sonst genutzten Seitenverhältnis von 4:3. Letzteres ist historisch bedingt und wurde eingeführt, um die Produktionskosten von Bildröhren zu verringern, da man bei diesem Seitenverhältniss mit einer geringeren Materialdicke auskam. 4:3 entspricht nicht dem Sichtfeld des menschlichen Auges, was dazu führt, dass das menschliche Auge bei der Bildbetrachtung schneller ermüdet und wir dazu neigen, Details im unteren und oberen Bildbereich zu übersehen. Anders sieht es bei 16:9 aus: Dieses Seitenverhältnis entspricht mehr dem Sichtfeld des menschlichen Auges. Somit ist es für den Betrachter wesentlich angenehmer, und das Auge ermüdet weniger schnell bei der Bildbetrachtung. Gerade für Sicherheitsdienste, die oft lange Zeit vor den Überwachungsbildschirmen sitzen, ist das ein nicht zu unterschätzender Pluspunkt.

Als Bildaufbauverfahren kommt bei HDTV das Vollbildverfahren (Progressive Scan) zum Tragen oder das Zeilensprungverfahren (Interlaced). Letzteres kennt man von analogen Kameras. Es hat den Nachteil, dass bei Objekten, welche sich schnell an der Kamera vorbeibewegen, Kamm-Effekte (Interlaced-Problem) auftreten können. Diese werden durch den zeitlichen Versatz zwischen der Aufnahme der ungeraden Zeilen und der geraden Zeilen hervorgerufen. Für die Darstellung von bewegten Objekten sollte demnach bei HDTV auch vornehmlich das Vollbildverfahren zum Einsatz kommen. HDTV nutzt einen größeren Farbraum und bietet dadurch den Vorteil, dass HDTV- Aufnahmen sich durch eine bessere Farbdarstellung, beziehungsweise Farbtreue auszeichnen.

Bandbreitenbedarf

Stellt sich die Frage, wie sich die Vorteile von HDTV auf den Bandbreiten- und Speicherbedarf auswirken? 720p entspricht der 2,2-fachen Auflösung von 4CIF beziehungsweise der dreifachen Auflösung von VGA. 1080i/p entspricht der fünffachen Auflösung von 4CIF und der 6,75-fachen Auflösung von VGA. Für eine grobe Hochrechnung kann man den Faktor der Auflösungssteigerung nutzen, um den Bandbreiten- und Speicherbedarf von HDTV zu kalkulieren. Das bedeutet: Wenn man die fünffache Auflösung hat, dann benötigt man in etwa auch die fünffache Bandbreite und Speichervolumen. Messungen in der Praxis zeigen, dass eine Netzwerkkamera bei VGA-Auflösung mit 25 Bildern/Sekunde bei der Nutzung von Motion-JPEG (M-JPEG) eine durchschnittliche Bandbreite von 8,5 Megabit/Sekunde (MBit/s) benötigt, bei dem HDTV-Format 1080i 43,7 MBit/s. Arbeitet man mit MPEG-4 Part 2, so kommt man auf etwa vier MBit/s für Videos in VGA und zwölf MBit/s bei 1080i. Natürlich gehört MPEG-4 Part 2 zu den klassischen Videokompressionsverfahren, bei denen die resultierenden Bandbreiten in der Praxis immer von dem Anteil der Veränderungen im Bild abhängig sind. Diese Werte machen jedoch deutlich, dass der Durchbruch von HDTV nur in Verbindung mit effizienten Komprimierungsverfahren stehen kann.

Die Lösung des erhöhten Bandbreitenaufkommens liegt in der Verwendung von H.264 alias MPEG-4 Part 10 (auch als Advanced Video Coding, kurz AVC bezeichnet). H.264 zeichnet sich durch eine erhöhte Komprimierungseffizienz aus (siehe Tabelle 1), wodurch sich heute hochauflösende HDTV-Videos mit 25/30 Bildern/Sekunde bei Bandbreiten von durchschnittlich vier MBit/s übertragen lassen, die man bisher bei VGA- oder 4CIF-Videos unter MPEG-4 Part 2 kannte. Somit kann dank H.264 der erhöhte Bandbreitenbedarf von HDTV ausgeglichen werden.

Motion JPEG MPEG-4 P. 2* H.264*
Ø Kompressions- effizienz 1 Bit/Pixel 0,5 Bit/Pixel 0,2 Bit/Pixel
VGA-Video @ 25 B/s 8,5 MBit/s
(42 kByte/Bild)		 4,25 MBit/s 1,7 MBit/s
720p-Video @ 25 B/s 26 MBit/s
(130 kByte/Bild)		 – 3,8 MBit/s
1080i-Video @ 25 B/s 43,7 MBit/s
(218 kByte/Bild)		 – 5,4 MBit/s

*Kompressionslevel 10 % und GOV-Länge 8 (bei H.264 und MPEG-4)
Tabelle 1: Kompressionseffizienz der verschiedenen Verfahren und Bandbreitenbedarf

Keine Kompromisse

Betrachtet man die Werte in Tabelle 1, so bietet H.264 im Vergleich zu MPEG-4 Part 2 bei einem Kompressionslevel von zehn Prozent etwa eine doppelt so hohe Kompressionseffizienz. Vergleicht man die Effizienz zu M-JPEG, macht der Unterschied bereits 80 Prozent aus. Die Werte aus der Praxis zeigen, dass man für eine VGA-Videosequenz mit 25 Bildern/Sekunde unter MPEG-4 Part 2 etwa 4,25 MBit/s benötigt und für ein HDTV-Video in 720p unter H.264 eine Bandbreite von 3,8 MBit/s (bei einem 1080i-Video mit 25 Bildern/Sekunde wären es 5,4 MBit/s). Somit bestätigt sich die Aussage, dass man dank H.264 für eine Videoübertragung in HDTV-Qualität in etwa dieselbe Bandbreite benötigt, wie bei einem VGA-Video unter MPEG-4 Part 2. Betrachtet man die Werte bei einem Kompressionslevel von 30 Prozent, so kommt man sogar für ein Video in 1080i in den Bereich der vier MBit/s. Diese Beispiele zeigen klar, dass man heute in der Lage ist, Videos in HDTV-Qualität zu übertragen und zu speichern, ohne dass man tatsächlich Kompromisse im Bandbreiten- oder Speicherbedarf eingehen muss.

Megapixel versus HDTV

Betrachtet man die HDTV-Auflösungen, so sind diese mit zwei Megapixel (1080i/p) und 0,9 Megapixel (720p) in die Liga der Megapixel-Auflösungen einzuordnen. Megapixelfähige Netzwerkkameras gibt es von verschiedenen Herstellern schon länger auf dem Markt und sind demnach nichts Neues. Betrachtet man jedoch diese Lösungen im Detail, so stellt man oft fest, dass teilweise die angebotenen Megapixel-Netzwerkkameras Videoströme mit Bildraten von gerade zwölf bis vier Bildern/Sekunde liefern können – im Vergleich zu den garantierten 25/30 Bildern/Sekunde bei HDTV-fähigen Netzwerkkameras. Der Begriff Megapixel entspricht keinem Standard und ist lediglich ein Synonym für die Anzahl der Pixel, die der Bildsensor beziehungsweise eine Netzwerkkamera liefert. Liegt die Pixelanzahl über der Schwelle von 1.000.000 Pixel, so spricht man von einer Megapixel-Auflösung.

Kamerahersteller neigen oft dazu, ihre Produkte mit dem Begriff „Megapixel“ zu schmücken, ohne auf die Kompromisse in der Bildrate hinzuweisen. Somit wird bei Megapixelkameras dem Käufer abverlangt, sich mit der tatsächlichen Performance der Kamera im Detail auseinanderzusetzen und die erzielbare Bildrate zu prüfen. Dasselbe gilt auch für das Prädikat HD, denn HD-fähige Netzwerkkameras versprechen lediglich die hochauflösende Bilddarstellung aber nicht die Bildrate von 25/30 Bildern/Sekunde. Man sollte also immer darauf achten, dass die Kameras auch die jeweiligen SMPTE-Standards unterstützen.

Vorteil HDTV

Geht man von den üblichen Kriterien für die Projektierung einer Videoüberwachungsanlage aus, die in der klassischen CCTV-Branche angewendet werden, so kann eine analoge Kamera mit einer Auflösung von 704 mal 576 Pixel lediglich eine Szene von 1,73 mal 1,41 Meter darstellen. Bei dieser Szene ergibt sich eine Pixeldichte von etwa vier Pixel pro Zentimeter, wobei dies der Anforderung für Personenidenti- fizierung entspricht, bei der eine Person mit 120 Prozent (1,4 Meter von einer 1,7 Meter großen Person) im Bild dargestellt wird. Verwendet man anstelle der analogen Kamera eine HDTV-fähige Netzwerkkamera mit 1080i/p, so kann man bei gleicher Pixeldichte einen Bereich von 4,71 mal 3,84 Metern abdecken.

HDTV bietet mehr Details durch höhere Aufl ösungen und das Seitenverhältnis von 16:9.

Erster Vorteil der ersichtlich ist, ist die Tatsache, dass die Person in der Höhe vollständig dargestellt werden kann. Des Weiteren lässt sich eine 2,7-fache Bildbreite darstellen, was zum Beispiel bei der Überwa- chung von einem Eingangsbereich eines Warenhauses vorteilhaft wäre. In diesem Fall lässt sich die Anzahl der benötigten Kameras reduzieren und ein wesentlich größerer Bereich abdecken.

Kritiker könnten natürlich fragen, warum man in einem Warenhaus die Szene mit einer Höhe von 3,84 Metern abdecken soll, wenn erwachsene Personen zwischen 1,60 und 1,95 Metern groß sind. Stellt man den Blickwinkel der HDTV-Netwzerkkamera so ein, dass dieser in der Höhe einen realistischen Bereich von 2,20 Metern abdeckt, ergibt sich bei dem Seitenverhältnis von 16:9 eine Breite von 3,91 Metern. Dies ergibt im Vergleich zur analogen Kamera mehr als die doppelte Breite und eine Pixeldichte von fünf Pixel pro Zentimeter, was einer Steigerung in der Detailhaltigkeit von mehr als 50 Prozent und in der Darstellungsbreite von 100 Prozent entspricht.

Es bietet sich natürlich auch an, die HDTV-Kameras so einzusetzen, dass die höhere Pixelanzahl ausschließlich für die Steigerung der Detailhaltigkeit genutzt wird. Dies wäre zum Beispiel in einem Spielcasino vorteilhaft, bei denen man so Manipulationsversuche besser dokumentieren kann. Hier ist zudem die garantierte Bildrate ein Vorteil, welche bei der Darstellung von Bewegungsabläufen wichtig ist. Des Weiteren ist die hohe Detailhaltigkeit bei Personenidentifizierungen entscheidend, welche auf biometrischen Softwarealgorithmen basieren.

Bild: Axis
HDTV bietet Vorteile bei Video- überwachungslösungen mit An- spruch auf hohe Detailhaltigkeit. (Bild: Axis)

PTZ-Dome-Netzwerkkameras

Immer mehr kommen PTZ-Dome-Netzwerkkameras auf den Markt, die ebenfalls Bilder in HDTV-Auflösung liefern. Diese Kameras überzeugen auf den ersten Blick schon alleine durch ihre brillante Bildqualität. Entscheidend ist hier allerdings auch der technische Vergleich zu den herkömmlichen PTZ-Dome-Kameras, welche mit der 4CIF-Auflösung arbeiten. Denn möchte man mit beiden Kameravarianten einen bestimmten Bereich aus der Ferne darstellen, so benötigt man bei der HDTV-fähigen Variante einen geringeren optischen Zoomfaktor als bei 4CIF. Das Öffnungsverhältnis (F-Zahl) eines Objektivs und die damit verbundene Lichtdurchlässigkeit ist immer von der Brennweite (Zoomfaktor) abhängig – je größer die Brennweite, desto geringer ist die Lichtdurchlässigkeit. Demnach bieten die HDTV-fähigen PTZ-Dome-Netzwerkkameras über den gesamten Zoombereich betrachtet eine bessere Lichtempfindlichkeit, was sich positiv in der Qualität der Bilddarstellung äußert.

HDTV in der Praxis

Natürlich besteht keine Notwendigkeit, einen Videostream von einer Kamera in HDTV-Auflösung abzurufen, um diesen im 5×5-Splittview mit 25 Live-Streams pro Monitor im Kleinbildformat auf den Bildschirm darzustellen. Jedoch ist es vorteilhaft, die Bildspeicherung im Hintergrund mit hochauflösenden HDTV-Bildern zu betreiben sowie im Alarmfall den vollen Bildschirm nutzen zu können und bei der Live-Bildbetrachtung auf die HDTV-Darstellung umschalten zu können. So sind für die spätere Auswertung im Bildspeicher Aufnahmen mit einer hohen Detailhaltigkeit verfügbar und ereignisabhängig auch für die Live-Bildbetrachtung. Für das Abrufen der Videostreams in unterschiedlichen Auflösungen und Bildraten bieten heutige Netzwerkkameras die so genannte Multi-Streaming-Funktionalität. Das heißt, die Videostreams können simultan in unterschiedlichen Auflösungen, Bildraten, Kompressionsraten und Komprimierungsverfah- ren von den Netzwerkkameras abgerufen werden.

Somit lassen sich Szenarien einrichten, bei denen beispielsweise die kontinuierliche Bildspeicherung von HDTV-Bildern via M-JPEG mit einem bis vier Bildern/Sekunde läuft und simultan für die Live-Bildbetrachtung im Splittview ein H.264-Video mit einer Auflösung von zum Beispiel 320 mal 180 Pixel mit 25 Bildern/Sekunde abgerufen wird. Für die Live-Bildbetrachtung wird dann unter H.264 ein HDTV-Stream abgerufen, sobald der Bediener auf eine größere Darstellung oder sogar auf den Vollbildmodus umschaltet. Das Abrufen des Videostreams in HDTV-Darstellung kann natürlich im Alarmfall auch automatisch über die Ereignissteuerung der Netzwerkkamera oder der Videomanagement-Software erfolgen. Auf diese Weise lassen sich IP-basierte Videoüberwachungseinrichtungen realisieren, die hochauflösende Videos zur Verfügung stellen und schonend in der Bandbreitenauslastung sind.

Vertretbare Bandbreiten

Betrachtet man den durchschnittlichen Bandbreitenbedarf anhand des zuvor genannten Beispiels im Detail (siehe Tabelle 2), so ergeben sich für einen Videokanal in Summe für den normalen Betriebsfall ein Bandbreitenbedarf von 3,95 MBit/s und im Alarmfall von 7,8 MBit/s. Diese Bandbreiten stellen in einer heutigen Netzwerk-Infrastruktur keine Herausforderung dar und sind für den praktischen Betrieb durchaus vertretbar. Kritiker neigen fälschlicherweise dazu, den Bandbreiten- bedarf zu hoch anzusetzen, indem sie die maximalen Bandbreiten auf die Anzahl der Videokanäle hochrechnen. Bei dem Beispiel ist jedoch zu berücksichtigen, dass man ja nicht gleichzeitig von der Live- Bildbetrachtung mehrerer Videokanäle ausgehen kann.

Tabelle 2: Beispielkalkulation für den Bandbreitenbedarf eines Videokanals mit hochauflösenden HDTV-Videos (Zum Vergrößern Lupe anklicken)

Heute gibt es bereits viele HDTV-fähige Netzwerkkameras auf dem Markt, die Videoströme in 720p, 1080i und/oder 1080p bei Bildraten von 25 oder 30 Bildern/Sekunde liefern können. Somit stehen heute im Vergleich zu einem 4CIF-Bild die 2,2-fache (720p) oder fünffache (1080i/p) Auflösung zur Verfügung, ohne dass Kompromisse in der Bildrate eingegangen werden müssen – vorausgesetzt, dass die verwendete Netzwerkkamera die jeweils relevanten SMPTE-Standards unterstützt und somit die Bildrate garantiert wird. Es ist zu erwarten, dass es zukünftig HDTV-fähige Netzwerkkameras geben wird, welche 1080p bei Bildraten von 50 oder 60 Bildern/Sekunde liefern, sodass voraussichtlich die nächste Qualitätssteigerung in der Reduzierung der Bewegungsunschärfe von sich schnell bewegenden Objekten liegen wird.

Jörg Rech, Technical Trainer & Consultant bei der Axis Communications GmbH

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Handbuch der Videoüberwachungstechnik

Dirk Klages / / Literatur Videoüberwachung

Handbuch der Videotechnik

Der Verband für Sicherheitstechnik e.V. (VfS) präsentiert auf 223 Seiten sein neues Handbuch der Videotechnik. Mehr als 20 Experten haben ihr Erfahrungswissen und ihre Kompetenz bei der Erstellung eines Sachbuches eingebracht, das den neuesten Stand der Technik wiedergibt, alle relevanten Richtlinien und Normen aufführt und übersichtlich strukturiert, gleichzeitig Nachschlagewerk und Planungshandbuch ist.

Bild: VfS
(Bild: VfS)

Der Inhalt wurde über einen langen Zeitraum sorgsam recherchiert. Ausgewogenheit und neutrale Qualität der Informationen sowie viele praktische Beispiele machen dieses Handbuch zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel für Sicherheitsverantwortliche, planende Ingenieure, Bauherren, Errichterfirmen und große Anwender. Viele praktische Beispiele und eine klare Sprache erleichtern das Verständnis.

Eine Leseprobe finden Sie hier: Handbuch Videotechnik

Verband für Sicherheitstechnik e.V. (VfS)

Full-HD Video via Koaxialkabel per HD-SDI

Dirk Klages / / CCTV neue Technologien, CCTV-Video HD-SDI via Koax, CCTV-Video Produkt News, Hersteller News Video-Security
Fachartikel aus PROTECTOR 11/2010, S. 26 bis 27

Videoübertragung auf SDI-Basis

Koax-Comeback

In vielen Videoanlagen werden heute noch herkömmliche Koaxialkabel eingesetzt, um die Bilder der Überwachungskameras zu übertragen – in der Regel rein analog und damit störanfällig. Als einzige Alternative bot sich bisher nur der komplette Umstieg auf IP-Netze mit Ethernetverkabelung an – samt aller Vor- und Nachteile. Nun ist zusätzlich eine hochwertige, digitale Lösung verfügbar, mit der die traditionelle Verkabelung weiter genutzt werden kann.

(Bild: Aasset)

Digitales Video in Full-HD mit 1080p, in Echtzeit, unkomprimiert und von höchster Qualität, übertragen über eine Standard-Koax-Verbindung – möglich wird dies dank der aus der Fernsehtechnik kommenden Schnittstelle SDI.

Auf Basis dieses „Serial Digital Interface“, das im Zuge der Umrüstung vieler Fernsehsender auf HD populär geworden ist, wurde ein HDcctv-Standard entwickelt, der nun auch in der Sicherheitstechnik Broadcast-Qualität verspricht.

Seriell und digital

Unter der Bezeichnung SDI gibt es mehrere von den TV-Gremien ITU-R und SMPTE verabschiedete Standards für die serielle Übertragung von unkomprimiertem Digitalvideo über Koaxialkabel.

Der SDI-Standard spezifiziert verschiedene Übertragungsraten für unterschiedliche Klassen: Gebräuchlich sind SD-SDI (Standard SD-TV), ED-Auflösung (EDH) und HD-SDI (HD-Auflösung). SD-SDI arbeitet mit einem Farb-Subsampling von 4:2:2 und hat eine Datenrate von 270 Megabit pro Sekunde.

HD-SDI eignet sich für hochauflösendes Fernsehen (HDTV) – der serielle Videostream hat hier eine Datenrate von 1,485 Gigabit pro Sekunde. Im Bereich des digitalen Kinos gibt es noch das DC-SDI (D-Cinema Serial Digital Interface). Diese Schnittstelle ist für unkomprimierte HDTV-Signale ohne Farb-Subsampling (4:4:4) und einer Digitalisierung von zwölf Bit ausgelegt.

Die resultierende Datenrate beträgt 2,97 Gigabit pro Sekunde. Die Übertragung von SDI-Signalen erfolgt über RG-59-Koaxialkabel mit BNC-Steckern und einer Impedanz von 75 Ohm. Die überbrückbare Entfernung liegt bei den Datenraten bis zu 270 Megabit bei 300 Metern, bei höheren Datenraten sind es 100 Meter.

Broadcast meets Security

Nun hält diese Schnittstelle in Form der HDcctv-Variante unter der Bezeichnung GDI (Grundig Digital Image) Einzug in die Überwachungstechnik und hilft hier, grundsätzliche Probleme zu lösen. Bisher mussten Videobilder, die qualitativ über den analogen PAL-Standard hinausgingen, digital über ein Netzwerk übertragen werden – trotz aller hierbei auftretenden Schwächen.

Bei der Verarbeitung von HD-Videosignalen in einem TV-Studio wären Phänomene wie Kompressionsartefakte, Latenz oder Bildraten von weniger als 25 Bildern pro Sekunde nicht zu tolerieren gewesen, weshalb hier eine Übertragung mittels IP-Netzwerk nicht als Option in Betracht kam. Davon können nun auch Anwender in der Sicherheitsbranche profitieren, wenn sie SDI in ihre bestehenden Koax-Infrastruktur implementieren.

Full-HD in Echtzeit

Das Videosignal in einem SDI-System basiert auf Komponenten-Video, hier werden die Helligkeit des Bildes und seine zwei Farbkomponenten separat codiert und seriell übertragen. Dies geschieht bei 1080p-Auflösung mit einer hohen Datenrate von bis zu 1,5 Gigabit pro Sekunde.

Das Bild liegt dabei im 16:9 Breitbildformat vor, so dass bei der Verwendung von hochauflösenden Full-HD-Monitoren in diesem Seitenverhältnis keine schwarzen Balken entstehen und keine bildverschlechternde Skalierung notwendig sind.

Dank der hohen Bandbreite ist außerdem noch Spielraum für zusätzliche digitale Daten: So können Signale für das Auslösen von Alarmen oder zur PTZ-Steuerung problemlos in Echtzeit im gleichen Kabel übertragen werden. Dadurch wird etwa Personentracking mit einem Full-HD-PTZ-Dome ohne lästige Latenz ermöglicht.

SDI/GDI eignet sich daher am besten für Anwendungen, in denen eine Live-Überwachung der Videos mit exzellenter Bildqualität gebraucht wird. Als Beispiel seien Massenveranstaltungen genannt, bei denen die Sicherheitskräfte unmittelbar eingreifen müssen. Auch für Fußballstadien, Casinos, Bahnhöfe und Flughäfen ist das System prädestiniert, da sich dank der hohen Qualität und der Echtzeitsteuerung Personen gezielt verfolgen und identifizieren lassen.

Ohne IT-Hürden

Einer der Vorteile der Technik ist, dass die HD-Videosignale nicht in TCP/IP-Container verschachtelt werden müssen. So ergibt sich keine Notwendigkeit, auf ein Netzwerksystem umzusteigen, um die Grenzen des PAL-Standards zu überwinden.

Errichter benötigen zudem keine IT-Kenntnisse, um ein SDI-System zu installieren – denn in der komplexen IT- und Server-Technik lag für viele immer noch ein Hinderungsgrund für den Umstieg auf IP-Systeme. Vielmehr ist SDI eine Punkt-zu-Punkt-Lösung, die sich durch einfachste Installation auszeichnet.

Damit kommt es der traditionellen Arbeitsweise von Errichtern sehr nahe: Sie tauschen einfach die existierenden CCTV-Kameras und Videorecorder gegen SDI-Geräte aus. Das bringt auch einen Gewinn in Sachen Sicherheit. Die Übertragung zwischen den Geräten kann nicht manipuliert werden; es gibt keine Anfälligkeiten für „Sniffing“, wie es bei der Netzwerkübertragung häufig der Fall ist.

Dennoch lässt sich – falls benötigt – eine Anbindung an ein Netzwerk herstellen. Am einfachsten geschieht das nach dem DVR, wo die Signalkompression und Bildbearbeitung stattfindet. Dies geschieht – anders als bei IP-Modellen – bewusst nicht in der Kamera, damit die SDI-Geräte längere Zeit installiert bleiben können ohne zu veralten.

Erfreulicherweise passt jede SDI-Kamera in jegliche SDI-Infrastruktur, so dass man sich wegen Kompatibilitätsproblemen nicht den Kopf zerbrechen muss – der SMTP-Standard garantiert die Zusammenarbeit. Dies kann letztlich nicht nur Zeit sondern auch Geld sparen.

Lebendige Entwicklung

Der HDcctv-Standard auf SDI-Basis ist nun in der Version V1.0 verfügbar, wird aber künftig noch weiterentwickelt und an die speziellen Bedürfnisse der Überwachungstechnik angepasst.

Dabei kooperiert die extra gegründete HDcctv-Alliance mit dem Broadcast-Gremium SMPTE. Zu den Anpassungen zählen bidirektionale Audioübertragung und die Verwendbarkeit von Kabeln über 300 Metern Länge. Für die Zukunft sind weitere Ergänzungen geplant. Darunter auch eine integrierte Spannungsversorgung über das Koaxialkabel, die den Installationsaufwand reduziert.

Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem AASSET Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

VIEW 3/2011 – Das Kundenmagazin für professionelle Videotechnik von VIDEOR

Dirk Klages / / VIEW die Zeitung für professionelle Videotechnik

Ausgabe 3/2011 – TOPTHEMEN

  • Herzstück: Fachartikel: Herstellerübergreifende
    Videomanagement Software im Überblick.
  • Präszisionssport: Projektbericht: eneo Komplettsystem
    im Müller Schießzentrum Ulm.
  • Security Shortcuts: Neuigkeiten rund um die Produkte aus
    dem Security-Bereich.
  • Touch me!: Produkt im Fokus: TX-Serie von
    AG Neovo.
  • Praxistipp: Durch den Dschungel der Begrifflichkeiten:
    Midspan, Injektor, PoE-Netzteil & Co.

Link zur Ausgabe (pdf, 14MB):

VIEW 3/2011 – Das Kundenmagazin für professionelle Videotechnik von VIDEOR

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Praxistipp: Durch den Dschungel der Begrifflichkeiten:
Midspan, Injektor, PoE-Netzteil