Videoüberwachung: Fachmännische Planung

Dirk Klages / März 6, 2012Oktober 6, 2017 / Planung Videoüberwachung

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 40 bis 41

Einsatz von Videoüberwachung

Fachmännische Planung ist alles

Videoüberwachungsanlagen liefern nicht immer das, was in ausschweifenden Worten versprochen wird. Das liegt aber nicht immer am Produkt, sondern häufig an der Planung. Denn auch hier gilt: Fachmännische Planung ist alles und „Geiz ist geil“ nichts.

Kameras einer Videoüberwachungsanlage: Je nach Schutzziel bringt die eine oder andere Technik das optimale Resultat – auswertbare Bilder. (Bild: Peter Jenni)

Videoüberwachungsanlagen boomen. Egal ob im privaten Umfeld oder im professionellen Sicherheitsbereich: Mit Megapixeln und Video over IP umgarnen vom Discounter bis zum High-Tech-Lieferanten die Anbieter von Objektiven, Kameras und Aufzeichnungsgeräten die Kundschaft. Da wird es selbst für den Sicherheitsfachmann schwierig, denn im Grundsatz gilt: „Videoüberwachung schützt nicht. Der Videoeinsatz ist nur ein Teilbereich eines Sicherheitskonzeptes. Video ist passiv, außer bei der bedienten Überwachung.“ Wozu also eine Videoüberwachungsanlage? Und welche Anforderungen müssen im Minimum erfüllt sein, damit eine Videoüberwachungsanlage ihren Zweck auch erfüllt?

Einer, der es wissen muss

PROTECTOR fragte einen, der es wissen muss. Roland Bachofner, Sachbearbeiter im Fachbereich Bild und Daten beim Forensischen Institut Zürich, einer Organisation der Kantonspolizei und der Stadtpolizei Zürich, wertet Tag für Tag Bilder von Videoüberwachungsanlagen aus. Sein Fazit ist ernüchternd: „Die Polizei hat das vordringlichste Ziel, die Täterschaft zu identifizieren und zu überführen. Aus dieser Sicht können 50 bis 80 Prozent der Anlagen die Qualitätsanforderungen zur Erfüllung dieses Ziel nicht erreichen und sind in Bezug auf ein definiertes Schutzziel optimierungsbedürftig.“ Das heißt: Meist stellt der Geschädigte erst nach einem Ereignis fest, dass und wie die Anlage hätte besser eingestellt werden können. Ob dieses Ereignis dann zur Optimierung der Anlage führt, ist allenfalls erst bei einem nächsten (möglicherweise anders ausgeführten) Delikt ersichtlich.

Unbrauchbare Bilder

Viele der Bilder, die er zur Analyse auf seinen Bildschirm kriegt, sind nur bedingt auswertbar oder anders ausgedrückt: In sehr vielen Fällen können nur gerade 20 bis 60 Prozent der Fragen zum Delikt, dem Tathergang und der Täterschaft auf Grund der aufgezeichneten Ereignisse beantwortet werden. Das ergibt für die Fahndung oder die Tatrekonstruktion eine erschreckend kleine Erfolgsquote. Schlechte Ausleuchtung, falsche Blende, zu hoher Kontrastumfang, schnelle Bewegungen, falsche Brennweite, Unschärfe (falscher Fokus) und zu wenig Bilder pro Sekunde sind für den Bildforensiker absolute „no goes“ und sind die häufigsten Faktoren für mangelnde Auswertbarkeit.

Für die polizeilichen Ermittlungen stehen folgenden Fragen im Vordergrund: Wie viele Täter waren beteiligt, wie sind sie vorgegangen, was haben sie berührt, was haben sie für Kleidung getragen, kann ein brauchbares Signalement erstellt werden (wie Geschlecht, Größe, Haare, Alter, Statur, individuelle Merkmale)? Je besser die Qualität des Untersuchungsmaterials ist, umso mehr Fragen können beantwortet werden und umso größer wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Täter wiedererkannt und im besten Fall identifiziert werden können.

Bedingte Optimierung

Eine einzelne aufgezeichnete Tat kann leider erfahrungsgemäß wenige der oben erwähnten Fragen auf Grund von Sequenzen aus Überwachungsvideos beantworten. „Es ist so, dass mit zunehmenden gleichartigen Delikten, immer mehr Fragen beantwortet und das Täterprofil besser ausgearbeitet werden kann. Dies, weil verschiedene Überwachungsanlagen zusammengenommen ein breiteres Bild eines Wiederholungstäters aufzeigen können und durch die Abweichung der Schutzziele andere Videosequenzen aufgezeichnet werden“, erklärt Bachofner.

Er könne zwar mit Bildbearbeitungsprogrammen die eine oder andere Optimierung vornehmen, da und dort etwas schärfer, heller oder kontrastreicher stellen oder mehrere Standbilder ineinander integrieren aber: „Pixel können nur anders angeordnet werden. Was nicht auf dem Bild ist, kann auch ich nicht sichtbar machen.“ Als Beispiele nennt er den weiß hinterlegten, übergroßen Datumsstempel im unteren Bilddrittel, der genau die Autonummer abdeckt, die zur Identifizierung des Tankstellenbetrügers hätte führen sollen. Oder jenen Bildausschnitt, der auf mehr als der Hälfte eine Mauer zeigt oder jener, auf dem nur Aktionsplakate zu sehen sind, weil die Marketingabteilung die Ausverkaufsplakate genau vor die Überwachungskamera gehängt hatte. Aber auch stark unter- und überbelichtete Bilder gehören in diese Kategorie.

Will man auf einem brauchbaren Bild „etwas wahrnehmen“, so sind gemäß Bachofner etwa fünf Prozent Bildanteil notwendig. Für eine erfolgreiche Detektion (zum Beispiel einer Autonummer) braucht es bereits zehn Prozent des Bildes, um Personen zu erkennen (ob Mann oder Frau) benötigt man rund einen Viertel des Bildinhalts und soll eine Identifikation erfolgen, sind 80 Prozent Bildanteil erforderlich.

Gutes kostet

Um Fehlbilder (nicht verwertbare Bilder) zu vermeiden, gibt es ein paar Grundsätze, die gemäß Bachofner unbedingt beachtet werden müssen: Ausreichend Licht, Unter- oder Überbelichtung sowie Gegenlicht und Unschärfe vermeiden, genügend Kontrast, das Beschlagen (Anlaufen) oder die Verschmutzung der Linse und der Schutzabdeckung sind zu verhindern und ein optimaler Bildausschnitt zu wählen. Wird Bachofner auf die einzusetzende Technik angesprochen, versiegen seine Ratschläge.

Nicht weil er sich darin nicht auskennt, sondern, weil je nach Schutzziel die eine oder andere Technik das optimale Resultat garantieren kann, und er sich vor allem auf das Endprodukt, das Standbild fokussiert. „Eine Überwachungsanlage kauft man nicht für die eigene Sicherheit, sondern für Sicherheitsfirmen, Polizei, Staatsanwaltschaft und Gerichte, also im weiteren Sinne für mich“, lacht Bachofner und ergänzt: „Man kann gerade beim Kauf einer Videoüberwachungsanlage viel falsch machen.“ Er rät deshalb: „Wenden Sie sich an ausgewiesene Fachleute. Lassen Sie sich was sagen. Lassen Sie sich nicht von Ängsten leiten. Denn Fernsehsendungen sind keine Referenz. Und auch hier gilt: Gutes kostet.“

Peter Jenni

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Auflösung von Netzwerkkameras

Dirk Klages / März 6, 2012Oktober 6, 2017 / Grundlagen IP-Video

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 38 bis 39

Wie viele Pixel braucht man wirklich?

Vor der Anschaffung eines neuen IP-Kameramodells stellt sich für viele Anwender zuerst die Frage nach der Auflösung, das heißt, wie viele Pixel sich im Bildsensor der Kamera befinden. Die Bildqualität hängt jedoch nicht nur von der Anzahl der Pixel ab. Was sind die Entscheidungskriterien für ein bestimmtes Kameramodell, wie können Anwender feststellen, wie viele Pixel sie wirklich für ihre Anwendung benötigen?

Um diese Frage zu beantworten, muss man sich über die Anforderungen klar werden: Möchte man einfach nur einen allgemeinen Überblick über einen Ort bekommen, will man Gesichter, die Nummernschilder von Autos oder sogar die Vorderseite von Spielkarten erkennen können? Die Antwort auf diese Fragen lässt darauf schließen, ob man eine Kamera mit VGA-Auflösung, mit Megapixel- oder sogar mit Multi-Megapixelauflösung benötigt.

Bildrauschen bei unterschiedlichen Auflösungen. (Bild: Basler)

Der IP-Markt bewegt sich in Richtung immer kleinerer Pixelgrößen, da eine ständig wachsende Anzahl von Pixeln auf einer Sensorfläche konstanter Größe aufgebracht wird. Auf der einen Seite hat dieser Trend Kostenvorteile, auf der anderen Seite haben die kleineren Pixel eine Reihe von Konsequenzen.

Gute Objektive für kleine Pixel

Wie groß muss also ein Pixel sein, damit die Auflösung des Objektivs bestmöglich genutzt werden kann, um das Objekt auf der Sensorfläche abzubilden? Am Beispiel eines sehr kleinen Punktes auf dem Objekt lässt sich das gut verdeutlichen. Ein sehr gutes Kameraobjektiv bildet diesen Punkt auf dem Objekt in einen Punkt von fünf Mikrometern Durchmesser auf der Bildebene ab. Preisgünstige Objektive dagegen stellen diesen Punkt mit einem „unschärferen“ Durchmesser von bis zu 15 oder 20 Mikrometern dar. Die Größe der Kamerapixel sollte jedoch nicht kleiner sein als die minimale Punktgröße, die das Objektiv in der Bildebene erzeugen kann. Viele kostengünstige Objektive können also nicht das ganze Potenzial einer Kamera mit kleinen Pixeln ausnutzen.

Kleine Pixel – exakte Justage

Bei kleinen Pixeln gibt es besondere Anforderungen an die Optik, aber auch enge mechanische Toleranzen, die eingehalten werden müssen. Je kleiner die Pixel, desto schwieriger die Vorgaben bei der Herstellung der Kamera bezüglich der Ausrichtung der Sensorfläche relativ zum Objektivanschluss. Dies ist wichtig, damit bei optimaler Fokussierung ein gleichmäßig scharfes Bild über die gesamte Sensorfläche erreicht werden kann. Auch für den Anwender wird bei einer Kamera mit kleinen Pixeln die genaue Scharfstellung des Objektivs schwieriger als bei großen Pixeln.

Kleine Pixelfläche – verringerte Lichtempfindlichkeit

Bei schlechter Beleuchtung und wenig Licht bekommt man nur wenig Bildinformation. Wenn die gleiche Szenerie auf einem Sensor mit vorgegebener Größe abbildet wird, ist die Anzahl an Photonen, die auf jedes Pixel treffen, proportional zur Pixelgröße. Das bedeutet, dass für das gleiche Signal-zu-Rausch-Verhältnis ein Fünf-Megapixel-Sensor vier Mal mehr Photonen benötigt als ein 1,3-Megapixelsensor. Im Allgemeinen benötigt man eine gute Beleuchtung, wenn man kleine Pixel einsetzen möchte.

Viele Pixel – viele Daten und geringere Bildfrequenz

Bei IP-Applikationen sind komprimierte Datenformate Standard. Aber auch mit komprimierten Daten erzeugen Sensoren mit höherer Auflösung auch größere Datenmengen. Der Anwender muss letztendlich entscheiden, ob eine größere Auflösung wirklich wichtig ist, wenn es um die Auslegung von Netzwerk und Bilddaten-Speicher geht. Eine höhere Auflösung setzt in der Regel auch die maximale Bildrate herab.

Einfluss der Objektivqualität auf die Bildqualität. (Bild: Basler)

Die Anforderungen entscheiden

Bevor sie eine Kamera für ihre Anwendung auswählen, sollten sich Anwender fragen, wie viele Pixel und welche Bildrate sie wirklich benötigen. Keinesfalls ratsam ist der Versuch, beim Objektiv das Geld wieder einzusparen, das man vielleicht für eine hochauflösende Kamera ausgegeben hat. Unter schwierigen Lichtverhältnissen muss der Kamerasensor eine hohe Empfindlichkeit aufweisen. Sensoren mit großen Pixeln sind in vielen Fällen die richtige Wahl bei schlechten Lichtverhältnissen. Darüber hinaus kann ein lichtstarkes Objektiv dabei helfen, so viel Licht wie möglich zu sammeln.

Zunächst sollte man seine Anforderungen sehr genau zusammenstellen und sich anschließend von einem fachlich qualifizierten Anbieter beraten lassen, um herauszufinden, wie viele Pixel man für eine Anwendung wirklich benötigt.

Valeria Mix, Technical Writer bei der Basler AG

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

PROTECTOR Test HD-Netzwerkkameras 2011

Dirk Klages / März 5, 2012Oktober 6, 2017 / Test Netzwerkkameras

Testbericht aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011, S. 35

HD-Netzwerkkameras im Test

Qualitätsschub

In der IP-Kameratechnik hat sich in den letzten Jahren viel getan: Die Auflösungen stießen in HD-Gefilde vor, immer mehr Intelligenz siedelte sich in den Kameras an und auch die Interoperabilität nahm durch Standardisierung erheblich zu. Gute Gründe, den PROTECTOR-Test Netzwerkkameras einer Frischzellenkur zu unterziehen und ihn mit aktualisiertem Konzept wieder aufleben zu lassen.

(Bild: Hagen Zumpe)

Der Kameratest 2011 stand ganz klar im Fokus der Praxisrelevanz und orientierte sich sowohl was die Lichtszenarien als auch die Einstellung der Kameras angeht, an realistischen und gleichzeitig messbaren Grundlagen.

Kern des Tests bildet die Bewertung des Bildeindrucks: Hierbei mussten die Modelle zeigen, wie gut sie einzelne Beleuchtungssituationen meistern und wo ihre Stärken und Schwächen liegen. Getestet wurden in diesem Jahr ausschließlich moderne IP-Kameras mit HD-Auflösung (1080p und 720p) sowie Megapixelmodelle ab 1,3 Megapixel Auflösung. Zugelassen waren Box-Kameras mit Wechseloptik.

Im anderen Licht

Während des Tests galt es nicht nur, unter hellem Tageslicht zu bestehen, sondern auch bei Low-light und ausgeprägtem Gegenlicht. Kriterien waren dabei unter anderem Bildschärfe, Detailauflösung, Farbwiedergabe, Dynamikumfang, Rauschen, Artefakte sowie Reaktion auf Lichtänderung und Bewegung.

Beleuchtungsszenarien

Normalbeleuchtung: Die Auswertung des Motiv-Tisches sowie des Multi-Testcharts erfolgte bei weichem Tageslicht mit 500 Lux Beleuchtungsstärke; zum Einsatz kamen spezielle, dimmbare Tageslicht-Leuchtstoffröhren. Die Kameras wurden bei bester Qualitätseinstellung und höchster Auflösung geprüft.

Low-light-Szenario: Es erfolgte eine visuelle Prüfung und messtechnische Auswertung des Testcharts bei Halogenbeleuchtung mit zehn Lux; zwei PAR64-Spotscheinwerfer simulierten Dämmerlicht.

Gegenlichtaufbau: Visuelle Auswertung des Motiv-Tisches bei 50 Lux Grundbeleuchtung plus zuschaltbarem fokussiertem 50-Watt-Spotscheinwerfer als simulierte Gegenlichtquelle im Bild.

Testequipment und Infrastruktur wurden freundlicherweise zur Verfügung gestellt von der Schille Informationssysteme GmbH aus Hannover. Alle Details dazu finden sich in dieser pdf-Datei: Technik PROTECTOR Test HD-Netzwerkkameras Juli 2011.pdf (pdf, 3.404 KB)

Als Vorlagen diente zum Einen ein Motivtisch, der vor dunklem Hintergrund platziert war und auf dem plastische Alltagsgegenstände wie Blumen, Zeitschriften, Tassen sowie Portraitfotos zur Beurteilung von Hauttönen aufgestellt waren. Zum Anderen lieferte ein eigens erstelltes Multi-Testchart mit Farbtafeln, Grauverläufen, Auflösungscharts und Texten die geeignete Vorlagen für eine visuelle und messtechnische Erfassung der einzelnen Werte.

Zu besseren Vergleichbarkeit wurde das Testchart sowohl unter normal-hellem Tageslicht wie auch im Low-light-Szenario ausgewertet. Der Motivtisch diente als Vorlage bei Tageslicht sowie in der Gegenlichtsituation.

Umfassend geprüft

Neben der reinen Bildqualität ist auch der Encoder einer Netzwerkkamera ausschlaggebend für ihre Leistungsfähigkeit. Hierbei wurde geprüft, wie dieser auf starke Bewegung im Bild und eine Begrenzung der Datenrate reagiert.

Als Codec wurde für den Test das moderne und effiziente H.264-Format gewählt. Zur Simulation von extremer Bildänderung dienten drei 20 Zentimeter messende Siemens-Scheiben. Die mittlere der Scheiben blieb starr, während sich die äußeren beiden gegenläufig mit 30 Umdrehungen pro Minute drehten. Durch An- und Abschalten der Bewegung konnte genau geprüft werden, wie sich Daten- und Bildrate ändern und ob ein Encoder voreingestellte Bandbreiten einhält.

Um ein umfassendes Bild von den Modellen zu erhalten, flossen schließlich auch Kriterien der Handhabung, der Verarbeitung und der Onvif-Kompatibilität in den Test mit ein.

Die einzelnen Testberichte werden in den Ausgaben Special Videoüberwachung, Oktober, November und Dezember des PROTECTOR veröffentlicht. Entsprechend erweitert sich die auf dieser Seite aufgeführte Liste der getesteten Kameras kontinuierlich.

Dallmeier DF4950HD-DN

Dallmeier-Kamera DF4950HD-DN. (Bild: Dallmeier)

Die Dallmeier DF4950HD-DN ist eine IP-Boxkamera mit 1/2,8 Zoll großem CMOS-Sensor und einer maximalen Auflösung von drei Megapixeln. Sie liefert bis zu 30 Bilder pro Sekunde, wahlweise in D1-Auflösung oder in verschiedenen hochauflösenden Formaten, wie 720p, 1080p, zwei Megapixel oder drei Megapixel.

Als Tag/Nachtkamera verfügt sie über eine mechanische Umschaltfunktion per Schwenkfilter, die Umschaltschwelle lässt sich dabei frei einstellen. Darüber hinaus wartet die DF4950HD-DN mit umfangreichen Bildoptimierungsfunktionen, wie AWB, AGC und Slow Shutter, auf. Zusammen mit einer hohen Lichtempfindlichkeit von 0,8 Lux (bei F1.0, 50 IRE) macht das die Kamera für nahezu alle Überwachungssituationen einsetzbar.

Einrichtung

Inbetriebnahme, Konfiguration und Bedienung der Kamera gelingen in unserem Test problemlos, das Menü der Browser-Oberfläche ist klar gegliedert und übersichtlich gestaltet, alle benötigten Einstellungen lassen sich hier schnell und einfach vornehmen.

Die Kamera zeichnet sich zudem durch eine sehr schnelle Betriebsbereitschaft und unkomplizierte Stromversorgung über PoE aus. Die Verarbeitung des Gehäuses ist robust und es macht einen hochwertigen Eindruck. Die Kamera ist zur Onvif-Version 1.01 kompatibel, ein Vorschaubild erhält man allerdings nur im JPEG-Modus.

Bei Normalbeleuchtung: Ein erstklassiges Bild mit natürlichen Farben, sehr guter Hauttonwiedergabe sowie hoher Schärfe und Auflösung. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Selbst feinste Details des Testcharts und millimetergroße Schriften werden erfasst, nur insgesamt von der Automatik minimal zu dunkel eingestellt. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Der Bildeindruck, den die Dallmeier-Kamera unter normalen Lichtbedingungen hinterlässt, ist schon auf dem ersten Blick ausgesprochen positiv. Das Bild zeigt sich in natürlichen, sauber differenzierten Farben und mit sehr guter Hauttonwiedergabe. Schärfe und Auflösung sind sehr hoch, selbst feinste Details des Testcharts und millimetergroße Schriften werden erfasst.

Der Dynamikbereich der Kamera ist generell sehr weit und reproduziert bei unserem Motivaufbau helle und dunkle Bereiche gleichermaßen gut, lediglich im Falle des Aufbaus mit Testchart wird der Dynamikbereich von der Automatik nicht voll ausgeschöpft, so dass das Chart tendenziell etwas zu dunkel gerät. Dennoch bleibt die Zeichnung in allen Bildpartien gut, die Lichter wirken im Automatik-Modus zwar minimal zu hell, die Schatten werden dafür aber sehr gut durchgezeichnet.

Bildrauschen ist bei Normalbeleuchtung genauso wenig wahrnehmbar wie Kompressionsartefakte.

Der Encoder arbeitet insgesamt effizient und zuverlässig. Bei Full-HD wird bei ruhigem Bild eine angenehme Bitrate von etwa 4,5 bis 5,0 Megabit erzeugt. Begrenzt man die Bitrate auf vier Megabit bei einer Auflösung von 720p und 25 Bildern pro Sekunde, wird dieser Wert zuverlässig gehalten und steigt bei zunehmender Bewegung im Bild nicht wesentlich an.

Im Gegenlicht: Trotz der Lichtverhältnisse ein insgesamt sehr ordentliches Bild mit genügend Zeichnung und guter Farbreproduktion. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Low-light: angenehmes Bild ohne Farbstich, etwas weicherer Bildeindruck, dafür nur moderates Rauschen. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Auch den Low-Light-Test meistert die Dallmeier-Kamera sehr gut. Das Rauschen ist hier wie erwartet zwar deutlicher, es wirkt aber nicht weiter störend. Da das Bild insgesamt etwas flauer ausfällt, sind auch Schärfe und Detailauflösung nicht so hoch wie unter normalen Lichtbedingungen – allerdings bleiben die Werte relativ gesehen auf einem hohen Niveau.

Sehr positiv fällt die Wiedergabe der Farben auf: Trotz niedriger Beleuchtungsstärke bleiben die Töne gut differenzierbar.

Der Gegenlicht-Test offenbart dann weitere Stärken und kleinere Schwächen: Das Überstrahlen um die Lichtquelle hält sich in Grenzen und die hellen Bildpartien bleiben weitgehend erhalten. In den dunklen Bildbereichen fehlt nun allerdings Zeichnung und auch die Farben werden wegen des leicht milchigen Grundcharakters des Bildes nicht mehr ganz so gut reproduziert.

Ausstattung

Sensor: 1/2,8 Zoll CMOS
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Autoiris
Auflösungen: 3 MP, 2 MP, 1080p, 720p, D1
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Simultanes Dual- oder Tri-Streaming
Onvif-Version: 1.01
Anschlüsse: 1 x BNC, 1 x 3,5 mm Klinke, 1 x RJ45, SDHC-Kartenslot, 12V DC
Leistungsaufnahme: max. 4,5 W
Listenpreis: 720,- Euro ohne Objektiv, 899,- Euro inkl. Objektiv

Hervorragend ist dagegen das Pegelverhalten der DF4950HD-DN: Beim Ein- und Abschalten des Gegenlichts zeigt sie eine extrem flotte Reaktion, die Automatik arbeitet sehr genau und regelt das Signal entsprechend nach, so dass trotz der extremen Lichtverhältnisse ein insgesamt sehr ordentliches Bild entsteht.

Axis P1346

Das Modell P1346 von Axis besitzt einen 1/3 Zoll CMOS-Sensor mit einer maximalen Auflösung von drei Megapixeln – es können Formate zwischen 2.048 mal 1.536 und 160 mal 90 Pixeln eingestellt werden. Wie alle Kameras der P13-Serie liefert auch die P1346 mehrere H.264- und M-JPEG-Videoströme mit bis 30 Bildern pro Sekunde.

Axis-Kamera P1346. (Bild: Axis)

Die Kamera zeichnet sich durch einen hohen Dynamikbereich und eine Tag-/Nacht-Funktionalität aus, was für gute Videoqualität sowohl bei Tageslicht als auch bei schwacher Beleuchtung sorgt. Die Lichtempfindlichkeit wird bei Farbe mit 0,5 Lux bei F 1.6 angegeben. Eine Besonderheit des Modells ist die neuartige P-Iris-Blendensteuerung, die der Kamera eine präzise Regelung der Blendenöffnung ermöglicht.

Einrichtung

Bei der Inbetriebnahme und Einstellung der Axis-Kamera tauchen keine Probleme auf, dank der Stromversorgung mit Power over Ethernet reduziert sich der Installationsaufwand auf ein Minimum.

Lediglich die Justierung des mitgelieferten Objektivs ist etwas friemelig. Von daher ist man gut beraten, den integrierten Fokus-Assistenten zur Feinabstimmung des Fokus per Computer zu verwenden. Das Browser-Menü ist aufgeräumt und gut bedienbar, die Verarbeitung der Kamera ist tadellos. Onvif-Kompatibilität zur Version 1.0 ist gegeben.

Bei Normalbeleuchtung: Die P1346 liefert ein ausgewogenes und detailreiches Bild, das auch bei der Wiedergabe von Farben und Hauttönen überzeugt. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung der Farbtafeln gelingt. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Auflösungsvermögen und Detailwiedergabe sind bei Normalbeleuchtung sehr gut, die Bildschärfe ist hoch, wirkt aber nicht künstlich. Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung von Farbtafeln sowie Haut- und Pastelltönen ist durchweg gut. Alle Farben sind sauber differenzierbar und wirken naturgetreu, vor allem Hauttöne kommen sehr schön zur Geltung.

Der Dynamikumfang der Kamera wird von der Automatik sehr gut ausgenutzt, so dass bei unserem Motivaufbau sowohl helle wie auch dunkle Bildbereiche problemlos erfasst werden. Auch das Testchart kann in allen Partien ohne Verlust von Zeichnung in Lichtern oder Schatten reproduziert werden. Rauschen oder Kompressionsartefakte lassen sich in keinem der Bildbereiche wahrnehmen.

Der Encoder arbeitet zuverlässig und effizient: Er reagiert auf Bewegung im Bild und passt Bildraten und Datenmenge dementsprechend an. So ergeben sich bei ruhendem Bild mit einer Auflösung von 720p Bitraten von netzwerkschonenden 400 Kilobit bei einem bis zwei Bildern pro Sekunde – kommt dann Bewegung ins Bild, steigt die Datenrate auf etwa zwei Megabit, die Bildrate erhöht sich auf 20. So wird immer ein guter Kompromiss aus Bildqualität und Netzwerklast erreicht.

Testchart bei Low-Light: Das Bild wird weicher, die Farbwiedergabe bleibt aber gut und auch das Rauschen hält sich in Grenzen. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: trotz der extremen Lichtverhältnisse ein recht ausgewogenes Bild, in dem alle wesentlichen Teile gut erkennbar sind. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Im Low-light-Szenario wird der Bildeindruck generell etwas weicher, Schärfe und Detailauflösung sinken in normalem Umfang ab. Die gute Farbwiedergabe bleibt allerdings weitgehend erhalten, die einzelnen Töne sind gut zu unterscheiden.

Die Automatik produziert zwar einen leichten Farbstich in Richtung Magenta, dieser fällt aber nicht weiter störend auf. Die Dynamik sinkt ebenfalls etwas, so dass das Bild in den dunklen Partien nicht mehr voll durchgezeichnet wird. Das Rauschen bleibt auf einem erfreulich niedrigen Niveau, auch Kompressionsartefakte werden kaum sichtbar.

Im Gegenlicht-Test schlägt sich die P1346 ebenfalls gut. Das Regelverhalten der Kamera ist insgesamt in Ordnung, allerdings dauert es nach Zu- und Abschalten des Gegenlichts immer etwas, bis die Kamera nachgeregelt hat. Dann liefert sie unter diesen extremen Lichtverhältnissen ein recht ausgewogenes Bild, in dem alle wesentlichen Teile gut erkennbar sind.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CMOS
Objektiv-Anschluss: CS-Mount
Auflösungen: u.a. 3 MP, 2 MP, 1080p, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.0
Anschlüsse: 1 x RJ45, 2 x 3,5mm Klinke (Mic-In, Audio-Out), SDHC-Kartenslot
Leistungsaufnahme: max. 9,6 W
Listenpreis: 849,- Euro

Zwar ist wie auch im Low-light-Aufbau die Bildschärfe und Detailauflösung nicht auf dem höchsten Niveau, dafür nutzt die Kamera die Dynamik extrem gut aus. Weil das Überstrahlen um die Lichtquelle nur einen recht kleinen Bereich betrifft, bleibt das restliche Bild gut erkennbar.

Brickcom FB-130NP

Brickcom-Kamera FB-130NP. (Bild: Brickcom/EFB)

Das Modell FB-130NP von Brickcom ist eine Tag/Nacht-Kamera mit einem 1/3 Zoll Sony Exmor CMOS-Sensor, der eine Auflösung von maximal 1,3 Megapixeln liefert – kleinere Auflösungen sind in verschiedenen Seitenverhältnissen bis zu minimal 320 mal 240 Pixeln einstellbar. Die maximale Bildrate beträgt 25 Bilder pro Sekunde.

Die Kamera verfügt über einen schwenkbaren IR-Cut-Filter und eine Superior-Night-Vision-Funktion, die sie auch für den Einsatz bei wenig Licht prädestiniert. Die Mindestbeleuchtung wird mit 0,2 Lux bei F1.3 angegeben. Eine intelligente Bildautomatik, ein SD-Speicherkartensteckplatz und Zwei-Wege-Audio runden den Funktionsumfang ab.

Einrichtung

Bedienung und Konfiguration der Kamera gelingen ohne Schwierigkeiten, die Benutzerführung sowie der Aufbau der Menüs sind logisch und übersichtlich gestaltet. Dank Power-over-Ethernet entfällt eine separate Stromversorgung, was die Installation vereinfacht.

Die Gestaltung und Verarbeitung der Kamera wirken solide und gut durchdacht. Zahlreiche Anschlussmöglichkeiten erlauben einen flexiblen Einsatz. Onvif wird in den Versionen 1.0/1.01 voll unterstützt, lediglich ein Vorschaubild wird nicht angezeigt.

Bei Normalbeleuchtung: ein scharfes Bild, bei dem vor allem die gute und neutrale Reproduktion von Hauttönen angenehm auffällt. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Die Detailauflösung leidet an der einen oder anderen Stelle etwas unter Artefaktbildung, aber ansonsten ein sauberes und ausgewogenes Bild. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Unter normalen Lichtbedingungen liefert die Brickcom-Kamera bei unserem Test hinsichtlich der Helligkeiten ein ausgewogenes Bild, die hellsten Bildpartien überstrahlten zwar ein wenig, dafür wurden die Schattenpartien sehr gut durchgezeichnet.

Rein visuell bewertet, wirkt die Schärfe des Videobildes sehr hoch, anscheinend wird aber von Haus aus relativ stark elektronisch geschärft, so dass die Detailauflösung an der einen oder anderen Stelle etwas unter Artefaktbildung leidet und feinste Details tendenziell etwas unsauber wiedergegeben werden.

Sehr angenehm fällt dagegen die gute und neutrale Reproduktion von Hauttönen und Farbtafeln auf. Das Rauschen bleibt ebenfalls erfreulich niedrig.

Der Encoder arbeitet bei H.264 sehr effizient und erzeugte bei ruhender Vorlage standardmäßig eine ungefähre Datenrate von 1,9 Megabit. Leichte Kompressionsartefakte werden bei diesen Werten aber bereits sichtbar.

Begrenzt man die Datenrate im 720p-Modus auf vier Megabit bei 25 Bildern pro Sekunde wird dieser Wert zuverlässig eingehalten – kommt starke Bewegung ins Bild, bleiben sowohl Daten- wie auch Bildrate konstant.

Testchart bei Low-light: Das Rauschen steigt deutlich an, aber Schärfe und Farben bleiben auf gutem Niveau. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: deutliches Überstrahlen und ein leicht magentafarbener Saum um die Lichtquelle, aber nach wie vor hohe Schärfe und brauchbare Farben. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Das Low-light-Szenario verlangt der FB-130NP einiges ab: Sie reagiert mit deutlich stärkerem Rauschen und (in der Automatik-Einstellung) zudem mit einem leicht rötlichen Farbstich. Ein manueller Weißabgleich auf 3.000 Kelvin beseitigte diesen aber weitgehend.

Die Dynamik ist insgesamt in Ordnung, lediglich die dunklen Bildpartien können nicht mehr voll differenziert erfasst werden. Ein weiterer unangenehmer Nebeneffekt des starken Bildrauschens schlägt sich in der Bitrate nieder: Begrenzt man diese nicht, klettert sie schnell auf über zehn Megabit. Was die Farbtreue angeht, kann die Brickcom punkten und überzeugt mit einer guten Reproduktion des Testcharts.

Den Gegenlichtaufbau meistert die Kamera souverän. Dank eines extrem schnellen Regelverhalten beim Ein- und Ausschalten der Lichtquelle erhält man als Betrachter stets ein brauchbares Bild ohne Helligkeitssprünge oder Pumpen. Dennoch zeigt sich ein deutliches Überstrahlen und ein leicht magentafarbener Saum um die Lichtquelle.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CMOS
Objektiv-Anschluss: CS-Mount
Auflösungen: 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.0/1.01
Anschlüsse:1 x RJ45, 2 x 3,5 mm Klinke (Mic-In, Audio-Out), SDHC-Kartenslot, General I/O, RS485, 12V DC, 24V AC
Leistungsaufnahme: max. 10 W
Listenpreis: 578,- Euro

Die Dynamik wird so weit wie möglich ausgereizt, so dass trotz des Gegenlichts sowohl dunkle wie auch helle Bereiche im Bild gut wiedergegeben werden. Wie bereits in der Low-light-Situation zeigt sich aber teilweise auch hier ein akzentuiertes grobes Rauschen in den Schattenbereichen, in dem die Details etwas untergehen. Die guten Farben und die noch recht hohe Bildschärfe bleiben davon aber erfreulicherweise weitgehend unberührt.

Grundig GCI-H0503B

Grundig-Kamera GCI-H0503B. (Bild: Grundig)

Das Modell GCI-H0503B von Grundig ist eine Tag/Nacht-Kamera mit hochauflösendem 1/3 Zoll CCD-Sensor und schwenkbarem Infrarot-Filter. Sie liefert 1,3 Megapixel oder 720p HD-Auflösung in H.264, MPEG-4 oder M-JPEG mit maximal 25 Bildern pro Sekunde.

Die Lichtempfindlichkeit wird mit 0,03 Lux in Farbe sowie 0,001 Lux in Schwarzweiß bei F 1.2 angegeben. Die Kamera hat eine 3D-Rauschreduktion integriert, die für geringeren Speicherbedarf sorgt, und besitzt zudem eine SD/SDHC-Speicherkartenschnittstelle für Dauer- und Zeitplanaufzeichnung. Bidirektionale Audioübertragung, BNC-Videoausgang und PoE-Spannungsversorgung sind ebenfalls vorhanden.

Einrichtung

Die Installation und Einrichtung der Grundig-Kamera verläuft ohne Probleme, dank Power over Ethernet entsteht kaum Installationsaufwand. Alle wichtigen Funktionen und Einstellmöglichkeiten finden sich im gut gegliederten Kameramenü schnell, Anpassungen lassen sich mühelos vornehmen.

Auch äußerlich ist die Kamera gelungen, die Verarbeitung des Gehäuses wirkt robust und langlebig. Das getestete Modell bot Onvif-Kompatibilität zur Version 1.0. Inzwischen gibt es laut Hersteller ein Update auf die Version 1.02.

Testchart bei Normallicht: Details und Farbtafeln werden gut erfasst und naturgetreu reproduziert. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Was Schärfe und Detailauflösung angeht, liefert die GCI-H0503B unter normalen Lichtverhältnissen gute Werte: Die Bildschärfe wirkt angenehm und kommt ohne übertriebene digitale Nachschärfung aus. Auch feine Details und kleinste Schriften werden dank der hohen Auflösung gut wiedergegeben.

Die Darstellung von Farbtafeln sowie Haut- und Pastelltönen ist weitgehend neutral, allerdings werden manche Töne doch sehr kräftig wiedergegeben. Dennoch bleiben alle Farben gut differenzierbar.

Der Dynamikumfang der Kamera wird von der Automatik ebenfalls recht gut ausgenutzt, nur die hellsten Bildbereiche sind minimal überstrahlt. Die Schatten werden hingegen sehr gut durchgezeichnet, allerdings rauschen diese Bildbereiche etwas stärker. Ansonsten lassen sich nur wenig Rauschen und kaum Kompressionsartefakte erkennen.

Der Encoder der Kamera liefert sehr unterschiedliche Ergebnisse, je nachdem ob man eine konstante oder eine variable Bitrate einstellt. Wählt man etwa vier Megabit als Preset, wird dieser Wert zuverlässig erreicht und auch gehalten, auch wenn Bewegung ins Bild kommt. Die Bildrate bleibt dabei ebenfalls bei etwa 25 Bildern pro Sekunde.

Bei variabler Bitraten-Einstellung ergeben sich generell recht niedrige Werte, außerdem sinkt die Bildwiederholrate, sobald Bewegung ins Bild kommt. Hier scheint die Kamera den Spielraum in Sachen Bandbreite nicht optimal auszunutzen, was je nach Stärke der Bewegung etwas zu Lasten der Bildqualität gehen kann.

Testchart bei Low-Light: Etwas flauer Bildcharakter, aber gute Ausnutzung der Dynamik. Auch die gute Farbwiedergabe bleibt weitgehend erhalten. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: Trotz direktem Gegenlicht nur wenig Überstrahlen, teilweise aber deutliches Rauschen in den Schatten. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Der Bildeindruck beim Low-Light-Test ist insgesamt in Ordnung und der automatische Weißabgleich arbeitet zuverlässig. Es zeigen sich zwar etwas flaue, aber durchaus neutrale und gut differenzierbare Farben.

Wie erwartet ist das Bild etwas matschiger und stärker verrauscht als bei Normallicht, die Dynamik wird aber gut ausgenutzt, so dass ein brauchbares Bild entsteht.

Beim Gegenlicht-Aufbau schlägt sich das Grundig-Modell ordentlich. Das Überstrahlen um den Gegenlichtscheinwerfer hält sich in Grenzen, so dass in allen Bereichen noch Details erkennbar bleiben. Zwar ist auch hier der Bildcharakter insgesamt etwas flau, dennoch werden beispielsweise die Farbtafeln gut erfasst.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CCD
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 1,3 MP, 720p
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: Dual-Streaming
Onvif-Version: 1.0 (1.02)
Anschlüsse:1 x RJ45, 1 x BNC-Video, 2 x 3,5mm Klinke (Audio-In, Audio-Out), Micro-SD-Kartenslot, Alarmein- und Ausgang
Leistungsaufnahme: max. 6 W
Listenpreis: 759,- Euro

Was die Dynamik angeht, so sind vor allem die Bereiche größerer und mittlerer Helligkeit gut wiedergegeben, die Schatten hingegen sind geprägt von einem recht groben Rauschen. Vorbildlich ist das Regelverhalten bei Zu- und Abschalten der Lichtquelle. Die Kamera reagiert flott und liefert stets ein brauchbares Bild, auch wenn dabei nicht die gleichen Pegel im Bildsignal erreicht werden.

Bosch NBN-921-P

Bosch-Kamera NBN-921-P. (Bild: Bosch)

Die NBN-921-P von Bosch ist eine hochauflösende 1/3-Zoll-Tag/Nacht-Kamera mit CCD-basierten HD-Sensor und Progressive Scan. Sie liefert Auflösungen von 720p, 480p und 240p, wahlweise in den Formaten H.264 und M-JPEG. Multi-Streaming mit bis zu vier unterschiedlichen Videoströmen ist ebenfalls möglich.

Die Kamera eignet sich problemlos für die Überwachung rund um die Uhr: Dafür besitzt sie einen elektromechanischen Schwenkfilter, eine dynamische Rauschunterdrückung und eine Empfindlichkeit von 0,1 Lux in Farbe sowie 0,04 Lux in Schwarzweiß bei F 1.4, 30 IRE und eingeschaltetem Senseup. Funktionen wie Vollduplex-Audio, Multicasting, Internet-Streaming und iSCSI-Aufzeichnung werden unterstützt.

Einrichtung

Installation und Einrichtung der Kamera gelingen mühelos, eine separate Stromversorgung ist dank integriertem PoE nicht erforderlich. Das mehrsprachige und gut gestaltete Menü ist leicht zu bedienen, alle wichtigen Funktionen finden sich auf Anhieb und lassen sich problemlos anpassen.

An der Verarbeitung gibt es ebenfalls nichts zu mäkeln, das robuste Metallgehäuse macht einen wertigen und langlebigen Eindruck. Onvif wird in der Version 1.02 vollständig unterstützt.

Bei Normalbeleuchtung: ein Bild mit hoher Schärfe und feiner Detailauflösung, auch Farben werden sehr schön differenziert. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Farbwiedergabe ist sichtlich eine Stärke der Kamera, auch die hohe Auflösung macht sich positiv bemerkbar. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Sehr hohe Schärfe und ein feines Auflösungsvermögen fallen beim Bildeindruck unter Normallicht als erstes auf – allerdings scheint die Kamera hier von Haus aus relativ stark elektronisch nachzuschärfen, so dass vor allem die kleineren Schriften auf dem Testchart etwas unter Artefaktbildung leiden.

Die Darstellung von Farben ist eine Stärke des Bosch-Modells, das Bild zeichnet sich durch eine kräftige und neutrale Farbwiedergabe aus, auch Haut- und Pastelltöne kommen sehr schön zur Geltung. Der Dynamikumfang wird von der Automatik sehr gut eingefangen, die hellsten Partien überstrahlen zwar minimal, dafür werden aber die Schatten sehr gut durchgezeichnet. Ein leichtes Bildrauschen in den dunklen Bereichen ist zwar wahrnehmbar, stört aber den Gesamteindruck nicht.

Im H.264-Modus zeigt der Encoder ein recht ausgeglichenes Verhalten. Gibt man bei 720p-Auflösung eine variable Ziel-Bitrate von vier Megabit vor und beschränkt die maximale Rate auf zehn Megabit, so werden bei Standbild etwa sechs Megabit bei 17 bis 18 Bildern pro Sekunde erreicht. Mit zunehmender Bewegung steigt die Bitrate auf bis zu acht Megabit an, die Bildrate sinkt dabei leicht auf 15 bis 16.

Testchart bei Low-Light: Ein angenehmes Bild, zwar mit leichtem Farbstich, dafür aber mit moderatem Rauschen und guter Schärfe. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: Dank minimalem Überstrahlen um die Lichtquelle bleibt das Bild in allen Teilen sehr gut erkennbar, die Dynamik wird extrem gut ausgenutzt. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Das Low-Light-Szenario kann die Bosch-Kamera nicht an ihre Belastungsgrenze bringen. Der Bildeindruck bleibt nach wie vor gut. Erwartungsgemäß wirkt das Bild etwas flauer, dafür bleibt das Auflösungsvermögen weitgehend erhalten und auch die Dynamik wird nach wie vor sehr gut ausgenutzt, so dass alle Bildpartien ausreichend Zeichnung besitzen.

Die Farben verlieren etwas an Sättigung und ein leichter Rotstich ist sichtbar, dies stört aber die ansonsten gute Differenzierbarkeit der Farbtöne nicht. Das Rauschen bleibt ebenso auf einem erfreulich niedrigen Niveau.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CCD
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 720p, diverse SD
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Multi-Streaming
Onvif-Version: 1.02
Anschlüsse: 1 x RJ45, 1 x RS232/422/485, 2 x Mini-Klinke (Audio-In und -Out), Alarmein- und -ausgänge, MicroSD-Kartensteckplatz, Stromversorgung
Leistungsaufnahme: max. 9,6 W
Listenpreis: 900,- Euro

Auch den Gegenlicht-Test meistert die NBN-921-P ohne Probleme: Der Bildeindruck bleibt insgesamt gut, das Überstrahlen um die Lichtquelle ist deutlich begrenzt, so dass die anderen Bildpartien nicht leiden. Generell reizt die Kamera die Dynamik extrem gut aus, so dass trotz Gegenlicht sowohl helle wie auch dunkle Partien erhalten bleiben.

Lediglich die Farben geraten etwas zu kräftig und nicht so neutral wie in den anderen Szenarien. Das Rauschen hält sich ebenfalls stark in Grenzen. Die Reaktion beim Einschalten der Lichtquelle verläuft relativ gleichmäßig, das Bild wird zwar nicht so zügig, dafür aber recht präzise nachgeregelt. Beim Abschalten der Lichtquelle reagiert die Kamera noch etwas flotter.

Basler BIP2-1920c

Basler-Kamera BIP2-1920c. (Bild: Basler)

Die Basler IP-Kamera BIP2-1920c liefert dank ihres hochauflösenden 1/3 Zoll CMOS-Sensors Videos in Full-HD-Qualität im Format H.264. Daneben können mehrere – auch kleinere – Videoströme in den Formaten M-JPEG oder MPEG-4 mit bis zu 30 Bildern pro Sekunde simultan abgegriffen werden.

Die Mindestlichtempfindlichkeit wird im Farbmodus mit 0,65 Lux bei F1.2 angegeben. Dank einer Vielzahl integrierter Funktionen, wie etwa Auto-Gain, Gegenlichtkompensation, Weißabgleich, Anti-Flicker, elektronisches PTZ, Privatzonenmaskierung und Bewegungserkennung, ist die Kamera für eine Vielzahl von Anwendungen gerüstet.

Einrichtung

Wegen der Stromversorgung mittels Power over Ethernet geht die Inbetriebnahme der Kamera schnell und unkompliziert von statten. Auch die Gestaltung und Gliederung des Menüs sind weitgehend selbsterklärend, so dass man recht zügig alle benötigten Einstellungen vornehmen kann. Das Kameragehäuse ist ebenfalls gut gestaltet, die Verarbeitung macht einen hochwertigen Eindruck. Eine Onvif-Implementierung findet sich nicht.

Bei Normalbeleuchtung: ein Bild mit hoher Schärfe, sauber differenzierten, kräftigen Farben und einer guten Hauttonwiedergabe. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Feine Details und kleinste Schriften werden gut erfasst und reproduziert. Auch die Darstellung der Farbtafeln gelingt. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Der gute Bildeindruck bei normalen Lichtbedingungen ist geprägt von sauber differenzierten, kräftigen Farben und einer an sich schönen Hauttonwiedergabe. Allerdings wirken die hellen Partien und damit auch die Fotos im Motivaufbau etwas „ausgefressen“, da das Bild von der Automatik tendenziell zu hell eingepegelt wird.

Im Gegenzug werden dafür die Schatten optimal durchgezeichnet. Schärfe und Auflösung sind hoch, feinste Details in Motivaufbau und Testcharts werden sauber erfasst. Bildrauschen oder Kompressionsartefakte sind kaum wahrnehmbar.

Sehr effizient zeigte sich der Encoder des Basler-Modells, er arbeitet zuverlässig und reagiert gut auf Bewegung im Bild. Bildraten und Datenmenge passen sich dem Bildinhalt an. Im 720p-Modus ergeben sich bei stehendem Bild und voreingestellter mittlerer Qualität Bitraten von angenehmen 800 Kilobit bei 20 bis 22 Bildern pro Sekunde.

Mit zunehmender Bewegung im Bild, steigt die Datenrate auf etwa 1,7 Megabit und die Bildrate auf 25. Das schont gleichzeitig das Netzwerk und bietet stets eine dem Inhalt angepasste Bildqualität. Um zusätzlich Bandbreite einzusparen, kann man bei dieser IP-Kamera auch das H.264 High Profile verwenden.

Testchart bei Low-Light: leicht sinkende Dynamik und etwas mehr Rauschen, die Farben bleiben kräftig. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: Trotz extremer Lichtverhältnisse nur moderates Überstrahlen und gute Zeichnung in den hellen und mittleren Bildpartien, leicht unsaubere Farben. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Die Low-Light-Prüfung absolvierte die BIP2-1920c außerordentlich gut. Zwar wird die Dynamik generell etwas flacher, dennoch bleibt genügend Zeichnung in allen Bildbereichen erhalten. Der Weißabgleich arbeitet tadellos und sorgt damit für vergleichsweise kräftige Farben, die gut differenziert werden können.

Das Bildrauschen ist naturgemäß stärker ausgeprägt als bei Normallicht und schlägt sich auch in einer deutlich steigenden Bitrate nieder, es fällt aber rein visuell nicht weiter störend auf. Schärfe und Auflösungsvermögen bleiben ebenfalls auf erfreulich hohem Niveau.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CMOS
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Blendensteuerung
Auflösungen: 1080p, 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: simultanes Multi-Streaming
Onvif-Version: nicht implementiert
Anschlüsse: 1 x RJ45, 8-Pin-Anschluss für Gleichstromversorgung, digitales I/O und RS485
Leistungsaufnahme: max. 5 W
Listenpreis: 600,- Euro, mit Tag/Nacht-Funktionalität 680,- Euro

Auch bei direktem Gegenlicht schlägt sich die Kamera gut und liefert trotz der schwierigen Lichtbedingungen ein ordentliches Bild: Um die Lichtquelle zeigt sich nur moderates Überstrahlen, so dass die hellen und mittleren Bildpartien gut erkennbar bleiben. In den dunklen Bildbereichen fehlt allerdings etwas Zeichnung und auch die Farbtafeln wirken nun leicht unsauber, Hauttöne werden hingegen gut reproduziert. Das Regelverhalten der Kamera ist bei Zu- und Abschalten des Gegenlichts sehr flott und die Pegelanpassung erfolgt angenehm gleichmäßig.

Grundig GCI-K0503B

Grundig-Kamera GCI-K0503B. (Bild: Grundig)

Das Modell GCI-K0503B aus dem Hause Grundig ist eine Tag/Nacht-Kamera mit einem 1/2,7 Zoll CMOS-Sensor und einer Auflösung von zwei Megapixeln – respektive Full HD mit 1080p. Sie liefert Videos als Dual-Stream in den Formaten H.264 und M-JPEG mit bis zu 25 Bildern pro Sekunde und verfügt über eine Farb-Schwarz/Weiß-Umschaltung per Schwenkfilter. Die minimale Lichtempfindlichkeit beträgt laut Hersteller 0,2 Lux bei Farbe und 0,02 Lux in Schwarz/Weiß, jeweils bei F1.2. Zum Funktionsumfang gehören auch eine SDHC-Speicherkartenschnittstelle für interne Aufzeichnungen, BNC-Video sowie bidirektionale Audioübertragung.

Einrichtung

Die Kamera unterstützt Power over Ethernet als Stromversorgung, so dass sich der Aufwand zur Inbetriebnahme sehr in Grenzen hält. Die Einrichtung der Grundig-Kamera verläuft problemlos – im übersichtlich gestalteten Menü finden sich die benötigten Einstellmöglichkeiten zügig und lassen sich intuitiv anpassen. Die Verarbeitung des Gehäuses der GCI-K0503B wirkt solide und macht einen rundum guten Eindruck. Onvif wird laut Hersteller in der Version 1.02 unterstützt, während unseres Tests war es noch Version 1.0.

Testchart bei Normallicht: Die hohe Auflösung kommt feinen Details zugute, die Farbtafeln werden sehr naturgetreu reproduziert. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Bei Normalbeleuchtung ist das Bild der Grundig GCI-K0503B insgesamt recht ansprechend, Auflösungsvermögen und Schärfeleistung sind gut. Das Bild wirkt nicht übertrieben nachgeschärft, sondern hat einen eher natürlich Charakter. Das trifft auch für die Reproduktion von Farben zu: Die Wiedergabe von Farbtafeln, Haut- und Pastelltönen gelingt auf naturgetreue und sauber differenzierte Weise, vor allem Hauttöne werden sehr schön erfasst. Beim Aufbau mit Motivtisch zeigt sich, dass die Automatik, dass Bild tendenziell etwas zu hell einpegelt – die Lichter überstrahlen deshalb leicht, wohingegen die Schatten gut durchgezeichnet werden. Das Rauschen ist nur relativ schwach ausgeprägt und beschränkt sich in der Regel auf die dunklen Bildbereiche, einige wenige Artefakte werden sichtbar.

Gibt man dem Encoder der Kamera eine Zielbandbreite vor, etwa vier Megabit als Preset, wird dieser Wert eingeregelt und auch (mit ganz leichten Schwankungen) beibehalten, selbst wenn die Bewegung im Bild stark zunimmt. Trotz variabler Bitraten-Einstellung ändert sich an der Datenrate kaum etwas, so dass je nach Stärke der Bewegung im Bild die flüssige Bilddarstellung etwas leiden kann. Die Bildwiederholrate bleibt konstant bei etwa 25 Bildern pro Sekunde – unabhängig vom Bildinhalt.

Testchart bei Low-Light: Recht stark verrauscht, dafür aber mit kräftiger Farbwiedergabe. Die Ausnutzung der Dynamik ist in Ordnung. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: Etwas weicher Bildeindruck, aber mit guter Dynamik und wenig Rauschen. Auch das Überstrahlen hält sich stark in Grenzen. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Im Low-Light-Test liefert die Grundig ein brauchbares, aber stärker verrauschtes Bild, das zudem insgesamt etwas flau wirkt. Feine Details leiden unter dem Rauschen und den gestiegenen Artefakten. Generell ist das Bild auch etwas zu dunkel geraten, so dass in den Schatten Zeichnung fehlt. Die Partien mittlerer und hoher Helligkeit werden dafür gut erfasst. Überraschend kräftig werden die Farben wiedergegeben. Der Weißabgleich arbeitet zuverlässig, so dass sich alle Farbtafeln sehr gut erkennen und unterscheiden lassen.

Ausstattung

Sensor: 1/2,7 Zoll CMOS
Objektiv-Anschluss: C/CS-Mount
Auflösungen: 1080p, 720p
Codecs: H.264, M-JPEG
Streaming: Dual-Streaming
Onvif-Version: 1.0
Anschlüsse: 1 x RJ45, 1 x BNC-Video, 2 x 3,5 mm Klinke (Audio-In, Audio-Out), Micro-SD-Kartenslot, Alarmein- und Ausgang
Leistungsaufnahme: 4,5 W
Empf. VK-Preis: 599,- Euro

Das Gegenlicht-Szenario liegt der GCI-K0503B wieder mehr, das Rauschen hält sich in Grenzen und ist allenfalls in dunklen Partien wahrnehmbar. Erfreulich gering ist auch das Überstrahlen um die Lichtquelle. Das übrige Bild bleibt davon so gut wie unberührt. Zwar hat es durch das direkte Gegenlicht einen generell etwas weicheren Charakter, doch dies fällt kaum störend auf. Der Dynamikumfang wird gut ausgenutzt, die Zeichnung in den Schatten ist in Ordnung und die Lichter werden ohne Ausfressen abgebildet. Die Farbdarstellung gelingt abgesehen von einem minimalen Gelbstich gut und soweit natürlich. Beim An- und Abschalten der Lichtquelle reagiert die Grundig sehr schnell und regelt nach, auch wenn dabei nicht die gleichen Helligkeitswerte erreicht werden, hat man als Betrachter doch zu jeder Zeit ein ordentliches Bild.

Basler BIP2-1300c-dn

Basler-Kamera BIP2-1300c (Bild: Basler)

Dank ihres hochauflösenden 1/3 Zoll CCD-Sensors liefert die BIP2-1300c-dn von Basler HD-Video in den Formaten M-JPEG, MPEG-4 und H.264. Neben 720p HD-Video kann sie wahlweise auch 1,3-Megapixel-Videoströme mit einer Bildrate von bis zu 30 Bildern pro Sekunde erzeugen. Dabei sind Multi-Streaming mit bis zu vier Video-Streams in beliebiger Formatkombination möglich. Die Tag/Nacht-Funktion mit automatischem IR-Sperrfilter sorgt für optimale Bilder bei Tageslicht sowie auch bei Nacht oder schwacher Beleuchtung. Die Mindestbeleuchtung wird bei F1.2 mit 0,34 Lux in Farbe und mit 0,09 Lux im Schwarzweißmodus mit IR-Zuschaltung angegeben. Ergänzt wird der Funktionsumfang unter anderem durch Auto-Weißabgleich, Gegenlichtkompensation, Anti-Flicker, elektronisches PTZ, Privatzonenmaskierung und Bewegungserkennung.

Einrichtung

Die Kamera unterstützt Power over Ethernet, so dass für die Stromversorgung keine extra Verkabelung benötigt wird. Dementsprechend schnell und einfach verläuft die Inbetriebnahme des Modells. Das selbsterklärende und gut gestaltete Menü sorgt für eine flotte und unkomplizierte Einstellung aller benötigten Funktionen. Das Gehäuse ist gut verarbeitet, es scheint solide und langlebig. Der Onvif-Standard wurde noch nicht implementiert, soll aber per Firmware-Update Anfang 2012 verfügbar sein.

Bei Normalbeleuchtung: Ein Bild mit hoher Schärfe und Auflösung. Die Farben zeigen sich kräftig und gut differenziert, die hellen Bildpartien fressen aber deutlich aus. (Bild: PROTECTOR)

Testchart bei Normallicht: Wegen der hohen, aber nicht übertriebenen, Schärfe können feine Details und kleine Schriften gut reproduziert werden. Die Farbtafeln sind sehr sauber wiedergegeben. (Bild: PROTECTOR)

Bildqualität

Bei Normalbeleuchtung liefert die Basler-Kamera ein angenehmes Bild mit hoher Auflösung. Die Wiedergabe von Details und kleinen Schriften gelingt dank der natürlichen und nicht übertriebenen Schärfe ebenfalls gut. Beim Motivaufbau regelt die Automatik das Bild allerdings etwas zu hell ein, so dass die helleren Bildpartien „ausfressen“ – die Schatten werden in der Folge ebenfalls aufgehellt und die Dynamik nicht optimal ausgenutzt. Die Hauttöne geraten wegen des zu hellen Bildes auch etwas zu grell. Durch manuelle Bildanpassung kann man dem entgegenwirken. Hinsichtlich Farbtreue und der Darstellung von Farbtafeln überzeugt die Basler-Kamera mit natürlichen, kräftigen und gut zu differenzierenden Farben. Rauschen und Artefakte finden sich erfreulicherweise kaum.

Der Encoder der BIP2-1300c-dn verrichtet zuverlässig seinen Dienst, er reagiert dynamisch auf den Bildinhalt und passt sich Bewegung im Bild entsprechend an. Im 720p-Modus wird bei ruhendem Bild und voreingestellter mittlerer Qualität eine Datenrate von etwa 2,2 Megabit bei 25 Bildern pro Sekunde erzielt. Kommt schließlich starke Bewegung ins Bild, steigt die Datenrate auf etwa fünf bis 5,5 Megabit, die Bildrate bleibt konstant bei 25. So wird je nach Motiv eine gute Reduktion der Netzwerklast bei hoher Bildqualität erreicht.

Testchart bei Low-Light: Leicht gesunkene Dynamik, aber insgesamt ein erstaunlich gutes Bild. Die Farben bleiben kräftig und die Zeichnung ist in allen Bereichen gut. (Bild: PROTECTOR)

Im Gegenlicht: Nur wenig Überstrahlen um den Scheinwerfer und gute Zeichnung in den hellen und mittleren Bereichen, aber etwas mehr Rauschen in den Schatten. (Bild: PROTECTOR)

Schwieriges Licht

Der Bildeindruck, den die Basler-Kamera bei Low-Light hinterlässt, ist ausgesprochen positiv. Naturgemäß flacht sich die Dynamik zwar etwas ab, aber es bleibt dennoch ausreichend Zeichnung in allen Bildbereichen. Die Automatik pegelt sich gut ein und sorgt dafür, dass Lichter und Schatten gleichermaßen gut erfasst werden. Trotz der schwachen Beleuchtung wirkt das Bild relativ klar und besitzt dank wenig Rauschen auch genügend Schärfe und Auflösung. Die Farbdarstellung zeigt zwar minimale Schwächen bei den Rottönen, ist insgesamt aber sehr sauber, so dass alle Tafeln gut differenzierbar bleiben.

Ausstattung

Sensor: 1/3 Zoll CCD
Objektiv-Anschluss: CS-Mount, DC-Blendensteuerung
Auflösungen: 1,3 MP, 720p, diverse SD
Codecs: H.264, MPEG-4, M-JPEG
Streaming: simultanes Multi-Streaming
Onvif-Version: noch nicht implementiert
Anschlüsse: 1 x RJ45, 8-Pin-Anschluss für Gleichstromversorgung, digitales I/O und RS485
Leistungsaufnahme: max. 3,5 W
Empf. VK-Preis: 800,- Euro

In der Gegenlichtprüfung überzeugt die BIP2-1300c-dn ebenfalls mit einer guten Leistung. Die dunklen Bildpartien rauschen nun zwar etwas stärker und sind nicht mehr völlig durchgezeichnet, dafür werden allerdings die helleren Bildteile sehr gut wiedergegeben. Hierzu trägt auch bei, dass das Überstrahlen um die Lichtquelle nur moderat ausfällt und alle restlichen Bereiche davon kaum betroffen sind. Die Farbwiedergabe ist noch relativ kräftig, Hauttöne und Farbtafeln werden gut erfasst. Beim An- und Ausschalten reagiert die Kamera zügig und die Automatik regelt das Bild gleichmäßig nach.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Video-Security Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Videokompressionsstandard H.264 SVC

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / IP-Video neue Technologien

Fachartikel aus PROTECTOR 5/2010, S. 24

Multitalent Codec

Mit dem Kompressionsstandard H.264-SVC steht ein Werkzeug zur Verfügung, dass insbesondere in komplexen Anwendungen das Videostreaming effizienter macht.

Multi-Streaming mit mehreren Encodern und einem H.264-SVC Encoder. (Bild: UTC Fire & Security)

Besonders in komplexen IP-basierten Videoüberwachungssystemen, wie sie auf Flughäfen, in Gefängnissen oder Casinos, bei Verkehrsüberwachungen oder auch in Industrieanlagen anzutreffen sind, werden für verschiedene Aufgaben Videodatenströme in unterschiedlichen Bildgrößen, – raten und -qualitäten benötigt. So wird zum Beispiel in den meisten Anwendungen die Bildaufzeichnung mit einer höheren Bildqualität, aber mit einer geringen Bildrate erfolgen als sie etwa in Kontrollräumen zur Live-Bildbeurteilung erforderlich sind. Vielfach erfolgen auch Zugriffe auf die Bilddaten über Schmalband-Verbindungen, wie DSL und Mobilfunk, oder nicht ausreichend verfügbaren Bandbreitenkapazitäten, die den Datendurchsatz auf bestimmten Verbindungen stark einschränken.

Anfällig gegenüber Schwankungen

Zur hocheffizienten Bilddatenreduktion hat sich in diesen Anwendungen der Videobildkompressionsstandard H.264 (MPEG-4/Part 10, ISO/IEC 14496-10) schon seit einiger Zeit durchgesetzt, bietet er doch typischerweise eine dreimal so hohe Codiereffizienz wie MPEG-2 und ist auch für hoch aufgelöste Bilddaten, wie zum Beispiel bei HDTV, ausgelegt. Bereits im Jahre 2003 von ITU und ISO/IEC JTC1 verabschiedet, bietet er jedoch nur eine sehr eingeschränkte Skalierbarkeit, so dass vielfach in Multi-Streaming-Anwendungen, wie sie zuvor beschrieben wurden, für Bilddatenströme einer Bildquelle (zum Beispiel Kamera) mit unterschiedlichen Eigenschaften jeweils ein eigener Encoder pro Stream zum Einsatz kommt. Des Weiteren ist ein H.264 Videostream recht störanfällig gegenüber Schwankungen in der erforderlichen Übertragungsbandbreite, so dass ein Unterschreitungswert größer fünf Prozent bereits deutlich sichtbare Bildstörungen verursachen kann und ab einer Unterschreitung von 20 Prozent der Videostream unterbrochen wird.

Geringe Latenz

Im Juli 2007 wurde daher von der JVT (Joint Video Team der ITU-T und ISO/IEC JTC1) eine offizielle Erweiterung (Annex G – SVC) für den H.264 Codec (MPEG-4/Part 10, ISO/IEC 14496-10) verabschiedet, die die gleichzeitige Generierung von unterschiedlichen Bildraten, Frequenzen und Qualitäten innerhalb eines einzigen Videostreams ermöglicht und dabei über eine sehr geringe Latenz von typisch < 150 bis 200 Millisekunden (End-to-end-delay) verfügt.

Als Weiterentwicklung baut SVC (Scalable Video Coding) auf H.264 (MPEG-4/Part 10, ISO/IEC 14496-10) auf und übernimmt einen Großteil der Komponenten wie bewegungskompensierte Prädiktion, Intra-Prädiktion, Transformation, Entropie-Codierung, Multiple Reference Pictures, Deblocking-Filter und Paketierung in NAL (Network Abstraction Layer). Eine wesentliche Änderung ist aber, dass es sich bei SVC um eine Weiterentwicklung zu einem so genannten „Layered Video Codec“ handelt. Das heißt, der Videostream besteht nun aus mehreren Layern, dem Base-Layer und den Enhancement-Layern. Der Base-Layer beinhaltet dabei die Informationen eines kompletten Videostreams und ist der Teil, der mit H.264 (MPEG-4/Part 10, ISO/IEC 14496-10) kompatibel ist. Die Enhancement-Layer beinhalten dagegen nur Differenzinformationen, die, basierend auf dem Base-Layer, zur Generierung von Video-Substreams mit höherer Bildauflösung, Bildrate und Bildqualität erforderlich sind (dreidimensionale Skalierbarkeit).

Encoder-Leistung entscheidet

In einer Videoüberwachungsanwendung würde der Base-Layer typischerweise den in dem System niedrigsten Anforderungen in Bezug auf Bildfrequenz, -größe und -qualität entsprechen, zum Beispiel fünf Bilder pro Sekunde, CIF Bildauflösung (352 mal 288 Pixel), geringe Bildqualität (hohe Kompression). Für jede weitere höhere Bildfrequenz, -größe und –qualität werden dann entsprechende Enhancement-Layer benötigt. Die Anzahl der Enhancement-Layer und somit die Anzahl der Video-Substreams mit unterschiedlichen Bildeigenschaften ist maßgeblich von der Encoder-Leistung abhängig. So kann das Visiowave Videoüberwachungssystem der Firma UTC Fire & Security (ehemals GE Security) mit einem Encoder einen H.264-SVC Videostream mit zwölf unterschiedlichen Substreams generieren.

Verbesserte Wirtschaftlichkeit

Heute hauptsächlich im Bereich Videoconferencing und im oberen Marktsegment für Videoüberwachung (wie Flughäfen, Casinos oder Tunnelüberwachung) zu finden, wird H.264-SVC sicherlich auch Einzug ins mittlere Marksegment finden. Die Vorteile liegen klar auf der Hand, neben der von H.264-AVC bekannten Bildqualität bietet H.264-SVC durch seine Skalierbarkeit eine wesentlich geringere Bandbreitenbelastung und geringere Kosten in Multi-Streaming-Anwendungen. Des Weiteren eine geringere Latenz und ist wesentlich unempfindlicher gegen Bandbreitenschwankungen als H.264-AVC oder andere Codecs der MPEG-4-Familie. Eigenschaften, die aufgrund von Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit für sich selbst sprechen.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem UTC Fire & Security Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

IP-Kameras mit integrierter Videoanalyse

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / IP-Video neue Technologien, Videosensorik - Videoanalyse

Fachartikel aus PROTECTOR 5/2010, S. 22

Filter und Forensik

Bosch Sicherheitssysteme hat die Software für die Videobildanalyse in IP-Kameras und Encodern optimiert und geht in der Entwicklung der integrierten Lösung mit der neuen Intelligenten Videobildanalyse (IVA) konsequent weiter.</p

Neue Filter, Analyse auch gespeicherter Bilder und einfachere Konfiguration: eingebettete Videoanalyse in IP-Kameras und
Encodern. (Bild: Bosch Sicherheitssysteme)

So wurden verschiedene neue Filter (zum Beispiel Kopf-Erkennung, 3-Wire-Trap, Herumlungern, Geschwindigkeit, Routenverfolgung oder Farbdetektion) zur Erkennung verdächtigen Verhaltens implementiert. Auch ist eine Kombination von bis zu acht Filtern parallel möglich. Eine Besonderheit ist der neue Flowcontrol-Filter, der es ermöglicht, auch gegenläufige Objektbewegungen innerhalb von Objektgruppen (zum Beispiel Menschenmengen) zu erkennen.

Reduzierter Netzwerkverkehr

Dank der höheren Verarbeitungsleistung bieten die modernen IP-Videoencoder und -kameras deutlich mehr als ein einfaches IP-Videoencoding. Insbesondere die VCA-Software (IVMD und jetzt IVA), die hier dezentral im IP-Netzwerk eingesetzt wird, reduziert den Netzwerkverkehr zur Zentraltechnik erheblich, da Videodaten nur im Alarm- oder Ereignisfall übertragen oder gespeichert werden. Dieses ermöglicht eine sparsame Nutzung von Bandbreite (Netzwerklast) und Speicherplatz (Kosten).

Mit der neuen leistungsstarken VCA-Software (IVA 4.0) ist zudem ein großer Schritt in Richtung Forensik (nachträgliche Analyse von aufgezeichneten Videodaten) gelungen. Die neuen Farbfilterfunktionen erlauben es, die Objektfarbe oder sogar eine Kombination von Farben als Erkennungskriterium anzugeben. Realisiert wird dies durch ein Farbhistogramm, in dem Objektfarbe, Sättigung und Genauigkeit als Überwachungskriterien festgelegt werden können. Eine typische Anwendung ist zum Beispiel die Erkennung eines Fahrzeugs oder Personenbekleidung mit einer bestimmten Farbe oder Farbkombination.

Filtersatz erweitert

Der Filtersatz wurde um neue, leistungsfähige Funktionen, wie Linienquerungsalarme, Objektbewegungskurven und Spezifikationsfilterung ergänzt. Die Auslöser können so eingestellt werden, dass Alarme dann gesendet werden, wenn Objekte eine definierte Linie oder mehrere Linien überqueren oder ihre Geschwindigkeit (Laufen), Form (Hocken) oder Seitenverhältnisse (Fallen) ändern. Darüber hinaus unterstützt IVA 4.0 Ferninfrarot (FIR)-Thermokameras, die andere Einstellungen als bei herkömmliche Farbkameras erfordern.

Hervorzuheben beim IVA 4.0 sind seine leistungsfähigen forensischen Suchfunktionen, die in Form von Metadaten mit den Videobildern generiert und gespeichert werden. Die aufgezeichneten Metadaten, die aus einfachen Textzeichenfolgen mit Beschreibungen spezieller Bilddetails bestehen, haben ein wesentlich geringeres Datenvolumen und lassen sich schneller durchsuchen als die Videoaufzeichnungen selbst. Mit der optionalen Lizenz „Forensic Search“ für den Bosch Archivplayer können die Benutzer auf einfache Weise Suchabfragen definieren, die in Sekundenschnelle die gespeicherten Metadaten durchsuchen und so rasch relevante Videoszenen auffinden. Suchvorgänge, die manuell Tage oder gar Wochen dauern, können so in wenigen Sekunden ausgeführt werden. Hierbei werden Metadaten mit intelligenten Suchalgorithmen, ähnlich wie in einer Internet-Suchmaschine durchsucht. „Forensic Search“ erlaubt zudem die Festlegung von denselben Erkennungskriterien nach der Aufzeichnung wie bei den Analyse von Live-Videobildern.

Einfachere Konfiguration

Dank eines neuen benutzerfreundlichen Aufgabenmanagers mit Assistentenkonzept ist die Konfiguration jetzt schneller und einfacher durchzuführen. Aufgabenassistenten leiten den Bediener Schritt für Schritt durch die Erstellung von „Alarmregeln“ für jede überwachte Kamera.

Besonders nützlich ist die neue Konfigurationsoption für „Referenzobjekte“. Hierbei werden alle relevanten Objektdaten, wie Größe, Geschwindigkeit und Farbe in einer ausgewählten Live-Szene durch einen einzigen Mausklick auf das betreffende Objekt erfasst. Diese Informationen dienen dann als Überwachungskriterien zur späteren Verfolgung ähnlicher Objekte.

IVA 4.0 ist in den meisten IP-Kameras und Video-Encodern von Bosch eingebettet. Zur Aktivierung des Funktionsumfangs ist lediglich eine Lizenz erforderlich, sodass diese Funktion auch zu einem späteren Zeitpunkt aktiviert werden kann, ohne hierfür eine Platz-Ressource freizuhalten.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem BOSCH Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Wärmebildkameras am Flughafen München

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / Wärmebildkamera Anwendung

Fachartikel aus PROTECTOR 5/2010, S. 28 bis 29

Klare Sicht, ohne Licht

Um sicher zu gehen, dass auch nachts und bei schlechter Sicht keine Bedrohung unbemerkt bleibt, setzt der Flughafen München zur Sicherung seiner Außengrenzen auf Wärmebildkameras.

Flughafen München. (Bild: Flir)

Im Jahr 2008 hat der Münchner Flughafen in einer weltweiten Umfrage mit 8,2 Millionen Passagieren bereits zum vierten Mal in Folge den Titel „Bester Flughafen Europas“ erhalten. „Unsere Passagiere sollen sich bei ihrer Reise ab, über und nach München nicht nur sicher fühlen – sie müssen auch wirklich sicher sein“, erklärt Dominik Edlbauer, Produktmanager Videoüberwachung am Münchner Flughafen. „Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir ein komplettes Kamera-Netzwerk installiert. Mehr als 1.000 Kameras überwachen alle sicherheitsrelevanten Bereiche des Flughafens. Und die Kameras sind nicht nur innerhalb des Flughafens installiert. Wir beobachten auch sämtliche Aktivitäten, die sich draußen auf dem 1.560 Hektar großen Areal des Flughafens abspielen.”

Frühestmöglich gewarnt sein

„Im Fall des Zutritts von Unberechtigten wollen wir natürlich so früh wie möglich gewarnt werden. Daher beobachten wir das gesamte Außengelände des Flughafens. Und obwohl das weitläufige Gebiet durch einen hohen Zaun gesichert ist, möchten wir auch sehen, was dort draußen passiert. Wenn jemand über diesen Zaun klettert oder ihn zerschneidet, müssen wir das unmittelbar erfahren, denn nur dann können wir die notwendigen Schritte in die Wege leiten.“

Mit den herkömmlichen Überwachungskameras ist es tagsüber meistens kein Problem zu beobachten, was auf dem Flugfeld vor sich geht. Aber nachts und bei schlechtem Wetter sieht das ganz anders aus, denn CCTV-Kameras brauchen Licht, um Bilder zu erzeugen. „Der Außenzaun des Flughafens verläuft parallel zu den Start- und Landebahnen. Die einzigen Stellen, an denen wir dort nachts Licht haben, sind einige Tore, die in Notsituationen als Aus- und Zugänge genutzt werden können. Und das bei einem Außengelände von rund sechs Kilometern Länge in einer schnurgeraden Linie – auf beiden Seiten.“

Teures Licht

Die Montage von Licht entlang eines 12 Kilometer langen Zauns wäre eine kostspielige Sache. Energiebedarf und Instandhaltung der Lampen könnten sogar noch teurer werden. Und an einem Flughafen müssen auch noch andere Faktoren berücksichtigt werden. „Zu viel Licht parallel zur Start- und Landebahn könnte die Piloten irritieren, daher wäre eine solche Beleuchtungsanlage hier gar nicht möglich. Um trotzdem nachts zu erkennen, was dort vorgeht, haben wir bisher auf die Restlichtverstärkung gesetzt.“ Weil ein solches System aber wenigstens ein Minimum an Restlicht benötigt, können Bedingungen wie eine dichte Bewölkung die Effizienz stark beeinträchtigen. Umgekehrt kann zu viel Licht das System überlasten und ebenso ineffizient machen.

„Und genau das ist hier am Münchner Flughafen passiert”, fügt Edlbauer hinzu. „Wenn Flugzeuge gelandet oder gestartet sind, haben ihre Landescheinwerfer die Restlichtverstärkung geblendet. Als das System zur Restlichtverstärkung dann fällig war für eine gründliche Erneuerung, haben wir uns deshalb den Markt genau angesehen – auch in Hinblick auf andere technische Möglichkeiten. So sind wir auf Wärmebildkameras gestoßen.“

Wärmebildkameras

Der Schutzzaun des Flughafens München läuft parallel zur Startbahn – über
eine Strecke von sechs Kilometern an jeder Seite des Flughafens. Zur
Sicherung kommen unter anderem Wärmebildkameras zum Einsatz. (Bild: Flir)

Wärmebildkameras benötigen keinerlei Restlicht. Sie erzeugen auch in dunkelster Nacht klare Bilder. Und das unter praktisch allen Wetterbedingungen. „Wir haben Stephan Horvath von Dekom Security angesprochen, einen deutschen Händler und Integrator der Wärmebildkameras von Flir Systems für Sicherheitsanwendungen, und erhielten eine Demonstration des Systems und seiner Möglichkeiten”. „Die Lösung für den Münchner Flughafen war vergleichsweise einfach”, erklärt Horvath. „Die Wärmebildkameras mussten eine gerade Linie von sechs Kilometern Länge überwachen, auf jeder Seite des Flughafens. Wir haben uns für die SR-100 entschieden. Diese Wärmebildkamera von Flir Systems zeichnet sich durch hervorragende Leistungsdaten auf weite Entfernungen aus und ist damit in der Lage, ein Objekt von der Größe einer Person noch in rund 1,6 Kilometer Entfernung zu erkennen.“

„Sehr gute Lösung“

„Die SR-100 von Flir Systems hat sich als sehr gute Lösung für unsere Anforderungen herausgestellt. Sie bietet eine ideale Kombination aus Bildqualität, Entfernungsleistung und Preis. Um sicherzugehen, dass keine Bedrohung unentdeckt bleibt, haben wir auf jeder Seite des Flughafens mehrere SR-100 Wärmebildkameras installiert”, erklärt Edlbauer. „Die SR-100 wurden gemeinsam mit einer herkömmlichen CCTV-Kamera auf einem Schwenk/Neigekopf montiert. So können wir überall hinsehen. Wir schalten nahtlos um von Tageslicht- auf Wärmebildkamera. Tagsüber verwenden wir normalerweise die herkömmliche CCTV-Überwachungskamera. In der Dämmerung und bei völliger Finsternis schalten wir auf die Wärmebildkamera um.“

Wie an jedem anderen Flughafen genießt die Sicherheit der Passagiere, Flugzeuge, ihrer Crews, des Flughafenpersonals und aller anderen Personen auf dem Münchner Flughafen absolute Priorität. Die Wärmebildkameras von Flir Systems stellen dabei sicher, dass keine Bedrohung unbemerkt bleibt.

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Video-Sicherheitslösungen an Schulen

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / IP-Video Anwendungen

Fachartikel aus PROTECTOR 6/2010, S. 50

In Sicherheit lernen

Immer wieder geschehen an deutschen Schulen Vorfälle von Vandalismus, Gewalt und Kriminalität. Ein unsicheres Umfeld für die Kinder, Jugendliche und Lehrer, beunruhigte Eltern sowie unerwünschte Kosten für die Schulleitung sind mögliche Folgen davon.

Allein durch ihre Präsenz tragen Kameras zum Schutz vor Vandalismus auf einem Schulgelände in England bei. Dort ist Videoüberwachung an Schulen nichts
Außergewöhnliches. (Bild: Mobotix)

Mit unterschiedlichen Maßnahmen tritt man gegen diese Probleme an, die nicht nur an Haupt- und Realschulen, sondern auch an Gymnasien auftreten. Videoüberwachung kann eine davon sein.

Die Methoden, um mutwilliger Zerstörung, Schlägereien oder Diebstählen entgegenzuwirken, sind vielfältig. Sie reichen von pädagogischen Präventivmaßnahmen über eine stabilere Bausubstanz und Einrichtung bis hin zu technologischen Lösungen, wie etwa elektronischen Zugangskontrollen zum Schulgelände. Ganz nach dem Motto „Vertrauen ist gut – Kontrolle ist besser“ gibt es Überlegungen hinsichtlich regelmäßiger Durchsuchungen von Taschen und Rucksäcken durch geschultes Personal.

Während sich Befürworter Sicherheitsstandards für Schulen wünschen, die denen in Firmen und Fabriken entsprechen, sehen Kritiker darin die Verwandlung der Bildungsstätte in einen Hochsicherheitstrakt. Zu schnell wird dabei übersehen, wie technische Lösungen einen wichtigen Beitrag zu mehr Sicherheit in öffentlichen Gebäuden, wie unter anderem Schulen, leisten können.

Die Installation beispielsweise einer Mobotix-Kamera lässt sich auf die spezifischen Bedürfnisse im Schulwesen ausrichten. Die sensiblen Datenschutzanforderungen bedingen Lösungen, die nicht prinzipiell alles und jeden filmen, sondern nur unter bestimmten Voraussetzungen aufzeichnen und das Gefilmte nur ausgewählten Verantwortungsträgern zur Verfügung stellt.

Vorbeugen hilft

Im Idealfall findet eine gewalttätige oder kriminelle Handlung gar nicht erst statt. Sicherheitstechnik hilft dabei, Verbrechen zu verhindern, in dem sie präventiv wirkt und potenzielle Täter abschreckt. Allein das Wissen über das Vorhandensein einer Kamera, hält die meisten Personen von ihrer Tat ab. Mit dem Ergebnis, dass die Kriminalitätsrate an solchen Orten, Plätzen aber auch in Gebäuden, sinkt.

Auf dem Schulhof kann sie Prügeleien, sonstige gewalttätige Übergriffe, unerlaubte Handlungen wie Rauchen oder mutwillige Sachbeschädigung verhindern – ebenso im Gebäude, etwa auf den Fluren, im Treppenhaus oder einer Aula. Sinnvoll ist ihr Einsatz auch in Räumen mit teurer Technik: im Labor, dem Computerraum oder der Turnhalle, überall wo Diebstähle und Vandalismus höhere Kosten verursachen. Auch wenn die Versicherungen Verluste von beispielsweise Beamern und Bildschirmen tragen, dauert die Wiederanschaffung meist lange. In der Zwischenzeit muss auf den Einsatz der Geräte verzichtet werden – der Lehrplan ist nicht einhaltbar, die Leidtragenden sind die Schüler. Da die Attraktivität einer Schule auch von ihrem Angebot an technischer Ausstattung abhängt und sie dafür Investitionen in Millionenhöhe tätigt, ist ihr Schutz besonders wichtig. Das trifft ebenso auf Sportanlagen mit Gerätschaften zu.

Nicht nur Schutz, sondern Sicherheit

Einbrüche und vorsätzliche Sachbeschädigung geschehen meist nachts und nach Schulschluss. Unbefugte halten sich dann meist ohne Schwierigkeiten auf dem ungesicherten und öffentlich zugänglichen Schulgelände auf. Vor allem Graffiti-Sprayer, Randalierer und Diebe handeln im Schutz der Dunkelheit. Eine Kamera bleibt auch nach Ende des Schulbetriebs aktiv und schützt wirkungsvoll. Die Dualkamera M12 von Mobotix mit zwei separaten hochauflösenden Bildsensoren garantiert beispielsweise detaillierte Farbaufnahmen am Tag und hochempfindliche Schwarz/Weiß-Aufzeichnungen bei Nacht. Geschehenes lässt sich so leicht nachweisen, Aussagen überprüfen und Handlungen beweisen.

Ein eingebauter Lautsprecher ist ein weiteres nützliches technisches Ausstattungsmerkmal in einer Mobotix-Kamera. Im Zusammenspiel mit der ereignisgesteuerten Aufnahme- und Alarmfunktion des Gerätes ermöglicht sie eine sofortige Aktion. Reagiert beispielsweise der Wärmesensor in der Kamera, weil ein Feuer ausbricht oder der Geräuschsensor bei einem Schrei, dann stellt die Kamera eine Verbindung zu einem Telefon oder PC her. Sie kann dann nicht nur ein Live-Bild übertragen, sondern ermöglicht es dem Empfänger, über den Lautsprecher zu kommunizieren. Er kann eine Evakuierung einleiten oder eine Warnung aussprechen. Verfügt eine Kamera also über die entsprechenden technischen Voraussetzungen, wird sie zu einem hilfreichen Mittel, um in betroffenen Schulen einen Beitrag zu mehr Sicherheit, weniger Gewalt und Kriminalität zu leisten.

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Wärmebildkameras und Videodetektion

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / Videosensorik - Videoanalyse, Wärmebildkamera Anwendung

Fachartikel aus PROTECTOR 6/2010, S. 26 bis 27

Ein Fall für zwei

Dort, wo konventionelle Kameras an ihre Grenzen stoßen, wird es Zeit für den Einsatz von Wärmebildkameras. Im Bereich der professionellen Freilandsicherung und speziell bei kritischen Infrastrukturen sind bei der Videoüberwachung Lösungen notwendig, die praktisch unter allen Sicht- und Wetterbedingungen einsetzbar sind.

Wärmebildkameras, auch Thermalkameras genannt, detektieren Personen und Objekte bei völliger Dunkelheit, im Nebel oder Rauch. Sie machen sichtbar, was unsere Augen nicht sehen können. Wärmebildkameras erzeugen ähnlich wie konventionelle Kameras ein Videobild, allerdings unter Verwendung von Wärmestrahlen.

Mit Wärmebildkameras hinter die Kulissen sehen: Visualisierung einer im Gebüsch versteckten Person. (Bild: Aasset)

Jeder Körper, der wärmer ist als 0 Kelvin oder -273,15 Grad Celsius, sendet Wärmestrahlen aus. Sogar kalte Gegenstände, wie beispielsweise Eiswürfel, strahlen Wärme ab. Je höher die Temperatur eines Objektes, desto mehr Wärmestrahlung gibt es ab.

Temperaturunterschiede darstellen

Eine Wärmebildkamera ist prinzipiell wie eine konventionelle CCD-Kamera aufgebaut, wobei die für den Menschen nicht sichtbaren Wärme- beziehungsweise Infrarotstrahlen durch ein spezielles Germanium-Objektiv auf einen Bildsensor geleitet und in elektrische Signale umgewandelt werden.

Die Signale werden von einem digitalen Bildprozessor in ein normgerechtes Videosignal gewandelt, woraus anschließend ein Wärmebild erzeugt wird. Temperaturverteilungen auf Flächen und Gegenständen können durch dieses berührungslose Messverfahren erfasst und dargestellt werden. Zu beachten ist, dass Wärmebildkameras keine Temperaturen erkennen können, sondern lediglich Temperaturunterschiede darstellen.

In der Sicherheitsbranche sind die Einsatzbereiche vielfältig, denn Wärmebildtechnologie besitzt Vorteile, die keine andere Technologie bieten kann: Sehen in völliger Dunkelheit, Sehen von Wärme und thermischer Energie und Sehen bei extremen Sichtbedingungen – mit größerer Detektionstiefe und geringerem Stromverbrauch als bei herkömmlichen Kameras. Daher finden Thermalkameras besonders in der Sicherheitsbranche bei militärischen Anwendungen, Videoüberwachung und Brandbekämpfung vermehrt Zuspruch, da geringere Störeinflüsse vorhanden sind.

Auch für widrige Wetterbedingungen

Wettersituationen, wie Nebel, Regen oder Schnee, Reflexionen durch Wasserflächen, Sichtbehinderungen durch Sträucher und Büsche oder Blendungen durch Scheinwerfer und Lichtkegel sowie Rauchentwicklung, beeinträchtigen das Wärmebild weniger als bei herkömmlichen optischen Videokameras.

Personen und Gegenstände werden deutlich schneller und selbst unter widrigen Umgebungsbedingungen sichtbar. Dadurch lassen sich mögliche Bedrohungen oder Angriffe frühzeitig erkennen und es bleibt mehr Zeit zu reagieren.

Als äußerst diskrete Überwachungsmöglichkeit machen sie teure Extraausstattung wie Infrarotstrahler und Beleuchtung überflüssig. Jedoch ermöglicht der ausschließliche Einsatz von Wärmebildkameras nur ein Detektieren, also Erfassen einer Bewegung im Bild.

Zwar ist für den Betrachter erkennbar, ob sich eine Person oder ein Objekt im Videobild bewegt und bei einer geringen Distanz lassen sich diese auch von anderen unterscheiden, doch ist zum Erkennen und Identifizieren von Personen und Objekten oder zum Auslösen eines Alarmes der Einsatz weiterer Technik notwendig.

Verbindung mit Videosensorik

Erst in Verbindung mit Videosensorik inklusive Trackingfunktion kann die Wärmebildtechnologie all ihre Vorteile entfalten. Idealerweise findet Videosensorik Einsatz bei Sicherheitsanwendungen mit vielfältigen Überwachungsaufgaben, beispielsweise zur Sicherung von weitläufigen Fabrikgeländen, Speditionen, Parkplätzen, Bahnhöfen oder Flughäfen.

Tracking von Personen mittels Videoanalyse und Wärmebildkameras in unterschiedlichen Anwendungen. (Bild: Aasset)

Videosensorik ist eine Art künstliche Intelligenz, die Objekte identifizieren und verfolgen kann, da sie Verhaltensmuster „versteht“ und entsprechende Objekte klassifiziert.

Videosensorik ermöglicht es Videoüberwachungssystemen, definierte visuelle Ereignisse eigenständig zu erkennen und entsprechende Aktivitäten, zum Beispiel die Alarmierung von Sicherheitspersonal, auszulösen. Erkennt die Wärmebildkamera eine Bewegung, kann dieses Ereignis unmittelbar gemeldet werden und zwar dorthin, wo es benötigt wird.

Nur durch diese Technologie der selbsttätigen Videoanalyse wird aus einem passiven Überwachungssystem ein strategisch intelligentes Bewachungssystem, das automatisch erkennt und reagiert.

Reaktionszeiten reduzieren

In der Praxis könnte ein Zusammenspiel zwischen Wärmebildkamera und Sensorik so aussehen: Bei völliger Dunkelheit erfasst die Wärmebildkamera eine Bewegung in einem sensiblen Bereich. Die Videosensorik erkennt die Bewegung als Eindringling und verfolgt seine Schritte virtuell. Betritt er nun eine vorab definierte Sicherheitszone, schlägt das System Alarm und informiert das Wachpersonal über den ungebetenen Gast.

So lassen sich Reaktionszeiten reduzieren und es bietet sich die Möglichkeit einer permanenten Überwachung, die über menschliche Fähigkeiten hinaus geht – das Sicherheitspersonal hat dadurch mehr Zeit für andere Aufgaben und der notwendige Speicherplatz für Videobilder wird auf ein Minimum reduziert. Problemlos können solche Sensorik-Einheiten in bestehende Innen- sowie Außenüberwachungsanlagen integriert werden.

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Solarkraftwerk mit Wärmebildkameras

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / Wärmebildkamera Anwendung

Fachartikel aus PROTECTOR 6/2010, S. 24 bis 25

Sicher auch ohne Sonne

Eines der wichtigsten Solarkraftwerke in Spanien ist der Abertura Solar Park. Er stellt ein Investment von mehr als 225 Million Euro dar. Insgesamt 27 Wärmebildkameras beschützen diese Investition bei Tag und Nacht – ein Gebiet von mehr als neun Quadratkilometern Größe.

Das Solarkraftwerk Abertura Solar Park in Spanien aus der Luft. (Bild: Flir CVS)

„Das Solarkraftwerk erzeugt – abhängig von den klimatischen Bedingungen – jedes Jahr Strom im Wert von rund 25 Millionen Euro“, erklärt Borja Escalada, geschäfts- führender Partner der Vector Cuatro Grup- pe, die das Abertura Solarkraftwerk betreibt. „Es ist klar, dass eine Investition von 225 Million Euro Schutz benötigt. Photovoltaik-Module sind teuer. Außerdem verfügen wir über ein riesiges Netzwerk aus hochwertigen Kupferkabeln. Aber die Anlage muss nicht nur gegen Diebstahl geschützt werden. Wir müssen potentielle Eindringlinge oder Diebe auch gegen sich selbst schützen. Abertura verfügt über einige Hochspannungsbereiche. Personen, die sich unautorisierten Zugang verschafft haben, könnten sich schwer verletzten oder sogar im schlimmsten Fall zu Tode kommen”, fügt Escalada hinzu.

Beleuchtung sehr teuer

„Die Sicherung eines Grundstücks von neun Quadratkilometern ist keinesfalls einfach”, erklärt Escalada. „Tagsüber haben wir da weniger Bedenken, denn unser vier- bis fünfköpfiges Instandhaltungsteam ist eigentlich ständig in der Anlage unterwegs. Nachts sieht es da schon anders aus.”

„Wir haben verschiedene Optionen genau geprüft. Herkömmliche Überwachungskameras mit zusätzlicher Beleuchtung (oder aktiven Infrarotstrahlern), Patrouillen, passive Infrarot-Barrieren und Wärmebildkameras. Wir haben die Vor- und Nachteile jeder Lösung sorgfältig gegeneinander abgewogen und uns schließlich aus vielen Gründen für eine Lösung mit Wärmebildkameras entschieden. Das gesamte Gelände kann nicht komplett ausgeleuchtet werden. Das wäre einerseits unter Naturschutzaspekten nicht angemessen. Außerdem wären Installation und Instandhaltung eines solchen Systems ebenso teuer wie sein hoher Stromverbrauch. Auch Infrarotstrahler sind teuer. Daneben bietet eine aktive Infrarotausleuchtung bei weitem nicht dieselbe Reichweite wie Wärmebildkameras. Das bedeutet: Mehr Kameras müssten montiert werden, weitere Bau- und Befestigungsarbeiten würden notwendig.

Obwohl wir einen Zaun um den gesamten Perimeter gezogen haben, ist das auch nicht die beste Lösung. Der Zaun stellt ein relativ schwaches Hindernis dar, denn wir müssen ihn oft mit größeren Löchern unterbrechen, um den Wildtieren einen Weg anzubieten. Aber selbst bei einem durchgängigen Zaun würden wir zusätzlich Detektoren und Sensoren montieren müssen. Und um dann zu erkennen, ob es sich um einen Fehlalarm handelt, würden wir doch am Ende ein CCTV-Kamerasystem mit Beleuchtung oder Infrarotstrahlern benötigen.

Am Ende haben wir uns Patrouillen angesehen. Aber außer der Tatsache, dass Wachpersonal ziemlich teuer ist, stießen wir auf ein unerwartetes Problem. Abertura liegt in einem sandigen Gebiet, in dem ein Patrouillen-Fahrzeug viel Staub aufwirbeln würde. Das mag unwichtig erscheinen, aber damit die Solarmodule so effizient wie möglich arbeiten, müssen wir diesen Staub von ihnen entfernen. Das machen wir zurzeit zweimal pro Jahr – zu Kosten von etwa 100.000 Euro. Mit Patrouillen würde schätzungsweise eine Reinigung pro Jahr zusätzlich zu Buche schlagen.“

Gründliche Kalkulation

27 Wärmebildkameras beschützen das Solarkraftwerk Abertura. (Bild: Flir)

Nach einer gründlichen Kalkulation der Installationskosten und – noch wichtiger – der Gesamtkosten durch den dauerhaften Betrieb der Anlage, hat sich Borja Escalada für eine Lösung mit Wärmebildkameras entschieden. „Wir haben insgesamt 27 Wärmebildkameras von Flir Systems montiert: zwei VSR-6, sechs SR-19, fünf SR-35 und zwölf SR-50 erzeugen einen lückenlosen ‚Wärmebild-Zaun‘ rund um das Solarkraftwerk. Zwei Flir SR-100 Wärmebildkameras wurden zusätzlich auf einem Schwenk-/Neigekopf montiert und ergänzen das System. Der Betreiber Vector Cuatro hat daneben zwei Ersatzkameras bestellt, die dann schnell montiert werden können, wenn eine der Kameras ausfallen sollte. Bisher haben wir sie nicht gebraucht”, erklärt der lokale Flir-Vertriebspartner.

„Wir haben uns nicht nur für Wärmebildkameras von Flir entscheiden – auch viele weitere Komponenten kommen von Flir: Mini Server, Eingabe/Ausgabe-Module, Videoverarbeitungssysteme und digitale Video-Netzwerkrecorder. Die Software, mit der das gesamte System gesteuert wird, ist der Flir Sensors Manager.”

Der “Wärmezaun”

Das Prinzip des “Wärmezauns” ist einfach. Alle Wärmebildkameras werden entlang des Geländes installiert. Über die Software Flir Sensors Manager definieren wir mit einem Videoanalyse-Algorithmus bestimmte, virtuelle “Stolperdrähte“. Wenn jemand diese virtuelle Linie übertritt, wird umgehend ein Alarm ausgelöst – optisch und akustisch. Der Anwender sieht sofort das Bild derjenigen Wärmebildkamera auf seinem Monitor, die den Alarm ausgelöst hat. Er kann dann entscheiden, ob es sich um einen Fehlalarm handelt (ausgelöst zum Beispiel von einem Tier) oder nicht. Sollte es sich um einen echten Alarm handeln und sollte der Eindringling wird nicht bereits vom Licht und dem akustischen Alarm vertrieben werden, ruft der Anwender die Polizei, die innerhalb von Minuten vor Ort ist.

Montage des Wärmezauns

Entlang des Perimeters wurden 25 Beobachtungsposten installiert. Jeder einzelne besteht aus einer festinstallierten Wärmebildkamera von Flir Systems, die einen bestimmten Teil des Geländes abdeckt, einer Alarmeinheit mit Warnlicht und Lautsprecher und in einigen Fällen einer herkömmlichen Überwachungskamera, die gelegentlich bei Tageslicht eingesetzt werden kann.

An jedem Beobachtungsposten ist ein Schaltschrank installiert. Videobild und die Daten der Wärmebildkamera und der Überwachungskamera werden von dort zu einem Flir Mini-Server transferiert. Die Alarmeinheit ist ebenfalls über eine Flir I/O-Box (Ein-/Ausgabe-Box) mit dem Mini-Server verbunden. Alle Signale werden vom Mini-Server in TCP/IP-Signale umgewandelt. Dank eines Ethernet/Glasfaser-Konverters können alle Signale über lange Entfernungen in den Kontrollraum übertragen werden. In diesem Kontrollraum werden die Daten wieder über einen Ethernet/Glasfaser-Konverter an ein TCP/IP-Netzwerk übergeben.

Auf demselben LAN (Local Area Network) befindet sich ein Computer, auf dem die Software Flir Sensors Manager läuft und die Bilder der Wärmebildkamera ausgegeben werden. Hier werden auch die notwendigen Alarmvoreinstellungen eingegeben. Diese Einstellungen werden an die Videoverarbeitungseinheiten übertragen, von denen die Wärmebilder der Kameras ständig analysiert werden. Wenn sie irgendeine Anomalie entdecken, senden sie ein Signal an den Beobachtungsposten, von dem der Alarm ausgeht. Der Mini Server wiederum gibt ein Signal an die I/O-Box aus. Ein Kontakt wird geschlossen, und dadurch wird ein Alarm (optisch/akustisch) ausgelöst. Gleichzeitig erhält der Anwender das Bild der Kamera, die den Alarm ausgelöst hat, auf seinem Bildschirm angezeigt, so dass er die notwendigen Schritte einleiten kann.

Im Kontrollraum schließlich sind die digitalen Videorecorder (nDVRs) von Flir Systems mit dem LAN verbunden. Sie nehmen ständig alle Bilddaten der Wärmebildkameras auf. Dabei haben sie eine Speicherkapazität von 15 Tagen. Danach werden die Daten überschrieben.

Kombiniert mit Videoanalyse: Wärmebildkameras liefern dem Videoanalysesystem wesentlich mehr Daten als herkömmliche Überwachungskameras. (Bild: Flir)

Die Kombination der Wärmebildkameras und der in der Software verwalteten Videoanalyse funktioniert perfekt. Nachts ist der thermische Kontrast zwischen der (kühlen) Umgebung und einem potentiellen Eindringling am größten. Das bedeutet, dass wir nur zwei oder drei Pixel benötigen, um schon etwas zu entdecken – und das wiederum heißt: Wir können extrem weit sehen. Tatsächlich liefern Wärmebildkameras dem Videoanalysesystem so wesentlich mehr Daten als herkömmliche Überwachungskameras.

Wärmebildkameras als beste Lösung

“Wir sind sehr glücklich mit unserem Wärmebildkamera-Zaun.”, sagt Escalada. “Es ist nicht nur eine kostengünstige Lösung, da wir keine großen Baumaßnahmen beauftragen mussten. Und da wir auch nicht viel Energie benötigen, ist es auch eine sehr effiziente Lösung. Wenn ich das mit anderen Sicherheitssystemen in weiteren Kraftwerken, die wir betreiben, vergleiche, kann ich nur sagen: Wärmebildkameras schlagen alle anderen Systeme. Wir haben praktisch Null Fehlalarme und können das gesamte Gebiet von einem einzigen Mitarbeiter überwachen lassen. Daher werden wir auch für zukünftige Solarkraftwerke definitiv dieselbe Lösung wählen. Und wenn das Sicherheitssystem in einem unserer anderen Solarkraftwerke ausgetauscht werden muss, werden wir es durch eine Wärmebildlösung ersetzten”, schließt Escalada.

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Netzwerk-Switche unter der IP-Video-Lupe

Dirk Klages / März 1, 2012Oktober 6, 2017 / Grundlagen IP-Video

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2009, S. 50 bis 53

Blitzschnell geschaltet

Im Vergleich zur analogen Welt entspricht die Funktion eines Netzwerk-Switches innerhalb einer IP-Videolösung in der groben Betrachtung der der klassischen Kreuzschiene. Wie bei einer Kreuzschiene gilt, dass ein Switch nicht gleich Switch ist. Stellt sich die Frage, welche Anforderungen und Entscheidungskriterien sind beim Kauf eines IP-Video tauglichen Netzwerk-Switches wirklich wichtig.

Man kann heute davon ausgehen, dass Switche namhafter Hersteller in der Performance keinen Flaschenhals darstellen. (Bild: Photocase/Nospmpls)

IP-Videolösungen stützen sich auf Standard-Ethernet/IP-Netzwerkinfrastrukturen, die für die Übertragung von Videoströmen genutzt werden. Tragende Elemente einer leistungsfähigen Netzwerkinfrastruktur sind die Netzwerk-Switche, welche im Netzwerk als aktive Verteiler fungieren und die Datenpakete (englisch: Frames) beziehungsweise Videoströme zielgerichtet weiterleiten. Die Weiterleitung der Frames soll möglichst mit hoher Bandbreite und verzögerungsfrei erfolgen.

Switche können sich jedoch auch als Flaschenhals in der Performance herausstellen und für ruckelnde Bilder verantwortlich sein. Des Weiteren können fehlende Features bei der Umsetzung einer IP-Videolösung im Nachhinein funktionelle Einschränkungen herbeiführen. Bei der Umsetzung eines Netzwerkes ist es deshalb äußerst wichtig, dass man die richtige Kaufentscheidung trifft und das Vorhandensein aller notwendigen Features berücksichtigt.

Performance

Ein Netzwerk für eine größere IP-Videolösung besteht üblicherweise aus mehreren Switchen. Die Netzwerkkameras oder Video-Encoder werden in der Regel via TP-Kabel (Twisted Pair, verdrillte Kupferkabel) an so genannte Etagenverteiler angeschlossen.

Da die Segmentlänge eines TP-Kabels auf 100 Meter begrenzt ist, werden diese Switche in etwa 80 bis 100 Meter Reichweite zu den Videoquellen installiert. Diese Switche werden wiederum untereinander sternförmig vernetzt, indem sie über einen so genannten Uplink an einen Backbone-Switch (Backbone: übergeordnete Netzhierarchie, normalerweise ein breitbandiger Hauptstrang) angeschlossen werden.

Die Performance eines Switches zeichnet sich in erster Linie durch die Bandbreite der Netzwerkanschlüsse, der Bandbreite der Backplane-Kapazität und durch die Latenz aus, die bei der Weiterleitung der Frames zum Tragen kommt.

Bandbreite der Netzwerkanschlüsse

Für die Anbindung von Netzwerkkameras oder Video-Encoder wird heute in der Regel ein Netzwerkanschluss genutzt, der mit einer Datenrate von 100 Megabit/Sekunde (Mbit/s) im Vollduplexmodus arbeitet (Vollduplexmodus bedeutet, dass Daten zeitgleich in beide Richtungen geschickt werden können, was mit Performancevorteilen verbunden ist).

Für den Uplink nutzt man hingegen Gigabit-Ethernet-Anschlüsse mit 1.000 MBit/s im Vollduplexmodus, die je nach benötigter Segmentlänge als TP-Interface (maximal 100 Meter) oder LWL-Interface (Lichtwellenleiter, zwei Meter bis zehn Kilometer) ausgelegt sind. Durch die Verwendung von Gigabit-Ethernet wird man der Anforderung gerecht, dass man mehrere Videoströme über diese Verbindungen überträgt.

Geht man für eine „Worst-Case“-Betrachtung von einem Motion-JPEG-Stream in 4CIF-Auflösung mit 30 Bildern/Sekunde aus, so kann man für diesen eine maximale durchschnittliche Bandbreite von acht MBit/s ansetzen (bei MPEG-4 Part 2 wären es in etwa vier MBit/s, und bei H.264 1,6 MBit/s).

Möchte man gleichzeitig mit diesen Bildparametern eine Live-Bildbetrachtung und Aufzeichnung durchführen, so würden zwei dieser Videoströme von der Videoquelle geliefert. Demnach kämen 16 MBit/s zum Tragen, das heißt, die 100-MBit/s-Verbindung zur Videoquelle wäre gerade mal zu 16 Prozent ausgelastet. Betrachtet man den Uplink mit 1.000 MBit/s, so wäre dieser mit 1,6 Prozent ausgelastet.

Geht man von einem Netzwerk-Switch aus, der 24 10/100-MBit/s-Anschlüsse für Endgeräte zur Verfügung stellt, so käme man auf eine Uplink-Auslastung von 38,4 Prozent. Somit gilt für beide Anschlusstypen, dass diese von der Bandbreite her sicherlich keinen Engpass darstellen. Diese Aussage kann zudem in der Praxis gefestigt werden, da man in der Regel nicht mit 30 Bildern/Sekunde aufzeichnet und man auch MPEG-4 oder H.264 verwendet, was nochmals zu einer deutlichen Reduzierung der benötigten Bandbreite führt.

Möchte man auf dem Uplink mehr Bandbreite bereitstellen, so käme auch der Einsatz von Switchen in Betracht, die über einen 10-GBit/s-Uplink verfügen, was allerdings aus heutigem Gesichtspunkt nicht notwendig ist.

Backplane-Kapazität

In der Gesamtbetrachtung ist natürlich interessant, wie viele Frames pro Sekunde der Switch simultan weiterleiten können muss. In diesem Zusammenhang ist die so genannte Non-Blocking-Fähigkeit ein wesentliches Beurteilungskriterium für einen Switch.

Bei einem Netzwerk-Switch werden Daten sehr effizient übertragen, da die Frames zielgerichtet von einem Anschluss zu einem anderen Anschluss geleitet werden. (Bild: Axis)

Non-Blocking bedeutet, dass ein Switch-Backplane genug interne Bandbreitenkapazität hat, um in der Summe die anstehenden Daten aller Anschlüsse mit höchstmöglicher Geschwindigkeit weiterleiten zu können. Wie viele Verbindungen der Switch dazu simultan bereitstellen können muss, hängt letztendlich von der Anzahl der Anschlüsse ab.

Hierbei gilt, dass der Switch in der Lage sein muss, maximal halb so viele Verbindungen wie er Anschlüsse hat, zeitgleich bereitstellen zu können. Geht man von einem Switch aus, der 24 x 10/100 MBit/s Anschlüsse und 1 x GBit/s Uplink hat, so ergibt sich eine notwendige interne Backplanekapazität von 3,4 GBit/s ((100 MBit/s x 24 x 2 + 1.000 MBit/s x 1 x 2)/2).

Frames pro Sekunde

Des Weiteren sind für die Performancebetrachtung die Anzahl der Frames pro Sekunde entscheidend, für die der Switch die Wegwahl treffen können muss. Die höchsten Anforderungen werden an einen Switch gestellt, falls mit der maximalen Frame-Anzahl gearbeitet wird, die über die Netzwerkleitung übertragen werden kann, was bei kleinster Frame-Größe der Fall wäre.

Betrachtet man die Datenrate von 100 MBit/s, so ergeben sich 148.800 Frames pro Sekunde, die pro Leitung an den Switch heran geführt werden können (bei zehn MBit/s nur 14.880, bei einem GBit/s 1.488.000 und bei zehn GBit/s 14.880.000 Frames/s). Geht man jetzt wieder von dem Beispiel-Switch aus, so müsste dieser in der Lage sein, 5.059.200 Frames/s ((148.800 x 24 x 2 + 1.488.000 x 1 x 2)/2) weiterzuleiten.

Für den Fall, dass der betrachtete Switch eine Backplane-Kapazität von größer gleich 3,4 GBit/s hat und mindestens 5.059.200 Frames/s weiterleiten kann, wird dieser als Non-Blocking bezeichnet und qualifiziert sich somit von der Performance her als IP-Video-tauglich.

Mythos Switch-Latenz

Bei der Weiterleitung der Frames entstehen gewisse Latenzen (Verzögerungen). In den Anfängen der Switch-Ära wurden zu diesem Thema verschiedene Switching- Technologien verglichen, die in der Latenz Vorteile versprachen. Jedoch wurde der Vergleich erschwert, da man bei den unterschiedlichen Switching-Verfahren verschiedene Formen der Darstellung und Messung verwendet hat, sodass ein direkter Vergleich gar nicht möglich war.

Heute kann man davon ausgehen, dass ein Switch nach dem so genannten Cut-Through-Verfahren arbeitet. Hinzu kommt, dass die meisten auf dem Markt erhältlichen Switche auf der selben Chipsatzfamilie basieren, die von einem namhaften Hersteller aus der Halbleiterbranche hergestellt wird. Dadurch ergibt sich die Situation, dass man, bezogen auf die Latenz, von typischen Werten ausgehen kann, welche wie folgt aussehen:

100 MBit/s: < 35 Mikrosekunden (µs) (FIFO 64-Byte-Frame),
1.000 MBit/s: < 3,7 µs (FIFO 64-Byte-Frame),
10 GBit/s: < 2,1 µs (FIFO 64-Byte-Frame).

Neben der Performance ist die Unterstützung zahlreicher Protokolle und Features sinnvoll, damit sich der Switch für die professionelle Nutzung innerhalb eines IP-Video-Netzwerks bevorzugt eignet.

Die Frage der Layer

Die Kommunikation innerhalb eines Netzwerks wird allgemein über das OSI-Referenzmodell beschrieben, das in sieben Teilschichten (Layer) unterteilt ist. Jeder Layer beschreibt bestimmte Funktionen, welche einen Beitrag bei der Kommunikation beziehungsweise dem Datenaustausch liefern.

Die Funktion eines Switches entspricht per Definition denen des 2. Layers, das heißt Switche, welche keine zusätzlichen Funktionen einer höheren Ebene unterstützen, werden im Fachjargon als Layer-2-Switche bezeichnet. Es gibt jedoch auch Switche, die beispielsweise zusätzlich ein Routing unterstützen, also auch auf dem 3. Layer arbeiten und Daten zwischen verschiedenen IP-Netzen weiterleiten können. In diesem Fall spricht man von einem Layer-3-Switch.

Betreibt man ein Netzwerk, dass in verschiedene IP-Netze unterteilt ist, so ist es notwendig, Layer-3-Switche einzusetzen, falls die Switche die Datenweiterleitung zwischen den verschiedenen IP-Netzen übernehmen sollen. Andernfalls wären Router erforderlich, die diese Aufgabe wahrnehmen.

Entscheidender Vorteil beim Routing durch ein Layer-3-Switch ist, dass dieser in der Regel die Daten schneller weiterleiten kann als ein Router. Hierzu verwenden die Layer-3-Switche einen kleinen Trick, indem bei einem wiederholten Routing über die selbe Strecke nicht mehr geroutet wird, sondern auf das schnellere Switching übergegangen wird. Dies ist besonders bei IP-Video-Infrastrukturen vorteilhaft.

Des Weiteren gibt es auch so genannte Layer-4-Switche, die auf dem vierten Layer eine Priorisierung anhand der genutzten TCP/UDP-Port-Nummern realisieren können. Port-Nummern werden im Netzwerkbereich verwendet, um bestimmte Dienste zu adressieren.

Im IP-Video-Bereich kommt diese Priorisierung in der Regel weniger zum Tragen, da sie allgemein größere Verzögerungen hervorruft, welche die zusätzliche Auswertung auf dem vierten Layer verursacht. Im Bereich IP-Video werden demnach bevorzugt Layer-2- oder Layer-3-Switche eingesetzt.

Switch als Router

Möchte man die Routing-Funktion eines Switches nutzen, so ist entscheidend, welches Routing-Protokoll der Switch unterstützt. Gängige Protokolle im Netzwerkbereich sind RIP (Routing Information Protocol) und OSPF (Open Shortest Path First). Beim RIP handelt es sich um ein relativ einfaches Routing-Protokoll, wohingegen OSPF einige optimierte Funktionen bietet, mit denen beispielsweise kürzeste Verbindungswege zwischen verschiedenen Routern in kürzester Zeit ermittelt werden können.

Geht man in die Detailbetrachtung der Layer-3-Switche rein, so fällt auf, dass Low-Cost Layer-3-Switche oft nur RIP unterstützen. Diese Switche werden deshalb oft auch nur als Layer-2+ oder Layer-3- Switche bezeichnet. Hier ist also bei der Produktauswahl Vorsicht geboten.

IPv4 versus IPv6

Das Internet Protocol gibt es in zwei Versionen, in Version 4 (IPv4) und Version 6 (IPv6). Wesentlicher Unterschied zwischen IPv4 und IPv6 ist die Anzahl der möglichen IP-Adressen. IPv4 bietet eine Adresslänge von 32 Bit und IPv6 von 128 Bit. Somit lassen sich unter IPv6 viel mehr Adressen vergeben, als bei IPv4.

Derzeit wird IPv4 noch primär innerhalb eines Netzwerks eingesetzt, jedoch ist langfristig die Ablösung durch IPv6 geplant. Für die Anschaffung von Netzwerkkomponenten bedeutet dies, dass man generell beim Neukauf prüfen sollte, ob die Geräte bereits auch IPv6 unterstützen. Ein Layer-3-Switch sollte auf jeden Fall IPv6 unterstützen, damit die Routing-Funktion unter der neuen IP-Version auch genutzt werden kann.

Power-over-Ethernet-Unterstützung

Ein nicht zu unterschätzender Vorteil von IP-basierten Videolösungen ist die Möglichkeit, die Stromversorgung von IP-Kameras via Power over Ethernet (PoE) zu realisieren. Dies erspart am Installationsort der Kameras die Bereitstellung einer Spannungsversorgung und bietet die einfache Implementierung einer zentralen Absicherung gegenüber Spannungsausfällen, welche auf natürliche Art und Weise auftreten können oder im Rahmen eines Sabotageversuchs.

Moderne Switche bieten die Möglichkeit, als Stromquelle zu fungieren, das heißt an ihren Netzwerkanschlüssen die PoE-Spannungsversorgung bei Bedarf bereitzustellen.

Möchte man diese Möglichkeit nutzen, so gilt es zu prüfen, wie viel Leistung ein Switch an seinen Anschlüssen in Summe bereitstellen kann. Nach dem heutigen IEEE-802.3af-Standard können über einen Anschluss maximal 15,4 Watt eingespeist werden, wobei dann über die maximal zulässige Leitungslänge von 100 Meter 12,95 Watt für das Endgerät als garantierte Maximalleistung zur Verfügung stehen.

Oft ist es so, dass ein Switch nicht auf allen Anschlüssen die maximale Leistung zur Verfügung stellen kann. Es gibt auch modulare Switche, die über eine Option für ein zweites Netzteil verfügen, durch dessen Bestückung dann die volle Leistung an allen Anschlüssen bereitgestellt werden kann. Auf jeden Fall sollte man das Leistungsbudget des Switches mit der Leistungsaufnahme der Endgeräte abgleichen und sicherstellen, dass ein Switch in Summe die notwendige Leistung zur Verfügung stellen kann.

VLAN

Bei kleineren bis mittleren IP-Videolösungen ist man bestrebt, das vorhandene Netzwerk für die Videoübertragung mit zu verwenden. In diesem Fall bietet es sich an, das vorhandene physische Netzwerk durch die VLAN-Technologie (Virtuelles LAN) in logische Netzwerke zu unterteilen. Nur Teilnehmer, welche zum selben virtuellen LAN gehören, können in diesem untereinander Daten austauschen und auf Ressourcen innerhalb desselben VLANs zugreifen.

VLANs können über mehrere Switches hinweg gebildet werden, wodurch sich größere Netzwerke segmentieren lassen. (Bild: Axis)

Hiermit lässt sich also eine sichere Trennung zwischen einem Office-Netzwerk und dem Video-Netzwerk erzielen, obwohl im selben Netzwerk gearbeitet wird. Auf diese Weise wird man zusätzlich den Anforderungen gerecht, dass unberechtigte Personen keinen Zugriff auf die übertragenen und gespeicherten Videos erhalten können.

Quality of Service

Betreibt man mehrere Dienste in einem Netzwerk, so kann es sinnvoll sein, dass man die unterschiedlichen Daten im Netzwerk mit verschiedenen Prioritäten überträgt. So ist es beispielsweise bei der IP-Telefonie (VoIP, Voice over IP) äußerst wichtig, dass die Datenströme möglichst verzögerungsfrei und ohne große Varianz in der Verzögerung übertragen werden, damit die Sprachqualität sichergestellt ist. An dieser Stelle greift QoS (Quality of Service), mit dem eine Priorisierung der unterschiedlichen Daten erzielt werden kann. QoS kann auf Layer 2 (Ethernet-Ebene) oder Layer 3 (IP-Ebene) implementiert sein, wobei letzteres am gebräuchlichsten ist.

IEEE-802.1q und 802.1p

VLAN und QoS auf Ethernet-Ebene basieren auf dem IEEE-802.1Q- und IEEE-802.1p-Standard. 802.1q definiert ein erweitertes Format eines Ethernet-Frames, in dessen verlängerter Header zusätzliche Felder für die Kennzeichnung der verschiedenen VLANs und der Priorisierung beinhaltet sind.

Über das so genannte VLAN-ID-Feld können die übertragenen Daten gekennzeichnet werden, damit diese Switche-übergreifend innerhalb der jeweiligen VLANs weitergeleitet werden können. Des Weiteren beschreibt IEEE-802.1p verschiedene Priorisierungen, mit denen die Daten gekennzeichnet werden können und mit deren Hilfe die Weiterleitung gesteuert werden kann.

QoS auf Layer 3

Für Qos auf der IP-Ebene wird das so genannte DSCP (Differentiated Service Codepoint) verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Flag, über das gekennzeichnet werden kann, zu welcher Art die Daten im jeweiligen IP-Paket gehören. Anhand dieses Flags werden die Datenpakete in Traffic-Klassen eingeteilt und je nach Klasse bei der Weiterleitung priorisiert behandelt.

Bei der Priorisierung können insgesamt acht verschiedene Klassen genutzt werden, um die Daten einzuteilen. Voraussetzung für die Nutzung von QoS ist, dass die Switche die Anforderungen nach RFC 2474 unterstützen (RFC: eine Sammlung von Dokumenten über Internet-Standards, -Protokolle und -Verfahren).

802.1X-Authentifizierung

Im Bereich IP-Video kommt es immer wieder vor, dass Netzwerkkabel zwecks Kamerabindung in einen öffentlichen Bereich, wie beispielsweise Parkplätze oder Hallen von Shoppingmalls verlegt werden müssen.

Die IEEE 802.1X-Authentifizierung bietet eine Anschluss-basierte Sicherheit und umfasst einen Supplicant (z.B. eine Netzwerkkamera), einen Authenticator (z.B. einen Switch) und einen Authentifizierungsserver. (Bild: Axis)

Hierdurch ergibt sich jedoch die Gefahr, dass potentielle Eindringlinge über diese Anschlüsse versuchen könnten, auf das Netzwerk zuzugreifen, indem sie das Netzwerkkabel von der Kamera abziehen, an ihrem Notebook anschließen und über diesen Weg auf das Netzwerk zugreifen. Verlässlichen Schutz dagegen bietet die IEEE-802.1X-Authentifizierung, die heute von vielen Netzwerkkameras, Video-Encodern und Switchen unterstützt wird.

Zudem wird ein Radius-Server (Remote Authentication Dial-In User Service) benötigt, gegen den sich die angeschlossenen Endgeräte authentifizieren können. Erst wenn die Authentifizierung erfolgt ist, werden logische Ports am Switch geöffnet und Nutzdaten können über den jeweiligen Netzwerkanschluss übertragen werden.

Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass fremde Endgeräte am Netzwerk betrieben werden können, mit denen ein Ausspähen der Daten möglich wäre. Sobald also Netzwerkkabel außerhalb eines geschlossenen Gebäudes verlegt werden müssen, ist es vorteilhaft, wenn Switche den IEEE-802.1X-Standard unterstützen und die zuvor beschriebene Authentifizierung umgesetzt werden kann.

Multicast-Fähigkeit

Für das Abrufen von Videos an Netzwerkkameras oder Video-Encodern gibt es zwei Möglichkeiten, entweder Unicast oder Multicast. Arbeitet man im Unicast, so wird jede Station einen dedizierten Videostrom von der Videoquelle abrufen, das heißt mit jeder Station wird beispielsweise eine Netzwerkkamera zusätzlich belastet, und die notwendige Bandbreite steigt.

Alternativ gibt es die Möglichkeit, im Multicast zu arbeiten. Hierbei wird nur ein Videostrom von der Videoquelle abgerufen und dieser an alle Stationen versendet, die zu einer Multicast-Gruppe gehören. Der Sender von Multicast-IP-Paketen weiß in diesem Fall nicht, welche und wie viele Stationen seinen Videostrom empfangen. Denn er verschickt nur einen einzigen Videostrom an seinen übergeordneten Switch. Dieser dupliziert die IP-Pakete bei Bedarf, wenn er mehrere ausgehende Empfängerstationen hat.

Die Nutzung von Multicast ist besonders vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl von Stationen zeitgleich einen Videostrom abrufen möchte. Umgesetzt wird Multicast über das IGMP (Internet Group Multicast Protocol) und PIM (Protocol Independent Multicast). Mit Hilfe des IGMP kann eine Station einem Switch mitteilen, dass sie Multicast-IP-Pakete von einer bestimmten Multicast-Gruppe empfangen möchte.

Die Weiterleitung der Multicast-IP-Pakete erfolgt über das PIM, das ein Routing von Multicast-Paketen im Netzwerk und Internet ermöglicht. IGMP ist in RFC 3376 beschrieben und PIM in verschiedenen Modi in RFC 3973 und RFC 4601. Möchte man Multicast nutzen, so sollten die verwendeten Switche diese Protokolle nach den RFCs unterstützen.

Kein Flaschenhals

Man kann heute davon ausgehen, dass Switche namhafter Hersteller in der Performance keinen Flaschenhals darstellen. Im Low-Cost-Bereich ist es hingegen sinnvoll, sich sorgfältig mit den Angaben in den technischen Datenblättern auseinanderzusetzten. Des Weiteren sind die vorhandenen Features entscheidend, welche von Fall zu Fall geprüft werden sollten.

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

Jörg Rech ist Autor zweier Bücher:

„Ethernet – Technologien und Protokolle für die Computervernetzung“, 2., aktualisierte und überarbeitete Auflage, Dezember 2007, ISBN 978-3-936931-40-2
„Wireless LANs – 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail“, 3., aktualisierte und erweiterte Auflage, Mai 2008, ISBN 978-3-936931-51-8

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH