Ваша корзина
У Вас 0 товаров
Оформить заказ
Бесплатно для всех регионов
8 (800) 250-64-04 Заказать звонок
Новости
2 технические тенденции, которые скоро плотно войдут в нашу жизнь
19 Июня 2017
2 технические тенденции, которые скоро плотно войдут в нашу жизнь
Итак, что мы можем ожидать в самом ближайшем будущем, какие технологии из мира фантастики прочно войдут в нашу жизнь?
Самый умный дверной звонок
11 Июня 2017
Самый умный дверной звонок
Заменит ли умный дверной звонок в будущем видеодомофон?

Революционные решения в работе со звуком в видеонаблюдении


Звук, с биологической точки зрения, является огромным источником информации. Любое слово, его громкость, интонация его произношения, могут стать ключевыми значениями, определяющими различные жизненные ситуации.

Начиная статью о возможностях звука в системах видеонаблюдения, а также в целом в системах безопасности, нужно всегда помнить об изначальных предпосылках использования звукозаписи в системах охранного видеонаблюдения.

Предпосылки охранной звукозаписи

Данные предпосылки просты – как часто бывает, все начинается с человека, причем не конкретного лица, а человека вообще, в виде сущности. Согласно разным исследованиям известны данные, что от 70 до 90% информации об окружающем мире человек приобретает благодаря зрению, вот почему системы в/наблюдения получили довольно широкое распространение. Идея того, что один человек с помощью сотен или тысяч глаз способен наблюдать за чем-то, обществом была воспринята с воодушевлением, особенно людьми, которые отвечают за безопасность. Однако вернемся к звуку.

Итак, в остатке у нас 10 – 30 % восприятия мира от остальных органов и слух, и надо заметить, занимает больший объем от этой информации. В итоге можно предположить, что от 5–15% общей информации о среде, окружающей нас мы приобретаем через слух. Кто-то считает, что это мало, однако напомним, что разговор ведется о системах безопасности.

Звук и системы безопасности

Говоря о роли звука в системах безопасности, надо вспомнить о некоторых принципиальных вещах, влияющих историю совершенствования в охранных системах звукозаписи. Данная статья призвана показать технические аспекты систем безопасности. И последние резонансные новости о «прослушке» первых лиц государств красочно демонстрируют возможности звука и взаимосвязь с системами безопасности. Важным является сфера решаемых задач, которая определяет направления совершенствования звуковых систем.

В данной статье не ставиться задача рассмотрения всего спектра акустических систем, а только на системах, действующих в слышимом диапазоне звуков для человека, то есть на микрофонные системы.

Кроме того, поговорим о физике звука и его природе, которые влияют напрямую на особенности использования систем звукозаписи, их возможности, проблемы, ограничения с которыми инженеры сталкиваются при применении устройств звукозаписи в системах безопасности.

И конечно, попытаемся рассмотреть технику – то есть существующие на сегодняшний день новые разработки.

Системы охранной звукозаписи и ее задачи

Основной задачей охранной звукозаписи является, как правило, по мнению заказчика, слышимость всего с максимальным качеством. В дальнейшем, исходя из описания техники и природы звука будет ясно, почему невозможно это выполнить. Поэтому попробуем общую задачу разделить на несколько простых и рассказать о возможностях их решения.

Итак, рассмотрим изучаемые звуковые группы

  • Аудио-контроль помещений различной формы и габаритов, а именно запись разговоров с партнерами/ клиентами/ персоналом/ конкурентами. Главный принцип создания данной группы – это точечные, единичные звуковые источники, расположенные в замкнутом пространстве.

  • Аудио-контроль действия профессиональных служб: Клиентские службы/ диспетчерские/ производства. Множественные звуковые источники с определенной структурой пространства.

  • Запись звука общественных мероприятий: учебные группы/ дискуссии/ суды/ собрания. Источники звука множественные, но имеют беспорядочное распределение в пространстве помещения.

  • Запись звука вне помещений. Наиболее сложная и практически нерешаемая задача с точки зрения системы охранного контроля аудио.

  • Аудио-аналитика: специфические шумы/ повышенный шум, например, такой звук, как выстрел или специфические фразы, или слова. Разбор конфликтных событий при совмещении видео и аудиозаписей. Данная тема очень обширна и в данной статье рассматриваться не будет. Лишь отметим, что в видеонаблюдении существуют аудио-детекторы, системы определения выстрела и специализированные устройства, способные выделять из аудио-потока ключевые слова или фразы.

    Природа звука

    Звук является физическим явлением, представляющим собой распространение механических колебаний, упругих волн в газообразной, жидкой или твердой среде. Иными словами, под звуком подразумеваются колебания, которые воспринимаются слуховыми органами человека и в животных. Звук, как любая волна, характеризуется спектром частот и амплитудой. Человек способен улавливать звуковые колебания в частотном диапазоне от 16Гц до 20 кГц. Звук за пределами диапазона слышимости, человеком не воспринимается. При более низкой частоте звук называется инфразвуком, при превышающей - ультразвуком и гиперзвуком. Громкость и высота звука зависят от эффекта звукового давления, формы и частоты колебаний. Среди слышимых звуков можно выделить особо речевые, фонетические звуки, фонемы (устная речь) и музыкальные звуки (музыка). В музыкальных звуках содержится несколько тонов, а иногда в широком частотном диапазоне шумовые компоненты.

    Скорость звука при температуре 20 °С воздуха равна около 340 м/сек, что подтверждает то, что звук проявляет волновую природу. Вот почему при мониторинге звука на первом плане расположены конструктивные характеристики помещений, распределение источников звука и их параметры, распределение микрофонов в пространстве и их конструктивные характеристики. Это связано с тем, что в "мире звука" играют важную роль физические процессы такие, как дифракция, интерференция и дисперсия. Можно утверждать, что для звукозаписи высокого качества основную роль играет акустика помещения – в нем не должны присутствовать переотражения звука, образование стоячих волн и т.д.

    Говоря об охранном аудио-контроле, у нас, к сожалению, нет возможности влияния на акустику охраняемого помещения. Что же в таком случае делать? Ответ проще простого: нужно максимально эффективно использовать доступные на рынке инструменты. Для этого надо знать возможности, предоставляемые современной техникой звукозаписи. Первое, что приходит на ум – это знание типов и характеристик микрофонов.

    Микрофоны
    Сегодня на рынке можно встретить микрофоны различных типов, но все они делятся на конденсаторные и динамические. 

    Конденсаторные микрофоны

    Данные устройства отличаются высокой чувствительностью и обширной полосой пропускания. Они требуют дополнительного эл.питания, что не является сегодня серьезной проблемой при создании систем мониторинга звука. Важным подклассом конденсаторных микрофонов являются электретные микрофоны. Они важны потому, что, довольно компактны и очень популярны в системах безопасности. Производители систем в/наблюдения монтируют такие микрофоны в видеокамеры.

    Динамические микрофоны

    Эти устройства получили очень широкое распространение в индустрии музыки, благодаря своим характеристикам, а точнее, концертной деятельности, но они, обычно, обладают большими габаритами и меньшей чувствительностью по сравнению с конденсаторными микрофонами.

    Кроме, всего прочего, огромное количество специализированных микрофонов выпускается для систем охраны. Они выпускаются в различных исполнениях - от самых простых, без каких-нибудь дополнительных регулировок, до продвинутых с автоматическими регулировками громкости.

    Классические решения задач мониторинга звука. Аудио-контроль помещений различной формы и размера

    В данном примере достаточно одного или нескольких электретных микрофонов, которые встроены в камеры видеонаблюдения или смонтированы отдельно, обязательно с регулировкой громкости, можно ручной. Студийного звучания может быть не будет, но аудиоинформация будет вполне четко распознаваться и детерминироваться. Как правило, в таких решениях смещение звука будет происходить в сторону низких частот, что вызывается структурными шумами, а именно вибрацией строительных конструкций и оборудования зданий. От этого шума избавиться довольно трудно, так как энергия его недостаточна, чтобы добиться активного излучения звука, но достаточна, чтобы влиять на элементы микрофонов. 

    Аудио-контроль работы профессиональных служб

    Здесь задача подобная первой, но добавляется фактор одновременности и множественности источников звука, что приводит к сложению звуковых волн на элементе микрофона и, естественно, – к ухудшению звуковой разборчивости. Для понимания ситуации достаточно представить звук, исходящий от стаи птиц или от множества одновременно говорящих людей, – звук есть, но нет разборчивости. Данную проблему частично решает аудиозапись, которая ведется с аудио-трактов радиостанций, телефонных станций и прочего профессионального оборудования. Такой подход гарантирует запись голосов на отдельных участниках, но в целом картины не дает, так как возможно возникновение случайных, важных участников, которые не подключены к "профессиональным" каналам. Это приводит при чрезвычайной ситуации к потере некоторой информации. В таком случае желательно применение большого числа разнесенных в пространстве точечных микрофонов с небольшой чувствительностью и узкой направленности диаграммы. Такое решение предоставит возможность качественного аудио-мониторинга, но получит ряд недостатков, и основной из них – это число применяемых микрофонов и, соответственно, каналов аудиозаписи. В охранной технике, как правило, число каналов записи звука равно или меньше числа каналов видеозаписи. И основная проблема заключается в том, что для в/наблюдения среднего помещения число в/камер, обычно меньше числа необходимых микрофонов. Надо не забывать, что звук проявляет себя в виде волн, и чтобы принимать их от источника и при этом не принимать отраженные, а также волны от посторонних источников, микрофоны должны быть "узкими" и "слабыми". Следовательно, для покрытия пространства их должно быть множество, как результат – мы переходим в сферу многоканальной записи звука, а это студийное и концертное оборудование, которое многократно увеличит стоимость системы охранного наблюдения. Решением может послужить использование специальных разработок записи.

    Звукозапись общественных мероприятий

    Эта задача по способам решения и проблематике довольно близка к предыдущей, однако решение ее еще более сложное. В ней совсем пропадают или минимизируются "профессиональные" каналы записи звука. И работники служб безопасности наедине остаются со "стаей птиц" или большим числом установленных микрофонов.

    Звукозапись за пределами помещений

    Это одна из самых сложных задач аудио-наблюдения. И если мы жаловались на структурные шумы при аудио-контроле помещений, то при внешнем аудио-наблюдении проявляются природные шумы, а они намного сильнее и разнообразнее структурных. Поэтому полномасштабное аудио-наблюдение в таких условиях становится невозможным, но вполне осуществимо точечное, в том числе с огромных расстояний. Для этого современная инженерия создала высокоселективные микрофоны и системы, направленного исполнения. Для функционирования подобных микрофонов используются свойства пространственной звуковой селекции.

    Революция на основе эволюции

    Тема о пространственно-селективных системах микрофонов является довольно интересной и заслуживает особого рассмотрения, так как при некоторых обстоятельствах такие системы микрофонов могут эффективно использоваться для решения задач всех типов аудио-контроля.

    Здесь можно выделить два основных типа селекции акустической системы:

  • векторно-пространственная;

  • фазовая селекция.

    Оба вида основаны на не сложной базовой основе, которая заключается в том, чтобы микрофонная система была с минимальным числом внешних помех и максимально узкой диаграммой направленности.

    Векторно-пространственная селекция акустики

    Здесь можно использовать микрофоны, расположенные в фокусе параболических антенн, а также микрофоны с высокой чувствительностью, установленные в резонирующие трубы или наоборот, звукоизолирующие.

    Такой тип микрофонных систем имеет заметный недостаток – при изменении направления аудио-контроля, даже на очень незначительные углы, требуется физически изменять позицию микрофона. Данная характеристика приемлема для оперативной работы, но совершенно не годится для стационарной установки. Причины довольно просты – физическое перепозиционирование микрофонов требует использования дополнительных актуаторов, с системой управления, и, в результате, мы получаем нестандартное решение с высокой стоимостью и отсутствием надежности функционирования системы.

    Фазовая акустическая селекция

    Данный вид системы является более интересным. Он основан на фазированных акустических приемных решетчатых антеннах. Принцип действия этих антенн довольно прост: создав массив из "одинаковых" микрофонов, используя их характеристики и, очень точную пространственную направленность диаграмм, принимая суммарный сигнал звука от этого массива и правильно его обрабатывая, можно получить высокий уровень пространственной селективности звукового сигнала без перестройки структуры системы микрофонов. Это значит, что после преобразований можно получить следующее: наведя мышку на картинку с людьми полученного с видеокамеры, можно услышать их речь, даже в том случае, если их в помещении множество и даже при их одновременном разговоре. Вы скажете фантастика, но это реальность уже. Такое устройство способно осуществлять эффективный аудио-контроль на объектах, имеющих сложные акустические условия. К таким объектам можно отнести такие, как диспетчерские центры, дискуссионные группы, переговорные залы банков, тюрьмы и другие места с большим скоплением людей.

    Новая эра аудио-наблюдения

    Надо отметить, что параллельно видеонаблюдению, аудио-наблюдение также перешло на новый уровень качества. Теперь это уже не точечные малоэффективные микрофоны или дорогие устройства комплексной записи звука. Дальнейшая разработка систем пространственно-фазовой решетки, обеспечит появление на рынке новых прогрессивных решений, которые обеспечат качественный аудио-контроль на новом качественном уровне и в ближайшем будущем надо ожидать решения, удовлетворяющие любого заказчика.

    И хотя некоторые считают, что акустические системы безопасности уже полностью совершенны и здесь все понятно, остается непреложным тот факт, что для получения аудиоданных высокого качества необходимо использовать современное и качественное оборудование в сочетании с инженерным подходом к установке небольших, и в то же время довольно важных систем
  • Возврат к списку