к.т.н. Руцков М.В.

 

Народный НаноВидеоСервер

 

Эх, в какие времена живём! Давненько что-то не наваливались на научно-технические проблемы – “всем миром”! В последний раз вроде технопарков решили понастроить. Что из этого получилось – ответить затрудняюсь! Вот лишь мои пространные рассуждения  в тему - “Поведай мне свои мечты”. Это было недавно – это было давно! Сейчас ситуация резко изменилась – видимо “стабилизационный фонд” настолько раздуло, что уж надо куда-то вкладывать! Вот и пошла новая волна – НаноТехнологии!!! Вообще-то, мало кто толком представляет – что сие означает! Для некоторых это та же микроэлектроника, только с другими проектными нормами. Однако уверен – популярность приставки “нано” будет стремительно возрастать (в плане освоения финансов). Ну, тогда позвольте и мне шагнуть - в ногу со временем, концептуально, так сказать. Получите мечту – Народный НаноВидеоСервер! Правда звучит - гордо? Ладно, всё это лирическо-юмористическое вступление. На самом деле идея возникла намного раньше телевизионного ажиотажа, в стиле - “Крутите дырки…!”.  Давайте по порядку.

Итак,  реализация “умных” систем охранного IP-видеонаблюдения (с мощными функциями видеоанализа, а, следовательно, и обнаружения) – упирается в узость существующих каналов связи. Их не хватает даже для передачи более-менее “гуманно” сжатых видеопотоков (например, в формате MJPEG), не говоря уж о пересылке данных без компрессии. Что собственно и требуется для качественного видеоанализа. Выход один – переход к распределённой (децентрализованной) обработке, до выдачи видеоданных в сеть. Трафик снижается на порядки. Например, при детектировании движения можно передавать лишь активные кадры, причём в компрессированном виде (уж всё проанализировано). И совсем не обязательно гнать сие добро в “центр” – можно локально накапливать. А если говорить о более сложном видеоанализе  (например, о распознавании автомобильных номеров или детекторе лиц), то там снижение трафика будет ещё более ощутимым!

Так что же мешает переходу к истинно распределённой обработке? Проблем много – в итоге упираемся в чистую экономику! Ведь теоретически можно реализовать всё -  что душеньке угодно, только вот какой ценой? Например, стоит в чистом поле камера - на столбе, до “центра” пара-другая километров. Как туда вычислительную мощь вынести? Можно конечно и на столб “скворечник” установить иль отдельную будочку построить. Пихнуть туда системник, да не простой, а с защитой от агрессивной среды и вибраций, питание неслабое подвести и т.д. Дороговато будет, отнюдь! Вот вам и первые проблемы – габариты с энергопотреблением. Тогда в плане мечты, проанализируем, что из себя может представлять Народный НаноВидеоСервер.

Это должно быть устройство, превращающее любую камеру со стандартным аналоговым ТВ-выходом в IP-камеру.  Вы, конечно, мне сразу возразите – есть такие! Например, коробочка, конвертирующая ТВ-сигнал в видеопоток формата MPEG-4 с выходом в Fast Ethernet.  А вот этого нам как раз и не надо. Внутри нашей коробочки должен сидеть достаточно мощный универсальный процессор, который кроме функции компрессии мог бы ещё заниматься и видеоанализом! Отлично, тогда раскроем значение приставки “нано”. А дело в том, что приставка “микро” уже занята – например, микрокомпьютер или микросервер. Однако наше устройство должно быть ещё меньше – формулирую:

 

1. Малые габариты - примерно со спичечный коробок, чтобы можно было в         защитном   кожухе разместить или просто на BNC-разъём камеры надеть.

2. Ультрамалое энергопотребление – порядка одного Ватта, для решения проблемы теплоотвода в варианте защищённой от внешней среды конструкции.

 

Теперь рассмотрим, какой смысл вкладывается в понятие “народный”:

 

1. Устройство должно быть массовым.

2. Доступным широкому кругу пользователей - как системных интеграторам, так и разработчикам, которые могли бы реализовать в данном устройстве свои алгоритмические наработоки.

3. Совместимым - с точки зрения ПО (по системе команд и микроархитектуре) с “народными” компьютерами, основной которых являются процессоры с архитектурой x86 - типа Pentium.

4  Дешёвым - цена устройства  должна быть порядка разницы между стоимостью аналоговой и IP-камеры с примерно одинаковыми характеристиками и не превышать, например, цены коробочки Video-MPEG-4.

 

“Ничего себе – размечтался!” – воскликнут скептики. Так это и есть мечта, давайте методом исключения хотя бы попробуем сузить зону поиска. Специализированные чипы, типа кодеков отдыхают – универсальность отсутствует. Традиционные процессоры, которые в серверах и настольных ПК используются – явно не подходят! На них хоть блины пеки – энергопотребление жуткое, кулеры еле температуру сдувать успевают! Ладно, дальше поехали. Что у нас в ноутбуках сидит? Правильно – процессоры с пониженным потреблением энергии. Но это по отношению к первым. На самом деле они расходуют от 5-ти до 20-ти Ватт, в зависимости от типа и режима работы. Мало того, одним процессором не обойтись – чипсет нужен, память разнообразная и интерфейсы. Значит, габариты  и энергопотребление возрастут – какой уж тут спичечный коробок!

И вот тогда в голову и приходит абсолютно светлая мысль – КПК (карманный персональный компьютер, не путать с – конденсатор плоский керамический).  Правда, их уже начали теснить коммуникаторы (смартфоны), в которые, кроме компьютерных дел, ещё добавлена функция сотовой связи. Но сути дела это не меняет. Рынок гигантский – более миллиарда штуковин. Причём половиной этого добра пользуются дети в возрасте до 30 лет, которым кроме сакраментальной фразы: “Мама – я тута!”, хочется ещё в 3D-игры играть и кино смотреть. Сами понимаете – вычислительных ресурсов это требует немереных. Но что не сделаешь для “любимых чад” ради собственной прибыли! Давайте глянем, какие чипы в этих смартфонах сидят.

Оказывается – никакие это уже и не процессоры, а, по сути, полностью интегрированные системы, типа материнской платы с  памятью на одном чипе. Чтобы не ходить вокруг да около сразу возьмем, к примеру, топовую модель компании Marvell (бывшее подразделение Intel) PXA320. Вот основные характеристики:

Вот так, просто и со вкусом. Причём потребляет сей чип всего пол ватта!  Кроме того, на кристалл интегрирована память и куча интерфейсов. Не имею права разглашать секреты фирмы (подписал бумагу), но могу привести данные на предыдущую модель PXA270 (сделано ещё в Intel) – 32 Мбайт ОЗУ и  32 Мбайт ПЗУ, в одном из вариантов. Есть соответствующие входы-выходы для управления LCD монитором и ввод с сенсорного экрана. Правда они нам и даром не нужны. Короче, сами полюбуйтесь на блок-схему PXA270 (Рис.1.)

 

 

Рис.1. Структура PXA270.

           

Фактически имеем НаноСистему уровня  машины  на Pentium-III, да ещё и с  мощной аппаратной поддержкой для обработки видео! В частности приводятся тестовые данные, из которых следует, что производительности достаточно для воспроизведения видео в формате H.264 при разрешении 640x480 пиксел и битрейте 3 Мбит/с с частотой 30 кадр/с. Сами понимаете, насколько ассиметричны сейчас современные кодеки-декодеки, явно выпирающие в сторону распаковки. “Ну, наверное это жутко дорогая вещь!” – снова воскликнут скертики. Да не имеет права эта штуковина быть дорогой, поскольку используется в ультрамассовом продукте – смартфонах. И красная цена ей  - 25-30 долларов, правда в неслабых партиях. А что далеко ходить – есть такая компания Toradex, которая наладила выпуск малюсеньких встраиваемых компьютеров. В нашем случае эта модель называется  Colibri PXA320. (Рис.2).

 

 

Рис.2. Colibri PXA320.

 

            Смотрим цены – 139 евро в розницу! С учётом наличия самой платы, дополнительных чипов и “щвейцарской прибыли” (любят они в Европе цены заламывать), можно сделать вывод  - всё вполне гуманно! Они бы и рады побольше содрать, однако  за такую простоту… - видимо хоть какие-то нормы приличия остались! Ну, тогда – “не мытьём, так катанием”!  Своё отбивают за сёт техподдержки. А там – всё есть,  начиная от бронзовых, и заканчивая платиновыми - медалями! Только деньги платите! Например, за 200 евро имеете право в течение 3 месяцев консультироваться  2 часа, только непонятно как – по телефону звонить нельзя. Если выложить 720 евро, то можно звякнуть, да и консультаций уже на 8 часов. Зато за 2400 евро в течение года – 30 часов, а за 3750 – аж 50!!! Прям адвокатура какая-то получается. В ТО - ноль! Зато - всем радостно помогут, но за деньги! На нормальном языке это называется по-простому - вымогательство! Вообще-то существует и более “продвинутый” способ – под видом апгрейда  вам предложат докупить “новую” версию, в которой устранены собственные баги! Так – стоп, что-то меня понесло. Пардон – это так, для профилактики!

            Итак, попробуем сделать предварительный вывод – Народный НаноВидеоСервер не такая уж и несбыточная мечта! Из приведённого выше примера можно констатировать, что по сложности реализации и себестоимости  Colibri PXA320 и задуманное устройство сопоставимы. А если дать поправку на “европейские навороты”, то можно ожидать розничную цену на нашу нано-коробочку в районе психологических 100 долларов или того ниже!  Однако кроме Marvell/Intel есть и другие производители чипов для коммуникаторов. Вот в следующий раз и проанализируем сих претендентов, а заодно рассмотрим крайне важные вопросы совместимости, в плане переноса наработанных решений на другие платформы.

Об авторе: Руцков Михаил Вадимович, кандидат технических наук, директор  MegaPixel Ltd., e-mail mailto: megapixel@tochka.ru тел. (495) 4129422

Rambler's Top100