DIGITAL SURVEILLANCE デジタル監視編集部デジタル方式のネットワークカメラは技術的に多くの可能性を秘めており、すでに市場には多様な製品が登場している。本稿では、ネットワークカメラのさまざまな圧縮技術およびプロトコルを紹介する。 H.263圧縮は、固定ビットレート H.264 (Baseline profile) MPEG-4 Part 2 (No motion compensation) による映像配信に用いられる。ただ MPEG-4 Part 2 (With motion compensation) 7,000 し、固定ビットレートのため画面上の物体が移動していると、映像の品 Motion JPEG 6,000 質が低下してしまう場合がある。 5,000 H.263はもともとビデオ会議用に開発されたものであり、詳細な映像の提供が求められる監視システムにはあまり向いていない。 MPEG-2はMPEG-1を発展させた圧縮技術であり、フレームレートは PAL方式で25枚/秒、NTSC方式なら監各コーディックのビットレート比較 Bit rate (kbit/s) ネットワークカメラのコーデックとプロトコルについて枚/秒)。 4,000 3,000 2,000 1,000 30枚/秒に固定されている。主に高画視システムは、第一世代のなど、市場全体の大きな発展が期待さが存在するため、どの方式を採用すべ質のDVD、HDTV(ハイビジョンテレ VCR、第二世代のデジタル化れる。きかという問題がある。また、映像やビ)、ISM(interactive storage media)、 0 50 100 Time (s) 資料提供：アクシスコミュニケーションズ株式会社システム(DVR/NVR)、そしデジタル化された監視システムの音声の品質と帯域幅のバランスを、ど DBV(digital broadcast video)、およびて第三世代の完全デジタル化システム中核となるのは、ネットワークカメラのように設定するかも検討課題といえ CATVに用いられるようになった。 (ネットワークカメラ、ネットワークビだ。高密度に実装されたネットワークる。ネットワーク経由でMPEG-2形式のビデオサーバ)と推移してきた。これら三カメラは、音声の収録も可能で、ネッ H.264コーデックはMPEG-4 (Part10)も MPEG-2よりも２～３倍優れている。デオを再生するには多くの帯域幅を必世代にWATAわたる進歩や発展を省みトワークを経由してデータを送信でしくはAVC(Advanced Video Coding)とまた、H.264と比較して構成が簡易な要とするため、セキュリティ業界でると、完全なデジタル化は決して遠いきる。また、ネットワーク経由でのも呼ばれ、H.263開発グループとMPEG-4 のも特徴だ。2006年２月22日、中国ネットワークカメラで一般に採用はネットワークカメラの映像圧縮に未来のことではなく、ごく近い将来に PTZ(パン/チルト/ズーム)操作や入出開発グループが合併された後に登場しの国家標準化管理委員会はAVSを正式されている映像の標準符号化として MPEG-2を採用しているベンダーは少はセキュリティ市場の主流となってい力の管理も可能である。つまりネットた、次世代の映像圧縮方式だ。符号化に国家標準にすると発表した。多くは、Motion-JPEG、H.263、MPEG-2、ない。るであろうことは明白といえる。ワークカメラの機能が、監視システムの仕組みは多少複雑になったものの、のIT企業は、すでにこの圧縮技術を試 MPEG-4、H.264、およびAVS(中国標 MPEG-4 はMPEG-2から発展したもの出来を左右する。データ圧縮効率が高くなったことで、験し始めている。AVS標準がビデオ会準)がある。ので、対応アプリケーションやツー従来の方式と比較してデータサイズ議、監視カメラの有効性を高めると考近年ではネット環境が進歩し、さら標準符号化れて振動現象が起こる場合がある。の符号化の標準であり、圧縮効率はに圧縮技術、保存技術、処理技術などネットワークカメラの機構は、基 Motion-JPEGは、連続して撮影されルが数多く存在する。ビットレートの成熟にともない、さまざまな先端画本的に以下の三つの部分に分けることは極めて小さく、かつ高画質で映像えられるものの、今のところ市場にたJPEG画像で映像を提供する。ネッの可変が可能で、それぞれのアプリ像処理技術が相次いで登場している。ができる。音声および映像の符号化、を提供することができる。近年市場に AVSを採用したネットワークカメラはトワークカメラはデジタルカメラのケーションに対して最適な画質を提供またハードウェアの価格低下や監視シ PTZ、および入出力管理、そしてネッ出回り始めたネットワークカメラの多登場していない。しかし、AVS方式はように動作し、単一映像を記録してできる。また、フレームレートが固定ステムの利用拡大とともに、デジタルトワークでのファイル配信である。くは、H.264方式を採用しているが復 MPEG-4/H.264方式との特許面での競 JPEG方式で圧縮が行われる。ネットされていないのも特徴だ。MPEG-4を化やネットワーク対応が進み、処理のネットワークカメラの音声および映像号は複雑なため、リアルタイムのビデ合が解決されており、諸外国での高額ワークカメラは毎秒30枚の映像を取採用したネットワークカメラは、帯域高速化や高機能化といった技術革新がの符号化モジュールは、取得した映像オストリームを提供できるネットワーな特許使用料を回避できる手段とし得して圧縮した後、映像のリアルタイ幅が狭い環境でフレームレートを低く顕著となっているのが現状だ。と音声をデジタルデータ化し、さらクカメラはとても少ない。一方で、て、中国国内の音声および映像設備部ム再生としてネットワーク経由でユーして用いられる場合が多い。なお、デジタル化した監視システムは、にそのデータを圧縮する機能を持って多くのネットワークカメラメーカー品メーカーから注目を集めている。ザーにデータを送信するという仕組 MPEG-4はフレームレートを下げるこオープンソースへの対応、統合性、さいる。データを圧縮することで、従来はH.264方式を有望であると考えてお以上で紹介した各種符号化には、みだ。フレームレートが16枚/秒以上とは可能だが、ネットワークによる映まざまな事例に対応できる柔軟性の面と同じ帯域幅でも、高品質の映像と音り、関連技術の進展により今後H.264 それぞれメリットとデメリットがあならば、ユーザーは比較的実際の状像のリアルタイム性を向上させる機能で性能が大きく向上している。その結声を配信することが可能だ。一方で、方式が市場の主流となる可能性十分にる。Motion-JPEGは高解像度映像の提況に近い映像を見ることができる(なはない。そのため復号化の時間が増え果、セキュリティ産業のサービス向上映像や音声の圧縮にはさまざまな方式考えられる。供が可能で、データ展開が簡単なためお、テレビのフレームレートは約30 ることで、映像ストリームの送信が遅 86 JULY 2008 AVS方式は中国における第二世代ユーザー側で展開処理を行わせるよう JULY 2008 87 DIGITAL SURVEILLANCE デジタル監視なシステムを作ることもできる。ただではMPEG-4とMotion-JPEGとが切り常の発生を検出することはできない。したセキュリティシスムを構成できるた、ネットワークカメラは音声や映像声映像ファイルを配信する。システムし、Motion-JPEGではデータ送信に必替えできるようになっており、環境に通常よく用いられる音声圧縮方のである。PTZはネットワーク経由でデータの展開機能をRTPで実装していに対する負担が軽く済むので、携帯電要な帯域幅が大きく、リアルタイムの応じて選択できるようになっている。式には、以下のような種類がある。操作できるので、遠隔地からの管理もる。話などに利用することができる。映像が要求されるセキュリティ業界でさらにMPEG-4とMotion-JPEG両方の G.711(PCM)は、64kbit/秒で高品質な容易だ。異なるメーカーであっても互 RTCP(Real time Transport Control H T T P（H y p e r Te x t Tr a n s f e r は、大規模ネットワーク監視システムビデオストリームを送信することので音声を提供できる。G.726(ADPCM)で換性があるので、カメラと管理ソフト Protocol)は、RTPの兄弟のようなもの Protocol）は、ネットワークカメラににMotion-JPEGを使用するのは非常にきるネットワークカメラもあり、リアは、32もしくは24kbit/秒で高品質なのメーカーが異なっていても、操作がで、その役割はフィードバック、シンよる映像の配信機能を提供しており、厳しいといえる。MPEG-2方式についルタイム映像の表示と高画質映像を同音声を提供可能。MP3は100 kbit/秒できるようになっている。このため、クロ、インタフェースであるが、ファユーザーはカメラの映像をWebブラウては、高機能ネットワークカメラ以外時に録画できる製品もある。MPEG-4 で高品質な音声を提供している。ネッネットワークカメラ導入のために、既イルを送信するものではない。その主ザを使うことで、ネットワーク経由での一般的なネットワークカメラではのみを採用しているネットワークカメトワークカメラは、音声の送受信にこ存のシステムをすべて入れ替える必要な役割は、情報源に対して遅延、振確認できる。ただし、リアルタイムで MPEG-2を採用していない。カメラ映ラは市場占有率が高く、ハード/ソフれらのデータ形式を使用しているはない。動、帯域幅、渋滞およびその他ネットの音声映像送信には向いていない。像の１フレームあたりのコマ数が固定ト技術も優れ、安定度も高く、価格ネットワークカメラは、ネットワーであるため、映像の送受信に多くの帯もリーズナブルなことから、市場の一ク上で高品質の映像と音声を送受信す域幅が必要となり、一般的なユーザー般的な要求を満たしているので大規模るだけでなく、外部のデジタルセキュが使用しているネットワークには適しなネットワーク監視システムにおいてていない。MPEG-4は、ネットワークかなり優位に立っている。H.264関連カメラでリアルタイム映像を送信する技術の進展により、これからのネット際の帯域幅の使用量が非常に小さくてワーク上の特性をフィードバックする UDPはもっとも基本的なファイル送ことであり、データ圧縮の過程でこれ信方式で、IPプロトコルを利用して非ネットワークカメラは多くのIPベーらの情報を十分に利用することができ接続状態のサービスを提供し、非常にリティ設備を管理する機能も求められスのプロトコルを利用することがでる。したがってネット環境が良い時にリアルタイム性の高い映像や音楽を配る。き、音声と映像ファイルをできるだけはファイル送信の速度を高めること信することができる。もしファイル送ネットワークカメラのPTZおよび入保護し、ネット上でのPTZ制御のためができ(高品質な情報を取得できる)、信中にデータの損失があっても、ユーワークカメラではH.264を採用した製出力管理モジュールは、ネットワークの情報を送受信してくれる。リアルネット環境が悪いすむ。ただしデータ展開は複雑にな品が徐々に出始めると思われる。たカメラの遠隔操作により簡単に実現でタイム映像ストリームは、IPによって時にはファイル送り、遅延が生じるとともに、画像のブだし、H.264方式では最も基本的な機きる。異常の発生を検知すると、警報ネットワークに送信され多くのプロト信速度を低くするレも考慮しなければならない。H.264 能だけを実現するだけで、今のとこ設備が作動して事態の開始時点から映コルと組み合わせて、様々な複雑なことができる。連方式では同画質の映像において、ろごくわずかな製品が４CIF(D1)リア像記録を開始するなど、カメラの処ネット環境に対応している。続したファイルの MPEG-4圧縮の映像よりもデータサイルタイム映像を提供できるだけであ理機能を管理することが可能だ。ネッ RTP(Real time Transport Protocol)は、フィードバックにズが20～40%少なく、携帯電話へのる。H.264ネットワークカメラの大多トワークカメラの入出力では、ドアベリアルタイムにデータを送信するたより、データ圧縮配信や無線によるネットワーク接続が数は、価格も非常に高く、CIF解析度ル、煙探知機、動体・音声・温度感知めのプロトコルである。RTPの基本を最適な状態に調可能だ。MPEG-4と比較すると、デーや非リアルタイムということでセキュ機、照明、警報機などの外部設備との的な機能は、いくつかのリアルタイ整して、それぞれタ圧縮は複雑でかつデータ展開にかかリティシステムの要求を満たしていな接続することもできる。ネットワークムストリームではUDP(User Datagram の条件下で最高品る時間も長くなる。ネットワークカメい。カメラ内のロジックによりネット経由 Protocol)を用いており、UDPストリー質のファイルを提で遠隔のPCであるいは自動的に管理ムを複数のホストコンピュータに送る供する。できる。入出力イベントトリガーを使ことができる。RTPはUDPの上に実装 RTSP(Real Time ネットワークカメラは通常、動体検えば、不必要な映像は送らないようにしてあり、理論上ルータによる特殊な Streaming Protocol)はメラは今のところ市場には登場してい知機能を備えており、画像データと一設定することも可能だ。つまり、もし処理は必要ない(ただし、現在の高度 Push Server方式でないので説明は控える。データ展開の連の画像の不一致を分析することで、ネットワークカメラに接続されているなルータはRTPプロトコルに対応して利用され、音声・効率は、MPEG-4はMPEG-2の1.4倍、監視中の現場で何か変わったことが起感知器などが反応していなければ、映いるものもある)。RTPプロトコルは時映像ストリームを AVSとH.264 は同程度で、MPEG-2でこったときには、それを検出できる。像が送られることはない。この仕組み間ごとに処理され、振動による影響を閲覧する側からのはそれぞれの方式の２倍以上になる。この機能はすでにネットワークカメラのメリットは、ネットワークカメラは減少させるだけではなく、多くのファ要請を受けて発信セキュリティ業界の主なネットが設置されているシステムでも、ソフ外部の装置を接続することで、カメライルストリームの間においてシンクロし、ネットワークワークカメラメーカーが最も多くトウェアで追加することも可能であごとに異なる条件で録画を開始するナイズさせている。その機能を利用すカメラは継続的に採用しているのは、MPEG-4およびる。ただし、ソフトウェアで追加したように設定することもできるというれば、異常事態が発生したときに映像閲覧者に対して Motion-JPEG方式である。一部の製品場合は、ネットワークカメラ単独で異ことである。こうして、より自動化に文字を追加することが可能だ。ま RTPを実装した音ラに復合器を搭載すれば処理は速くなるが、当然コストが上昇してしまう。なお、AVSを採用したネットワークカ 88 JULY 2008 インクリメント機能プロトコルについて JULY 2008 89 DIGITAL SURVEILLANCE デジタル監視ザー側の音声や映像が途絶えることはのような組み合わせでは、ネットワー対してはRTP/RTSPの優れた機能を使ファイル送信機能を利用した「バー音声の配信方法、データ送信の遅延やない。クへの負荷が高くなり、また管理シス用することができない。チャルネットワークカメラ」という方カメラの振動に対してどのような処理 UDP(TCP)/HTTP方式は映像や音法が利用可能だ。この方式はPTZネッを行うかを設定できる。ネットワーク声データをH T T P形式に変換し、トワークカメラにも利用でき、大規模カメラがファイアウォールを通過でき T C P( Tr a n s m i s s i o n C o n t r o l Protocol)は、IPプロトコルを利用し連テムが複雑になってしまう場合がある。とに注意が必要だ。無線技術今日、多くの建築物の中には有線続的にネットサービスを提供し、比較 RTP/RTSP/HTTPプロトコル：RTP/ DP(TCP)によってユーザーに送信するなデジタルネットワーク監視システムるなら、大規模なネットワーク同士をネットワークが接続されているが、的通信状態の安定していないインター RTSPプロトコルにHTTPを組み合わせ方式である。この方式により複雑な相にとって、非常に有効といえる。相互接続することも可能である。ユーザーにとって無線は機能向上と経ネット経由でも、安定した映像の送たものであり、互接続が可能となり、ほとんどのファまた、一部のネットワークカメライヤウォールを通過することができはFTP、SMTP(簡易メール転送プロトる。コル、SMTP)、DDNS(ダイナミック費節約という面で非常に魅力的であ信を可能にする。TCPは、ユーザーとこのプロトコルはネット環境においサーバ間で絶えず接続を確立しようとて、HTTPの追加によって負荷は大き最新の室内用ネットワークカメラめに建築物の内部を破壊しなければなするので、TCPを利用したリアルタイくなるものの、ネットワークカメラはそれぞれのプロトコルは、映像や DNS)を利用でき、ネットワークカメは、PoEを採用してネットワークカメらないような場合、あるいは定期的ムでの音声映像ストリームは負担が大 HTTPしか通さないファイアウォール音声、そしてPTZデータをリアルタイラ同士の相互接続性が強化されていラの外部ケーブルの接続を減らしてにカメラの位置を変える必要がある場きくなり、ネット接続が不安定なとこのあるネットワークとも接続できるよムに送信できるが、ネットワークカメる。いる。PoEとは、電源をネットワーク合、配線の変更が容易でない場所で、ろでは、映像のブレが明確になってしうになる。ラ側の処理能力によって、同時アクセこれらのプロトコルは、セキュリ Power over Ethernet(PoE) る。たとえば、ネットワーク設置のた経由で機器に供給する技術だ。PoEは無線ネットワーク技術は非常に有効まう。ネットワークカメラはPTZや映 UDP(TCP)では、帯域幅をあまりス可能なユーザー数が制限されてしまティシステムに対して大きな支援と IEEE802.3af標準となっており、ネッだ。無線ネットワークがよく用いられ像の入出力のような機器の制御命令大きく利用しないようなところでう。このような仕組みでは、同時アクはならず、反対に外部FTP、SMTP、トワーク上の情報を劣化させずに電る事例としては、有線が利用できないを、安定性の高いTCPで送受信するこ RTP/RTSPを利用した音声映像ファイセス数の多いシステムには利用できな DNSサーバをネットワークカメラに接力を供給することができる。これにビル同士の接続が挙げられる。このよとができる。ル送信を採用せずに、音声映像ストい。そこで、ネットワークカメラ側に続させるべきであり、上記の方法ではより、PoEによっリームはUDPもしくはTCPを採用してさまざまな機能を搭載することによっ完全デジタル監視システムの管理におて、交換機にはいる。このようなストリームは小さて、多くのユーザーがカメラに同時接いては新たな複雑性や不安定化をも 15.4W、カメラ側ネットワークカメラではR T S P、い帯域幅での利用が可能だ。そして続できるようにしている。たとえば、たらすなど、おそらく本来業務でないには最大で12.9W RTP、RTCP、HTTP、UDP、TCPが良 UDP(TCP)もRTP/RTSPのような高度なネットワークカメラが高機能なサーバようなことに時間と力を使わざるをの電力を提供できく使われており、音声映像ストリーム機能を提供できる。ただし、ルータにソフトウェアを搭載している場合は、得なくなると考えられる。また、あるる。通常、PTZカのリアルタイム送信を強化している。種のネットワークカメラではICMP、メラやスピードよく見られるプロトコルの組み合わせ SNMP、IGMP、ARPのような高度なドームのような屋としては次のものがある。ネット管理プロトコルをサポートし、外用カメラでは、ネットワーク管理の利便性を高めていこの電力供給量以る。上の電力が必要な FTPプロトコル R T P＋R T S Pプロトコル(R T Pは TCP、UDPの実装が可能、RTSPはTCP の実装が可能)：通常の環境において製品もあり、PoE アプリケーションはユーザーへのリアルタイム性が保証は利用できない。されるので、メーカーはネットワーク有線や無線の帯域幅が大きくなるにあるメーカーでカメラでこのプロトコルをよく利用す従い、帯域幅のコストも下がり、大規は、顧客の要求をる。その他RTP＋RTSPを採用してい模ネットワーク監視システムの設置も受けて標準以上のる機器もある。可能となった。ネットワークカメラは電力を供給可能な RTP/RTSPプロトコルではRTPとイーサネット経由で音声・映像ファイ製品を提供してい R T S Pの双方を実装して利用していルを送信し、IP経由で入出力やPTZ制るところもあるよる。中にはRTSPだけを通すファイア御信号を遠隔管理システムに送信してうだが、非標準製ウォールも存在する。ただし、ネットいる。ネットワークカメラのファイル品では他社製品と配信モジュールは、ネットワークカメの互換性が失われラの用途やネットワーク上での映像やる可能性が高いこワークカメラはRTPを用いてリアルタイム音声/映像を送る必要がある。こ 90 JULY 2008 ネットワークカメラではICMP、SNMP、IGMP、ARPのような高度なネット管理プロトコルをサポートし、ネットワーク管理の利便性を高めている。 JULY 2008 91 DIGITAL SURVEILLANCE デジタル監視うな事例では、無線ネットワークにネットワークカメラの無線接続機の制限によって、許可のないユーザーよって高いコストや面倒な施工なし能には、無線ネットワーク通信ならではネットワークカメラに接続できなくに、接続を可能にしている。はの問題も存在する。無線ネットワーなり、ネットワーク監視システムのセ無線ネットワーク技術は、大きく二クに接続可能な範囲内では、無線機器キュリティが守られるのである。つに分けられる。一つ目は、通常接続を持つ人なら誰でも設備に接続可能に音声映像ストリームでは、データを距離が短い室内における無線技術としなってしまう恐れがあるため、高度な暗号化することで情報が盗まれることて利用するWLAN(無線LAN)だ。無線セキュリティが必要とされる。無線ブを防止している。あるネットワークカネットワークはすでに標準化されて、リッジでは接続されている空間が大きメラ製品では、符号化の際に暗号化しメーカーの異なる機器同士でも接続互く、マイクロウェーブ技術を採用してているもののローディングが大きくな換性が高い。二つ目は、無線ブリッジいる設備も多いため、このような環境り、ユーザー側でのデータ展開が複雑である。ただし、高速リンクで異なるで利用する場合、ネットワークカメラになるとともに、ネットワークカメラ建物や地点を結ぶ際には、必ず遠距離はIPの変更をサポートしなければならのコストも上がってしまう。さらに、用のリンクが必要となる。ないだろう。このようなネットワークカメラのデー無線LAN802.11xシリーズの中でも、802.11gはネットワークカメラをサポートする最も標準的な無線規格タ暗号化を、標準機能と採用していな安全性い国もある。セキュリティ業界は、ス一般的にネットワークカメラの映トリームにおけるデータ暗号化機能をだ。屋外では最大24Mbpsの送信が可像を見る際には、セキュリティを考慮他の補助システムによって解決するこ能で、最大有効距離100メートル、標してユーザー管理およびIPフィルタをとを検討すべきだろう。そうすること準2.4GHzでは理論上54Mbpsの通信速利用してユーザー(IP)ごとに権利を与でネットワークカメラ側の負荷が軽減度を実現できる。える、という仕組みが用いられる。こでき、さらにシステムの安定性を向上することができるのである。最後にネットワークカメラの急速な普及は、セキュリティ業界におけるデジタル革命を起こした。今後はネットワークカメラを中心とした、ハイテク製品が登場することになるだろう。本誌の見解では、現在市場の主流となっているデジタル監視ソリューションは、非常に強力なPTZや入出力管理機能を持つ。そして、ネットワーク送信を簡単に行えるようになったネットワークカメラに依存することができるデジタルセキュリティ監視システムを構築する。その結果、ユーザーのセキュリティに対する仕事量を軽減するように近年ではネット環境が進歩し、さらに圧縮技術、保存技術、処理技術などの成熟にともない、さまざまな先端技術が相次いで登場している。 92 JULY 2008 なるのではないか、と考えている。原典：A&S INSTALLER 2007年1月号 P48-52