Несколько ернический тон, в котором была выдержана предварительная публикация по этой теме, мы решили сменить на более наукообразной. Надеемся достучаться таким образом "куда следует". Кстати, а куда следует-то? В самом деле, кто больше заинтересован в усилении безопасности систем видеонаблюдения — производители, инсталляторы или рядовые пользователи? Не будем гадать. В любом случае, все они должны быть как минимум осведомлены.
Цели и задачи эксперимента
- Определить опытным путем возможность нейтрализации (временного вывода из строя) камер видеонаблюдения лучом по маломощного лазера.
- Рассмотреть вариации условий освещенности и их влияние на результат.
- Выделить основные группы способов защиты камер.
Объект и средства тестирования
Чтобы камеры изначально имели определенное преимущество в планируемой схватке с лазерами, мы остановили свой выбор на заведомо "топовой" модели от Panasonic — WV-CP480: благодаря встроенной функции Super Dynamic III камера эта обладает расширенным в 160 раз относительно обычных камер динамическим диапазоном. Как известно, именно динамический диапазон определяет способность камер выдавать четкое изображение в экстремальных условиях освещения.
Для оцифровки поступающего с камеры изображения использовался один из редакционных ноутбуков, который мы обеспечили относительно недорогой (около 2500 руб.) Картой ввода композитного видеосигнала AVerTV Hybrid Express.
В качестве средства воздействия на видеокамеру использовалось специально сконструированное устройство, названное нами в традиционном стиле — LaserCamKiller4RG. Прибор четвертого поколения отличается еще более профессиональным дизайном, устойчивостью и точностью наведения. В основу конструкции лег целеуказатель на базе красного лазера с мощностью излучения 1 … 3 мВт. В ходе эксперимента красный лазер был заменен на 20-милливаттний зеленый, приобретенный под видом "лазерной указки для астрономических исследований". Цены на более мощные лазеры нас несколько удивили …
Для ускорения наведения лазера на цель в конструкции использован штатив с Курковой шаровой головкой. А смонтирован прибор на креплении с поворотным лимбом, обычно используемым для установки лазерных уровней: точности обычного штатива для фото-и видеокамер здесь явно недостаточно (это мы определили в предыдущей фазе тестирования).
Измерение расстояний проводилось с помощью лазерного дальномера JJ-Optics Laser RangeFinder 1500 (рабочий диапазон 15 … 1500 м). Поскольку устройство работает в ИК-диапазоне, в ходе эксперимента возникла идея попробовать в будущем и сам дальномер в качестве "сокрушителя камер". В особенности того способствовал неплохого качества встроенный семикратный объектив.
Диаметр пятна засветки
В таблице (см. ниже) приводится предварительный расчет диаметра пятна засветки D. По имеющимся у нас данным, типичный угол рассеяния А для лазерных указок и целеуказателей составляет 0,8 … 1,2 миллирадиан. В дальнейшем примем эту величину равной 1 мрад.
| L | 50 м | 100 м | 150 м | 1000 м |
| D | 5 см | 10 см | 15 см | 100 см |
Из школьного курса тригонометрии мы знаем, что D = L * tgA, где L — расстояние до объекта. Принимая при малых величинах углов tgA = A, упрощаем формулу к виду D = L * A.
По сложившейся годами привычке не слишком доверять математическим выкладкам, мы решили самостоятельно проверить величины диаметров пятен засветки от красного и зеленого лазеров. При L = 130 м измеренная величина D колебалась в диапазоне 11-12 см. Методика измерения: приклеив скотчем к стеклу лист белой бумаги, специально выделенный сотрудник обрисовывал пятно засветки от попадающего на письмо лазера с обратной стороны острым карандашом. С расстояния 130 метров размер пятна оказался сравнимым с габаритами типичного купола поворотной камеры — таким образом, "накрутить" камер этого типа с помощью лазеров вполне возможно и теоретически, и практически.
Максимальная дистанция
По нашим предположениям, максимальная эффективная дальность действия лазера должна зависеть от нескольких факторов. Вот они — в порядке убывания важности:
- последствия рассеяния лазерного луча-
- ограничения, связанные с процессом наведения на объект-
- свойства и параметры оптики устройств при
целивания.
В данном эксперименте мы ограничили предельную дальность 150 метров — отчасти и вследствие того, что тесты проводились в условиях плотной застройки мегаполиса. Суть количественной части исследования — определение точности и среднего времени прицеливания на различных расстояниях до объекта в различных условиях освещенности.
Прямой наводкой: в ночных условиях
Испытанная камера в соответствии с инструкцией по эксплуатации была настроена на монохромную съемку с использованием сверхвысокого динамического диапазона (SDIII). Во избежание приобретения дорогого прибора ночного видения в помещении, где была установлена видеокамера, включена задняя фоновая подсветка — в противном случае прицеливания вызвало бы значительные трудности.
Организационная схема теста выглядела следующим образом. Один из сотрудников редакции — назовем его Стрелок — отдавал по мобильной связи команду включения записи видеосигнала и немедленно приступал к наведению. По окончании прицеливания приводился в действие лазер, о чем немедленно извещать второй сотрудник — Наблюдатель. По истечении нескольких секунд видеозапись останавливалась Наблюдателем, и производился экспорт стоп-кадра с засветкой. Замер времени прицеливания проводился в программе воспроизведения видеосигнала.
| L = 140 м, красный лазер 3 мВт, длина волны 650 нм | |||
| № | 1 | 2 | 3 |
| Попадание |  |  |  |
| Время прицеливания | 37 из | 16 из | 16 из |
| № | 4 | 5 | 6 |
| Попадание |  |  |  |
| Время прицеливания | 17 из | 19 из | 10 с |
| № | 7 | ||
| Попадание |  Увеличенный скриншот наиболее точного попадания | ||
| Время прицеливания | 14 из | ||
| № | 8 | 9 | 10 |
| Попадание |  | |  |
| Время прицеливания | 29 из | 16 из | 20 из |
При стопроцентном попадании луча в кадр среднее время прицеливания составило в данной серии тестов 19 секунд. Возможно, что проведя пару недель в упорных тренировках, Стрелок смог бы снизить этот показатель и до нескольких секунд. Профессиональная подготовка не бывает лишним — даже для того, чтобы стать хорошим злоумышленником или диверсантом.
Интересно, что в ходе прицеливания наблюдался эффект, облегчает точное наведение луча в объектив — отражение луча от светочувствительной матрицы. Чем точнее приводился лазер, тем ярче становился следует отражение в объективе прицела. Подобные способы выявления видеокамер и снайперских прицелов уже используются на практике — при этом они способны работать и в полной темноте!
Заменив лазерный источник на зеленый, мы добились того, что детали окружающей реальности стали практически не
различимы. Зачарованные настолько очевидной разницей в качестве "накрутить", время прицеливания контролировать уже не стали.
| L = 140 м, зеленый лазер 20 мВт, длина волны 532 нм | |||
| № | 1 | 2 | 3 |
| Попадание |  |  |  |
Прямой наводкой: в пасмурный день
Испытанная камера была настроена на цветной режим отображения с использованием сверхвысокого динамического диапазона (SDIII). В процессе "пристрелки" от испытаний красного лазера решили отказаться "за явным преимуществом" зеленого.
| Скриншот при засветке по центру кадра (L = 140 м) |
 |
Оказалось, что испытанная камера в данных условиях способна достаточно эффективно отработать засветки! Обратите внимание на разницу в изображении между скриншотами — снятым непосредственно после включения лазера (т.е. при настройке на параметры освещенности кадра до момента засветки)
и через несколько секунд, когда в действие вступают механизмы автоматической установки диафрагмы и цифровой обработки SDIII.
В ночных условиях закрытия диафрагмы оказывается на руку злоумышленникам. Однако в дневное время диафрагма чаще полузакрытые — и потому, скорее всего, именно расширенный динамический диапазон камеры не дает возможности полностью осветить поле кадра. По крайней мере, 20-милливаттному лазера здесь оказалось "нечего ловить". Возможно, проблема в соотношении размеров пятна засветки и объектива (диаметр линзы отчаянно сопротивлялся Панасоника составляет 13 мм) — значительная часть мощности луча идет в "молоко".
В следующей серии опытов нужно будет обязательно протестировать систему на меньших расстояниях с дорогой камерой и на тех же — с типичной дешевой. Попробуем и разные объективы. И, если удастся, "раскачать" лазер до 150 …. 200 мВт. Даже если не удастся с его помощью преодолеть с камерой, от хорошего зеленого луча можно будет эффектно прикуривать …
Боковая засветка объектива
Скриншоты еще раз подтвердили уже сложившуюся нами гипотезу о том, что более мощный лазер эффективно, а днем с лазерной "пушкой" против SDIII переть бессмысленно.
| L = 130 м, красный лазер 3 мВт, ночь |
 |
| L = 130 м, зеленый лазер 20 мВт, ночь |
 |
| L = 170 м, зеленый лазер 20 мВт, день |
 |
Как защитить камеры?
Диагноз ясен. В условиях недостаточной освещенности лазер представляет определенную опасность — даже для лучших образцов камер видеонаблюдения. А с учетом разработок американских "товарищей" и доступности компонентов систем опасность эта может в любой момент воплотиться на практике. Мы условно разбили возможные методы защиты на три группы. Коллективный разум отрасл