16 апреля 2013
Особенности передачи сигнала в системах HDcctv
Видеонаблюдение HDcctv как бы развивается уже более 3 лет. В настоящее время это направление очень часто, видимо с легкой руки китайских производителей, называют просто HD-SDI, практически по названию цифрового сигнала HD разрешения. Против этого варианта наименования протестует основатель Альянса HDcctv Тед Рокоф, доказывая, что только оборудование сертифицированное в Альянсе адекватно работает друг с другом.
Конечно в России, в ввиду неразвитости вещательного варианта HDTV и Full HD, а также некоторой общей отсталости и недостатка средств, это направление находится все еще "на старте". Видимо, от этого в массах специалистов по видеонаблюдению до сих пор бытует мнение, что в HDcctv используется какой то другой, но аналоговый способ передачи изображения. С другой стороны, огромные массы "компьютерной и сетевой общественности", очевидно вспоминая первые 10-мегабитные цифровые сети на коаксиальном кабеле RG-58, считают подобные кабели чем то недостойным и сильно уступающим даже витой паре. Вместе с тем потери коаксиального кабеля на высоких частотах существенно меньше, чем у типовой витой пары. Во всяком случае, типовой коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом нормируется начиная с 10 МГц и выше.
И так, в системах видеонаблюдения HDcctv изображение передается в несжатом виде с помощью цифрового последовательного импульсного сигнала. Общий информационный поток SDI сигнала достигает 1,435 Гбит/с (SMTPE 292М) для HD с частой кадров до 60 кадр/с и Full HD с частотой кадров до 30 кадр/с. При этом несущая частота повторения импульсов около 750 МГц. Для систем Full HD с повышенной частотой кадров (50-60 кадр/с) используется спецификация 3G-SDI с информационным потоком до 2,97 Гбит/с (SMTPE 424М) и с соответственно с большей тактовой частотой.
Наиболее распространенным, сейчас, средством передачи подобных сигналов является коаксиальный кабель. Дальность передачи зависит от потерь кабеля на частотах равных несущей частоте и более. Система передачи сигнала работает по принципу самосинхронизации. В типовых системах синхронизация обеспечивается до снижения сигнала на 20 дБ (около 10 раз). Поскольку сигнал цифровой, и качество изображения при надежной синхронизации не зависит от амплитуды и спектра сигнала. Но при снижении уровня и крутизны фронта импульсов наступает момент, когда синхронизация нарушается. В этом случае изображение пропадает сразу. При этом зона неуверенной синхронизации очень небольшая. При увеличении длины кабеля этот момент наступает буквально на единицах метров.
На трех приведенных изображениях кадров с фото 1 показаны последовательные изменения изображения на пороге срыва синхронизации.
Нижнее изображение демонстрирует даже заворачивание правой части кадра на левую.
В таблице 1 приведены расчетные и экспериментальные длины российских кабелей для передачи сигнала HD-SDI (SMPTE 292)
Таблица1
Производитель |
Тип кабеля |
Погонные потери, 750МГц дБ/100м |
Длина, м |
Расчет |
Опыт |
Паритет |
(RG-6) РК75-4,8-315/316/ 321/322 |
15,18 |
132 |
170 |
Спецкабель |
РК75-4,8-33ф/34ф |
15,46 |
129 |
- |
Паритет |
(RG-6) РК75-4,8-312/313/318 /319 |
16,28 |
123 |
- |
Спецкабель |
РК75-4,8-31ф /32ф |
16,58 |
121 |
- |
Паритет |
(RG-6) РК75-4-351/361 |
17,1 |
117 |
- |
Паритет |
(RG-6) РК75-4-322/312 |
18,7 |
107 |
- |
Паритет |
(RG-59) РК75-3,7-351/361 |
21,9 |
91 |
130 |
Спецкабель |
(RG-59) РК75-3,7-311ф |
23 |
87 |
- |
Одним из привлекательных моментов перехода с CCTV на HDcctv считается возможность использовать существующую коаксиальную кабельную сеть. Это бы существенно снизило затраты на переход к сверхвысокому качеству изображения. Это очевидно для зарубежной реальности безусловного следования техническим условиям и инструкциям, где в системах видеонаблюдения практически повсеместно применяется кабель RG-6 или как минимум RG-59. В российских условиях сплошной "рационализации и смелого изобретательства" для систем видеонаблюдения очень часто используются кабели низкого качества, включая суррогатные варианты экранированных проводов типа ШГЭС 4 или 2. При этом дальность распространения сигнала SDI может сильно сократится. В таблице 2 приведены расчетные и экспериментальные результаты дальности передачи сигнала SDI для популярных в CCTV комбинированных кабелей.
Таблица 2
Тип кабеля |
Потери, 750 МГц, дБ/100м |
Длина кабеля, м |
Расчет |
Опыт |
КВТ-2-В(П) (РК75-2-111) |
63 |
32 |
30 |
КВК-В(П)-2 (РК75-2-13м) |
60 |
33 |
35 |
КВК-В(П)-3ф (РК75-3-32) |
33 |
61 |
- |
ККСВ(П)-3 (РК75-3-32) |
33 |
61 |
- |
ККСВ(П)Г (РК75-3-34м) |
38 |
53 |
70 |
ККСВ(П)-3,7 (РК75-3,7-35ф) |
25 |
80 |
- |
ККСЭВ-3 (РК75-3-32) |
33 |
61 |
- |
Увеличение дальности передачи сигнала SDI по коаксиальному кабелю обеспечивается путем установки повторителей (repiter), которые синхронизуются ослабленным сигналом и выдают цифровую последовательность с номинальным уровнем (0,8 В).
В профессиональном студийном телевидении широко используются повторители для пересинхронизации сигнала SDI, ослабленного на 40 дБ, а также устройства для передачи этого сигнала по оптоволокну и витой паре. В видеонаблюдении пока подобная аппаратура не замечена. Очевидно, этому препятствуют не технические, а лицензионные проблемы.
В 2012 году компания SEMTECH, член альянса HDcctv, стала предлагать элементную базу технологии eXtended Reach ™ . Благодаря специальным усилителям-корректорам на входе и выходе линии передачи удалось существенно увеличить дальность передачи сигнала SDI по коаксиальному кабелю. На рис.1 приведена структура начальной спецификации HDcctv 1.0 XR™ для увеличения дальность передачи со 100 до 125, 175 и даже 200м (для RG59).
Рис. 1
Спецификация HDcctv 1.0 CX™ представленная на рис. 2 обеспечивает передачу SDI сигнала по витой паре категории 5е/6е уже до 100 м.
Рис. 2
В предполагаемой спецификации HDcctv 2.0 уже будет реализована полная дуплексная связь более 100 м. При этом предполагается передача сигнала SDI, двухсторонняя передача аудиосигнала (интерфон), передача метаданных, телеметрии и управление PTZ камерой. Усовершенствованный вариант этой технологии HDcctv XR 2.0 , приведенный на рис.3 позволит увеличить дальность передачи этих же сигналов до 250 м. Но это пока перспективы.
Рис. 3
