Статьи

К списку статей

Передача аналогового видеосигнала …для "чайников"

Начало статьи

Передача видеосигнала по радиоканалу
Идеологически "вплотную" к системе передачи ВЧ-модулированного сигнала стоит передача видеосигнала по радиоканалу. Очень подробно эта тема в объеме, достаточном для общего понимания вопроса, изложена в статье "Радиоканал в системах видеоконтроля. Не все так просто, как хотелось бы" ("Алгоритм Безопасности" № 6, 2002). Только напомним кратко основные выводы.
Главный вывод - если есть возможность кабельной передачи, надо передавать сигнал по кабелю. В абсолютном большинстве случаев это оказывается более рентабельным. В любом случае, если речь идет о передаче на значительные расстояния (от ~ 700-800 м и далее), помимо технических неизбежно придется решать и правовые вопросы согласования в органах "Связьнадзора" (естественно, за отдельные деньги). Радиоканал является самой открытой системой передачи, легче других подвержен злонамеренной постановке помех. Зачастую необходимо проведение специальных работ, строительство сооружений для обеспечения прямой радиовидимости. В целом, объективные законы радиофизики и правовое пространство накладывают очень жесткие рамки применения радиоканала, поэтому решение о таком применении можно делать только на основе всестороннего анализа задачи, среды, правовых условий и предложений рынка.
Передача аналогового сигнала по витой паре
Думаю, не ошибусь, если скажу, что на сегодняшний день на рынке этот способ является наиболее приоритетным, если говорить о линиях передачи протяженностью от ~200 м до ~3-4 км. Можно даже сказать, что внедрение этого способа явилось прорывом на рынке видеосистем. И наша фирма в этом прорыве приняла самое активное участие.
Принципиальное отличие передачи по витой паре от передачи по коаксиальной линии состоит в том, что вместо несимметричной линии, сигнал передается по линии симметричной, и таким образом, убрать главный "камень преткновения" - избавиться от наводимых в линии помех - наводимые в каждом из двух проводников симметричной линии помехи взаимно уничтожаются. Несимметричный сигнал с видеокамеры (или иного источника) преобразуется в симметричный и передается по витой паре, а перед аппаратурой обработки и синтеза изображения, предназначенной для работы со стандартным видеосигналом, вновь преобразуется в сигнал несимметричный. При всем при этом, при подаче на вход в аппаратуру приема и синтеза изображения этот видеосигнал должен являться таковым, укладываться по своим параметрам в допустимые отклонения, дабы аппаратура его восприняла.
Естественно, проходя по кабелю, сигнал претерпевает затухания. Речь идет о передаче аналогового сигнала "в чистом виде", в спектре 50 Гц-6Мгц. А посему, как уже отмечали выше, затухание будет неравномерным: на высоких частотах больше, на низких меньше. "Битва" идет за большие дальности передачи без промежуточной усилительной аппаратуры, до которых видеосигнал, будь он передаваем по коаксиальной линии, попросту бы "не дожил" по причине помех. Будем считать, что за счет витой пары от одной проблемы - помехи - избавились. Теперь нашей главной "головной болью" становится проблема компенсации затуханий, чтобы на приемном конце сигнал максимально восстановить. Речь идет уже о километровых дальностях, о передаче не по специальным телевизионным кабелям, а по кабелю "витая пара", который изначально производители кабельной продукции "и в мыслях не держали" в качестве среды для передачи видеосигнала. В этих условиях разница затуханий на низких и высоких частотах составляет уже не единицы, а десятки децибел, которые и придется компенсировать.
Конечно, ни о какой передаче "без потерь" говорить нельзя. Можно говорить о том, в какой мере нам удалось полученный на приемном конце сигнал приблизить к исходному. Поскольку разные типы кабелей имеют разные амплитудно-частотные характеристики, которые при километровых дальностях отличаются между собой очень и очень существенно, сам тип кабеля для всей системы передачи является очень и очень важным параметром, который непременно должен быть отражен касательно характеристики дальности передачи. Если тип кабеля не оговаривается, вас обманывают. Те параметры, какие могут быть достигнуты на определенной дальности для одного типа кабеля, могут быть в принципе не достижимы для другого типа.
Наиболее подходящим для передачи видеосигнала по витой паре кабелем из имеющихся на рынке является кабель ТППэп. При тех же параметрах принятого сигнала (потерях и искажениях) предельные дальности передачи для кабеля ТППэп приблизительно в 2 раза (!) превышают предельные дальности для кабелей типа FTP, UTP, П-274. Это логически вытекает из анализа АЧХ этих кабелей. Желающие ознакомиться с этим вопросом более подробно могут обратиться к статье "Драйв по тесту" "Алгоритм Безопасности" № 4, 2004, где приведены "живые" сравнительные АЧХ кабелей.
Подобно ранее упомянутому усилителю - корректору, для компенсации этих неравномерных затуханий в кабеле в линии передачи необходимо иметь дифференциальный усилитель, усиливающий сигнал "симметрично" АЧХ кабеля, при этом разница коэффициентов усилений на низких и высоких частотах достигает нескольких десятков децибел для больших дальностей. В идеале суммарная АЧХ должна быть "в нулях". Но в реальности этого добиться не удастся. Прежде всего, по причине разброса параметров входящих в схему коррекции элементов. Естественно, тремя регулировками (высокие, средние, низкие частоты) более-менее "прилично" скорректировать АЧХ не удастся в принципе. В "нормальной" аппаратуре точек коррекции с не один десяток. А посему, плавная настройка подобной аппаратуры несколькими потенциометрами представляется хотя и теоретически возможной при условии наличия всей необходимой измерительной аппаратуры, должной квалификации специалиста - настройщика и достаточного свободного времени (у нас на подобную настройку одного импортного экземпляра ушло около 8 часов), но практически нереальной в условиях объекта силами инсталлятора. Оптимальной следует считать дискретную настройку путем установки дискретных переключателей в положения, соответствующие дальности линии с определенным шагом, в пределах которого будут соблюдены заявленные параметры (могут изменяться, но величина таких изменений не превысит предельно допустимые отклонения, заявленные в паспорте изделия).
В результате отклонения фактического коэффициента усиления на какой-либо частоте от коэффициента затухания кабеля на этой же частоте, суммарная АЧХ в этой точке будет отлична от нуля, соответственно на этой частоте уровень сигнала может быть как больше, так и меньше исходного на величину такого отклонения. Таким образом, вся результирующая АЧХ (зависимость коэффициента передачи от частоты) будет не строго в нулях, а иметь некую колебательную относительно нуля коэффициента передачи кривую. Максимальное отклонение коэффициента передачи от нуля, называемое максимальной неравномерностью АЧХ, является одним из ключевых параметров аппаратуры передачи по витой паре. Не имея этой характеристики, какой-либо разговор относительно "качественности" или "некачественности" аппаратуры теряет всякий смысл.
Очень полезно, чтобы аппаратура имела возможность общей регулировки усиления для приведения, например, нескольких сигналов к одному уровню; можно увеличить размах изначально ущербного по амплитуде сигнала (например, сигнал с амплитудой менее 0,7 В аппаратура обработки "имеет право" забраковать). И, как показал опыт, обязательно должна быть регулировка баланса линии, ибо любая несимметричность на больших дальностях неминуемо даст помеху, а несимметричность, хоть и не часто, но имеет место быть в парах конкретных кабелей. Поскольку затухание на километровых дальностях очень значительное (для кабеля ТППэп на 6 МГц при длине линии 2 км затухание составляет около 80 дБ), логично сигнал усилить до подачи в линию, иначе не из чего будет потом "вытягивать". Настройку аппаратуры под длину линии логично максимально свести к приемной аппаратуре, чтобы осуществлять настройку в одном посту приема, а не бегать по всему объекту. Посему, как правило, сигнал изначально дифференциально усиливается на передающем конце, а на приемном "доводится до ума", т.е. в соответствии с конкретной длиной кабеля.
Уровень сигнала на выходе передающей аппаратуры тоже является оценочной характеристикой - чем он больше, тем больше соотношение сигнал-шум, что позволяет аппаратуре "справляться" с большим уровнем помех. Например, в нашей практике встретился случай передачи видеосигнала по витой паре кабеля, который проходил в одной трубе с силовым кабелем под напряжением 10 кВ при длине линии в 700 м. Победили! Передаем не картинку, не изображение, а сигнал, который занимает спектр частот от 50 Гц до 6 Мгц. Если мы "обрежем" высокие частоты, и передадим, скажем, спектр с верхней границей 5 Мгц, то картинку на экране увидим, но не такую же в восприятии, как при 6Мгц - разрешение упадет, но, возможно, кому-то этого хватит. Если "упадем" до 4 МГц, то о передаче цветного сигнала можно даже не мечтать, но возможно, и это кого-то устроит. А вот цены на такие системы будут разниться, и возможно, очень существенно.
А посему, о понятии дальность передачи в нашем случае можем говорить только применительно к конкретному кабелю, к конкретному спектру передаваемого сигнала, к предельно возможным потерям - неравномерности сквозной амплитудно-частотной характеристики. Т.е. говорим, что данная аппаратура обеспечивает передачу видеосигнала, например, по кабелю ТППэп в спектре 50 Гц - 6 МГц на расстояние 2 км с неравномерностью АЧХ не более 1 дБ. Обратитесь к статье "Спектр видеосигнала, как отражение потребительских параметров" ("Алгоритм Безопасности" № 3, 2003) и оцените, как ослабление или усиление на величину указанной неравномерности скажется на потребительских параметрах.
Как корректно увеличить дальность? Этой теме посвящена отдельная статья "Можно, если осторожно:" ("Алгоритм Безопасности" № 3, 2002). За счет ретрансляции: восстановив сигнал в пределах дальности, соответствующей указанным параметрам, вновь "отправить" его по витой паре на следующий участок за счет другого комплекта аппаратуры. Придется к точке ретрансляции подводить питание (никуда не денешься). А далее учитывать, что неравномерности АЧХ разных участков "имеют право" сложиться. Может повести, и они взаимно аннулируются, Но, если хоть в одной точке они сложатся, мы обязаны считать неравномерность сквозной АЧХ, соответствующей этой максимальной. Чем больше участков ретрансляций, тем больше неравномерность. В конце концов видеосигнал перестанет таковым являться. Ну, и конечно, в каждой точке ретрансляции, "размахивая" полезный сигнал, дабы он дошел до следующей точки ретрансляции, "размахаем" и все набранные на первом участке шумы, снизив соотношение сигнал-шум. Поэтому, видимые на экране при нескольких ретрансляциях шумы, это не брак аппаратуры, а объективная реальность.
О максимальной дальности передачи при использовании ретрансляций говорить, опять-таки, можно применительно к параметрам аппаратуры передачи, параметрам линии связи, допустимым потерям в линии передачи. Т.е. чем передавать, по чему передавать и что вас устроит в результате. Черно-белую "картинку", с разрешением, естественно, далеко не 570 телевизионных линий, мы получали при длине линии 8,5 км. Для "боевого" применения считаем рассматривать указанный способ разумно на расстояниях не более 4,5-5 км. А если дальше - ищите иные способы.
И последнее, касательно максимальной дальности передачи по витой паре. Если задаваться величинами: спектр передаваемых частот 50Гц-6 МГц, неравномерность АЧХ не более 1 дБ, тип кабеля ТППэп, то в качестве предельной дальности рынок в абсолютном большинстве случаев объявит 2 км.
Можно больше? Теоретически, конечно, можно. Действительно, почему бы не "размахать" сигнал на высоких частотах не до 15-18 В, а этак вольт до 60, а по низкой частоте где-нибудь до 15-20. Законный вопрос, почему бы ни сделать?
Опять вернусь к нашей оружейной аналогии. Несколько столетий, добиваясь повышения дальности прицельного выстрела, останавливающего момента снаряда (есть такая характеристика, на которой отдельно останавливаться не будем) для гладкоствольного оружия, оружейники всего мира шли единым путем - увеличение длины ствола, увеличение калибра оружия, увеличение порохового заряда. И в конце концов для гладкоствольного охотничьего оружия все пришли к практически единым параметрам: максимальный калибр гладкоствольного ружья - 12-й (диаметр канала ствола ~ 18 мм), максимальная длина ствола - 750 мм, максимальный заряд пороха около 2 г (для оружия типа "магнум" около 2,5), максимальный вес снаряда (дроби, картечи) 35 г. Еще в первой половине прошлого века выпускались ружья 10-го, 8-го и, даже, 4-го калибра, вес дроби мог доходить до 100 г, длина ствола более метра. Но уже ко второй половине прошлого века весь промышленный выпуск таких ружей прекратился, они стали исключительно собственностью музеев и коллекционеров. А мировой рынок остановился на одних и тех же "рубежах".
Хотя, если продолжать увеличивать длину ствола, продолжать увеличивать вес заряда, начальная скорость снаряда, а, значит, и дальность неминуемо увеличатся. Однако, приращение скорости и в зависимости от увеличения длины ствола, и в зависимости от величины заряда носит отнюдь не линейный характер, и выработанные веками предельные параметры означают, если можно так выразиться, границы разумного: дальнейшее увеличение, ибо дальше гораздо быстрее будет ухудшать другие важные параметры (вес, прикладистость, маневренность, сила отдачи), незначительно увеличивая один единственный. Да и имеющейся дальности вполне хватает для стоящих перед этим видом оружия задач. А если задачи другие? Правильно! Ищите иные способы повышения дальности. И :человечество придумало оружие нарезное. Но тут же заметим, что оно предназначено для своих собственных задач, и заменить оружие гладкоствольное с его задачами не способно.
Возвращаемся к передаче видеосигнала Ситуация очень схожая. Достаточно просто прикинуть, какой ток в линию выдаст наш гипотетический усилитель с выходным сопротивлением 120 Ом и уровнем сигнала в 60 В? И какое падение напряжение в линии, с диаметром проводника 0,5 мм (для ТППэп Nх10х 0,5, а на рынке гораздо шире представлены кабели с диаметром 0,4 мм) получится при таком уровне сигнала, и что у нас в этом случае дойдет до приемного конца? Меж тем, стоить такой усилитель будет несравненно дороже имеющегося, а работать будет в основном "на себя". И еще наберется немало причин, по которым такую аппаратуру не удастся продать в тех даже минимальных количествах, которые окупят разработку и принесут хоть какую-то прибыль. В общем, на "запредельных" дальностях аппаратура перестает быть рыночной.
Говоря о проводных способах передачи видеосигнала нельзя не отметить, что абсолютно все они могут потребовать отдельной проработки вопросов, связанных с заземлением, чему в журнале "Алгоритм Безопасности" была посвящена отдельная статья "Не плюй на землю", а также защиты от опасных наведенных напряжений (см. статью "Идем на грозу", "Алгоритм Безопасности" № 1, 2002). С увеличением протяженностей линий актуальность этих вопросов, как правило, возрастает, хотя проработка вопросов заземления, развязывания земель может потребоваться и на коротких линиях. Например, при построении систем на базе компьютерных комплексов обработки видеосигнала (см. "Есть мнение:", "Алгоритм Безопасности" № 3, 2004).

Продолжение статьи
А. Попов, ООО "Тахион"
"Алгоритм безопасности" № 4, 2005 год.

Аналоговые видеокамеры

Внешний вид AN5-21B3.6I Внешний вид AN5-21B3.6I
Уличная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 20 м
1 890

Производитель Axycam
Внешний вид AD-P21B3.6I Внешний вид AD-P21B3.6I
Купольная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 20м
1 701

Производитель Axycam
Внешний вид AD-21B3.6I Внешний вид AD-21B3.6I
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 20 м
2 016

Производитель Axycam
Внешний вид AD5-21B3.6I Внешний вид AD5-21B3.6I
Купольная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 10 м
2 268

Производитель Axycam
Внешний вид ED2-381V12 Внешний вид ED2-381V12
Купольная аналоговая видеокамера
в пластиковом корпусе
3 000

Производитель Expert
Внешний вид AD7-P21V12I Внешний вид AD7-P21V12I
Купольная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 2.8 - 12 мм - ИК- 20м
3 024

Производитель Axycam
Внешний вид AD-21V12I Внешний вид AD-21V12I
Купольная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800ТВЛ - 2.8-12 мм - ИК- 30 м
3 276

Производитель Axycam
Внешний вид AN-21V12I Внешний вид AN-21V12I
Уличная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 2.8-12мм - ИК- 40м
3 969

Производитель Axycam
Внешний вид AK-23 Внешний вид AK-23
Корпусная аналоговая видеокамера
- 1/3" SONY Effio-E - 700 ТВЛ - Без объектива!
4 725

Производитель Axycam
Внешний вид AD-21B2.8I Внешний вид AD-21B2.8I
Купольная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 TVL - 2,8 мм - ИК- 20 м
2 205

Производитель Axycam
Найдено товаров: 68
1 2 3 4 5

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ