Аналоговое видеонаблюдение стандарт HDCVI (High Definition Composite Video Interface – высокое разрешение с помощью композитного видеоинтерфейса)
Революционный скачок в области развития аналогового видеонаблюдения назревал уже давно. Действительно, рано или поздно мегапиксельные матрицы должны были прийти в аналоговое видеонаблюдение. Первые попытки использования таких матриц в рамках аналогового стандарта PAL можно проследить на примере использования матриц ICX673AKA и IMX138LQJ (см. табл.1).| Тип матрицы | ICX673AKA | IMX138LQJ |
| Технология | Exview HADII | Exmor |
| Число пикселей | 976x582 | 1280х960 |
Таблица 1. Характеристики по разрешению матриц типа ICX673AKA и IMX 138LQJ
Революционный скачок отважилась совершить китайская фирма «Dahua», разработавшая стандарт HDCVI (запатентован фирмой «Dahua»). Впервые об этом стандарте было заявлено в 2012 году. Для улучшения качества изображения стандарт HD-CVI осуществляет разделение и независимую передачу сигнала яркости и цветосодержащих сигналов. Количество кадров в секунду можно выбрать из ряда 25/30/50/60 для разрешения 1280х720 пикселей (720р) и 25/30 для разрешения 1920x1080 пикселей (1080р).
В качестве линии связи используется традиционный коаксиальный кабель, что позволяет легко провести модернизацию уже развернутых аналоговых систем видеонаблюдения. Заявленная дальность передачи составляет 600 м при разрешении 720р и 400 м – при разрешении 1080р при использовании коаксиального кабеля типа SYV 75-5.
Примечание: Автоматическая коррекция видеосигнала позволяет минимизировать искажения на относительно длинных участках кабельной трассы.
Кроме того, по одному коаксиальному кабелю можно передавать звуковой сигнал с частотой до 32кГц (стандарт I2S) и сигналы телеметрии со скоростью от 100 до 400 Кбит/с (стандарт I2С). Каналы для передачи данных в прямом и обратном направлении объединены в зоне затухания импульсов кадровой частоты.
С целью осуществления независимой передачи сигнала яркости и цветосодержащих сигналов фирма «Dahua» использовала квадратурную амплитудную модуляцию QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Данная модуляция предусматривает разделение несущей волны на несколько одинако¬вых частот, сдвинутых относительно друг друга на определенную фазу, каждая из которых промодулирована по амплитуде. Обычно QAM используют при передаче цифровых сигналов, поэтому в зависимость от величины фазового сдвига и дискрета по амплитуде у нас существует 8, 16, 64, 256 QAM (см. рис. 1).
Рис.1. Осциллографическая диаграмма 8 QAM (обратите внимание, что у сигнала частота одинакова, меняется только амплитуда и фаза)
Надо сказать, что фирма «Dahua» выбрала не самый передовой вид модуляции для передачи видеосигнала. Известен он достаточно давно. В настоящее время для передачи информации в xDSL модемах уже используются такие виды модуляции как CAP, OFDM, DMT и т.д. Если выстраивать данные алгоритмы по степени совершенства, то список возглавит DMT, за ним OFDM, затем CAP и только потом QAM. Очевидно, это сделано для упрощения и удешевления чипов, используемых в стандарте HDCVI.
Примечание: CAP (carrier less amplitude modulation/phase modulation) – алгоритм амплитудно-фазовой модуляции с подавлением несущей частоты. DMT (discrete multi tone) – многочастотный алгоритм. OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) – ортогональная частотная модуляция. Однако, вернемся к стандарту HDCVI.
Если сравнивать его с традиционным аналоговым телевидением стандарта PAL, то прогресс в технической области неоспорим.
Если сравнивать с IP-видеонаблюдением, то он выгодно отличается простотой инсталляции и ценой на изделия. Другой больной точкой в IP-видеонаблюдении является необходимость установки повторителя (хаб, свитчер, роутер или иное IP-устройство) через каждые 100 м «витой пары». Дело в том, что если мы хотим в цифровом виде передать спектр сигнала с верхней частотой Fверх., то количество отсчетов по теореме Котельникова должно быть не менее 2 Fверх., а разрядность АЦП должна быть 9-10 разрядов (для получения соотношения сигнал/ шум – хотя бы в 48 дБ). По этой причине резко растет скорость передачи данных, а значит и затухание в линии связи. Кроме того, «витая пара» является далеко не идеальной средой передачи с точки зрения «завала» высоких частот. С точки зрения «завала» высоких частот коаксиальный кабель обладает гораздо лучшими характеристиками. Кроме того, надо учесть, что протокол TCP/IP никогда не создавался и не оптимизировался под передачу видеоданных. В протоколе HDCVI отсутствуют временные задержки при передаче видеосигнала, чем часто грешат любые IP-системы. Часто стремление снизить нагрузку на сеть при передаче видеоданных заставляет выставлять высокий уровень компрессии, что полностью нивелирует достоинство мегапиксельного IP-видеонаблюдения. Именно для решения этих проблем (в основном для исключения влияния компрессии на качество сигнала) и был создан стандарт HDSDI. В нем передача информации осуществляется в цифровом виде по коаксиальному кабелю (как и в HDCVI) без использования компрессии видеосигнала. При передаче используется канальное кодирование с модифицированным кодом без возвращения к нулю (БВНМ) в сочетании со скремблированием. Такой возможности нет в HDCVI, поскольку в нем используется аналоговый видеосигнал. Нет возможности в HDCVI использовать помехозащищенное кодирование, которое обычно дает выигрыш в соотношении сигнал/шум на 3-6 дБ. Достоинством HDSDI, как, впрочем, и любого другого цифрового протокола, является возможность многократного повторения сигнала при передаче без ухудшения качества изображения. Таким образом, в формате HDSDI мы наблюдаем качественную картинку и не замечаем искажений с ростом расстояния, но потом происходит срыв видеоизображения (при этом приемник полностью не может декодировать и отобразить изображение). У аналогового видеосигнала с ростом длины линии связи пропорционально уменьшается соотношение сигнал/шум в видеосигнале. С другой стороны, HDCVI выгодно отличается от HDSDI своей ценой (примерно в два раза дешевле) и дальностью передачи (400-600 м для HDCVI и 100- 300 м до повторителя для HDSDI). Если мы имеем локальную систему видеонаблюдения на основе HDCVI, то мы осуществляем прием на локальный видеорегистартор (DVR), который осуществляет запись нашего видеосигнала и преобразование его для отображения на экране монитора. Однако, как только хотим ввести удаленное видеонаблюдение или хранение данных, то мы поневоле возвращаемся к IP-видеонаблюдению и протоколу TCP/IP (см. рис. 3-4). Объективности ради надо сказать, что чаще всего при записи используется компрессия H.264 с разрешением при записи 720р (25 к/с), а не 1080р, что несколько снижает потенциальное разрешение, возможное в HDCVI. Примечание: обратите внимание, что уже существуют конверторы HDCVI в оптоволоконные сигна¬лы и наоборот.
Выводы:
1) Переход в аналоговом видеонаблюдении от стандарта PAL к стандарту HDCVI значительно улучшил технические возможности аналоговых систем видеонаблюдения.
2) Стандарт HDCVI обладает исключительной «дальнобойностью», что бывает чрезвычайно важно при наблюдении периметра протяженных объектов. Размещение усилителя/повторителя (ретранслятора) в неотапливаемом помещении для других стандартов потребует применение термобоксов с подогревом, которые обычно многократно превосходят по цене стоимость ретранслятора.
3) В настоящее время в малобюджетном сегмен¬те по совокупности характеристик (цена/качество, простота внедрения и т.д.) стандарт HDCVI вне конкуренции.
4) Можно ожидать появление клонов данного оборудования или разработок, близких по своей идеологии к стандарту HDCVI (поскольку он запатентован) от других производителей. 5) Несмотря на все свои положительные технические решения, стандарт HDCVI потребует качественного коаксиального кабеля и аккуратного монтажа, поэтому надежды на мгновенное возрождение старой аналоговой видеосистемы в новом качестве скорее всего не оправдаются.
6) Наиболее чувствителен стандарт HDCVI будет к низкочастотным (в том числе и 50 Гц) наводкам. Данная особенность объясняется физическими свойствами коаксиального кабеля.
7) Стандарт HDCVI пока несовместим ни с каким другим оборудованием сторонних производителей, что сдерживает его внедрение.
8) В сегменте качественного видеонаблюдения с функциями видеоналитики прочно будет удерживать свои позиции стандарт HDSDI.
9) При построении «глобальных» систем видеонаблюдения приоритет будет за IP-системами.
10) Стандарт HDCVI будет развиваться. В настоящее время проводятся эксперименты по использованию в качестве среды передачи «витой пары». Заявляется о полученной дальности в 240 м.
11) Стандарт HDCVI является достаточно интересным, с перспективой развития, на него следует обратить пристальное внимание.
Рис.3. Работа HDCVI с «удаленным клиентом»
Рис.4. Работа HDCVI в глобальной сети
Опубликовано в Журнале «Информохрана», 6/14, С. 39-41
Источник: http://daily.sec.ru/2015/01/14/Analogovoe-videonabludenie-standart-HDCVI.html
