В 2009 году производителями оборудования систем видеонаблюдения Dedicated Micros, MicroDigital Inc., EverFocus Electronics Corporation и другими был создан HDcctv Alliance (http://www.highdefcctv.org/) по разработке стандарта системы HDcctv (High Definition Closed-Circuit Television). Данный альянс сотрудничает с организацией SMPTE, которая является уполномоченным HDcctv Alliance адаптировать HD-SDI технологии для цифрового HD наблюдения.
Существует несколько стандартов SDI:
• SD-SDI — для передачи цифрового видео с качеством стандартного разрешения;
• ED-SDI (Enhanced Definition Serial Digital Interface) — для передачи цифрового видео улучшеного качества с прогрессивной разверткой;
• HD-SDI (High-Definition Serial Digital Interface) — SDI для телевидения высокой четкости (ТВЧ) с потоком данных 1,485 Гбит/с;
• Dual Link HD-SDI — для ТВЧ с прогрессивной разверткой, которая позволяет передать данные до 2,970 Гбит/с по двум физическим соединением HD-SDI;
• 3G-SDI — для передачи ТВЧ с прогрессивной разверткой потоком до 2,970 Гбит/с по одному коаксиальному кабелю.
Видеокамеры HD CCTV используют прогрессивную развертку, что позволяет устранять мерцания и размытость изображения и увеличить разрешение видеокамер HDCCTV в 5 раз. HD CCTV является производной SDI технологии, позволяющей расширить возможности охранной системы, создать более качественную систему видеонаблюдения.
Важнейшим путем развития охранного телевидения является совершенствование стандарта HD–SDI (High Definition Serial Digital Interface) – это на¬звание стандарта SMPTE292M, который представляет собой цифровой последовательный интерфейс для передачи сигнала высокого разрешения, обеспечивает передачу видеоданных со скоростью 1,485 Гбит/с. При указанном битрейте HD–SDI может поддерживать разрешения 720р, 1080i и 1080р. В стандарте HD – SDI камера не осуществляет компрессирование видеосигнала. Наконец – то камера занимается своим прямым назначением – трансляцией максимально возможной информации от сенсора к видеорегистратору, поэтому в сигнале отсутствует задержка и искажение, свойственные различным алгоритмам компрессии. Передача информации осуществляется в цифровом виде по коаксиальному кабелю. При передаче используется канальное кодирование с модифицированным кодом без возвращения к нулю (БВНМ) в сочетании со скремблированием.
| Кодовая группа | Кодовый символ | Кодовое напряжение |
| 00 | -3 | -2,5В |
| 01 | -1 | -0,833В |
| 10 | +3 | 2,5В |
| 11 | +1 | 0,833В |
Значение кодовой группы, символа и напряжения БВНМ Рис.2.
Канальное кодирование с модифицированным кодом без возвращения к нулю (на графике по оси X – время, по оси У – вольты)
Интерфейс является самосинхронизируемым. Кадровая синхронизация осуществляется специальным синхронизирующим пакетом данных, состоящим из последовательности идущих подряд 10 единиц и 20 нулей (20 единиц и 40 нулей для HD). Поскольку без компрессии и записи не обойтись, они осуществляются на видеорегистраторе. Возможности видеорегистратора по реализации более качественных профилей алгоритмов компрессии позволяют производить хранение и передачу далее в сеть более качественной видеоинформации (не говоря уже о прямом выводе информации на монитор оператора). Ещё одним достоинством стандарта HD–SDI является то, что различные алгоритмы видеоналитики имеют возможность работать с некомпрессированным видеосигналом. Подкупает и простота развертывания и подключения камер HD–SDI к видеорегистратору.
Особенности передачи сигнала SDI-HD
Разработчики оборудования HDcctv на дальности до 100 м предлагает использовать коаксиальный кабель 5C-HFBT (TFC Amphenol). Этот кабель, наряду с моделями 7С и 10С, применяется для передачи цифровых несжатых телевизионных сигналов стандарта SMPTE на студиях вещательного телевидения. Он представляет собой высококачественный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, по типоразмеру подобный RG-6, только имеющий наряду с проволочной медной оплеткой и медной фольгой дополнительную медную проволочную оплетку. По характеристикам довольно близок к коаксиальному кабелю для спутникового телевидения SAT703B. Альянсом HDcctv на дальности до 100 м рекомендуются кабели класса RG-59. Предельная дальность передачи нормируется по ослаблению сигнала синхронизации с частотой 750 МГц на 20 дБ. С учетом этих условий был произведен расчет и испытания передачи для нескольких типов кабеля. Результаты сведены в табл. 1.
Из приведенных значений видно, что расчетные потери не предполагают нормальной передачи сигнала HD-SDI на длину 100 м для кабелей RG-59. Вместе с тем испытания показали уверенную работу оборудования (Comart и Vision HiTech) на дальности до 130 м. Возможно, это происходит за счет более высокого уровня выходного сигнала телекамер и более высокой чувствительности приемной части платы видеозахата PC-регистратора. Интерполировав полученные результаты, можно сделать вывод, что кабели RG-59 (а уж тем более RG-6) вполне подходят для трансляции сигналов HDcctv на дальность 100 м. При срыве синхронизации изображение после кратковременных сбоев пропадает полностью, а не ухудшается плавно с потерей контрастности и разрешения, как это происходит при аналоговой передаче. В связи с этим крайне рискованно применять кабельные линии с потерями, близкими к предельно допустимым.
Поэтому для кабеля RG-59 целесообразно ограничиться предельной дальностью не более 100–110 м. На рис. 3 приведены три последовательных изменения изображения на пороге срыва синхронизации. Нижнее изображение демонстрирует даже сдвиг правой части кадра с наложением в левую часть.
Дополнительное оборудование HDcctv
Для видеонаблюдения высокого качества HDcctv производится ряд дополнительных устройств:
• многоканальные повторители сигнала SDI-HD для его разветвления по нескольким потребителям;
• повторители сигнала SDI-HD для увеличения дальности передачи;
• коммутаторы сигнала SDI-HD, по назначению хорошо известные из CCTV;
• 4-, 9- и 16-канальные мультиплексоры, позволяющие одновременно просматривать все изображения на одном экране;
• преобразователи сигнала HD-SDI в DVI, HDMI, VGA, компонентный, S-Video и композитный телевизионные сигналы для прямого наблюдения изображения на мониторах с такими входами;
• кодеры и декодеры с алгоритмом сжатия H.264 для изображения HDcctv.
Разрешение
Главной причиной, по которой стоит обратить внимание на данную технологию, - это Full HD разрешение, получаемое в системах HD-SDI, а именно 1920х1080, что значительно (~ в 5 раз) отличается от привычного нам разрешения 720(704)х576 в аналоговых системах и позволяет заменить одной HD-SDI камерой до 5 аналоговых камер. Иными словами, любимая лужайка за домом, производственные цеха, офис или парковка с вашей машиной будут выглядеть так же четко и красиво, как и любая передача, которые вы смотрите на HD канале на вашем телевизоре (если в нем есть поддержка Full HD).
Чувствительность
При переходе от аналоговых систем к IP решениям одним из неприятных сюрпризов является крайне низкая чувствительность IP камер в случаях неудовлетворительной освещенности на объекте (за исключением специализированных камер, которые стоят от 2000$). Что касается HD-SDI камер, то уже на сегодняшний день существуют модели, которые максимально приближены по чувствительности к аналоговым системам, при этом технологии постоянно развиваются и не исключено, что в ближайшем будущем системы HD-SDI будут такие же или даже лучше, чем аналоговые системы по чувствительности. Так же стоит повторить, что чувствительность системы зависит не только от камеры, но и от объектива, и, применяя светосильные объективы, можно добиться значительного улучшения показателей.
Динамический диапазон
Одним из ярких преимуществ HD-SDI в сравнении с аналогом и IP системами является наличие моделей с настоящим режимом WDR (широкий динамический диапазон). Под настоящим подразумевается не цифровая обработка, а реальное двойное сканирование изображения со смещением экспозиции в светлую и темную сторону и последующим объединением кадров в одно изображение. Примечание: на пример в камерах ТМ Balter
Помехозащищенность
Благодаря цифровым «корням» HD-SDI системы, еще одним из ее преимуществ является ее высокая помехозащищенность по сравнению с аналоговым сигналом (например, нет таких часто встречающихся помех как земляная петля, импульсные и другие наводки).
Выводы
Не обходится и без недостатков. Пока видеорегистраторы данного стандарта достаточно дороги и обладают меньшей емкостью по количеству подключаемых камер по сравнению с сетевым видеорегистратором (NVR). Однако если качество сигнала является приоритетным, то до сих пор стандарт HD – SDI является лучшим решением.
P.S. Иногда высказываются мнения, что стандарт HD–хх является переходным звеном от аналогового сигнала к IP–камерам и вскоре он отомрет. С этим трудно согласиться, поскольку планируется дальнейшее развитие нового формата вещательного телевидения Ultra HD television или UHDTV. UHDTV включает в себя два формата: 4К UHD (2160p) или 3840х2160 (8,3 Мпкс) и 8К UHD (4320p) или 7680х4320 (33,2 Мпкс)
По материалам
http://www.secuteck.ru/articles2/videonabl/gid-po-sistemam-hdcctv#sthash.6M7QAWni.dpuf
Александр Самарин
http://www.secuteck.ru/articles2/videonabl/gid-po-sistemam-hdcctv
Юшинов И. В.
http://www.balter.com.ua/item/i-vse-twki-hd-sdi-chemu-byt-togo-ne-monovat.html
http://daily.sec.ru/2015/01/14/Analogovoe-videonabludenie-standart-HDCVI.html
Опубликовано в Журнале «Информохрана», 6/14, С. 39-41