CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

Дамьяновски Владо

Термин «устройство обработки видеосигналов» относится к любому электронному устройству, выполняющему ту или иную обработку видеосигнала: переключение между несколькими входами, сжатие на один квадрант экрана, подъем высоких частот и др.

Аналоговое коммутационное оборудование

Самое простое и наиболее широко распространенное устройство, используемое в небольших и средних видеосистемах, — это последовательный видеокоммутатор.

Последовательные видеокоммутаторы

Поскольку в большинстве систем видеонаблюдения телекамер больше, чем видеомониторов, то требуется устройство, последовательно переключающееся с сигнала одной телекамеры на сигнал другой.

Такое

устройство называется последовательным видеокоммутатором.

Последовательные видеокоммутаторы бывают разные. Самый простой — это 4-входовый видеокоммутатор, есть 6, 8, 12, 16 и даже 20-входовые видеокоммутаторы. Не исключено и другое количество входов, хотя встречается реже.

На передней панели видеокоммутатора расположен ряд кнопок для каждого входа, и кроме переключателя для ручного выбора телекамер есть переключатель для включения телекамер в последовательность или их обход. При помощи переменного резистора может быть изменено время наблюдения. Наиболее распространенная и целесообразная установка времени наблюдения составляет 2–3 секунды. Более короткое время слишком непрактично и будет утомлять глаза оператора, а более длительное время сканирования может привести к потере информации с тех телекамер, которые не отображались в это время на экране. Так что в некотором смысле последовательные видеокоммутаторы — это всегда компромисс.

Кроме классификации по количеству видеовходов, последовательные коммутаторы можно классифицировать по наличию или отсутствию входов тревоги.

Если последовательный видеокоммутатор имеет входы тревоги, это означает, что срабатывание внешних нормально разомкнутых (N/O) или нормально замкнутых (N/C) «сухих» контактов может остановить последовательное переключение и отобразить на экране видеосигнал из зоны тревоги. В качестве источников сигнала тревоги могут служить различные устройства тревожной сигнализации. Для внутренних (находящихся в помещении) систем выбор подходящего датчика не вызывает вопросов, но вот к внешним датчикам тревоги больше требований и подобрать их труднее. Не существует универсального датчика, который подходил бы для всех применений. Диапазон вариантов наблюдаемых зон и окружающих условий слишком велик. При выборе датчика может помочь специализированный поставщик, который обладает и знаниями, и опытом.

Рис. 7.1. Простой 8-канальный последовательный видеокоммутатор

Рис. 7.2. Усовершенствованный видеокоммутатор

Наиболее распространены пассивные и активные инфракрасные датчики, датчики открывания дверей, видеодетекторы движения и подобные устройства. Проектируя подобного рода систему, следует подумать об активности коммутатора после отключения тревоги, то есть о том, сколько времени видеосигнал тревоги будет оставаться на экране, требуется ли ручной или автоматический сброс тревоги, и если верно последнее, через сколько секунд он должен срабатывать; что случится, если одновременно сработает несколько датчиков тревоги и т. п. Ответы на эти вопросы и определяют эффективность видеосистемы и алгоритм ее функционирования. Не существует общего ответа на все подобные вопросы, поэтому следует проверить все технические характеристики оборудования, а лучше, если вы протестируете систему сами.

Довольно часто, хотя нельзя назвать это правилом, простые последовательные видеокоммутаторы (без входов тревоги) имеют только один выход видеосигнала. Последовательные коммутаторы с входами тревоги довольно часто имеют два выхода, один — для вывода изображений в режиме последовательного переключения, другой — для вывода изображения по тревоге (второй выход часто называется «тревожный» или «spot»).

Последовательный видеокоммутатор (или для краткости коммутатор) — это самое экономичное устройство в цепи между совокупностью телекамер и видеомонитором. Это не значит, что не существует более сложных и усовершенствованных последовательных коммутаторов. Существуют модели с функцией генератора текста (идентификация телекамер, время, дата), множественными

опциями конфигурации интерфейса RS-485 или RS-422 и пр.

Некоторые подобные модели имеют функцию подачи по коаксиальному кабелю или напряжения питания для телекамеры, или синхронизирующих импульсов. Это необходимо для синхронизации телекамер, что мы сейчас и обсудим. Большинство этих усовершенствованных последовательных видеокоммутаторов может быть легко расширено до миниатюрного матричного коммутатора.

Синхронизация

Один из самых важных аспектов видеокоммутатора, независимо от числа его входов, — это используемый метод переключения. То есть, если на вход коммутатора подается сигнал более чем с одной телекамеры, то, естественно, сигналы будут в различных фазах. Это следствие того факта, что каждая телекамера в некотором смысле представляет собой автономный генератор, выдающий сигнал частоты, соответствующей ТВ-стандарту (625x25=15625 Гц для CCIR и 525x30=15750 Гц для EIA), и трудно себе представить, чтобы полдюжины телекамер случайным образом могли бы быть в одной фазе. Даже если у вас только две телекамеры, и то вряд ли. Такие сигналы, находящиеся в случайной фазе, мы называем несинхронизированными. Когда несинхронизированные сигналы проходят через последовательный видеокоммутатор, то на экране видеомонитора проявляется нежелательный эффект: медленное перемещение изображения по вертикали. Причиной этого эффекта являются разности фаз кадровых синхроимпульсах различных телекамер, что приводит к раздражающему глаз эффекту, который возникает каждый раз при переключении коммутатора с одной камеры на другую. Этот эффект становится еще более неприемлем, если производится запись выходного сигнала с коммутатора на видеомагнитофон.

Почему нарушение кадровой синхронизации более заметно на видеомагнитофоне? Головка видеомагнитофона требует механической синхронизации кадровыми синхроимпульсами от различных телекамер, в то время как видеомонитор делает это электронным образом. Единственный способ успешно преодолеть эффект перемещения изображения по вертикали заключается в синхронизации источников сигналов, то есть телекамер.

Самый удобный способ синхронизации телекамер — это использование внешнего генератора синхроимпульсов. В этом случае следует использовать телекамеры с входом для внешней синхронизации (имейте в виду, не каждая телекамера имеет возможность внешней синхронизации). У различных телекамер различные входы синхронизации, но вот наиболее распространенные варианты используемых для синхронизации сигналов:

— Строчные синхроимпульсы (синхроимульсы строчной развертки HD)

— Кадровые синхроимпульсы (синхроимпульсы кадровой развертки VD)

— Импульсы синхросмеси (HD и VD в одном сигнале, композитный видеосинхроимпульс или CVS).

Для синхронизации телекамер от синхрогенератора нужны дополнительные коаксиальные кабели (кроме кабелей для передачи видеосигналов), а синхрогенератор должен иметь столько же выходов, сколько телекамер в системе.

Понятно, такое решение является достаточно дорогим, хотя теоретически — это самый правильный способ синхронизации. Некоторые производители выпускают модели, в которых синхроимпульсы от видеокоммутатора к телекамере передаются по тому же коаксиальному кабелю, по которому передается видеосигнал. Единственная проблема при такой конфигурации — все оборудование должно быть от одного производителя.

Рис. 7.3. Телекамера с синхронизацией от сети (24 В АС) с внешним входом кадрового синхроимпульса

Есть и более дешевые способы борьбы со срывом кадровой синхронизации. Один из наиболее приемлемых — это использование телекамер с синхронизацией от сети (Line-locked). Это телекамеры либо 24 В АС, либо 240 В АС (110 В АС для США, Канады, Японии). Частота сети 50 Гц (60 Гц в Канаде, США и Японии) совпадает с частотой кадровой синхронизации, так что телекамеры с синхронизацией от сети выполнены таким образом, что фиксируют пересечение нуля синусоиды сетевого электропитания и настраивают кадровый синхроимпульс по фазе с частотой сети. Если все телекамеры системы подключены к одному источнику электропитания (одной фазы), то все телекамеры будут с ним синхронизированы и, соответственно, будут синхронизированы между собой.