В рубрику "В центре внимания. Тесты " | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В конце 2014 г. у нашей компании встал вопрос выбора стандарта "нового" аналогового видеонаблюдения. Еще летом было ясно, что аналог стандартного разрешения (здесь и далее SD, до 960H) готов умереть, и мы начали сокращать заказы на него и наши запасы. Однако и после выставки Security China в конце октября ситуация также оставалась не слишком очевидной. На рынке оказалось три стандарта нового аналогового видеонаблюдения, не считая HD-SDI (HDcctv), давно позиционируемого как альтернатива аналогу, но до сих пор не снискавшего заслуженной доли рынка.
Итак, к началу 2015 г. мы имеем умирающий аналог SD, так и не получивший сколь-либо значимой доли HD-SDI. Одновременно с этим в прошлом году на рынок поступили новые аналоговые форматы с разрешением до 1080p: HD-TVI (или TurboHD от Techpoint), HD-CVI (разработано вроде как Dahua) и Analog HD (AHD) компании Techwell, независимого разработчика чипов, давно известного на рынке видеонаблюдения (табл. 1).
Выбрать одного из них, закупить оборудование на склад (и камеры, и регистраторы), инвестировать в продвижение и… через некоторое время остаться не у дел, поскольку данный формат может оказаться не поддерживаемым основными игроками рынка. Себестоимость оборудования сильно зависит от количества производителей и конкуренции между ними, а значит, неверный выбор будет стоить потери доли на рынке. Да и в целом, зачем нам поддерживать жизнь аналогового видеонаблюдения, когда стоимость IP-видеокамер ненамного выше? По информации с выставки Security China, а также из регулярных электронных спам-рассылок, цена на IP-камеры в Китае опустилась уже до менее 20 долларов за 1 Мпкс. Все упирается в долю рынка и желание играть на рынке аналогового видеонаблюдения какую-либо роль, пусть даже он и будет значительно меньше по объему, нежели IP.
В обзоре мы не сможем оценить маркетинговые и ценовые аспекты. Кроме анализа производителей и стандартов с точки зрения открытости попробуем проанализировать технические аспекты форматов, а тест будет заключаться в устойчивости формата к традиционным помехам, которым подвержено аналоговое видеонаблюдение: от сети 220 В 50 Гц и от двух типов более высокочастотных помех – 1 и 10 Мгц. Кроме того, испытаем передачу сигналов на неразвернутой бухте кабеля до 500 метров. Если оборудование способно работать на неразвернутой бухте качественного кабеля 500 метров (как заявлено в спецификациях), то это уже предмет другого теста – в каких условиях и на каком кабеле данная характеристика не соблюдается.
Для обзора и тестирования мы получили четыре комплекта оборудования различных форматов. Выражаем благодарность компаниям, предоставившим регистраторы и камеры. Дополнительные материалы обзора, как обычно, можно найти на канале www.youtube.com/dsslvideo и на сайте www.secuteck.ru.
Это технология передачи аналогового видеосигнала высокого разрешения 720p/1080p, аудиосигнала и сигналов управления по коаксиальному кабелю на расстояние до 500 метров.
Хотя создатели формата и заявляют о поддержке разрешения 1080p, на момент подготовки данной публикации оборудования, поддерживающего такое разрешение, в продаже не имелось.
Технология AHD базируется на процессорах обработки изображений ISP с модулем формирования и передачи видеосигнала AHD TX. Видеорегистратор должен быть оборудован процессором SoC c аудио/видеомультиплексором AHD RX. Как правило, в видеокамерах AHD применяются высококачественные светочувствительные матрицы CMOS.
Когда сигнал поступает с высокочувствительной матрицы, процессор ISP в увязке с AHD TX вначале производит разделение яркостной и цветностной составляющих, затем настраивает обработку цифрового изображения (подавляет шумы, устраняет засветки, настраивает чувствительность, расширяет динамический диапазон и т.д.), обрабатывает PTZ-управление, управляет ИК-подсветкой, далее преобразует цифровой сигнал в аналоговый для передачи на большие расстояния.
Видеорегистратор принимает сигнал по коаксиальной линии и с помощью мультиплексора AHD RX осуществляет оцифровку и декодирование, выделение цветностной и яркостной составляющих, обработку звука и другие операции.
В отличие от одного из своих главных конкурентов HD-CVI технология AHD является открытой, что позволяет без проблем производить оборудование сторонним компаниям и не накладывает обязательств со стороны владельца технологии – компании Nextchip. Это может способствовать более широкому распространению AHD на рынке.
Дает возможность передавать несжатый цифровой видеопоток высокого разрешения (720p/1080i). Сегодня технологии HD-SDI присвоен стандарт SMPTE 292M. Благодаря методу передачи несжатого цифрового видеопотока от камеры к регистратору технология HD-SDI позволяет получить изображение без задержек, что, по заявлениям маркетологов, является ее главным преимуществом перед IP-видеонаблюдением. По одному коаксиальному кабелю с видеопотоком могут передаваться звук и управляющие сигналы. Технология HD-SDI стандартизована Обществом инженеров кино и телевидения и является открытой.
Для передачи цифрового компонентного некомпрессированного видеосигнала используется канальное кодирование с модифицированным кодом без возвращения к нулю (БВНМ) в сочетании с обратным декодированием сигнала. Интерфейс самосинхронизируемый. Кадровая синхронизация осуществляется специальным синхронизирующим пакетом данных, состоящим из последовательности подряд идущих 20 единиц и 40 нулей для HD. Скорость передачи данных составляет 1,485 Гбит/с. Технология HD-SDI способна передавать HD-видеосигнал на расстояние до 100 метров.
| Proto-X PTX-AHD404 – 4-канальный видеорегистратор
Proto-AHD-SW13V212IR – видеокамера |
 |
Этот стандарт аналогового видеонаблюдения позволяет передавать видеосигнал с разрешением до 1920x1080 пкс. Авторскими правами на HD-TVI владеет компания Techpoint. Основное отличие стандарта заключается в измененной технологии формирования и передачи видеосигнала: стандарт предполагает полное разделение сигнала яркости и цветосодержащих сигналов, что позволяет избежать накопления помех для получения более четкого изображения. В HD-TVI также реализован алгоритм предварительной обработки немодулированного видеосигнала с последующим применением квадратурной амплитудной модуляции для передачи по линии связи – обычному коаксиальному кабелю волновым сопротивлением 75 Ом. По кабелю передаются видеосигнал и управляющие сигналы; в отличие от своих оппонентов компания Techpoint пока не снабдила формат HD-TVI возможностью передачи звука, но, по заявлениям специалистов, передача звука по одному кабелю с видеосигналом скоро будет доступна. HD-TVI – это открытый формат, то есть оборудование HD-TVI могут производить любые компании.
Ввиду использования низкочастотной модуляции стандарт HD-TVI, в противоположность цифровому стандарту HD-SDI, не столь требователен к точности изготовления разъемов и характеристикам кабеля, а также менее подвержен воздействию высокочастотных помех от окружающего оборудования. Максимальная дальность передачи видеосигнала на качественном коаксиальном кабеле может достигать 500 метров. Возможно использование приемопередатчиков по витой паре для увеличения расстояния передачи. Применение технологии автоматической компенсации сигнала позволяет минимизировать искажения на относительно длинных участках трасс.
| Proto-X PTX-HD808S - 8-канальный видеорегистратор Proto HD-W1080V212IR - видеокамера |
 |
Название стандарта HD-CVI связано с технологиями прямой передачи и квадратурной амплитудной модуляции, которые позволяют избежать перекрестных искажений композитного видеосигнала CVBS, полностью разделяя сигналы яркости и цветности и улучшая дальнейшее качество видео. Технология принадлежит компании Dahua и является закрытой.
Решение с применением стандарта высокого разрешения видеосигнала включает в себя как камеры, так и цифровые видеорегистраторы. Система имеет структуру звездообразной топологии: видеорегистратор является узлом для двухточечной передачи сигнала на камеру по коаксиальному кабелю. Технология HD-CVI поддерживает два формата видео высокой четкости: 1080p (1920×1080) и 720p (1280Ч720). Технология оснащена функцией автоматической коррекции сигнала (ASC), которая практически не допускает искажения сигнала при передаче на большом расстоянии.
HD-CVI совмещает видео-, аудиосигналы и сигналы управления, а затем передает их по одному коаксиальному кабелю, упрощая тем самым всю систему.
Для дальнейшего осуществления передачи множества сигналов по одному кабелю аудиосигналы и сигналы двусторонней передачи данных помещаются в зону затухания сигналов. Таким образом, усиливается синхронизация с видеосигналом, а благодаря автоматической коррекции сигнала поддерживается максимальная частота дискретизации в 44,1 кГц.
| Hikvision DS-7204HGHI-SH - видеорегистратор Hikvision DS-2CE16D5T-IR - видеокамера |
 |
Каналы для передачи данных в прямом и обратном направлении объединены в зоне затухания импульсов кадровой частоты, осуществляя двустороннюю прямую передачу с целью поддержания основных команд управления: фокусировка камеры, управление наклоном/поворотом/масштабированием, передача сигнала тревоги в реальном времени и т.д.
С другой стороны, обратный вывод данных поддерживает более низкую скорость передачи в бодах благодаря низкой частоте сигнала и ограниченному количеству передаваемых данных, подверженных согласованию сопротивлений и неустойчивости при передаче по каналу. Однако с использованием автоматической коррекции сигнала обратный канал может восстанавливать электрический сигнал до определенного уровня во время передачи на большое расстояние.
В набор микросхем HD-CVI от Dahua входят передающая (TX) и принимающая (RX) микросхемы, которые разработаны для камер и регистраторов соответственно и обрабатывают данные. Эти микросхемы можно использовать и для оптоволоконных приемопередатчиков, распределителей и матриц.
Интерфейсы передающей микросхемы: цифровой видеоинтерфейс BT1120/BT656, аудиоинтерфейс I2S, интерфейс настройки конфигурации I2C. Все интерфейсы соответствуют промышленным стандартам. Это позволяет использовать микросхему TX в любом интерфейсе, совместимом с технологиями ISP и аудиомикросхемами на рынке.
Что касается аналогового вывода данных, помимо формата HD-CVI микросхема TX также совместима с композитным видеосигналом CVBS. Микросхема TX поддерживает передачу видео с разрешением 720р с кадровой частотой 25/30/50/60 кадр/с и 1080р – 25/30 кадр/с.
В оригинальных технических руководствах конкретно не упоминалось, какого рода сигнал AHD, HD-CVI и HD-TVI. Мы начали тестирование с того, что подключили камеры к осциллографу и убедились, что сигнал точно аналоговый; на первый взгляд, от обычного сигнала с камеры 960H его отличает большая частота вспышки цветности.
Главной особенностью новых форматов является возможность передачи видеосигнала на значительные расстояния по коаксиальному кабелю. Было решено проверить, действительно ли камеры способны передавать сигнал на расстояние до 500 метров при разрешении FullHD, и как на разрешающую способность камеры может повлиять качество коаксиального кабеля. Мы взяли два кабеля RG-6 и РП75-3-32А и посмотрели, как ведут себя камеры на разных расстояниях. Результаты представлены в табл. 2.
При использовании кабеля РП75-3-32А видны значительные ухудшения – потеря разрешения и цветопередачи.
С помощью генератора сигналов мы смоделировали три сигнала:
Ввели смоделированные сигналы в цепь между регистратором и камерой. Наращивая амплитуды сигнала, сделали замеры, на какой амплитуде (измеряется в вольтах) начинались помехи на изображение. Данный тест проводили на длинах кабеля 1 и 500 метров. Данные приведены в табл. 3–5.
По итогам тестирования выяснилось, что формат AHD оказался более устойчив к помехам по сравнению с другими аналоговыми форматами. HD-SDI не смог участвовать в данном тесте, поскольку изображение пропадало, даже когда в цепь подключался дополнительный кабель без помех.
Это говорит о том, что приемник формата HD-SDI не способен отсекать посторонние помехи (для цифровых сигналов появление переотражений приводит к сбоям синхронизации, однако нужно заметить, что Ethernet более устойчив к помехам, так как потеря единичных пакетов приводит не к отключению передачи, а к снижению скорости из-за дублирования их передачи, чего не скажешь об HD-SDI).
В случае помех при сигнале 50 Гц (имитация помех, вызванных электропроводкой) в формате AHD появляются только черные полосы на экране при амплитуде даже в 1 В. Для остальных форматов при этой же амплитуде картинка была слишком искажена либо пропадала совсем.
| Dahua HCVR7204A – видеорегистратор Dahua HAC-HFW2200E – видеокамера Dahua HAC-HDW2200M – видеокамера |
 |
Ни один из форматов не способен обеспечить передачу сигнала на 500 метров на свернутом в бухту качественном кабеле. Даже при использовании качественного кабеля со 100%-ным экранированием типа RG-6 качество изображения на бухте 500 метров нельзя назвать приемлемым для использования. Поскольку исследуемые форматы (кроме HD-SDI) в чистом виде аналоговые, то расстояние влияет прежде всего на разрешение (высокие частоты затухают быстрее, а значит, в зависимости от расстояния разрешение будет ухудшаться) и на цветность, так как цветовая вспышка находится обычно на высоких частотах и тоже затухает быстрее при увеличении расстояния. Поэтому говорить о каких-то четких предельных расстояниях невозможно: все будет сильно зависеть от качества кабеля и уровня помех. Это главное и принципиальное отличие от цифровых форматов, где расстояние может влиять на снижение пропускной способности канала, что, например, приведет к снижению частоты кадров (если вы зафиксировали степень компрессии), но не вызовет ухудшения изображения. Ну а поскольку сеть обычно закладывается с запасом по пропускной способности, то некоторое падение пропускной способности вообще не скажется на сигнале.
Небольшая аномалия для формата HD-CVI (разрешение на 500 метров оказывается выше, чем на 300 метров) объясняется, скорее всего, работой фильтров приемника: цветовая информация почти потеряна, и цветовой муар не снижает разрешение при декодировании.
Аналоговые форматы также полностью непригодны для передачи по витой паре без специального оборудования: мы попробовали пустить сигнал по телефонному проводу (1 и 500 метров) и по витой паре (Ethernet, 200 метров). Изображение получили, но с очень серьезными помехами, поэтому использовать данные кабели в инсталляции оборудования невозможно. Однако некоторые компании уже предлагают передатчики по витой паре с поддержкой аналоговых форматов до 1080p – нужно исследовать, насколько они действенны.
Из данных в таблицах можно заключить, что наиболее устойчивым к высокочастотным помехам оказался сигнал HD-CVI. Однако на большой длине кабеля его преимущество практически сводится на нет. А на низких частотах (помеха 50 Гц от сети 220 В) победителем с заметным отрывом вышел формат AHD – визуальные помехи видны при двукратном уровне превышения над другими форматами, даже при значительной длине кабеля. Тут ларчик просто открывается: у полученного нами комплекта оборудования амплитуда сигнала была в среднем в 1,5 раза выше, чем у остальных. Соответственно, и уровень помех требуется выше, а полного срыва изображения можно добиться, когда уровень помех превышает уровень кадрового или строчного импульса. Однако мы не можем утверждать, что это свойство формата, а не особенность конкретного комплекта оборудования от конкретного производителя.
Даже при использовании камер с разрешением 720p преимущество новых форматов над обычным SD 960H бесспорно. С первого взгляда нельзя сказать, что после переключения с 960H на 720p мы получаем значительный эффект. Многие камеры 960H уже используют точно такие же мегапиксельные матрицы, что установлены в камерах формата HD, так что с учетом фактически равной себестоимости преимущество HD-форматов явно видно при измерениях. Когда же включаем камеру 1080p (в тесте участвовал образец HD-TVI), то глаза удивленно раскрываются от того, какое качество можно получить при аналоговом сигнале. На небольшой длине кабеля оно вполне сравнимо с качеством HD-SDI, а с учетом гораздо более низкой стоимости выбор очевиден. Видеокамеры формата HD-CVI и AHD 1080p скоро станут доступны и в России, причем, судя по прайсам из Китая, разница между камерами 720p и 1080p составляет 5–6 долларов, что после растаможки и наценки российских дистрибьюторов не превысит 1000 рублей в рознице, а значит, идея имеет место и даже сулит свою долю рынка.
Остается лишь вопрос войны форматов – кто победит, ведь технические характеристики (типа тех, что были измерены для настоящей публикации) не всегда имеют ключевое значение, а маркетинговые усилия и объем средств у компании-производителя могут играть существенную роль.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2015
Посещений: 15069
Автор
| |||
В рубрику "В центре внимания. Тесты " | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
