Каналы передачи телевизионного сигнала. Для передачи телевизионного сигнала могут использоваться как проводные каналы связи (коаксиальные кабели, телефонные линии (витая пара), волоконно- оптические линии), так и беспроводные каналы - радиоканал или ИК-канал.
Стабильная и качественная работа системы возможна при использовании коаксиальных кабелей. Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Волновое сопротивление линии с малыми потерями определяется по формуле:
, Cк
Z Lк (2.2)
где Z — волновое сопротивление (Ом); Lк — индуктивность закороченной линии (Гн); Ск — емкость разомкнутой линии (Ф).
Обозначение коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показывает волновое сопротивление кабеля в Омах, второе — округленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер разработки.
Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов систем видеонаблюдения имеют значение 75 Ом, т.е. рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом, поэтому применять для передачи видеосигнала кабели с волновым сопротивлением 50 Ом не следует. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель может не иметь маркировки, но воспользовавшись штангенциркулем, можно приблизительно определить волновое сопротивление с помощью несложных вычислений. Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделим на результат второго: при полученном отношении примерно 3,3...3,7 волновое сопротивление кабеля составит 50 Ом, при отношении 6,5...6,9 — составляет 75 Ом. Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта величина характеризует потери
уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок. Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше частота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде таблиц или графиков (рисунок 2.13). На рисунке приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле, при известной его длине, на любой частоте. Удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше. Зная длину кабеля, можно перевести затухание из децибелов в относительное ослабление уровня сигнала на выходе. Максимальное расстояние от видеокамеры до приемника видеосигнала зависит от типа используемого кабеля: для РК-75-4 оно не превышает 200 м, для РК-75-7 - 500 м. Особое внимание следует уделять выбору коаксиального кабелей для внешнего использования - на улице, в неотапливаемых помещениях, в помещениях с агрессивной средой и т.п. Эти кабели должны работать в широком диапазоне температур (±50°С), быть устойчивыми к воздействиям солнечного света, радиации, агрессивных сред (в том числе земли), иметь броневую оплетку для защиты от механических повреждений. Кроме этого, необходимо учесть, что разводка таких кабелей должна производиться в специально выпускаемых для наружного применения клеммных или распределительных коробках.
Рисунок 2.13 – Удельное затухание коаксиальных кабелей
Удобным является применение специальных кабелей, в которых коаксиальный кабель совмещен с проводами питания, или камер, в которых по одному коаксиальному кабелю передаются питание, видеосигнал и синхроимпульсы. При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяют видеоусилители и модемы (передатчики-модуляторы и приемники-демодуляторы). Установка видеоусилителя сигнала около монитора приведет в усилению как полезного сигнала, так и шумов, которые
видеосигнала на мониторе будет очевиден и данный усилитель не восстановит "потерянные" в кабеле связи строки в видеосигнале.
Видеоизображение будет стабильным, т.к. уровень входного сигнала на входе монитора будет стандартным, но сам сигнал будет иметь меньшее количество строк и меньшее отношение уровня сигнала к уровню шума.
Поэтому, усилитель видеосигнала должен устанавливаться около видеокамеры перед длинной линией связи. Такой усилитель должен иметь высокую линейность и, в зависимости от длины линии связи и расчетного затухания в ней, иметь определенный коэффициент усиления сигнала.
Видеораспределители используются при необходимости трансляции видеосигнала нескольким потребителям. Основными характеристиками видеораспределителей являются входное и выходное сопротивления, а также количество выходов (количество возможных потребителей).
Кабель "Twisted Pair" - витая паpа состоит из паp пpоводов, закpученных вокpуг дpуг дpуга и одновpеменно закpученных вокpуг дpугих паp, в пpеделах одной оболочки. Каждая паpа состоит из пpовода, именуемого "Ring" и пpовода "Tip". Данные названия пpоизошли из телефонии. Каждая паpа в оболочке имеет свой номеp, таким образом, каждый провод можно идентифициpовать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, ... . Дополнительно к нумеpации пpоводов каждая паpа имеет свою уникальную цветовую схему. Например - синий/белый для 1-ой паpы, оpанжевый/белый - для 2-й, зеленый/белый - для 3-й, коpичневый/белый - для 4-й и так далее.
Когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах - синий и белый с синими полосками, оранжевый и белый с оранжевыми полосками, зеленый и белый с зелеными полосками, коричневый и белый с коричневыми полосками. Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера - AWG (American Wire Gauge) (Gauge - калибр, диаметр). Согласно стандартам, провод делится на несколько категорий по своей пропускной способности (таблица 2.3).
Обычно на проводе написано, к какой категории он относится. Например: "
...CATEGORY 5 UTP ...". Кабели «витая паpа» обладают целым рядом преимуществ по сравнению с коаксиальными кабелями такого же сечения – высокая помехоустойчивость за счет симметрирования видеосигнала, большая дальность передачи, более низкая стоимость. Передатчик, предназначенный для передачи цветных и черно-белых видеосигналов по кабелю типа «витая пара», представляет собой очень компактное устройство с встроенным BNC-разъемом для непосредственного подключения к камере.
Благодаря низкой потребляемой мощности, питание передатчика может осуществляться прямо от камеры.
Таблица 2.3 Категории проводов и области их применения
Тип провода Область применения
Category 1 (Cat.1) Используется для телефонных коммуникаций и не подходит для передачи данных
Cat.2 Используется для передачи данных со скорость до 4 Мбит в секунду (Mbps) включительно
Cat.3 Используется для передачи данных со скорость до 10 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях «10Base-T»
Cat.4 Используется для передачи данных со скорость до 16 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях «Token Ring»
Cat.5 Используется для передачи данных со скорость до 100 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях «100Base-TX» и других, требующих такую скорость
Cat.5+ Сертифицирован для частоты до 300 МГц включительно.
(IEC 46 Commity Draft)
Cat.6 Сертифицирован для частоты до 600 МГц включительно.
(DIN 44312-5 Draft)
В специальных системах видеонаблюдения, когда требуется повышенная помехозащищенность, конфиденциальность информации и высокая разрешающая способность, применяются волоконно-оптические линии связи. Дальность действия таких систем (как и при передаче по телефонным линиям) практически неограниченна. Относительная дороговизна систем с волоконно-оптическими линиями связи обусловлена тем, что видеокамеры не имеют выхода для подключения оптоволоконного кабеля, поэтому требуется вводить в систему преобразователи электрического сигнала в оптический и обратно. Кроме этого, прокладка, сращивание и подключение достаточно сложны. Однако развитию волоконно-оптических систем в последнее время уделяется повышенное внимание, особенно со стороны банковских структур. Различают два типа волоконно-оптический кабеля - многомодовый кабель (Fiber Optic Cable Multimode) и одномодовый кабель (Fiber Optic Cable Single Mode). Реальные скорости передачи информации составляют от 10 Мбит/сек до 100 Мбит/сек, ожидается появление оборудования со скоростью 660 Мбит/сек, а теоретическая пропускная способность оптических кабелей на сегодня оценивается цифрой 200 Гбит/сек. При этом видеосигнал с помощью специальной аппаратуры преобразуется, запоминается и передается с
до минуты, в зависимости от требований к качеству «картинки». В настоящее время наиболее широко используются три системы передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям:
- системы с компрессией изображений по принципу «условного обновления» (CR), предназначенные для передачи только информации об изменении изображения от кадра к кадру;
- системы с MPEG-компрессией, в которых используют специальные алгоритмы компрессии изображений движущихся объектов;
- системы с JPEG-компрсссией, которые обеспечивают независимое сжатие кадра изображения.
При создании мобильных и переносных систем, а также, если прокладка кабельных линий невозможна или нецелесообразна, используется радио - или инфракрасный каналы связи. Дальность передачи при этом составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае камера подключается к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Однако такие системы имеют существенные недостатки - могут создавать помехи бытовому телевещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также инфракрасные системы.
Последние не требуют разрешения на применение, однако, они работают только в зоне прямой видимости, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, пыль и т. п.).