HD-SDI/CVI/TVI/AHD: некоторые особенности новых форматов

Базовые параметры нового формата отвечают стандартным значениям 720р и 1080р. Данный формат предполагает горизонтальное разрешение в 800 и 1200 ТВЛ с соотношением сторон 16:9 при прогрессивном разложении. Поначалу казалось, что формат будет монополизирован патентообладателем. Однако в наше время, когда "все уже изобретено", удержать что-либо одному производителю не представляется возможным. Технические решения создаются сегодня путем компиляции интегральных решений, разработанных в большинстве своем крупными мировыми производителями. Кроме того, основные технические решения разработаны много лет назад. В конечном итоге первое HD-телевидение было все-таки аналоговым, а многие проблемы тех лет ныне успешно решаются благодаря современной элементной базе большой интеграции с высокими характеристиками.

Сравнение конкурентных HD-технологий

Одиночество Dahua, разработчика и держателя патентов, длилось недолго. Наметились уже три конкурирующие компании, не считая крупного создателя элементной базы NextChip, обладающие аналогичными разработками. Формально предлагаются три технологии с весьма схожими характеристиками. Это HD-CVI (High Definition Coaxial Video Interface) от компании Dahua, а также HD-TVI (High Definition Transport Video Interface), предлагаемая компаниями Hikvision и Hi Sharp. Компания Hi Sharp одновременно производит камеры типа AHD (Analog High Definition), которые практически полностью идентичны HD-TVI. По всей видимости, в них Hi Sharp использует элементную базу компании NextChip, которая и является создателем технологии и самого термина AHD. И скорее всего именно факт производства элементной базы дает основания заявлять о преемственности именно технологии AHD для третьих сторон. На рис. 1 приведена общая структурная схема новой системы.

Несмотря на то, что для всех технологий заявлены оба разрешения HD (720p и 1080р), реально камеры FullHD производятся пока только компаниями Dahua и Hikvision. Не зря эти два "титана" являются основными конкурентами в Китае. Различия форматов представлены в таблице.

Из таблицы видно, что говорить о различиях в данном случае весьма затруднительно. Каждый из разработчиков предлагает сравнительный анализ характеристик всех форматов, применяемых в видеонаблюдении. В них, естественно, новый формат демонстрирует существенные достоинства, и изучение различий и особенностей может доставить много радости специалистам. Например, системы IP и SDI существенно проигрывают по разрешению аналогового выхода, хотя сравнивать параметры возможных технологических (вспомогательных) выходов не совсем правильно. Очевидна дешевизна кабеля для CVI, аналогичного типовому аналоговому CCTV. Однако, как показывает практика, для CVI кабель требуется практически идентичный системе SDI, особенно с учетом заявленной дальности. При этом экономия получается только на отсутствии репитеров при дальности более 100 м, как в SDI. Главным сравнительным фактором в настоящее время является дальность передачи сигнала. Но применительно к аналоговому способу передачи говорить о дальности передачи не всегда корректно. Для цифровых сигналов определяющими являются возможность синхронизации или число ошибок, ограничивающих скорость при пакетной передаче, поэтому можно довольно точно определить дальность передачи для каждого вида кабеля. В случае аналоговой передачи качество изображения заметно ухудшается при сохранении довольно уверенной синхронизации, поэтому определить предельную длину кабеля довольно сложно, не учитывая изменения цветопередачи и разрешения получаемого изображения.
Очередное знамя, под которым идет "революция" видеонаблюдения, – это передача качественного FullHD-изображения аналоговым методом по обычному коаксиальному кабелю на 500 м. Под этим "соусом" многие менеджеры сообщают, что формат HD-SDI со своими 100 м – это что-то устаревшее и отжившее. Да, можно уже констатировать, что избыточное качество HD-SDI-изображения профессионального класса практически не востребовано рынком безопасности из-за высокой цены оборудования. Если цифровая передача "пиксель в пиксель" несжатого изображения в телецентрах и между ними является непременным условием поддержания общего стандарта качества, то в видеонаблюдении это оказалось излишеством, не покрывающим другие возникающие сложности. На рис. 2 приведены увеличенные фрагменты измерительной таблицы, выделенные из изображений систем HD-SDI и HD-CVI для камер FullHD.

Горизонтальное разрешение можно оценить в 1000–1050 ТВЛ для HD-SDI и 900–950 ТВЛ для HD-CVI. Камеры подключены на коротких кабелях в 1 м. Необходимо учитывать, что результаты являются совокупными для камер и регистраторов с кодеком сжатия H.264 (неизвестным) и переформатированием из формата в формат при выводе. Можно считать, что это системный результат.
К сожалению, используемая в испытаниях относительно современная таблица с наличием измерительных элементов более 600 ТВЛ мало того что имеет формат 4:3, так и примерно на 20% завышает оценку горизонтального разрешения. Это выяснилось при сравнении геометрии фрагмента 600 ТВЛ с телевизионной таблицей 1972 года из Московского телецентра, где это разрешение максимальное. Поэтому полученные оценки необходимо умножить на 1,33, чтобы привести разрешение к формату 16:9, и дополнительно умножить на 0,8, чтобы скорректировать положительную погрешность. Полученный поправочный коэффициент 1,064 говорит о том, что в данном случае можно ориентироваться на прямые данные таблицы
Недостатки формата высокой четкости
Так ли все безоблачно в новом формате HD-CVI (он же TVI, он же AHD)? Еще в начале "трудного пути" HD-SDI тоже говорилось об обычном коаксиальном кабеле от старой системы видеонаблюдения. Возможно, для США или Западной Европы, где этот кабель в худшем случае RG-59, а чаще всего RG-6, это справедливо. В России же эти кабели, как правило, КВК-3, КВК-2 или КВТ-2, но встречается и экранированный провод ШГЭС-2 или 4, поэтому ожидать "чудес" и даже простого функционирования не приходится.
Требуемые разработчиками кабели 3С и 5С являются близкими общим типовым моделям RG-59 и RG-6. Можно сказать, что для российской действительности это уже не совсем "любые РК-75", как заявляет изготовитель. Причем это вполне достойные варианты и для системы HD-SDI с полосой 1,5 ГГц и несущей частотой импульсной последовательности 750 МГц.
Спектр аналогового видеосигнала CVI (TVI или AHD) даже для FullHD не превышает 26 МГц, что для коаксиального кабеля, нормируемого обычно до 1000 МГц, не является чем-то невыполнимым. Вместе с тем это превышает по спектру типовой телевизионный сигнал более чем в 4 раза и предъявляет к кабелям связи несколько повышенные требования.
На рис. 3 увеличенные фрагменты клина оценки горизонтального разрешения изображения формата CVI FullHD при передаче по кабелю РК-75-4-361, аналогу RG-6 с длиной 0, 500 и 890 м, а также комбинированному кабелю КВК-2-2П и КВК-2 Rexant c длиной 200 м.

Как ни странно, четкость изображения при кабеле в 500 м даже несколько выше, чем при длине 1 м. Даже для дешевого кабеля Rexant разрешение не снижается до 800 ТВЛ и при дальности 200 м. Но с увеличением потерь на линии сильно меняется цветопередача, которая проиллюстрирована рис. 4. Очевидно, что нежелательно увеличивать дальность более 500 м даже при хорошем кабеле, а дешевые кабели не следует применять длиннее 75–100 м.

Примечательно, что управление камерой также нарушается при длине кабеля более 500 м. Это довольно труднообъяснимый технический феномен, характеризующий полную закрытость информации о принципах передачи данных.
Строго говоря, обещания обеспечивать разрешение 1920х1080p и нормирование как 1080р разрешение камер и регистраторов HD-CVI, а также аналогичных HD-TVI и AHD являются принципиально невыполнимыми. В системе происходит переход на аналоговый сигнал с преобразованием яркости в амплитуду и передачей цветности квадратурной модуляцией поднесущей, по принципу действия практически аналогичной стандарту PAL, с последующим преобразованием по сути композитного сигнала в цифровую форму для записи и вывода в формате HDMI. Этим нарушается принцип передачи "пиксель в пиксель" и заставляет оценивать разрешение системы HD-CVI как в аналоговых системах – только в телевизионных линиях. Кроме того, дополнительные преобразования "аналог – цифра – аналог – цифра" при некорректном их выполнении могут служить причиной артефактов и муара. Следует также настороженно относиться к заявлениям разработчиков о "высокой защищенности" аналоговой передачи HD-изображения амплитудной модуляцией по коаксиальному кабелю. Коаксиальный кабель мало защищен до 5–10 МГц, а передача информации изменением амплитуды является самым чувствительным к помехам методом передачи. По всей видимости, по чувствительности к помехам система HD-CVI должна быть подобна типовой аналоговой CCTV.
Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод о перспективности нового формата (CVI, TVI или AHD) для видеонаблюдения, если, конечно, цена оборудования будет существенно ниже, чем у систем HD-SDI. Но, к сожалению, только увеличение дальности передачи изображения, которое одновременно с переходом в аналог привело к некоторому снижению его качества, не сделает новый формат или форматы особенно привлекательными.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2014

07.03.2015

К другим статьям

Каталог

HD-SDI/CVI/TVI/AHD: некоторые особенности новых форматов

Политика конфиденциальности

Общие положения

Личные сведения и безопасность

Модальное окно