Основным преимуществом IP-камер является отсутствие потерь при передаче сигнала и «много мегапикселей». С их появлением в стане аналогового видеонаблюдения стали происходить большие перемены. И чтобы не запутаться, я написал данную шпаргалку в которой кратко пробегусь по всем стандартам аналогового видеонаблюдения.
Как расшифровывается CCTV
Как ни странно, аббревиатура CCTV это вовсе не стандарт передачи видеосигнала и расшифровывается как система телевидения замкнутого контура. Что и есть само видеонаблюдение!
Иными словами, CCTV — это и есть видеонаблюдение, процесс, осуществляемый с применением оптико-электронных устройств, предназначенных для визуального контроля или автоматического анализа изображений (автоматическое распознавание лиц, государственных номеров и так далее).
CCTV не делит видеонаблюдение на цифровое или аналоговое.
Различия между аналоговыми и цифровыми камерами
Принципиальное отличие между ними во внешнем интерфейсе. В IP-камере в дополнение к начинке аналоговой камере стоит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и сетевой интерфейс Ethernet.
При одинаковых оптике (объектив) и матрице у IP-камер нет никаких преимуществ в качестве изображения. Преимущество IP-камер заключается в отсутствии потерь в среде передачи (в кабеле), так как используется цифровой способ передачи сигнала. Ограничением в применении IP-камер является максимальная длина кабеля витая пара 90 метров согласно стандартам на локально вычислительные сети.
Недостатком аналоговых камер является ухудшение соотношения сигнал/шум с увеличением длины кабеля. То есть чем длиннее кабель, тем больше помех на изображении. Однако максимальная длина коаксиального кабеля не ограничена 90 метрами и в некоторых современных стандартах может достигать 1200 метров.
Телевидение высокой четкости
Максимальное достижимое вертикальное разрешение для аналоговых систем, работающих в ТВ стандарте PAL, составляет 625 строк с 720 элементами отображения в каждой строке — именно так и никак иначе можно характеризовать стандартный аналоговый цветной сигнал, разработанный в 1966 году для систем цветного телевещания.
Очевидно, что для повышения качества изображения при аналоговой передаче, необходимо уйти от регламентированных вещательных стандартов сигнала PAL (NTSC, SECAM)!
Результатом работ по увеличению разрешающей и пропускной способностей аналоговых систем видеонаблюдения стали несколько несовместимых как с аналоговым форматом видеонаблюдения PAL так и между собой стандарты высокой четкости AHD, TVI и CVI, которые позволяют по коаксиальному кабелю передать высококачественный сигнал на большое расстояние.
У каждого из этих стандартов есть свои преимущества и недостатки. Но основное преимущество состоит в том, что при модернизации системы видеонаблюдения для передачи видеосигнала HD-качества вы можете использовать существующие коаксиальные кабели от старого аналогового видеонаблюдения. То есть достаточно поменять камеры и регистраторы.
Стандарт AHD — аналоговый сигнал высокой четкости
Основным отличием нового стандарта AHD является частичный уход от рамок стандарта PAL. В физическом смысле, сигнал AHD идентичен стандартному аналоговому сигналу и имеет те же параметры и конфигурацию, что и полный классический телевизионный видеосигнал (ПТВС), но есть и существенные отличия в компоновке этого сигнала.
В первую очередь – это покадровая прогрессивная развертка сигнала, т.е. в стандарте AHD передаются полные кадры со скоростью 25 к/с. Количество элементов отображения по вертикали увеличено до 720 строк с 1280 точками в каждой. Такие изменения увеличили длительность кадра до 40 ms, а верхняя частота аналогового способа передачи телевизионного сигнала повышенной четкости достигает 16,84 МГц.
Таким образом, на приемной части (DVR AHD) получаемый сигнал очень близок по своим геометрическим параметрам отображения к уже привычному цифровому HD сигналу и имеет размерность полного кадра, равную 1280х720 точек.
По сути стандарт AHD является модернизированным аналоговым стандартом с применением алгоритма передачи сигналов яркости и цветности с применением частотной модуляции, что позволило передавать сигнал более высокой четкости вплоть до уровня FullHD 1080p без компрессии в рамках полосы пропускания стандартного коаксиального кабеля типа RG-59 на расстояние до 500 м без существенных искажений и потерь. Другими словами, с помощью AHD камер и регистраторов можно построить аналоговую систему с качеством IP систем, но без сложной настройки системы.
Стандарт TVI от HikVision
Стандарт HD-TVI (или просто TVI) является новым стандартом в области аналогового видеонаблюдения, и в отличие от своего предшественника - стандарта PAL, позволяет передавать видеосигнал разрешением до 1920×1080 пикселей. HD-TVI был изобретён компанией Techpoint, но часто в сети авторство приписывают HikVision. Стандарт является открытым, то есть любой производитель оборудования для видеонаблюдения может использовать стандарт HD-TVI.
Основное отличие нового стандарта заключается в изменённой технологии формирования и передачи видеосигнала. Стандарт предполагает полное разделение сигнала яркости и цветности, что позволяет избежать накопления помех для получения более чёткого изображения. Также в HDTVI реализован алгоритм предварительной обработки видеосигнала с последующим применением квадратурной амплитудной модуляции для передачи по линии связи - обычному коаксиальному кабелю волновым сопротивлением 75 Ом.
Стандарт CVI от Dahua
Стандарт HD-CVI расшифровывается как «High Definition Composite Video Interface» или «композитный видеоинтерфейс высокого разрешения», аналоговая технология, основанная на передаче видеосигнала по коаксиальному кабелю. Это закрытый стандарт и контролируется компанией Dahua. Другие компании могут выпускать оборудование стандарта CVI лишь покупая CVI чипсеты у Dahua и не могут их сами производить. В связи с чем им сложно конкурировать по цене с Dahua. И поэтому поддержка стандарта CVI у других производителей мало распространена.
Неаналоговый стандарт HD-SDI
Стандарт HD-SDI является попыткой использования кабельных линий аналогового видеонаблюдения (коаксильный кабель) для передачи цифрового видеосигнала высокой четкости.
Стандарт имеет преимущество перед IP системами, в нем исключены любые задержки передачи видеосигнала, связанные с ограничением канала передачи или затратой времени на обработку видео в самой камере. Это особо актуально для систем со скоростными поворотными камерами, где критична задержка отображения события даже в несколько секунд.
Дальность передачи сигнала в системах HD-SDI напрямую зависит от типа используемого кабеля. Следует заметить, что в силу своей природы сигнал от камеры до регистрирующего оборудования передается фактически без потери качества и только при критичном затухании в среде передачи он просто не доходит. Т.е. он либо есть, либо его нет. Заявленные по стандарту расстояния передачи по RG6 -100 м и RG 59 – 50 м.
Отличия стандартов AHD, TVI, CVI, HD-SDI, IP и аналогового видеонаблюдения
Аналоговое видеонаблюдение отличается низкой ценой, отсутствием задержки и большими длинами кабеля. Для просмотра может быть использован бытовой телевизионный приемник. К недостатку можно отнести неудовлетворительное качество изображения.
IP системы позволяют использовать существующую сетевую инфраструктуру СКС, ЛВС. Нет ограничения на количество мегапикселей. Камера может быть подключена напрямую к глобальной сети интернет. К недостаткам стоит отнести задержки в передаче сигнала обусловленные использованием IP-сетей и ограничение на максимальную длину кабеля в 90 метров согласно стандартам СКС.
HD-SDI позволяет модернизировать аналоговое видеонаблюдение для передачи изображения HD качества, использую существующие кабельные сети на основе коаксиального кабеля. В отличие от IP систем не имеет задержки в передаче сигнала, но имеет ограничение по длине кабеля и требователен к самому кабелю, разъемам и соединениям.
AHD, TVI, CVI — несовместимые между собой и с аналоговой системой видеонаблюдения, являются дальнейшим его развитие. Позволяют передать изображение HD качества на расстояние 500 метров. Менее требовательны к кабелю по сравнению со стандартом HD-SDI. Нет задержек при передаче сигнала по сравнению с IP.
Низкая цена и быстрое развертывание по сравнению с IP-системами.
Различия AHD, TVI и CVI между собой
В большинстве случаев аналоговое HD оборудование может работать в двух режимах: HD и аналоговом режиме. К примеру камеры системы AHD можно перевести в режим работы аналогового видеонаблюдения стандарта PAL для подключения к старому регистратору.
Так как стандарты AHD, TVI и CVI похожи по назначению, то я свел в одну таблицу их основные характеристики.
| Характеристики | AHD | TVI | CVI |
|---|---|---|---|
| Стандарт | Открытый | Открытый | Закрытый |
| Поддержка аналоговых камер | Да | Нет | Да |
| Поддержка 720P | Да | Да | Да |
| Поддержка 1080P | ??? | Да | Да |
| Длина кабеля | 500 м | 500 м | 500 м |
| Передача сигналов управления | Да | Да | Да |
| Передача звука |
Полное отсутствие помех достигается путем эффективного распределения сигнала яркости и цвета. В итоге потребитель получает четкую картинку, передаваемое по типичному коаксиальному кабелю, сопротивление которого составляет 75 Ом. Это было достигнуто за счет реализации проприетарного алгоритма обработки получаемого сигнала. В отличие от HDSDI, разработанный стандарт HDTVI оказался менее требовательным к техническим параметрам используемого кабеля и качества производства разъемов.
Применение на практике модуляции позволило снизить уровень помех, создаваемых от расположенного рядом оборудования. При использовании качественного кабеля сигнал может передаваться на расстоянии до 0,5 км. Для увеличения протяженности можно использовать передатчики приема данных по витой паре. Однако, в этом случае необходимо использовать технологию компенсации передаваемого сигнала, чтобы свести искажения до минимума. В будущем планируется реализовать передачу сигналов управления и аудиосигнала по одному кабелю.
2. HDTVI — это не IP, эффективнее PAL, а также без неприятных сюрпризов HD-SDI
Любой стандарт, используемый для отправки видеосигнала, отличается своими характеристиками, достоинствами и недостатками. В двух словах, все используемые сегодня стандарты распределяются на аналоговые и цифровые. И если первые искажают картинки по мере увеличения расстояния от приемного устройства, то вторые весьма чувствительны к используемому кабелю при протяженности трассы более 100 метров.
Однако, аналоговые видеокамеры наиболее стойки к помехам за счет применения передатчиков приема сигналов по витой паре, в то время как цифровые отправляют видеосигналы в оригинальном виде за счет применения широкополосного высокочастотного спектра. Сегодня IP-камеры, используемые для осуществления видеонаблюдения, считаются самыми эффективными и мощными, поскольку могут передавать картинки любого разрешения. Стандарт HD-TVI пока ограничен разрешением - 2560х1944 пикселей.
Протяженность сегмента для Ethernet составляет всего 100 м, даже с учетом применения витой пары. допускается снабжать алгоритмами аналитики для получения общей оценки передаваемого видеоизображения. Также они обладают всеми возможностями DOD, что позволяет выполнять необходимые настройки камер и их интеграцию в системы безопасности. По сути, IP камера - это, своего рода, компьютер, функционирующий на базе процессора ASIC или SoC, куда включается ARM ядро, кодек H.264/MPEG/MJPEG и основные контроллеры интерфейсов. Все это усложняет данное устройство и требует детальной наладки и технического сопровождения. Стоит учитывать и то, что большинству IP систем свойственна передача данных с некоторой задержкой времени.
3. Использование HDTVI на практике
Идеально подходят для усовершенствования большинства систем видеонаблюдения, используемых сегодня. Переход с аналоговых систем на IP основан на замене всех кабелей и выполнении ряда монтажных работ. Однако, это составляет значимую часть финансовых средств, выделенных на разработку, и не всегда целесообразно по экономическим или эстетическим критериям. Усовершенствование используемой системы видеонаблюдения со старого формата PAL на HDTVI позволит эффективно детализировать изображение при незначительных финансовых вложениях.
Свое название формат HD-CVI передачи аналогового видеосигнала получил благодаря технологии прямой передачи и квадратурной амплитудной модуляции, использование которой позволяет избежать перекрестных искажений композитного видеосигнала CVBS. При этом полностью разделяются сигналы яркости и цветности, сохраняя при передаче качество видео. Технология принадлежит компании Dahua.
HD-CVI включает в себя набор микросхем: передающая - TX и принимающая микросхема RX, разработанные для видеорегистраторов и видеокамер, служащие для обработки данных.
Рекомендуется использовать кабели 75-5 и 75-3 HDCVI позволяет передавать сигнал Full HD видео 1080P (1920 ×1080) без искажения на расстояние 300 метров для кабеля РК-75-3 или 400 метров для РК-75-5, а сигнал 720P (1280 ×720) на расстояние 500 метров с использованием кабеля РК-75-3 или до 650 метров при РК-75-5.
Для построения системы видеонаблюдения с применением стандарта высокого разрешения видеосигнала применяются камеры HD-CVI , так и цифровые HDCVI 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 (1280 ×720). Технология оснащена функцией автоматической коррекции сигнала (ASC ), которая практически не допускает искажения сигнала при передаче на большом расстоянии.
По сравнению с IP видеонаблюдением, HD-CVI системы не используют кодирование/декодирование передаваемых/получаемых сигналов с аналога в цифровой формат и обратно, вследствие чего, мегапиксельное видеоизображение от HD-CVI камер наблюдения Dahua передается на видеорегистратор с нулевой задержкой.
Сигнал в HD-CVI системах видеонаблюдения передается на частоте ниже 50 МГц и намного более устойчив к помехам, нежели при использовании, например, технологии HD-SDI.
HD-CVI совмещает видео-, аудио сигналы 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.
Сравнение HD-CVI и IP камер
Преймущества.
Камеры IP не может передавать видео на расстояние более 100 метров без использования дополнительных устройств. Формат HD-CVI может передавать видео на 500 метров без использования доп. устройств по коаксиальному кабелю или сетевому кабелю.
Камеры IP требуют определенной (не малой) пропускной способности в сети и могут быть задержки и потери в видеопотоке, а также конфликты с другим IP оборудованием. Камеры HD-CVI не имеют проблем с задержками или потерями видеопотока.
HD-CVI технология намного дешевле, чем камеры IP и NVR.
Камеры IP не могут передавать видео по коаксиальному кабелю изначально (без дополнительных преобразователей), для них сети должны быть построены с применением сетевой кабеля или оптоволокна.
Недостатки.
Камеры IP способны работать на более высоких разрешениях, чем 1080p и доступные разрешения будут продолжать расти в будущем.
Камеры IP способны получать питание по сетевому кабелю (POE ), что не требует дополнительных кабельных систем для питания камер.
Если есть существующая инфраструктура сети и пропускная способность сети достаточно велика, то можно добавить дополнительные IP камеры к существующей сети не создавая новую инфраструктуру.
Сравнение технологий HD-CVI и HD-SDI
Сети HD-SDI ограничивается 150-250 метров для передачи видео. HD-CVI может передаваться до 500 метров и даже чуть более (720p ).
HDCVI в отличии от технологии HD-SDI хорошо защищена от электромагнитных помех другим методом кодирования, разделяя сигналы яркости, цветности особым образом.
Оборудование технологии HDCVI значительно дешевле, чем HD-SDI.
Популярность аналоговых камер постепенно падает под натиском более современных цифровых устройств, обеспечивающих куда более высокое качество изображения. Правда, перевод всей сети на цифровые камеры влечёт за собой огромные расходы, так как придётся переделывать всю проводку, ведь аналоговые устройства используют кабели, а цифровые – витую пару.
Подобная модернизация сети влетает в копеечку, да и сами по себе IP-видеокамеры стоят немало, как и видеорегистраторы для них. Недостатков они тоже не лишены, хоть и нельзя не согласиться, что качество получаемого изображения у них действительно намного выше, чем у аналоговых конкурентов.
TVI – стандарт передачи аудио- и видеосигналов с разрешением 720p/1080p, а также сигналов управления поворотными камерами по коаксиальному кабелю на расстояние до 500 м. Видеокамеры TVI обладают максимальной детализацией изображения и улучшенным качеством цветопередачи. Более того, сигнал TVI имеет более высокую помехоустойчивость в сравнении с обычным аналоговым сигналом.
Тем не менее, не всем по карману подобная модернизация, и не у всех есть желание или возможность так существенно переделывать всю топологию сети. К счастью, в последние годы у аналоговых камер , можно сказать, открылось второе дыхание. Речь идёт о новых аналоговых стандартах высокого разрешения. Используя привычные коаксиальные кабели, подобные камеры видеонаблюдения выдают картинку в качестве Full HD 1080, то есть не уступают в этом параметре цифровым видеокамерам. При этом цена на аналоговые камеры нового поколения заметно ниже, чем на цифровые.
Сейчас распространено три аналоговых формата высокого разрешения – HDTVI, HDCVI и AHD. Правда, последний из этой тройки несколько выбивается из общего ряда, так как в настоящее время он поддерживает только разрешение HD 720. В ближайшее время на рынке ожидаются новые устройства с поддержкой Full HD 1080, но сейчас потребители имеют то, что имеют. У формата HDCVI есть свои особенности, представляющие собой тему для отдельной статьи, а пока остановимся поподробнее на, пожалуй, самом перспективном из новых форматов – HDTVI.
Передача данных по HD-TVI
Разработанный компанией “Hikvision”, формат HDTVI представляет собой новейшую разработку. Этот стандарт способен передавать изображение по обычному коаксиальному кабелю с высоким разрешением – Full HD 1080. Такое качество картинки достигается благодаря запатентованным технологиям отправки и получения сигнала, разработанным “Hikvision ”. При этом к весомым плюсам формата HDTVI можно отнести тот факт, что он не слишком требователен к качеству как самого коаксиального кабеля, так и разъёмов на оборудовании.
Проще говоря, если вы используете дешёвые кабели (сверхбюджетные китайские кабели ужасного качества в расчёт не берём), вы всё равно не потеряете в качестве получаемого изображения. И при этом, заметьте, вы гарантированно будете избавлены от задержек сигнала или потерь пакетов, что обеспечит вам вывод изображения в режиме реального времени без каких-либо проблем.
Плюсы и минусы HD-TVI - технологии
Разумеется, всех секретов владельцы технологии не раскрывают, но известно, что такое высокое качество с применением обычных кабелей достигается благодаря инновационным решениям передачи сигнала. В частности, параметры цвета и яркости распределяются самым эффективным образом. Результат налицо – клиент получает изображение высочайшего качества, при этом переданное по старому кабелю, с которым уже не один год проработала обычная аналоговая видеокамера. С кабелем нормального качества передачу качественной картинки можно обеспечить на расстоянии до полукилометра, а благодаря модуляции удалось свести к минимуму негативное воздействие помех, которые могут возникать из-за работы расположенного неподалёку другого оборудования.
Впрочем, по сравнению с другими аналоговыми стандартами высокого разрешения формат HD-TVI не лишён и некоторых недостатков. Самым весомым из них иногда называют отсутствие поддержки мультигибридности «по умолчанию». То есть, к примеру, AHD видеорегистратор без проблем может работать с сетью видеонаблюдения, состоящей как из аналоговых, так и цифровых камер, а в случае с HDTVI придётся дополнительно использовать аналоговый видеодекодер.
Так вот – это не совсем верно, так как разница, конечно, есть, но существует она только для производителя. Клиенту всё равно, сколько в корпусе его устройства проводов и микросхем – работает-то всё равно всё точно так же. Декодер попросту встроен в HDTVI видеорегистратор ещё на заводе. А вот более высокая цена HDTVI-оборудования действительно является недостатком. Конечно,IP-устройства обойдутся всё равно дороже, но HDTVI будет примерно на 20% дороже, чем AHD.
С другой стороны, налицо и существенный плюс. Зачастую сеть видеонаблюдения не прокладывается с нуля, так как стоит задача модернизировать уже имеющуюся сеть, чтобы обеспечить более высокое качество её работы. И перевод всей сети с аналоговых камер на цифровые повлечёт огромные расхода, так как придётся не только менять всё оборудование, но и заново прокладывать витую пару вместо коаксиальных кабелей. А если вместо IP-камер установить HD-TVI видеокамеры , можно будет спокойно обойтись имеющимися коаксиальными кабелями, что очень сильно сэкономит бюджет. При этом качество изображения будет не хуже, чем у цифровых IP-видеокамер.
Заключение
Строго говоря, с точки зрения конечного клиента нет большой разницы между разными аналоговыми стандартами высокого разрешения. Отличий минимум – AHD пока несколько уступает в максимуме возможностей, но благодаря максимально открытой технологии этому стандарту прочат большое будущее.
HDCVI – стандарт закрытый, что сказывается на цене на HDCVI оборудование и на темпах развития технологии, и сказывается, увы, не самым лучшим образом. HDTVI тоже отличается чуть более высокой ценой на видеокамеры и сетевое «железо», но он также представляет собой открытый стандарт, что позволяет надеяться, что он будет быстро развиваться.
Правда, сама по себе технология HDTVI не отличается дешевизной, а дальнейшее её развитие напрямую зависит от инвестиций компании “Hikvision ”. Какой же из форматов займёт лидирующие позиции – покажет только время, но уже сейчас можно утверждать, что HDTVI, как минимум, составит достойную конкуренцию другим современным аналоговым стандартам.
