CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии - Владо Дамьяновски

Новая технология — Fast Scan (быстрое сканирование) — исходит из той же концепции, но опирается на гораздо более мощные методы обработки изображений и алгоритмы сжатия, что позволяет менее чем за 1 с передать полноцветное изображение. Манипулирование изображением осуществляется в цифровой форме, при этом используются различные методы сжатия, что позволяет еще больше увеличить скорость передачи, сохраняя при этом качество изображения на должном уровне.

Рис. 10.31. Передатчик и приемник быстрого сканировнаия (Fast-Scan)

Выбирая систему быстрого сканирования, следует учитывать несколько важных факторов:

— Разрешение кадровой памяти (в пикселах)

— Черно-белое изображение или цветное

— Будут ли одновременно передаваться другие сигналы (часто требуется управление PTZ-блоком, или активация реле)

— Скорость передачи данных.

В последнем вопросе следует быть очень гибким, так как различные телефонные линии и различные модемы дают различные и пристрастные сравнительные характеристики.

Иногда потребителю нужно просто примерно видеть, что происходит на другом конце линии fast-scan.

Другим может потребоваться очень четкое (хорошего разрешения) изображение, даже если оно поступает с временной задержкой.

Также важно знать, что еще может быть подсоединено к системе в будущем. Возникнет ли необходимость в дополнительных телекамерах или может на одной из камер будет PTZ-блок?

Не забудьте, если вам требуется управление PTZ-блоком, вы должны учитывать задержку между отданной с клавиатуры командой и обновленным изображением, чтобы увидеть, куда направлена камера.

Некоторым это покажется необычным или неприемлемым, но многие производители предлагают интеллектуальное решение. В частности, если используется джойстик, изображение автоматически выбирает более узкую область обзора, которая остается резкой (и больше скорость обновления), так что вы можете видеть, куда направлена камера. После того, как вы отпустите джойстик, изображение восстанавливается до размеров полного экрана.

Другой тип систем предлагает дополнительную интегрированную характеристику — видеодетекторы движения. Система автоматически посылает изображение при обнаружении активности в видеосигнале.

PSTN

Обычная PSTN-линия (коммутируемая телефонная сеть общего пользования) имеет очень низкую полосу частот от 300 до 3000 Гц, которая считается стандартной (измеренная на 3-дБм точках, где дБм измеряется относительно 1 мВт при полном сопротивлении телефонной линии 600 Ом). Некоторые называют этот тип линии plain old telephone service или POTS (простая старая телефонная система). PSTN — это аналоговая технология, и как таковая она никогда не может обеспечить постоянной скорости передачи данных, так как много зависит от зашумленности линии.

Теоретически, по такому узкому каналу невозможно передавать видеоизображение в реальном режиме времени на 5 МГц. Однако можно сжать и закодировать сигнал и таким образом повысить скорость передачи — сегодня это под силу большинству передатчиков быстрого сканирования. Технологический взрыв в области компьютеризации, алгоритмов сжатия, быстрых модемов и улучшенных телефонных линий сделал возможным передачу видеоизображений по телефонной линии со скоростями, которые просто невозможно было себе представить во времена первых медленных сканеров.

Раньше уже говорилось, что концепция осталась той же — она аналогична концепции медленного сканирования, но интеллектуальность алгоритмов сжатия (что и как передавать) настолько выросла, что сегодня один кадр цветного видеосигнала очень хорошего разрешения может быть передан менее чем за 1 секунду. Кроме этого, многие устройства могут передавать и другие данные — управляющие и аудиосигналы.

Рис. 10.32. Изображения fast-scan могут передаваться в квадро-режиме — для..???..

Усовершенствованные системы быстрого сканирования используют метод обновления изображения, который называется «условное обновление». После передачи начального изображения, пересылается только изменившаяся часть изображения. Это позволяет достичь еще более высокой скорости обновления, чем в базовых системах быстрого сканирования. Другие производители передают полное изображение, но, чтобы достичь аналогичных скоростей передачи, используют соответствующие алгоритмы сжатия.

Чтобы понять, что представляет собой скорость передачи видеоизображения по телефонной линии PSTN, давайте рассмотрим упрощенный пример:

Типичный черно-белый видеосигнал (разрядность оцифровки — 8 бит) с разрешением 256x256 пикселов состоит из 256x256x8 = 65536 байт информации, что эквивалентно 64 килобайтам цифровых данных (65536/1024) (напомним, что 64=26, 256=28).

Передача информации такого объема по телефонной линии с низкоскоростным модемом 2400 бит/с (как это было во времена систем slow scan) займет у нас примерно 218 секунд (65536x8/2400=218 с).

Если сжать сигнал (возможно сжатие в 10, 20 и более раз), скажем, в 10 раз, то время передачи снизится до 3 секунд. Многие устройства быстрого сканирования на этой скорости посылают первое изображение, а затем передают только изменившиеся части изображения, что значительно снижает время, необходимое для обновления последующих изображений — оно составляет менее секунды.

Передача цветного изображения с таким же разрешением потребует больше времени. Изображение высокого разрешения с качеством выше S-VHS обычно оцифровывается в формате 512 х 512 с 24-разядным цветом (по 8 бит на каждый цвет, R,G и В), что равно 512x512x3=786432 байта или 768 килобайт.

Если использовать 10-кратное сжатие, то информация займет 76 килобайт, что уже несложно будет передать примерно за 76000/14400 = 5 секунд, если использовать модем 14400 бит/с. Все зависит от алгоритма сжатия.

На практике добавляется еще несколько секунд на время дозвона, которое меньше при двухтональном многочастотном наборе (Dual Tone Multi-Frequency — DTMF) и больше при импульсном наборе.

Во многих системах безопасности используются специализированные телефонные линии, это означает, что после установки линия остается открытой, то есть не происходит потерь времени на установление связи между модемами и задержек при передаче первого изображения.

Завершая разговор о телефонных линиях, нужно подчеркнуть, что теоретический максимум скорости передачи данных по ним составляет 56 кбит/с. На практике скорость передачи данных редко превышает 32 кбит/с, а если телефонная линия очень старая, то скорость передачи данных может упасть до 19 кбит/с и ниже.

ISDN

Для более быстрой передачи следует использовать телефонные линии ISDN (Integrated Services Digital Network, цифровая сеть связи с комплексными услугами), которые имеются во многих промышленно развитых странах.

Линии ISDN были разработаны и начали появляться в середине 1970-х, примерно тогда же появились ПЗС-матрицы.

Базовый ISDN-канал обеспечивает скорость передачи в 64 кбит/с, что существенно улучшает скорость обновления при быстром сканировании. Для сравнения, обычная PSTN-линия, как уже упоминалось, может дать до 14.4 кбит/с — если линия в очень хорошем состоянии. Некоторые современные модемы могут увеличит скорость передачи (до 56 кбит/с) при помощи встроенных методов сжатия.

ISDN — это цифровая сеть, по которой сигнал передается в цифровом формате, поэтому полоса пропускания задается не в Гц, а в бит/с. В особых случаях, вроде видеоконференций и кабельного ТВ (возможного по телефонной линии), ISDN может использоваться в комбинации с широкополосной ISDN (B-ISDN-связь), что позволяет достичь еще более высокой скорости передачи (в несколько раз больше 64 кбит/с) — по меньшей мере это 128 кбит/с при поддержке интеллектуального мультиплексирования нескольких каналов в один.

Блоки для подсоединения устройств к ISDN-линии называются терминальными адаптерами (Terminal Adapter), а по виду и функциям они очень похожи на модемы, используемые в PSTN-линиях. Интеллектуальные терминальные адаптеры для подсоединения оборудования к B-ISDN-линии называются агрегирующими терминальными адаптерами (Aggregating Terminal Adapter).

Не забудьте, чтобы воспользоваться преимуществами широкополосной ISDN, на обоих концах линии (передающем и принимающем) должна быть ISDN-связь. Во многих странах ISDN-связь оплачивается по времени использования.

Сотовая сеть

Передача изображения по мобильным телефонам — возможность привлекательная, особенно на фоне доступных сегодня технологий. Мобильный телефон с модемом в комбинации с ноутбуком легко можно дополнить программными и техническими средствами, необходимыми для обеспечения беспроводной связи и передачи изображений.