Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Тест приемопередатчиков телевизионного сигнала по витой паре

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Тест приемопередатчиков телевизионного сигнала по витой паре
Тестирование оборудования проведено компанией "ЭВС"

При проектировании телевизионных систем с использованием витых пар нужно знать их категорию и параметры.

При использовании кабелей различных категорий необходимо иметь приемопередатчики с различными характеристиками. Наиболее распространенными в настоящее время являются неэкранированные кабели категории 5. Они используются для проводных 10 и 100 Мбит/с компьютерных сетей.

При использовании витой пары категории 5 комплекты способны передавать видеосигналы на расстояние более 1000 м при плавном падении разрешающей способности от расстояния. Но результаты испытаний показали, что помимо ухудшения разрешения, особенно заметного при преодолении километрового рубежа, сильнее всего ухудшают качество изображения артефакты – повторы изображений объектов и горизонтальные "тянучки".Причин появления артефактов несколько. Это неточности амплитудно-частотной коррекции, неточности согласования с волновым сопротивлением кабеля, а также нелинейные искажения, возникающие в приемопередатчиках ив кабеле. Для оценки артефактов нами был предложен параметр "видимость артефактов":
A = (Sa/Sd )•(L2/L1) •100%,
где A – видимость артефакта; Sd – размах сигнала от полезного объекта (разность между белым и черным уровнями видеосигнала); Sa – размах сигнала от артефакта (разность между белым и черным уровнями видеосигнала); L1 – длина (по горизонтали) полезного объекта; L2 – длина (по горизонтали) артефакта.

Для систем охранного телевидения предложено считать предельно допустимым значение А не более 10%.

Для проведения испытания был собран стенд, выполненный на основе намотанного на катушках кабеля витой пары категории 5. Кабель был разрезан на куски по 100 и 300 м. С помощью переключателей можно набирать длину кабеля от 0 до 2700 м с шагом 100 м.

При тестировании мы пытались получить ответ на следующие вопросы.

  1. Вносит ли измерительный стенд какие-либо дополнительные погрешности при измерении разрешающей способности и видимости артефактов, по сравнению с реальной протяженной линией на объекте?
  2. Что больше влияет на видимость артефактов: точность согласования волнового сопротивления или точность установки частотной коррекции?
  3. Существуют ли приемопередатчики, способные с высоким качеством передавать видеосигнал на расстояние 1,5–2 км и более?

Приемопередатчики телевизионного сигнала по витой паре VT1500/VR "Бик-Информ" и "СУ-1к – ДУ-1в" компании "Себокс" (комплект предоставлен ООО ТД "Камсан")

Внешне комплекты выполнены примерно одинаково: в виде печатных плат, установленных в пластмассовые коробочки. Оригинально выполнен видеопередатчик СУ-1к, печатная плата которого "затянута" в эластичный пакетик из пластиковой пленки.

На печатных платах установлены стандартные парафазные усилители сигналов, названия некоторых микросхем на платах затерты, видимо, для того чтобы труднее было скопировать эти устройства. Главное отличие комплекта VT1500/VR фирмы "Бик-Информ" от комплекта "СУ-1к – ДУ-1в" заключается в наличии в первом переключателей для настройки системы на длину витой пары, в то время как в комплекте "СУ-1к – ДУ-1в" для настройки используется 3 потенциометра на приемнике и 1 переключатель на передатчике.

Методика тестирования

При тестировании мы использовали в качестве источника сигнала черно-белую и цветную камеры высокого разрешения производства фирмы Watec WAT902DM3 и фирмы ЭВС VZC-744 с оптимизированными частотными корректорами. Черно-белая камера была установлена перед тест-таблицей 0249 так, чтобы она была точно "вписана" в рамку кадра при наблюдении изображения на компьютере. Для измерения параметров использовалась телевизионная измерительная программа OSC-16. В тесте использовался описанный выше стенд с набором отрезков кабелей категорий 5 и 5Е длиной 100 и 300 м (волновое сопротивление 150 Ом, погонное сопротивление 9,8 Ом/100 м, погонная емкость 5600 пФ/100 м).

Для оценки разрешающей способности проводились измерения:

  • глубины модуляции на мире 500 ТВЛ – для определения возможности передачи сигнала камер высокого разрешения;
  • глубины модуляции на мире 380 ТВЛ – для определения возможности передачи сигнала камер стандартного разрешения;
  • числа ТВЛ, глубина модуляции на которых составляет 10% – для оценки визуального разрешения.

Кроме того, измерялась площадь и амплитуда артефактов от тестовых объектов на изображении и проводился расчет видимости артефактов по приведенной выше формуле.

Обсуждение результатов

Зависимости разрешающей способности и глубины модуляции сигнала на мирах 380 и 500 ТВЛ от длины кабеля с витой парой приведены на графиках ниже.

Видно, что нет явного лидера. Так, если комплект "СУ-1к – ДУ-1в" имеет преимущество на дистанциях до 1,4 км, то на больших расстояниях лучшую разрешающую способность обеспечивает комплект VT1500/VR.

Зависимости глубины модуляции от дистанции на мирах 380 и 500 ТВЛ показывают тот же результат. Для комплекта "СУ-1к – ДУ-1в" эти дальности составляют 1100 и 1800 м, а для комплекта VT1500/VR – 1200 и 2200 м соответственно. Однако эти значения нельзя принимать за окончательные, пока не произведен учет допустимого уровня артефактов на изображении.

Комплект "СУ-1к – ДУ-1в" безоговорочно выигрывает у всех тестированных нами комплектов на дистанциях до 1 км. Комплект VT1500/VR вырывается вперед на расстояниях от 1000 до 2100 м. На еще больших расстояниях уровень артефактов превышает предельно допустимые 10% (см. предыдущий тест).

Итак, по результатам теста предельные расстояния для передачи сигналов камер высокого разрешения составили 1100 и 1200 м для комплектов "СУ-1к – ДУ-1в" и VT1500/VR соответственно. Для камер стандартного разрешения (и для цветных камер) дальность передачи составляет 1800 и 2200 м соответственно.

Субъективное восприятие искажений

Нужно сказать, что видимость артефактов зависит как от сюжета изображения, так и от качества камеры и объектива, а также от точности фокусировки. Чем четче исходное изображение, тем сильнее на нем проявляются артефакты. Чем больше расстояние, тем медленнее возрастает уровень артефактов. На цветном изображении артефакты также менее заметны, чем на черно-белом.

Выводы

Лабораторный стенд для испытаний длиной 2700 м не вносит заметных постоянных искажений при измерениях, хотя у нас были подозрения, что намотанные на катушки кабели будут иметь заметную паразитную индуктивность и сильно отличаться от реальных линий на объектах. Отсутствие заметного влияния индуктивности было доказано возможностью точной настройки комплекта "СУ-1к – ДУ-1в" на дистанциях до 800 м с уровнем артефактов до 1%, с одной стороны, а также достигнутым уровнем артефактов 1% у комплекта VT1500/VR на дистанции 1500 м – с другой. При сильном влиянии индуктивности такой низкий уровень артефактов не был бы получен.

Был сделан вывод о том, что на уровень артефактов главным образом влияет точность установки параметров корректирующих усилителей.

На наш взгляд, идеальным комплектом приемопередатчиков будет такой, в котором настройка на дистанцию осуществляется переключателями (с шагом не более 100 м), но при этом обязательно нужны потенциометры точной подстройки фильтров.

Приемопередатчики телевизионного сигнала по витой паре АПВС-7-01 компании "Тахион", 1 6-канальный видеотрансмиттер AVTcompact16 компании "ИнфоТех" и комплект VT1000/VRD компании "БикИнформ"

В AVTcompact16 фирмы "Инфотех" используется бюджетный вариант приемопередатчиков с отсутствием частотной коррекции сигнала в передатчике. Зато в приемниках этого комплекта есть встроенная система грозозащиты (многоамперные защитные диоды на входе), которые позволяют заметно повысить надежность работы системы. 16-канальный модуль имеет хорошую ремонтопригодность. Заменить неисправный канал при необходимости можно менее чем за 1 минуту.

Методика тестирования

Для испытаний использовался стенд, собранный на основе катушек с кабелем витой пары категории 5. С помощью переключателей стенда можно набирать длину кабеля от 0 до 2700 метров с шагом 100 метров.

Мы измеряли в зависимости от длины линии:

  • глубину модуляции на мире 500 ТВЛ;
  • глубину модуляции на мире 380 ТВЛ;
  • число ТВЛ, глубина модуляции которых составляет 10% – для оценки визуального разрешения;
  • видимость артефактов А.

Параметры витой пары категории 5, которую мы применили для измерительного стенда, несколько отличаются от характеристик отечественного кабеля. Тем не менее, поскольку мы испытывали все комплекты на одном и том же стенде, по результатам испытаний можно сделать выводы об относительном качестве комплектов и сравнить их друг с другом.

Обсуждение результатов

Из полученных графиков видно, что преимущество на дистанциях свыше 700 м имеет комплект АПВС-7-01 компании "Тахион", хотя на более коротких расстояниях разрешающая способность AVTcompact16 фирмы "ИнфоТех" несколько выше. Наблюдая графики зависимости глубины модуляции на мирах 380 и 500 ТВЛ (ниже), можно заметить такую же особенность. 16-канальный модуль компании "ИнфоТех" на дистанциях до 700 м в 2 раза превосходит АПВС-7-01 компании "Тахион" по глубине модуляции как на 500, так и на 380 ТВЛ, и только потом начинает уступать ему. Не совсем понятно, почему в комплекте АПВС-7-01 разработчики заложили заметный спад амплитудно-частотной характеристики начиная уже с дистанций 100–300 м, тем самым субъективно ухудшив качество изображения на коротких дистанциях. Казалось бы, совсем просто выдержать ровную АЧХ именно на малых расстояниях. Видимо, разработчики стремились повысить качество комплекта на максимальных дистанциях (что им удалось), но недостаточно обратили внимания на качество сигнала при малых расстояниях.

Из данных измерений можно сделать вывод, что комплект АПВС-7-01 позволяет передавать сигналы камер высокого разрешения на расстояние до 1100 м, а сигнал камер стандартного разрешения до 2100 м. В цветных камерах системы PAL сигнал цветности пропадает на дистанции 1900 м. AVTcompact16 фирмы "ИнфоТех" позволяет передавать сигнал камеры высокого разрешения на расстояние 800 м, а стандартного разрешения на 1300 м. На этом же расстоянии пропадает и сигнал цветности в цветных камерах.

Для более точного определения возможности передачи сигналов на дальних дистанциях необходимо учитывать и уровень артефактов. С точки зрения видимости артефактов на изображении оба комплекта нас несколько огорчили. Оба комплекта почти одинаково плохо работали на малых дистанциях (до 300 м). Особенно "отличился" АПВС-7-01, у которого, даже при длине 0 м (соединение комплектов напрямую) были заметные повторы деталей изображения. На фото (ниже) изображения, полученного с использованием комплекта АПВС-7-01, на дистанции 100 м видны как постоянный повтор изображения (который является внутренним искажением схемы и не зависит от дистанции), так и яркие белые "тянучки" из-за неточного согласования частотной характеристики.

После дистанции 300 м оба комплекта работали значительно лучше. Начиная с дистанций 700 м минимальные уровни артефактов получались при установке коррекции на 1 ступень выше. Видимо, оба комплекта рассчитаны на работу с другим типом кабеля, который имеет несколько меньшие значения погонной емкости. Комплект АПВС-7-01 удовлетворительно работал на расстояниях до 1500 м, а 16-канальный комплект до 1400 м. В пределах этих расстояний видимость артефактов лишь немного превышала значения 10%.

Проявилась недостаточная передача высокочастотных составляющих сигнала для цветных изображений в комплекте АПВС-7-01. Уже на малых и средних дистанциях (600–1200 м) цветовая насыщенность изображения была значительно ниже, чем при непосредственной передаче сигнала с телевизионной камеры на видеомонитор, и заметно ниже, чем при передаче на те же дистанции с помощью 16-канального комплекта фирмы "ИнфоТех". Однако нужно отметить, что каких-либо заметных цветовых искажений (помимо уменьшения насыщенности) при передаче сигнала с помощью комплекта АПВС-7-01 не наблюдалось. Помимо проверки видимости артефактов и разрешающей способности комплектов, мы провели испытание на взаимопроникновение сигналов между каналами при одновременно включенных в один кабель двух комплектов на дистанции 1000 м. В обоих комплектах (ЛПВС-7-01 и AVTcompact16) взаимной наводки заметить не удалось, что свидетельствует о том, что уровень взаимного проникновения сигналов меньше, чем уровень шума телевизионных камер, то есть лучше, чем -48 дБ.

Выводы

Качество передачи сигнала всех комплектов на дальних дистанциях, в первую очередь, ограничивается не ухудшением разрешающей способности, а наличием артефактов.

Максимальная дальность передачи сигнала с учетом допустимой видимости артефактов не более 10% составила 500 м для комплекта AVT2000Light, 900 м для VT1000/VRD, 1000 м для AVTcompact16, 1100 м для СУ-1к – ДУ-1в, 1200 м для AVT2000, 1200 м для комплекта АПВС-7-01 и 2200 м для VT1500/VR.

Достоинством 16-канального комплекта AVTcompact16 фирмы "ИнфоТех" является оптимальное сочетание цена/качество и удобство применения на объектах с большим числом камер в сочетании с повышенной надежностью благодаря использованию схемы защиты от перенапряжения на входах приемников.

Достоинством комплекта АПВС-7-01 фирмы "Тахион" является малый уровень артефактов в диапазоне расстояний 400–1200 м.

Заключение

Честно говоря, при подготовке этого теста мы ожидали небольшого "чуда" от комплекта АПВС-7-01 знаменитой фирмы "Тахион". Мы надеялись наконец-то увидеть комплект, который отлично передает сигнал по витой паре на расстояние до 2 км. Чуда не произошло, но это не означает, что комплект фирмы "Тахион" плох. Наоборот, это говорит о том, что молодые фирмы догнали знаменитого лидера.

Хорошее качество передачи изображения от камер высокого разрешения по витой паре категории 5 обеспечивается лишь на расстоянии до 1 км, что достигается лишь при использовании лучших комплектов. Удовлетворительное качество изображения от камер стандартного разрешения обеспечивается на расстоянии не более 1500 м.

Благодарим фирмы "ИнфоТех", "Бик-Информ", "Тахион" и ТД "Камсан", предоставившие нам комплекты приемопередатчиков.

В 2005 г. планируется публикация результатов тестирования, проводимого компанией "ЭВС", по следующим темам.

  1. Черно-белые камеры стоимостью до $50.
  2. Имеющие одинаковые характеристики объективы разных производителей.
  3. Цветные и черно-белые камеры с повышенной чувствительностью.
  4. Объективы разных классов: асферические, с ИК-пленкой и т.д.
  5. Цветные камеры стоимостью до $100.
  6. Сравнение ТВ-камер на различных матрицах: CMOS, CCD, Pixim.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #6, 2004
Посещений: 11553

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций