Охота за видеосигналом или страшный сон инсталятора
Контакты, уровни, контакты, снова уровни… «Почему плохое качество видео?» – в сотый раз-з-з достает клиент.
От чего всех больше болит голова установщика видеосистем?
От компьютерных регистраторов? Их можно освоить, с опытом выбрать наиболее надежные, научиться настраивать. От видеокамер? Их также несложно изучить со всеми стандартными характеристиками, а с опытом и делать тонкую юстировку под каждый участок объекта. Что мало поддается дрессировке даже с огромным опытом? Есть одна очень серьезная неприятность, нервирующая и инсталлятора, и клиента, как в момент установки, так и на протяжении всего периода эксплуатации. Имя ей – видеосигнал.
Искусство колдовства.
Порой настройка качества видеоизображения напоминает шаманство: установщик то подкручивает разъемы, то подтягивает контакты... Некоторые в бессилии постукивают по камере, надеясь на чудо, у бывалых есть даже свой фирменный стиль укладки кабелей, отгоняющий злых духов. Но когда понимают, что камера – не бубен, начинают применять массу замысловатых устройств: от усилителей до различных фильтров. Даже если колдовство помогает и все камеры начинают показывать более-менее чисто, не проходит и месяца, как установщик снова оказывается на объекте у клиента, борясь с постоянным ухудшением видеосигнала.
Цифровые видеорегистраторы – самые проблемные.
Особенно остро эта проблема проявляется на мультиплексированных каналах, которые наиболее часто применяются инсталляторами ввиду их меньшей стоимости по сравнению с системами »реального видео». Для мультиплексирования требуется четкая синхронизация всех видеосигналов одного АЦП. Таким образом, такая технология не только крайне чувствительна к качеству каждого видеосигнала, но и к их однородности – все они должны иметь в идеале одинаковые характеристики.
Но это уже совсем сказочная задача!
Для этого все камеры должны быть одного типа с одной и той же длиной кабеля, с одинаковым уровнем освещенности, установленными в одном и том же температурном диапазоне, с одними и теми же углами обзора, желательно, в одном и том же месте и направлении, т.к. даже любой движущийся объект перед камерой меняет ее параметры на выходе ввиду отработки внутреннего яркостного АРУ.
Чудеса случаются.
В принципе, если все камеры устанавливаются внутри помещения, длина их кабелей небольшая и в момент настроек перед ними никто не ходит, то на какое-то время можно продемонстрировать заказчику более-менее благоприятную картинку. Выдавать будет лишь периодическое подергивание изображения вверх-вниз в разных видеоокнах. И если не смотреть на монитор постоянно, а отвлекаться разговорами, то это не так уж и нервирует. На самом деле, не так все трагично, и в таком состоянии возможна видеозапись, процентов 70 кадров вполне приемлемы для просмотра. Хотя при этом существует масса негативных моментов, например, в режиме плохой видимости, когда из-за недостаточной освещенности объектов понижается амплитуда выходного сигнала камеры. Конденсатор на выходе камеры перемещает синхроимпульсы сигнала по постоянной составляющей вверх, что приводит к срывам горизонтальной синхронизации. Ну и так далее. Все эти явления клиент заметит не сразу, а значит, объект реально сдать, если сразу получить оплату. С уличными же камерами гораздо сложнее, с ними сразу чувствуешь, по чем фунт лиха цифровых технологий. В этих случаях чаще применяются незапланированные усилители и фильтры, искусство колдовства с которыми посильно не каждому. Не зря с приходом в безопасность компьютерных технологий опытные инсталляторы стали цениться намного больше, хотя раньше считалось, что любой может спаять провода от камеры до магнитофона.
Закрытая камера (имитация плохой освещенности)
Уровень синхроимпульса -0,3В
Открытая камера
Уровень синхроимпульса -0,65В
Гарантия – не тетка.
Если полностью соблюдать гарантийные обязательства, то однозначно разоришься. Это просто надо каждый день объезжать объекты заказчиков и перенастраивать »уровни». Статистика испытаний камер и кабелей, распространенных на рынке, показывает, что шесть из десяти камер меняют свои параметры по приходу при понижении температуры ниже –5C, 4 из 10 при высокой влажности, например дожде, 3 из 10 просто с течением времени эксплуатации. К этому можно прибавить, что все они по-разному реагируют на изменение освещенности, напряжения, окислению контактов и прочее.
Еще поколдовать или доплатить?
Проблемы эти решаются. Уменьшая скорость мультиплексирования, мы увеличиваем задержку на синхронизацию, и вот уже ранее безнадежные сигналы встают на свои места. Какова цена вопроса? Да просто скорость по каналу порой доводится до 0,5 – 1,5 кадров в секунду.
Так, картинку вытянули, пауза, ждем реакции клиента… Если он не совсем тупой, звучит монолог о неуместности такой скорости для охраны объекта. Варианта два: снова колдовать с уровнями и контактами или докупить еще видеоканалов. В рекламе указывается максимальная скорость мультиплексирования, возможная при идеальных видеосигналах, демонстрируемая Вам в лабораторных условиях. Когда вы лоб в лоб сталкиваетесь с практикой, разработчик поясняет, что »у нас же все работает, сами видите, просто у Вас плохие видеосигналы, а это уже не наша компетенция». Но выход все-таки предлагает: покупаете еще плату (или парочку) с »риалвидео», сокращаете число мультиплексированных каналов, и все работает шустрее… Кто-то попал на деньги!
Но это еще не конец!
Вы рано расслабились. На каждый чип real video обычно подключается до 5 мультиплексированных каналов. Бывает больше. Так вот, если хоть один из видеосигналов данного чипа пропадет, скажем, под воздействием обрыва провода, плохого контакта или понижения уровня ввиду затемненности и прочее, ВСЕ остальные видеоканалы этого чипа начнут прыгать как попало, потеряв синхронизацию. Дело в том, что чип не знает, что какого-то сигнала нет, он пытается с ним синхронизироваться, а в ответ… выход из строя сразу целой группы камер. Очень часто тех. поддержке приходится отвечать на вопрос »почему у меня 5 камер все время прыгают?» Ответ стандартен и банален: »Одна из камер не подключена или с нее нет сигнала. Выведите ее из настроек, и программа больше не будет к ней обращаться. После чего синхронизация восстановится». Неужели сама программа не может определить, что нет видеосигнала? – спросите Вы. Может, но скорость этого определения должна составлять сотые доли секунд перед каждым считыванием видео, а программные алгоритмы такого не позволяют и, чтобы не грузить компьютер, как правило, настраиваются на опрос не чаще, чем раз в 1 – 15 минут. Не говоря уже о том, что точность определения наличия видеосигнала программными методами не на самом высоком уровне.
Попутно.
Даже при малейшей рассинхронизации, а уж тем более при плохом качестве какого-либо из видеосигналов, у всей связки мультиплексированных камер некорректно работает львиная доля важнейших алгоритмов. Автоконтраст, подстраивающий изображение в зависимости от освещенности, начинает выводить некачественную картинку. Видеодетектор, само собой, ловит глюки постоянно меняющихся видеосигналов, постоянно выдавая сигнал о сработке. Ну, и так далее…
Что делать?
Совершенно очевидно, что программного решения проблемы здесь нет. Нужна электроника, способная согласовывать выходные параметры видеокамер с входными цепями АЦП компьютерных плат, автоматически выравнивать все видеосигналы, мгновенно детектировать их пропадания.
Казалось бы, чего проще, чему-чему, а этому в институтах учат. Увы, здесь крайне тонкая философия. Стоит задача не только улучшать видеосигнал, но и имитировать его, образно говоря, создать аппарат искусственного дыхания. Там, где синхроимпульс не соответствует параметрам, необходимо подставить свой – сгенерированный в нужном месте в нужное время.
Электроника должна обеспечивать стабильный захват некачественного видео при быстром переключении каналов со скоростью порядка 3-х – 4-х кадров в секунду по каждому на 5 камер. Это достигается подменой постоянно скачущих по своим характеристикам синхроимпульсов входного сигнала на »идеальные», сформированные на самой плате – свои для каждого канала.
Кроме того, требуется обеспечить компенсацию искажений кадровой синхро-последовательности, которую вносит конденсатор большой емкости на выходе самой камеры. Данный конденсатор привносит также перемещение синхронизации по постоянной составляющей в зависимости от яркости изображения, что негативно влияет на качество картинки при быстром мультиплексировании. Этот эффект также необходимо исключить схемой.
В темное время суток из-за недостаточной освещенности объектов амплитуда полезного видеосигнала падает, в результате чего уровень постоянной составляющей импульсов синхронизации близко подходит к границе работы аппаратного Clamping-а видеодекодера, что приводит к неустойчивой работе аналоговой части оцифровщика вплоть до видимого срыва изображения на отображении и на записи. Это влияет как на каналы реального видео, так и мультиплексированные. Аппаратное выравнивание синхро-уровня входящего видеосигнала в данном случае также отличается от банальной задачи.
Дополнительно со схемы коррекции требуется снимать сигнал »наличия видео» на соответствующих входах платы и передавать эту информацию управляющей программе. Это необходимо для того, что бы система не тратила время на опознавание видеосигнала перед оцифровкой кадра со следующего входа при мультиплексировании. В этом случае при внезапном пропадании видеосигнала с какого-либо входа не происходит подрывов изображения по остальным каналам, так как этот вход своевременно отключается, приводя к автоматическому увеличению скорости мультиплексирования остальных камер; в случае же появления видеосигнала на этом входе он автоматически подключается, а скорость мультиплексирования подстраивается под суммарное значение.
Чудеса в решете.
Кроме того, электронной схемой можно повысить четкость картинки. Это не увеличение количества ТВЛ (что подразумевает под собой данный термин), а создание как бы окантовки вокруг элементов изображения. Вокруг темных элементов – светлой, вокруг светлых – темной. Эффект, возникающий при этом, дает видимое увеличение четкости изображения.
Самое, пожалуй, интересное, что »электроникой» можно добиться и значительного улучшения самого изображения. Применение аппаратной математики на видеовходах позволяет отфильтровать целый ряд шумов и помех. Серьезные разработки в той области дают поистине волшебный результат. Например, в Рязанском военном НИИ из бессмысленной картинки делают прекрасно распознаваемое изображение. Но это тема для других статей, гораздо более объемная.
Что мы имеем?
Большинство, если не сказать »все», фирм использует наиболее простой и убогий способ заведения видеосигналов на АЦП, и народное название ему – »напрямую». Он хорошо описан, отработан еще до нас, легко воспроизводим и не требует затрат наукоемких ресурсов. Многое из вышеописанного также относится и к каналам »реального видео», но это отдельная тема (наверное, нужна еще одна статья). Мало, кто из компаний-разработчиков пожелает подтвердить и эти-то сведения. Головная боль клиента на сегодняшний день – личная трагедия индивидуума. Разработчики больше увлечены погоней за скоростями, у них в идеальных лабораторных условиях качество видео и так хорошее. Может все-таки пора перенаправить усилия наших умов и развернуть лицом к заказчику, который все чаще видит только спины разогнавшихся «олимпийцев»?....
