СОТ

131комплект жестких дисков в составе регистраторов — для хранения

видеоархива.

В зависимости от класса решаемых задач, топологии охраняемого объекта и используемого оборудования схемы систем IP-видеонаблюдения могут существенно различаться. Одно из возможных решений — комби-

нированная охранная видеосистема, состоящая из аналоговых и

IP-устройств, которая может использоваться для централизованной охраны большого количества территориально распределенных объектов, например объектов городской инфраструктуры — улиц, подъездов, школ, лифтов и т. п. При этом центральный пульт наблюдения может находиться в каком-

нибудь силовом ведомстве, а на удаленных объектах устанавливают сете-

вые камеры или видеосерверы. Единая сеть может быть построена на базе выделенных проводных медных или оптоволоконных линий (рис. 4.2).

Аналоговая камера

ПК

Монитор

Рис. 4.2. Передача видеосигнала с использованием сетевой архитектуры

132

Линии передачи на основе оптического волокна

Оптическое волокно в сравнении с традиционным электрическим проводником обладает несколькими очевидными преимуществами.

Во-первых, оно представляет собой среду, в которой информация в виде световых импульсов распространяется с очень незначительными по-

терями. Информацию по оптоволокну можно передавать на большие рас-

стояния без промежуточного усиления (рис. 4.3). Затухания в оптоволокне в расчете на один километр длины и дальность передачи на разных длинах волн ИК-диапазона приведены в таблице 4.2.

Каналообразующее оборудование

Рис. 4.3. Передача видеосигнала по оптоволокну

Во-вторых, оптическое волокно способно канализировать сигналы в широком частотном спектре, что делает возможным одновременную пере-

дачу большого числа независимых сигналов по одному каналу и позволяет заменить десятки электрических кабелей одним оптоволоконным.

133

В-третьих, оптоволокно гарантирует высокие помехозащищенность и конфиденциальность передаваемой информации.

Эти свойства оптоволокна оказываются весьма полезными для по-

строения систем передачи видеоизображений от телевизионных камер на большие расстояния. Например, по наилучшему коаксиальному кабелю передача видеоизображения без промежуточного усиления возможна на расстояние до 100 метров. В то же время по многомодовому оптоволокну среднего качества передача стандартного видеосигнала возможна на рас-

стояние до 4–5 км, а по более качественному одномодовому волокну — на расстояние до 80 км. Причем по одному волокну кроме сигналов с не-

скольких видеокамер может передаваться и дополнительная цифровая ко-

мандная информация для управления поворотными устройствами, варио-

объективами и т. д.

4.2. Беспроводные каналы связи

В настоящее время для передачи больших объемов данных по ра-

диоканалу имеется несколько стандартов. Основные характеристики наи-

более распространенных из них приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Основные параметры стандартов беспроводных сетей

Несмотря на широкий ассортимент стандартных каналов, а также го-

товых и дешевых устройств их реализации, разработчик радиоканальной СОТ ограничен в выборе беспроводного канала передачи видеосигналов.

Как видно из таблицы три стандарта можно сразу исключить из рассмот-

134

рения. Широко известный стандарт BlueTooth (BT) всегда позициониро-

вался в качестве технологии соединения таких устройств, как мобильные телефоны, телефонные гарнитуры, компьютеры, цифровые фотоаппараты и другая периферия, однако он никогда не был ориентирован на построе-

ние локальных вычислительных сетей. Незначительная дальность действия в сочетании с низкой скоростью передачи данных не позволяют использо-

вать его в реальных системах видеонаблюдения. Стандарт Ultra Wide Band (UWB), наоборот, имеет весьма значительную скорость передачи данных,

однако очень небольшую область покрытия, поскольку ориентирован, в

первую очередь, на передачу потокового видео в масштабах квартиры.

Значительная часть оборудования видеонаблюдения ориентирована на использование стандарта 802.11g. В то же время на рынке появились устройства, поддерживающие новый стандарт 802.11n, который имеет бо-

лее высокие характеристики — максимальную скорость передачи данных

100 Мбит/с с повышенной дальностью действия. Реальные устройства,

поддерживающие данный стандарт, пока демонстрируют плохую совмес-

тимость с другим оборудованием и работают неустойчиво. Таким образом,

применительно к стандартам Wi-Fi в настоящее время возможно использо-

вание устройств стандарта 802.11b/g. Дальность действия таких устройств ограничена 100 метрами, поэтому беспроводную сеть видеонаблюдения специалисты рекомендуют разворачивать внутри помещений. Однако ис-

пользование внешних узконаправленных антенн с высоким коэффициен-

том усиления позволяет увеличивать дальность передачи до нескольких сотен метров и даже нескольких километров. При этом необходимо пом-

нить, что увеличение дальности передачи видеоинформации при прочих равных условиях автоматически ведет к снижению скорости передачи дан-

ных (рис. 4.4).

136

MIMO (Multiple Input Multiple Output) — технология передачи дан-

ных, согласно которой исходящий поток данных разделяется в демультип-

лексоре на N потоков для обработки и передачи по отдельным передаю-

щим трактам. На приемной стороне имеется M приемных трактов, данные с которых проходят через мультиплексор и обрабатываются по специаль-

ным алгоритмам, позволяющим снизить число ошибок приема данных, вы-

званных искажениями в канале передачи и пространственной корреляцией сигналов.

137

5. Видеомониторы

Видеомонитор — устройство, воспроизводящее изображение наблю-

даемого объекта. На вход монитора подаются полный видеосигнал, пол-

ный цветовой сигнал или сигналы основных цветов, предназначенные для наблюдения и (или) контроля телевизионного изображения [6]. В СОТ ис-

пользуются специальные видеомониторы, которые отличаются высокой надежностью при круглосуточной работе и частой смене кадров. Замена видеомониторов обычными приемниками телевизионного изображения или компьютерными недорогими изделиями недопустима.

Главным критерием классификации мониторов является их способ-

ность воспроизводить цвет наблюдаемого объекта. Соответственно выде-

ляют мониторы черно-белого и цветного изображения. Основными такти-

ческими характеристиками мониторов являются размер экрана по диагона-

ли (в дюймах) и разрешение по горизонтали (в пикселях).

В настоящее время наблюдается вытеснение традиционных ЭЛТ-

мониторов на основе электронно-лучевых трубок мониторами на основе жидких кристаллов и плазмы. Причины этой тенденции — высокое каче-

ство изображения, полная совместимость с цифровыми системами высокой четкости, значительное снижение массогабаритных характеристик и по-

требляемой мощности, повышение безопасности персонала.

В жидкокристаллических дисплеях (LCD — Liquid Crystal Display)

каждый пиксель (для монохромного монитора) или субпиксель (для цвет-

ного монитора) состоит из слоя молекул между двумя прозрачными элек-

тродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации кото-

рых, как правило, взаимно перпендикулярны (рис. 5.1, [19]). В отсутствие между ними жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром,

практически полностью блокируется вторым.

Поверхности электродов, контактирующих с жидкими кристаллами,

обрабатываются таким образом, чтобы исходная ориентация ЖК-молекул совпадала с вектором поляризации соответствующего фильтра. Поскольку

138

фильтры поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях, ЖК-

молекулы в отсутствие управляющего напряжения выстраиваются в вин-

товую структуру (рис. 5.1). При этом плоскость поляризации света, рас-

пространяющегося от первого фильтра ко второму, поворачивается на 900

и поэтому проходит через последний практически без потерь. Если не учи-

тывать незначительное поглощение части света поляризационными фильт-

рами, прозрачными электродами и непосредственно жидким кристаллом, «открытую» элементарную ячейку монитора можно считать прозрачной.

Прозрачные электроды Вертикальный фильтр

ЖК-молекула Горизонтальный фильтр

Цветовой фильтр

Рис. 5.1. Субпиксель цветного ЖК-дисплея

Под действием приложенного к электродам ячейки управляющего напряжения ЖК-молекулы стремятся выстроиться в направлении внешне-

го электрического поля. Исходная винтовая структура кристалла ячейки искажается, угловой сдвиг вектора поляризованности входного светового потока становится не равным 900. Механические силы упругости кристал-

лической структуры противодействуют ее перестроению. Однако при дос-

таточной величине приложенного поля практически все молекулы ячейки становятся параллельны друг другу, что приводит к полной ее непрозрач-

ности. Таким образом, варьируя напряжение на электродах элементарной ячейки ЖК-матрицы, можно управлять степенью ее прозрачности. Следует отметить, что те же силы упругости кристаллической структуры возвра-

139

щают ЖК-молекулы в исходное положение при отключении управляюще-

го напряжения.

В ЖК-дисплеях без подсветки проходящий через ячейки свет являет-

ся естественным — отражѐнным от подложки. Однако более распростра-

нены мониторы с искусственным источником света, располагаемым на подложке. Кроме независимости от внешнего освещения автономный ис-

точник стабилизирует свойства полученного изображения, делает его ярче и контрастнее. Таким образом, полноценный ЖК-монитор состоит из элек-

тронного блока, обрабатывающего входной видеосигнал, ЖК-матрицы с модулем управления, модуля подсветки, блока питания и корпуса.

Очевидно, что для формирования изображения на ЖК-матрице сле-

дует управлять каждой из ее ячеек индивидуально. Но при увеличении ко-

личества элементов разрешения монитора это становится трудновыполни-

мо, так как существенно возрастает число управляющих электродов. Осо-

бенно это актуально для цветных ЖК-дисплеев, поскольку формирование цветного изображения в них осуществляется путем смешивания трех ос-

новных цветов — красного, зеленого и синего. Соответственно, каждый элемент изображения — композитный пиксель — состоит по количеству используемых цветов из трех субъячеек (субпикселей, рис. 5.2,а). Следует напомнить, что для формирования одного элемента изображения в ЭЛТ-

мониторах используется три автономных луча, фокусирующихся на соот-

ветствующие им пиксели цветовой маски люминофора (рис. 5.2,б).

В ЖК-матрицах каждый субпиксель для формирования правильной цветопередачи требует отдельных управляющих электродов. Поэтому в большинстве мониторов применяется «адресация» управляющего напря-

жения по строкам и столбцам (рис. 5.3), что позволяет значительно умень-

шить количество электродов в самой матрице и упростить электронный модуль управления.