В современных мультимедиа-проектах видеосигнал передается в цифровом виде. Сейчас можно смело утверждать, что аналоговый видеосигнал уходит в прошлое. В связи с этим был предложен термин «аналоговый закат», который в широком смысле используется для описания главной тенденции в профессиональной AV-индустрии, связанной с вытеснением аналогового видео активно развивающимися цифровыми форматами.
Подавляющее большинство разработок в сфере новых видеотехнологий для устройств отображения, видеоисточников, а также форматов высокого разрешения и 3D по своей природе являются цифровыми. Поэтому в данной статье будет идти речь именно о цифровом видеосигнале.
Цифровой видеосигнал – это сложный электрический сигнал, содержащий не только информацию о цветовых характеристиках каждого пикселя, но и всю служебную информацию, необходимую для передачи сигнала и его воспроизведения.
В то время как аналоговый видеосигнал при прохождении через среду передачи (кабель) ухудшается постепенно, цифровой видеосигнал при превышении предельного расстояния исчезает полностью, и как следствие картинка пропадает резко, без постепенной деградации качества.
Хотя в ряде случаев и появляются «артефакты» на предельных значениях длины кабеля, но в большинстве случаев даже несущественное искажение или снижение уровня сигнала приводит к тому, что принимающее оборудование теряет возможность его принять и отобразить.
Поэтому при проектировании мультимедиа-проектов особое внимание уделяется задаче передачи видеосигнала на большие расстояния без потери качества изображения.
В классическом AV-проекте в качестве источников видеосигналов выступают персональные компьютеры, кодеки видеоконференцсвязи, видеокамеры, интерактивные доски. Приемниками видеосигнала служат устройства отображения (мониторы, телевизоры, видеостены, проекторы), коммуникационное оборудование (матричные коммутаторы, усилители-распределители).
Популярные цифровые интерфейсы
Как показывает опыт, в мультимедиа-проектах наиболее часто возникает задача удлинения сигналов HDMI и USB:
- Интерфейс HDMI (High-Definition Multimedia Interface) – цифровой интерфейс, который по сути является и интерфейсом DVI-D при помощи пассивного переходника. Очень удобный формат, поскольку подключается по сути к любым видеоустройствам и, в отличие от DVI, умеет передавать встроенный звук. Максимальная длина кабеля составляет 15 метров и это больше справедливо для профессиональных кабелей, в то время как стандартная длина бытовых кабелей HDMI – 5-7 метров. В последних версиях стандарта HDMI обеспечивается передача видео с разрешением UltraHD (4K).
- USB (Universal Serial Bus). Обеспечивает прямое подключение аудио и видеоустройств к персональному компьютеру. В настоящее время наиболее популярны вторая и третья версии USB. Пропускная способность USB2.0 не позволяет передать картинку даже с качеством 720p (если только используя стандарт сжатия Motion JPEG или YUV). А вот версия 3.0 позволяет передавать несжатое видео 1080p60 с прекрасным качеством. Что касается длины USB-кабеля, то ее максимальное значение – 5 метров и это скорее исключение из правил. Обычный кабель имеет длину 3 метра.
Удлинители интерфейсов
При проектировании и оснащении помещений мультимедиа-оборудованием на первый план выходит проблема передачи видеосигналов на большие расстояния (более 10 метров). Для решения этой задачи используются удлинители видеосигнала, которые состоят из передатчика и приемника. В зависимости от среды передачи видеосигнала существуют:
- Удлинители по витой паре. Обеспечивают передачу видеосигнала на расстояние до 100 метров и более. При этом следует учитывать, что чем больше разрешение видеосигнала, тем меньшее расстояние передачи может обеспечивать удлинитель.
- Удлинители по оптическому волокну. Обеспечивают передачу на сотни метров и даже несколько километров.
Какие преимущества дает использование удлинителей видеосигналов?
- Собственно, само удлинение сигнала на расстояние, измеряемое десятками метров в случае использования витой пары, и сотнями метров в случае использования оптоволокна.
- При смене типа источников сигналов (например, с аналоговых на цифровые), не приходится менять закладные кабели, достаточно сменить приемник и передатчик, то есть налицо сохранение инвестиций.
- В последнее время в области мультимедиа наблюдается стойкая тенденция к передаче всех типов сигналов (аудио, видео, управление) по витой паре. В этом случае на этапе проектирования достаточно предусмотреть прокладку нескольких витых пар, и последующее подключение к ним нужных типов приемников и передатчиков.
Кроме удлинителей сигналов по витой паре используются также удлинители по оптоволокну. Они стоят как минимум вдвое дороже, но в пользу их применения есть весомые доводы:
- Гальваническая развязка. Если приемник и передатчик получают разнофазное питание, то может возникнуть смещение фазы. Это оказывает влияние на качество передаваемого видеосигнала (мерцание, рябь и даже пропадание сигнала). Одним из способов решения данной проблемы – использование в качестве среды передачи оптического волокна.
- Ширина канала передачи данных. В свете популяризации разрешения UltraHD (4K) этот критерий наиболее важен, потому что видео с качеством 4К требует большей полосы пропускания. И витая пара в этом случае проигрывает оптике.
- Защита от несанкционированного доступа. Невозможно осуществить подключение к кабелю, не обнаружив себя при этом. Любое нарушение целостности оптического кабеля приводит к полному исчезновению сигнала в отличие от витой пары, к которой можно подключиться напрямую и перехватывать информацию.
- Отсутствие воздействия помех на сигнал, передаваемый по оптике. Так как информация передается не в форме электричества, а в виде световых волн — электромагнитные помехи не имеют влияния на передаваемый сигнал.
Как уже было упомянуто выше, одним из главных недостатков оптики является стоимость оборудования приема и передачи сигналов, стоимость самого кабеля и его изготовления (пайка разъемов) и соблюдение определенных условий при монтаже кабеля на объектах (сердцевина оптоволокна крайне чувствительна к внешним физическим воздействиям и изгибам).
Стоит также упомянуть тот факт, что часто приемникам и передатчикам видеосигналов по витой паре и оптоволокну может требоваться внешнее питание. Это следует учитывать при составлении строительного задания на этапе проектирования.
Удлинитель HDMI vs Кабель HDMI
Наиболее популярным и используемым видеоинтерфейсом сейчас является HDMI. Стандартная длина HDMI кабеля – 15 метров. За использование в проектах удлинителей видеосигналов служат следующие аргументы:
- Кабели большей длины становятся толще и жестче, у них увеличивается требуемый радиус изгиба и как следствие они становятся неудобными при монтаже на объекте.
Например, кабель Extron HDMI Pro длиной 15,2 метра имеет толщину 6.2 мм.
Кроме того, сравнительно большой размер разъема HDMI делает прокладку кабеля через закладные достаточно трудоемкой задачей. Часто на реальных объектах приходится сталкиваться с ситуацией, когда закладные или достаточно узки для вмещения нужного количества кабелей, либо уже заняты другими кабелями. Витая пара как среда передачи видеосигнала более удобна в монтаже, так как тоньше, чем HDMI-кабель. Вместо одного HDMI-кабеля можно заложить два кабеля витой пары – основной и резервный и тем самым повысить отказоустойчивость объекта. Оптоволокно еще тоньше, чем витая пара. - Чем больше длина кабеля, тем более качественным он должен быть. Поэтому с увеличением длины кабеля, стоимость его многократно увеличивается и становится немногим меньше стоимости удлинителей по витой паре.
Например,
Стоимость кабеля Extron HDMI Pro 15 метров – 410 евро.
Стоимость кабеля Extron HDMI Pro 60 метров – 1020 евро.
Удлинители интерфейса HDMI
Удлинители интерфейсов – понятие не новое и используются в проектах давно. На рынке известны такие производители мультимедиа-оборудования как Kramer, Extron, Crestron, Gefen, и все они предлагают широкий ассортимент удлинителей видео сигналов. В таблице приведены наиболее используемые модели удлинителей сигнала HDMI по витой паре с указанием рекомендованной цены за комплект из приемника и передатчика. В качестве основного передаваемого разрешения рассматривается FullHD (1080p).
Удлинители интерфейсов HDMI AVCiT
Как правило, существующие удлинители сигналов HDMI гарантируют передачу сигнала 1080p на расстояние до 100 метров. В случае превышения данного расстояния приходится использовать более дорогие удлинители по оптическому волокну.
Компания AVCiT предлагает удлинители по витой паре, которые гарантированно передают видеосигнал с разрешением 1080p на расстояние 150 метров. При этом необязательно использовать экранированную витую пару, достаточно неэкранированной витой пары пятой категории.
Длина 150 метров не является пределом. В этом можно убедиться, посмотрев следующий видеоролик, в котором длина кабельной трассы наращивается дополнительными 25 метрами:
Стоимость передатчиков и приемников более чем демократичная ($560 за комплект) и позволит вписаться в существующий бюджет проекта.
Компания AVCiT предлагает также удлинители видеосигналов по одномодовому оптическому волокну с расстоянием передачи до 25 километров.
Оптические кабели-удлинители USB3.0
Понятие удлинителей интерфейсов применимо не только к классическим видеоинтерфейсам типа HDMI и DVI. В следствие того, что в последнее время интерфейс USB набирает все большую популярность в качестве среды передачи видеосигналов, на рынке появились удлинители USB-сигналов, которые состоят из приемника и передатчика, а в качестве среды передачи используют витую пару и оптоволокно. Выбор производителей небольшой. Да и не в этом дело. Чтобы передать сигнал USB на большие расстояния интегратору не хочется связываться с приемниками-передатчиками, питанием для них, сваркой оптических кабелей. Решение должно быть более простым и недорогим.
Компания Prestel предлагает именно такое решение – готовые оптические кабели-удлинители интерфейса USB3.0 различной длины – 10, 20,30, 40 и 50 метров.
На следующем изображении показано удлинение сигнала USB3.0 от камеры Prestel HD-PTZ8IP на расстояние 50 метров. Качество передачи видеосигнала – 1080p60.
В таблице ниже приведено сравнение стоимости решений на базе классических удлинителей сигнала USB3.0 и оптического кабеля-удлинителя Prestel длиной 50 метров.
Заключение
Одной из тенденций на рынке мультимедиа-оборудования в последнее время стало сокращение бюджетов на оснащение помещений. При реализации проектов заказчики все больше внимания уделяют стоимости решений. Причем, как правило, требования к качеству оборудования остаются прежними. К счастью, высококонкурентный рынок дает возможность выбора решений с требуемым бюджетом.
Автор: Prestel
