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* 電纜傳輸失真與頻率加權補償
 
本站網絡實名:eie 加權視頻放大器 加權抗干擾器 視頻恢復主機
當前位置:技術交流 提高監控系統圖像質量的新途徑
  下列文章是我公司EIE實驗室根據公司產品開發、實驗、工程等實踐經驗及數據所寫,均為原創文章。希望能與廣大同行進行交流。未經我公司許可不得轉載。 
 
提高監控系統圖像質量的新途徑
 
---本篇文章已被發表在“慧聰安防技術市場——商訊互動”第60期2004.05.20
 
  在各地展會上,仔細觀看EIE攤位并并作了詳細咨詢的行業朋友,一致認為:“e放大器”是監控系統的一個新亮點,是恢復和改善監控系統圖像質量的好產品。這里所說的“e放大器”,是采用我國首創的頻率加權視頻放大專利技術的視頻恢復設備的總代稱。它是由煙臺開發區留學生創業園企業EIE公司開發和生產的。產品應用的突出特點是,給監控系統提供了一個全面提高圖像質量的新途徑,促使使監控系統開始步入“圖像質量可控恢復”的新時期。

一、 監控工程圖像質量仍有很大潛力可挖

1. 一個監控工程中,有幾個攝像機距離監控中心300米到1000米,乙方設計:500米以下的用SYWV75-7同軸電纜傳輸視頻,500米以上的用多模光端機或射頻技術傳輸視頻,但甲方因造價太高不同意,最后協商,500米以上的改用75-9到75-12同軸電纜。工程驗收時,盡管圖像有些明顯不一樣,但雙方都認為圖像質量“還可以吧”,做到這樣也就行了。這是工程中常見的“無奈認可”。

2. 一個道路監控工程,使用8路單模單纖遠程傳輸方案,但8路攝像機信號到光發射機的距離不同,近的50米,遠的有1000多米,為了保證圖像質量,于是較遠的信號只能采用75-7到75-12的同軸電纜傳輸。工程結果是,電視墻上的圖像質量明顯的不一樣,甲乙雙方也只好認了。這也是工程中常見的“無奈認可”,因為雙方都“力所能及”的盡力了。對重點監控工程我國部分省市技防辦,已經開始進行工程傳輸性能技術檢測,結果出現了甲乙雙方認為 “可以”,而檢測不合格的尷尬局面。

3. 在傳統視頻監控系統設計中,這種“無奈認可”是必然的,因為傳統的視頻傳輸技術和傳輸系統盡管可以比較好的傳輸輸入信號,但當輸入的視頻信號已經衰減和失真時,卻都沒有恢復或“修復”功能。我們不妨把這種現象叫做圖像質量的“無奈認可”。

4. 工程商都有一個共同認識:電視墻上的圖像很不一致,有的很好有的明顯暗淡。

以上情況,以前你認為沒有什么有效辦法解決,現在你可以把這些不足,看成一種“可以挖掘的潛力”,讓監控工程的圖像質量在可能的情況下做到最好。本文介紹的“圖像質量可控恢復技術工程應用”,將助您一臂之力。

二、圖像質量可控恢復的工程含意

擁有我國自有知識產權的“頻率加權視頻放大”專利技術的出現,開創了一條改善和提高監控系統圖像質量的新途徑。

采用頻率加權視頻放大技術的系列產品,有單路加權視頻放大器和多路視頻恢復主機(4、8、16、32路),為了敘述和說話方便,我們把這類不同型號的產品統一簡稱為“e放大器”。對于模擬視頻傳輸來說,“e放大器”具有和電纜傳輸特性相反、互補,且可控調整的頻率補償特性。因此它可以補償視頻傳輸中的幅度衰減和頻率失真,有效恢復視頻信號原有特性。 如下圖所示:

A為0-6M掃頻測試視頻信號(顯示2行),圖中豎線是頻標,每格1MHz;

BA信號經同軸電纜傳輸后,產生幅度衰減和頻率失真的照片,這也是一個典型的同軸電纜0-6M傳輸特性,基本規律是:頻率低衰減小,頻率越高衰減越大;

C為加權視頻放大器的頻率補償特性,其特點是:頻率越低,增益越低,頻率越高,增益越高,與電纜的傳輸特性相反、互補,而且這種增益補償和頻率補償斜率都是連續可調的,所以能夠在有效范圍內,對不同長度和型號的電纜進行完全補償?;瘓浠八?,就是視頻信號在傳輸過程中損失了多少,可以通過調整控制,合理的補償多少。這就是圖像質量可控恢復的理論依據和實踐依據。

“圖像質量可控恢復”的工程含意是:

1. 同軸電纜的視頻傳輸特性(上圖B)是固有的,不能改變的。我們研究它是為了更好的使用它。同軸電纜到底能傳多遠?那要看對傳輸視頻衰減和失真度要求的標準是什么。顯然要求的圖像質量標準越低,傳輸距離越遠。試驗測試結果表明:按照我國PAL-D視頻失真度標準要求,同軸電纜無補償最大傳輸距離為:75-5電纜100-120米,75-7電纜200米左右。當工程中遇到更遠一些的實際傳輸距離,而投資又不允許采用其他有效手段(如光纜)時,只好降低圖像質量的要求標準了,這種“無奈認可”的情況,在監控系統設計和施工中十分普遍。所以圖像質量可控恢復的第一層含義就是:在視頻信號幅度衰減和頻率失真比較嚴重的情況下,“e放大器”可以按照我國PAL-D視頻失真度標準要求,有效補償并恢復原信號特性A.可以輕松的走出“無奈認可”的局面,而不用擔心投資太大問題。

2. 第二層含義是,“e放大器”的這種頻率補償和視頻恢復性能,在規定的最大傳輸距離范圍內,是連續可調,并可以通過人工控制的。如SYWV75-7電纜為0-3公里,75-5電纜為0-2公里,75-3電纜大約是7、8百米;也就是說,在有效范圍內任何實際工程傳輸電纜長度,都可以實現有效補償;顯然,同軸電纜有效監控范圍已經從1、2百米提高到了2、3公里,基本可以滿足多數工程的實際應用;

3. 第三層含義是:“e放大器”還同時具有輪廓增強和高頻提升功能,可以明顯改善圖像的主觀評價清晰度。即,也可用于改善較近距離傳輸的圖像質量,解決電視墻圖像效果不一致問題;

4. 圖像質量可控恢復,指的是攝像機源信號因傳輸衰減和失真的頻率特性補償和恢復。要說可以“提高”監控系統的圖像質量,是相對于不采用視頻恢復技術的監控系統來說的。不能把“e放大器”理解為能夠使320TVL分辨率的攝像機信號“提高”到480TVL高分辨率水平。

在實際工程中,攝像機信號的傳輸距離是隨機的,需要的補償量和頻率補償斜率(高低頻差值)也是不同的,所以產品做成人工控制的,為了確保補償質量,這種控制必須是連續可調的,不能設計成粗略的分檔控制。

三、 “圖像質量可控恢復”的工程應用指南

1.補償位置設計放在傳輸末端:

① 當工程中攝像機信號只用同軸電纜傳輸時,“e放大器”放在監控中心,主機的前面,待各路視頻信號完全恢復后,再送給主機、硬盤錄像機和電視墻;

② 當工程中攝像機信號是由同軸電纜和遠程光端機組成符合傳輸系統時, “e放大器”應該放在電纜后面,光發射機前面,視頻信號特性恢復后,再由光端機傳送;有時也可以放在光接收機后面的監控中心,視頻特性恢復后,進入主機;

③ 通過試驗測試,了解“e放大器”的真實性能、功能和調試方法,學會分辨圖像質量高低的觀察方法,是應用設計的基礎。

2.用于老工程圖像質量改造:九十年代初、中期建設的視頻監控工程,可以用多路視頻恢復主機改善系統的圖像質量,能夠收到立竿見影的效果;

3.擴大監控范圍,降低工程造價:監控范圍可按電纜最大傳輸距離估算。成本問題,不要說和光端機、射頻傳輸系統比較,僅僅粗電纜換成細電纜一項,就已經有很大的投資節余;

4.采用高編數同軸電纜的必要性不大:對于SYWV75-5電纜,128編和64編傳輸特性有什么不同呢?測試結果表明,128編電纜對2、3百千赫以下頻率范圍信號的傳輸有一定貢獻,表現為衰減量少于64編電纜,這是電纜外導體歐姆電阻發揮主要作用的結果;在視頻信號0.2-6M的大部分頻率范圍內,高編電纜沒有貢獻,128和64編的傳輸特性一樣,這是由于電纜外導體的內表面層高頻趨膚效應發揮主要作用的結果。電纜傳輸衰減和失真的主要矛盾是高低頻衰減差別大的問題。低頻衰減小,不是主要矛盾,而高編電纜高低頻差值大于低編電纜,凡而造成均衡難度增大。所以,工程設計上,采用64編電纜就足夠了。而高編電纜價格卻是低編電纜的1.6-1.7倍。EIE在各地展會現場演示的就是64編普通SYWV75-5電纜2公里傳輸后的視頻圖像恢復效果。

5.采用物理發泡電纜:同軸電纜都是可以傳輸從直流到微波的寬帶傳輸線,只是不同結構,不同型號,不同材料的電纜具有不同的傳輸特性和物理性能而已。物理發泡電纜(SYWV-)是目前常用電纜中傳輸特性最好的。有人把實心聚乙烯絕緣電纜(SYV-)叫著“視頻電纜”,認為傳輸視頻信號必須用它。而把物理發泡電纜(SYWV-)叫著“射頻電纜”,認為只能用于射頻信號的傳輸,不能用于視頻信號傳輸,這完全是一個誤解。在微波設備連接中,大都使用實芯電纜,已有幾十年的歷史了,但沒有人把它叫著“微波電纜”。在衛星接收系統中,從天線高頻頭到室內接收機傳輸的信號是“衛星第一中頻”,頻率從950M-2050M,也是屬于微波范圍,20多年前是用藕芯電纜,后來用物理發泡電纜,但很少有用實芯電纜的。按“波段”劃分電纜類型是沒有依據的。所以,從電氣性能,物理性能和產品價格幾個方面考慮,我們還找不出必須使用實芯電纜的理由。2004年的幾個展會上,曾經問過幾個電纜生產廠家,也沒有一個能說出個所以然來。大部分實心電纜都做成高編電纜,SYV75-5/128編電纜價格,大約是SYWV75-5/64編電纜的2倍。

6. 硬盤錄像機對電纜傳輸衰減十分敏感的問題,現在也迎刃而解了,辦法是把硬盤錄像機輸入端模擬視頻信號先恢復好之后,再數字化處理?!癳放大器”不要用于經過數字化處理、又進行數模轉換后的模擬信號的恢復,也不要設想把磁帶錄像機重放的模擬視頻信號恢復出原信號。因為“e放大器”不可能把已經丟失的頻率分量,憑空再生出來。

7.在有些全部采用網線布線,而沒有或不允許布設同軸電纜的情況下,可以采用雙絞線平衡傳輸設備,在末端變換出BNC視頻信號后,再由“e放大器”進行完善恢復。這里要注意雙絞線平衡傳輸設備的選擇,如不少設備帶寬只有4兆多一點,高頻反而有更大衰減,當距離較遠時,“e放大器”也難以完全恢復。

8.在對“e放大器”尚不了解的情況下,可以選擇監控系統中圖像最差的一路進行恢復試驗。但許多工程商的經驗表明:若在工程現場,當甲方看到原來最差的一路信號變得最好了,他會要求你把所有圖像都做到這樣好,而又不給你增加工程費用,那你就虧了。明智的辦法就是工程設計時,就向加方說明:在保證實現相同圖像質量的情況下,視頻傳輸系統采用視頻恢復技術的總投資是最低的。

9. “e放大器”不是抗干擾設備。當干擾已經混入視頻信號中時,“e放大器”會連同干擾一起提升??垢扇派杓頻幕駒蚴牽翰荒莧酶扇漚朧悠敵藕?。在有超強電磁干擾的環境里,可使用穿鐵管(不是鋼管)的辦法,或采用雙絕緣雙屏蔽抗干擾同軸電纜(簡稱“e電纜”)。后者具有成本低,施工方便的優勢,特別是在事先很難預計是否會有干擾的情況下,采用“e電纜”盲目布線,可以實現無干擾監控系統。

10.在目前數字化圖像處理系統,因數率、數據量和帶寬等因素限制,圖像質量還不太高的情況下,電視墻的圖像質量,在工程驗收時是甲方十分注重的“工程質量指標”。所以,在可能的情況下,電視墻還是盡量采用恢復后的模擬源信號為上策。

[應用原則技術要點]:掌握以下原則和要點,你就可以靈活的運用“e放大器”來改善監控系統的圖像質量了。

1. “e放大器”是對視頻模擬原信號進行處理,使其恢復到攝像機原信號水平,給監控系統提供盡可能好的視頻信號源,改善系統整體圖像水平。

2. 應該看到,傳統監控系統,在系統圖像質量和工程造價方面,是仍有很大潛力可挖的。系統圖像質量的提高,對工程商和系統產品經銷商的影響來說,都是正面的,積極的?!癳放大器”只是系統中甲方不太注意的一個小環節,小“配角”而已。

3. 沒有見過,沒有用過“e放大器”之前,多數人都認為這是廠家的“虛假宣傳”。不相信它的性能是真實的。實踐是檢驗真理的唯一標準,對新技術,新設備不了解,可以親自實測。EIE公司站在工程和產品商“配角”的立場上,達不到要求全額退貨退款,幾年來的實踐表明,這種因“虛假宣傳”而退貨退款的事情沒有發生過一起。

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