В построении систем видеонаблюдения есть задачи, которые, не являясь сложными по своей сути, тем не менее, могут быть решены разными способами. Одна из них – это соединение источника сигнала с устройством отображения. Казалось бы, нет ничего проще, чем подсоединить монитор к выходу видеокарты. Однако, и здесь есть возможность выбора, в данном случае – интерфейса подключения, а значит, существует вероятность того, что этот выбор окажется неоптимальным или даже неверным.
Мы решили подробно рассмотреть особенности различных интерфейсов применительно именно к системам видеонаблюдения и взяли на себя смелость привести рекомендации для проектировщиков и специалистов в системах видеонаблюдения.
Основные интерфейсы передачи видеосигнала
Типов видеоинтерфейсов не так много, но необходимость остановиться на чём-то одном, вызывает законный вопрос – что же лучше? Начнём с описания распространённых стандартов видеоинтерфейсов.
VGA (Video Graphics Array или Видеографическая матрица)
VGA – стандарт, в основе которого лежит передача компонентного аналогового сигнала. Разработан более четверти века назад, но используется и в наши дни, постепенно сменяясь цифровыми интерфейсами. В процессе развития получил множество модификаций, которые не являются стандартами в строгом смысле слова (кроме XGA, принявшего официальный статус), но имеют хождение как обозначения разных разрешений и соотношений сторон экрана (SVGA, WXGA, и т.п.).
На данный момент под общим термином «VGA» подразумевается интерфейс для подключения компьютерных мониторов, конструктивно реализуемый через 15-контактный разъём форм-фактора D-sub для передачи аналогового видеосигнала. При подключении монитора по интерфейсу VGA максимальное разрешение будет определяться возможностями монитора и источника сигнала (видеоадаптера) для данного стандарта и может достигать 2048х1536 пикселей (3 Mpix).
Пропускная способность VGA-интерфейса достаточна, чтобы передавать изображение в таком разрешении, но качество картинки зависит от нескольких факторов и в первую очередь от исполнения самого кабеля. Природа аналогового видеосигнала определяет его плавную деградацию с увеличением длины соединения. Высококачественный VGA-кабель может без потерь передать картинку размером 800х600 пикселей на расстояние до 30 метров и более. Для разрешений Full HD и выше длина кабеля, в общем случае, не будет превышать 5-10 метров. Как правило, в реальной ситуации присутствуют дополнительные обстоятельства, например, внешние помехи, и максимальное расстояние соединения по VGA-интерфейсу может быть определено лишь приблизительно.
DVI (Digital Visual Interface или Цифровой видеоинтерфейс)
DVI – интерфейс, передающий видеосигнал в цифровом формате. В основном используются две разновидности DVI: DVI-I и DVI-D. По времени появления стандарт является преемником VGA, поэтому в варианте DVI-I он способен передавать и цифровые данные, и данные по VGA-каналу. К такому разъему можно подключить монитор с аналоговым входом через специальный переходник. Модификация DVI-D предназначена для передачи только цифровых данных и не поддерживает подключение мониторов с интерфейсом VGA, в связи с чем следует учитывать, какими выходами оснащена видеокарта: DVI-I или DVI-D.
Также необходимо отметить особенность, связанную с конструктивом разъёмов данного стандарта. Большой плоский контакт DVI-I шире, чем такой же контакт у DVI-D, следовательно, штекер DVI-I несовместим с розеткой DVI-D (даже в случае удаления четырёх контактов аналогового канала), но возможно обратное подключение (штекер DVI-D можно подсоединить к розетке DVI-I).
DVI-интерфейсы имеют ряд модификаций, часть из которых не имеет обратной совместимости.
Интерфейс DVI может работать в двух режимах: Single link (один канал) и Dual link (два канала, не следует путать с двухмониторной конфигурацией). Single link предназначен для передачи видеоизображения с максимальным разрешением 1920×1200 (2 Mpix). В двухканальном режиме удваивается полоса пропускания и становится возможной поддержка разрешений до 2560×1600 (4 Mpix) при 60 Гц частоты обновления экрана. То, какой вариант использовать, автоматически определяется видеоадаптером, к которому подключен монитор по DVI-интерфейсу, и возможностями самого монитора. Таким образом, пользователю нет необходимости самому настраивать работу этих режимов, но следует помнить, что для вывода больших разрешений видеоадаптер должен поддерживать режим Dual link.
Как правило, для передачи цифрового DVI-сигнала длина кабеля ограничивается 15-ю метрами для разрешений до 1280х1024 и 5-ю метрами для размеров изображения около 1920х1080 и выше. Как и в случае с VGA-интерфейсом, максимальная длина DVI-соединения в каждой конкретной ситуации не может быть определена точно и сильно зависит от качества кабеля и других условий.
HDMI (High Definition Multimedia Interface или Мультимедийный Интерфейс Высокой Чёткости)
HDMI – Интерфейс для передачи несжатых видео- и аудиоданных в цифровом формате. Изначально разрабатывался для бытовой аппаратуры и домашних кинотеатров, был призван полностью сменить аналоговые стандарты и завершить переход на цифровой способ передачи данных. Радикальные отличия от интерфейса DVI состоят в возможности трансляции многоканального звука и видеопотока в больших разрешениях (выше, чем 2560×1600), передачи 3D-изображения и сигналов управления для домашней аппаратуры.
Одну из главных ролей в возникновении и продвижении стандарта играет то, что он несёт в себе возможность защиты цифрового содержимого от несанкционированного копирования. По мере развития появляются новые версии, которые отличаются большей пропускной способностью и, как следствие, тем, какая информация способна передаваться. Версии односторонне совместимы между собой, т.е. последующая поддерживает все функции предыдущей. На данный момент актуальна версия стандарта HDMI 2.0a, вышедшая в апреле 2015 года. Максимальное доступное в ней разрешение составляет 2160p или 4096×2160 (4K) пикселей при 60 Гц частоты обновления экрана.
Различия в функционале HDMI определяются версией интерфейса, реализованной в том или ином устройстве. К примеру, версия 1.4, выпущенная в 2009 году, так же, как и 2.0 поддерживает разрешение 4К, но только на 24 Гц вертикальной развёртки и не поддерживает 4К в режиме 3D (только до 1920×1080) и т.п.
Существует несколько видов разъёмов HDMI. Наиболее распространённым из них является 19-контактный разъём типа А, который применяется и в бытовой теле- аудиоаппаратуре, и в компьютерной технике. Другие часто встречающиеся разъёмы: мини-HDMI (тип С) и микро-HDMI (тип D), предназначеные для портативных устройств. Совместимость с другими цифровыми интерфейсами возможна через простые переходники, со стандартом VGA – только через активный преобразующий адаптер.
По сравнению с другими интерфейсами HDMI имеет больше разновидностей кабелей с отличающимися характеристиками. Есть две категории HDMI-кабеля – стандартный (Standard) и высокоскоростной (High Speed). Первый может передавать разрешения до Full HD (1920х1080), второй обеспечивает пропускную способность, необходимую для передачи потока 4К (4096х2160). Кроме того, каждая из двух категорий имеет модификацию, позволяющую передавать данные по IP-протоколу для сетей Ethernet. Таким образом, существуют четыре типа кабеля HDMI, имеющие разный функционал под разные задачи.
Спецификация стандарта указывает требуемую пропускную способность кабеля, определяемую категорией (Standard или High Speed), но не его длину. Без дополнительных мер по усилению сигнала максимальная длина для категории Standard будет находиться в пределах 10-15 метров, для высокоскоростного кабеля - порядка 5-8 метров. Свойства передачи цифровых данных таковы, что ухудшение качества изображения при низких уровнях сигнала проявляется либо просто в отсутствии картинки, либо в настолько сильных искажениях, что их можно к таковому отсутствию приравнять. Следует учитывать и то, что на дальность передачи по кабелю HDMI влияют параметры приемно-передающих устройств, например, выравнивание цифрового сигнала и т.п., и в случае лучшего качества таких параметров сигнал по одному и тому же типу кабеля без потерь будет передан на большую длину.
DisplayPort (DP)
DisplayPort - цифровой интерфейс с высокой пропускной способностью для передачи видеоизображения в больших разрешениях, передачи 3D-изображения сверхвысокой чёткости и многоканального звука, также других данных.
Главным технологическим отличием от предыдущих цифровых стандартов стал пакетный способ передачи данных, который позволяет увеличить пропускную способность без возрастания числа проводников и, как следствие, размеров разъёма и связанных с этим неудобств. Другое отличие состоит в возможности последовательного подключения нескольких мониторов к одному источнику (мониторы должны поддерживать эту функцию) с разделением видео и аудио потоков для каждого монитора.
DisplayPort на сегодняшний день является перспективным интерфейсом с большим потенциалом для развития и возможностью добавления новых функций без сильных изменений физики самого стандарта. В версии 1.3, вышедшей осенью 2014 года, реализована поддержка разрешений до 8К (7680х4320 пикселей), многоканального звука с высокой частотой дискретизации, передачи 3D-картинки разрешением 3840х2160, а также подключение двух мониторов с выводом изображения 4К или 4-х мониторов в разрешении FullHD.
Из нескольких видов разъёмов, отличающихся размерами, для интерфейса DisplayPort наиболее распространён полноразмерный 20-контактный коннектор для подключения компьютерных мониторов, телевизоров и техники для домашних кинотеатров. Для версии 1.3 совместимость с HDMI и одноканальным DVI поддерживается посредством пассивных переходников, с интерфейсом VGA и двухканальным DVI – с помощью активного адаптера либо специального кабеля со встроенным преобразователем сигналов. Длина стандартного кабеля DisplayPort в среднем ограничивается 15-ю метрами для разрешения FullHD (1920x1080) и 3-мя метрами для полной пропускной способности канала (для версии 1.3 - это разрешение 8К).
Подключение монитора по USB-интерфейсу
Данный вариант использует для приема и передачи изображения стандарт шины USB 2.0 или 3.0. Для передачи видеосигнала необходимо применять аппаратный кодировщик, с помощью которого можно получить сжатый видеопоток высокого разрешения. Разработкой таких устройств занимается компания DisplayLink. Чип-кодировщик устройства может принять сжатый видеопоток по интерфейсам USB, Ethernet или WiMedia, распаковать его в полноценное изображение с разрешением до 2560x1600 пикселей и полным 32-битным цветом и вывести в аналоговом или цифровом формате для подключения к монитору.
USB-видеоадаптер для подключения монитора - простой способ добавить ещё один монитор к системе видеонаблюдения.
Для работы монитора, подключенного таким способом, требуется установка драйвера устройства-кодировщика. Отсюда следует, что вся нагрузка по кодированию видео и передаче его на монитор ложится на главный процессор компьютера. При таком подключении система отлично справится с выводом статической картинки: презентаций, работы в качестве фоторамки, отображения содержимого сайтов и т. п., но при работе с динамической картинкой (игры, просмотр видеофрагментов) нагрузка на процессор существенно возрастет и если процессор не достаточно производительный, то будут заметны замедления и искажения. USB-мониторы предназначены только для офисных приложений и работы в интернете, поэтому использование данных устройств для охранного видеонаблюдения нежелательно.
| Параметры | Интерфейс | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VGA | DVI | HDMI | DisplayPort | ||||
| SVGA | QSXGA | Single Link | Dual Link | Standart | High Speed | v.1.3 | |
| Макс. разрешение, pix | 600x800 | 2048x1536 | 1920x1200 | 2560x1600 | 1920x1080 | 4096x2160 | 7680x4320 |
| Частота обновления, Гц | 100 | 85 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| Длина стандартного кабеля, м | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Макс. длина соединения, м | 30 | 10 | 15 | 5 | 15 | 8 | 3 |
Удлинители видеоинтерфейса
В системах видеонаблюдения нередко возникает задача обеспечить удаленное подключение монитора и органов управления ПЭВМ на расстояния до нескольких десятков метров и более. Это может быть вызвано необходимостью установки ПЭВМ в защищаемое помещение, экономией на станционном оборудовании при подключении мониторов напрямую к серверу и по другим причинам.
Удлинитель видеоинтерфейса, как правило, представляет собой электронное устройство, собранное в отдельном корпусе и, в случае, когда речь идёт о передаче на большие расстояния, подразделяющееся на приёмную и передающую части. По типу сигнала – это VGA-, DVI-, HDMI- и DisplayPort-удлинители, иногда универсальные, поддерживающие несколько типов интерфейсов. В таких устройствах в качестве трассы используются кабель UTP или оптоволокно. Применение последнего позволяет передавать видеосигнал на расстояния до 80 и более километров.
Помимо видеосигнала для подключения монитора многие модели удлинителей позволяют подключать удаленно также USB и аудиоустройства.
Удлинители по витой паре.
Витая пара, как и любая линия связи, подвержена помехам, идущим от проложенных рядом силовых кабелей, работающих устройств и др. Для устранения помех в приемниках и передатчиках используются технологии, которые дополнительно защищают видеосигнал.
Параметры передачи по витой паре зависят от того, с каким типом сигнала работает удлинитель. В таблице мы привели данные одного из производителей, которые являются типовыми для подобного рода устройств:
| Интерфейс | Тип кабеля | Разрешение | Расстояние |
|---|---|---|---|
| VGA | UTP, 5-й категории, 1 кабель | 2048х1536/60 Гц | 400 м |
| DVI | UTP, 5-й категории, 1 или 2 кабеля | 1920x1200/60 Гц | 100 м |
| HDMI | UTP, 5-й категории, 1 или 2 кабеля | 1920x1200/60Гц | 100 м |
| UTP, 5-й категории, 1 или 2 кабеля | 4096x2160/24Гц | 150 м | |
| DisplayPort | UTP, 7-й категории, 2 кабеля | 2560х1600/60 Гц | 100 м |
Основным фактором надёжности работы удлинителя по витой паре является использование качественного кабеля. Хотя производители указывают в спецификации возможность использования кабеля 5-й категории, но рекомендуется применять более защищённый экранированный кабель 6-й категории. Особенно для передачи видеосигнала на расстояния от 50 м.
Удлинители по витой паре являются оптимальным и, главное, доступным решением для организации подключения удаленного монитора. В охранном видеонаблюдении применение таких устройств облегчает задачу по организации места мониторинга. Удлинители в некоторых случаях дают возможность сократить расходы на покупку отдельных рабочих станций для операторов.
Удлинители по оптическому кабелю
Оптические удлинители сигналов подразделяются на несколько видов, в зависимости от способа усиления. Для передачи на большие расстояния (до нескольких десятков километров) применяется система из кабеля на основе одномодового волокна и пары приемо-передающих устройств. Часто такие системы поддерживают несколько типов видеоинтерфейсов и передачу стереофонического звука по отдельному каналу.
Наибольший интерес, на наш взгляд, представляют готовые решения на основе активного кабеля - патч-корда со встроенным преобразователем и усилителем для передачи определённого типа видеосигнала, например DVI, с уже распаянными соответствующими разъёмами. Кроме основного сигнала также могут быть переданы сигналы управления. Дальность передачи располагается в пределах от десятка метров до 1 километра. Встроенные в кабель приемо-передающие модули могут питаться непосредственно от интерфейса либо от блока питания в комплекте.
Существуют готовые удлинители видеоинтерфейса по оптическому кабелю длиной до 100м и более.
Недостатком удлинителей по оптическому кабелю является высокая стоимость оборудования, а также все связанные нюансы, возникающие при прокладке оптического волокна, в том числе дороговизна работ и обслуживания таких линий передачи.
Тем не менее, в охранном видеонаблюдении это решение пользуется популярностью, как и удлинители по витой паре, давая возможность сократить расходы при организации мест мониторинга удаленностью более 500 метров от сервера.
Резюме
Давайте подведём итог и определим, в каком случае целесообразно использовать тот или иной интерфейс применительно к видеонаблюдению и каких ошибок при этом следует избегать.
VGA на сегодня представляет собой морально и технически устаревший способ передачи видеоинформации. Трансляция больших разрешений по VGA, при прочих равных условиях, будет давать значительно более низкое качество, чем у цифровых интерфейсов, поэтому его применение оправдано только отсутствием другого варианта соединения или выводом изображения на монитор с разрешением не более 1280х1024 пикселей.
DVI сейчас является самым распространённым цифровым интерфейсом, применяемым, в том числе, в недорогих видеоадаптерах. Соединение по нему рекомендуется при использовании мониторов, поддерживающих разрешение FullHD и вывода камер с разрешением 1-3 мегапикселя.
HDMI можно встретить практически во всей современной теле-аудиоаппаратуре, однако не все бюджетные видеокарты поддерживают этот стандарт. В сравнении с DVI качество картинки даже на больших разрешениях будет примерно одинаковым, поскольку оба интерфейса используют один алгоритм кодирования данных. Это же касается совместимости, следовательно, не возникнет проблем с подключением мониторов, у которых присутствует только интерфейс DVI (достаточно использовать простой переходник). Использование HDMI будет оптимальным в случаях, когда вместе с видеоинформацией необходимо передать звук или задействовать дополнительные элементы управления монитором либо существует необходимость передать видеосигнал на большее расстояние, используя стандартный кабель без дополнительного оборудования. Применительно к видеонаблюдению HDMI-интерфейс часто выбирается при подключении видеостен либо для вывода изображения с камер высокого разрешения. Имея большую полосу пропускания, интерфейс сохраняет качество цифрового сигнала, картинка при развороте на видеостену будет высокого качества.
DisplayPort с каждым годом набирает обороты как цифровой интерфейс для высоких разрешений с уклоном в компьютерный сегмент, как интерфейс дорогих видеокарт, но также и домашних кинотеатров. Использование его для видеонаблюдения рекомендуется, когда есть необходимость собрать видеостену, подключившись к одному источнику (напомним, что DisplayPort поддерживает передачу нескольких потоков по одному каналу, в отличие от HDMI, передающего один поток) или подключиться к готовой видеостене с мониторами высокого разрешения. DisplayPort обеспечит высококачественное изображение с камер, имеющих разрешение 5 и более мегапикселей.
При выборе видеоинтерфейса следует заранее учитывать все обстоятельства организации рабочего места: на каком расстоянии от сервера или рабочей станции будет установлен монитор, интерфейс источника сигнала и т.п. Например, если вы соединяете длинным кабелем источник и монитор, имеющие разъёмы DVI-I (напомним, что эта модификация несет в себе цифровой и аналоговый каналы) и при этом цифровой сигнал слишком слабый, то монитор может автоматически переключиться в режим приёма аналогового сигнала, и вы получите вместо ожидаемого цифрового качества картинку VGA-варианта, с помехами и артефактами (из-за большого расстояния соединения). Также, бессмысленно переплачивать за монитор с входом DisplayPort, поддерживающий высокое разрешение, для того, чтобы потом подключить его к VGA-выходу видеокарты, предварительно потратившись ещё и на активный переходник VGA-DisplayPort.
Следует отметить, что применение штатного кабеля, идущего в комплекте с тем или иным монитором, будет достаточным для выполнения технических условий соответствующего видеостандарта.
Оборудование VIDEOMAX-URM
В заключение добавим, что компания Видеомакс, предусматривая возможные проблемы с выбором интерфейса подключения компонентов в системе видеонаблюдения, комплектует изделия для удалённых рабочих станций VIDEOMAX-URM переходниками для основных типов интерфейсов современных мониторов. Подробнее о комплектации оборудования VIDEOMAX в нашем видеоролике:
Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых технологий видеонаблюдения.Подпишись на канал
Использование переходников, прилагаемых к оборудованию VIDEOMAX-URM, позволит не задумываться о выборе монитора для рабочей станции и обеспечит качественную картинку при необходимости совмещения разных видеостандартов.
Если вы захотите увеличить количество мониторов, предусмотренное спецификацией удалённого рабочего места, то мы готовы предоставить в качестве опции внешний видеоадаптер, подключаемый к свободному USB-разъёму на процессорном блоке. К такому видеоадаптеру можно подключить дополнительный монитор по интерфейсу VGA или DVI с помощью стандартного кабеля.
Также, оборудование VIDEOMAX-URM в специализированных исполнениях позволяет организовывать подключение видеостен и многомониторных конфигураций без дополнительных затрат на переходники интерфейсов, которые уже идут в комплекте к такому оборудованию. Подробнее об оборудовании VIDEOMAX-URM в нашем видеоролике.
Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых технологий видеонаблюдения.Подпишись на канал
