Pobierz najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

HD-SDI w praktyce

Printer Friendly and PDF

leadTytuł tego artykułu jest nieco przewrotny, gdyż HD-SDI ma się do praktyki tak, jak przysłowiowa pięść do oka. Jak dotychczas nie spotkałem się z ani jednym wizyjnym systemem dozorowym wykorzystującym tę technologię. Za to w materiałach marketingowych publikowanych przez niedoszłych dystrybutorów urządzeń HD-SDI natrafia się na stwierdzenia, z których jasno wynika, że technologia HDI-SDI cieszy się ogromnym zainteresowaniem instalatorów i administratorów systemów CCTV. Niestety prawda jest taka, że wszystko kończy się na zainteresowaniu.

HD symbolizuje telewizję o wysokiej rozdzielczości, zaś SDI oznacza szeregowy interfejs cyfrowy służący do transmisji zakodowanych sygnałów wizyjnych na niewielkie odległości. Interfejs SDI jest masowo wykorzystywany do tworzenia połączeń pomiędzy profesjonalnymi urządzeniami stanowiącymi wyposażenie studiów telewizyjnych lub wozów transmisyjnych. Ze względu na to, że podczas realizacji programu telewizyjnego wykorzystywanych jest wiele różnorodnych urządzeń, zaś odległości między tymi urządzeniami są niewielkie, interfejs SDI operuje strumieniem nieskompresowanych danych cyfrowych. W ten sposób unika się konieczności wielokrotnego kodowania i rozkodowywania tych samych danych przy ich przechodzeniu z jednego urządzenia do drugiego. Brak kompresji powoduje, że przepływność związana z transmisją obrazów o wysokiej rozdzielczości dochodzi do 1,5 Gb/s, jednak w warunkach studyjnych nikomu to nie przeszkadza, gdyż profesjonalne urządzenia telewizyjne są z natury przystosowane do obróbki dużych strumieni danych.

Jak dotychczas stosowanie interfejsu SDI w innych dziedzinach techniki napotykało ograniczenia natury formalnej, związane z obwarowaniami licencyjnymi, przez co ten rodzaj transmisji był wykorzystywany jedynie w profesjonalnym sprzęcie telewizyjnym. Obecnie sytuacja uległa zmianie i na rynku konsumenckim pojawiły się odtwarzacze przeznaczone do pracy w systemach kina domowego, transmitujące dane cyfrowe do monitorów lub projektorów wizyjnych za pośrednictwem interfejsów SDI. Podjęte zostały próby adaptacji interfejsów SDI do pracy w wizyjnych systemach dozorowych.

Zastanówmy się teraz nad tymi cechami technologii HD-SDI, które są uporczywie eksponowane w materiałach marketingowych, i spróbujmy znaleźć odniesienie do realnych warunków pracy urządzeń stosowanych w wizyjnych systemach dozorowych.

Możliwość stosowania kabla koncentrycznego

Jak wiadomo, w warstwie fizycznej interfejsu SDI wykorzystywane są popularne złącza BNC oraz kable koncentryczne o impedancji falowej 75 Ω. Czy aby na pewno są to typowe kable koncentryczne? Prawda jest taka, że do transmisji danych cyfrowych z przepływnością rzędu 1,5 Gb/s konieczne jest stosowanie specjalnych kabli koncentrycznych i właśnie takie specjalne kable są używane w instalacjach studyjnych.

W materiałach marketingowych promujących stosowanie technologii HD-SDI w wizyjnych systemach dozorowych często powtarzany jest argument, że instalatorzy, którzy zdecydują się na modernizację starych systemów monitoringu wizyjnego, mogą posłużyć się istniejącymi kablami koncentrycznymi, nikt jednak nie wypowiada się na temat rodzaju i jakości tych kabli. Wiadomo, że do poprawnej transmisji danych cyfrowych z przepływnością rzędu 1,5 Gb/s konieczne jest zapewnienie małej tłumienności i płaskiej charakterystyki amplitudowo-fazowej toru kablowego w widmie sięgającym kilkudziesięciu MHz. Takich warunków nie spełniają żadne popularne kable koncentryczne stosowane w analogowych systemach dozorowych. Sytuację pogarsza fakt, że tłumienność starych kabli koncentrycznych, poddanych wieloletniemu działaniu naturalnych czynników środowiskowych, rośnie i osiąga wartości nieakceptowalne nawet w przypadku systemów analogowych. Słowem – stare kable koncentryczne powinny być okresowo wymieniane na nowe. Propozycja ich zastosowania w systemach HD-SDI zakrawa na ironię.

Jakość obrazu

Często przytaczanym argumentem jest wysoka jakość obrazu przekazywanego przez interfejs SDI związana z brakiem kompresji sygnału wizyjnego. Owszem, jakość obrazu rzeczywiście jest wysoka, ale tylko do momentu, gdy sygnał wizyjny zostanie przetransmitowany do urządzenia końcowego, na przykład do rejestratora. Tam pierwszą operacją jest kompresja obrazu, najczęściej przeprowadzana metodą H.264, bowiem trudno sobie wyobrazić możliwość dalszej transmisji lub rejestracji gigantycznego strumienia danych cyfrowych o przepływności 1,5 Gb/s. Innymi słowy, z nieskompresowanym obrazem, odznaczającym się bardzo wysoką jakością, mamy do czynienia tylko na odcinku między gniazdem wyjściowym kamery a gniazdem wejściowym rejestratora. Tego obrazu nikt nie ogląda, gdyż ma on postać strumienia danych przepływającego przez kabel koncentryczny. Obraz pojawiający się na ekranie monitora systemowego powstaje w wyniku kompresji i dalszej obróbki sygnału doprowadzanego do interfejsu SDI, tak więc jego jakość niczym nie różni się od jakości obrazów uzyskiwanych w sieciowych systemach dozorowych.

Kompresja strumienia danych o przepływności rzędu 1,5 Gb/s wymaga zastosowania bardzo wydajnych procesorów sygnałowych, co z kolei powoduje komplikację konstrukcji rejestratorów i wzrost kosztów ich produkcji. Z tego powodu w tańszych modelach rejestratorów z interfejsami SDI skuteczność kompresji jest ograniczona, a to pociąga za sobą konieczność stosowania rozbudowanych banków dysków twardych, czyli wiąże się ze wzrostem kosztów przechowywania nagrań.

Warto podkreślić, że jednym z sugerowanych zastosowań kamer z interfejsami SDI jest wykorzystanie ich w systemach obserwacyjnych instalowanych w salonach gier i w kasynach. Aktualne przepisy zmuszają administratorów takich obiektów do przechowywania nagrań ze wszystkich kamer przez okres czterech lat. Czy ktoś o zdrowych zmysłach bierze pod uwagę możliwość realizacji tego zadania bez bardzo wydajnej kompresji obrazów dostarczanych przez kamery? Czy argumentacja opierająca się na możliwości uzyskania obrazów o wysokiej jakości przez zaniechanie kompresji sygnału wizyjnego ma w ogóle jakikolwiek sens?

Niskie koszty inwestycji

Często przytaczanym argumentem jest niska cena kamer HD z interfejsem SDI. Owszem, tego typu kamery mogą być relatywnie tanie, gdyż nie zawierają żadnych układów kodujących, kompresujących ani zamieniających sygnał wizyjny na postać możliwą do przetransmitowania za pośrednictwem sieci IP. Jednakże kamery są jedynym tanim elementem takiego systemu dozorowego. Uwzględniając koszty wynikające z konieczności stosowania specjalnych kabli koncentrycznych, a także koszty związane z zakupem odpowiednich rejestratorów, do ceny każdej kamery należy dodać minimum 600 EUR. Jeśli jeszcze doliczymy do tego koszty związane z kupnem dysków twardych niezbędnych do rejestracji słabo skompresowanych obrazów, koszty systemu wykorzystującego technologię HD-SDI będą porównywalne z kosztami realizacji sprawnego systemu sieciowego o znacznie lepszych właściwościach użytkowych.

Praca w czasie rzeczywistym

Orędownicy systemów wykorzystujących technologię HD-SDI często powołują się na płynność ruchu obrazu telewizyjnego i jego wysoką poklatkowość. Są to niewątpliwe zalety, istotne w przypadku systemów kina domowego lub podczas oglądania programu telewizyjnego, gdy korzystamy z telewizorów szerokoekranowych. W odniesieniu do pozostałych przypadków taka argumentacja zawodzi. Celem wizyjnych systemów dozorowych jest podnoszenie poziomu bezpieczeństwa na obserwowanych obszarach, dlatego nie zawsze wymagane jest tworzenie płynnych, ruchomych obrazów o wysokiej poklatkowości – często wystarcza prędkość transmisji obrazów mieszcząca się w zakresie od kilku do kilkunastu klatek na sekundę. Ponadto brak możliwości uzależnienia prędkości transmisji obrazów od ich treści prowadzi do wielogodzinnej rejestracji identycznych, nieruchomych scen, co było zmorą analogowych systemów dozorowych. Na koniec warto dodać, że do rejestracji obrazów o stałej, wysokiej poklatkowości, typowych dla kamer HD-SDI, konieczne jest zastosowanie rozbudowanych banków dysków twardych. Wspomnianych wad nie mają sieciowe systemy monitoringu wizyjnego, w których poklatkowość obrazu może być dynamicznie dostosowywana do zmieniających się warunków obserwacyjnych.

Zapomnij o IP

Często przytaczanym argumentem mającym przemawiać na korzyść kamer z interfejsami SDI jest możliwość projektowania i instalowavnia systemów dozorowych przez osoby niedysponujące żadną wiedzą na temat budowy i działania sieci IP. Pokrętność takiej argumentacji przypomina próby czynienia cnoty z czyjejś niewiedzy, czego osobiście nie akceptuję, tym bardziej, że o IP i tak nie da się zapomnieć, bo rejestratory z interfejsami SDI prędzej czy później muszą być podłączone do sieci w celu udostępnienia lub archiwizacji zapisanych obrazów.

Dostępność elementów składowych

W najnowszych publikacjach poświęconych technologii HD-SDI spotyka się stwierdzenia, że odpowiedni sprzęt jest już dostępny na rynku, a jeśli nie jest dostępny, to wkrótce będzie, gdyż ta rewolucyjna technologia zdominuje całą branżę systemów monitoringu wizyjnego. W praktyce nie zauważa się takiej tendencji. Pierwsze kamery HD-SDI opracowane z myślą o systemach dozorowych zostały zaprezentowane na targach IFSEC już w 2009 roku, jednak żaden z liczących się producentów nie uwzględnił ich w swoich rozwiązaniach. Obecnie kamery i rejestratory wykorzystujące interfejsy SDI są oferowane jedynie przez producentów dalekowschodnich i nic nie wskazuje na to, że ta sytuacja ulegnie zmianie.

Asortyment tych wyrobów jest bardzo wąski – przeważnie są to klasyczne kamery stałopozycyjne, rzadziej kopułkowe, zaś szybkoobrotowych kamer PTZ praktycznie nikt nie oferuje. Brakuje przełączników wizji lub krosownic pracujących w tym standardzie, zaś wybór rejestratorów jest niewielki. Przeważnie są to rejestratory czterokanałowe, rzadziej ośmiokanałowe lub szesnastokanałowe, jednak ich wysokie ceny nie stanowią zachęty dla projektantów i instalatorów systemów dozorowych. Najnowszą, ciekawą propozycją rynkową są rejestratory z czternastoma wejściami analogowymi i dwoma interfejsami SDI. Jak widać, producenci próbują uatrakcyjnić swoją ofertę, jednak – pomimo tego – rozwiązania wykorzystujące technologię HD-SDI stanowią absolutny margines.

Jak na ironię, stopniowo odchodzi się od wykorzystania interfejsów SDI do transmitowania sygnałów wizyjnych w profesjonalnym sprzęcie studyjnym. Transmituje się je przez sieć Gigabit Ethernet.

Konkluzja

Pomimo tak oczywistych wad systemów dozorowych wykorzystujących technologię HD-SDI nie należy całkowicie wykluczać możliwości stosowania kamer z interfejsami SDI w szczególnych, wyjątkowych sytuacjach. Na przykład może to dotyczyć bardzo prostych systemów obserwacyjnych, stanowiących połączenie pojedynczej kamery z monitorem, w których wymagana jest wysoka jakość obrazów, zaś zagadnienia związane z transmisją, rejestracją i archiwizacją tych obrazów nie są istotne. Kamery z interfejsami SDI znajdują zastosowanie w systemach telekonferencyjnych, gdyż są kompatybilne z profesjonalnymi urządzeniami studyjnymi i dzięki temu mogą być wykorzystywane podczas transmisji telewizyjnych z sal obrad. Nie ma to jednak wiele wspólnego z wizyjnymi systemami dozorowymi.

Andrzej Walczyk

Zabezpieczenia 3/2012

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony