Материал: 516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

вождения. Реальная ширина полосы видео – около 5 МГц, звука – до 15 кГц. Как правило, у аналоговых микроволновых накамерных систем имеется возможность выбора рабочих частот в пределах собственного рабочего диапазона. Обычно это четыре значения частоты: 2,412, 2,432, 2,452 и 2,472 ГГц [57].

Для получения нужной диаграммы направленности и коэффициента усиления приемо-передающие антенны накамерных систем могут иметь различную конструкцию. Самой распространенной является антенна с круговой диаграммой, которая крепится непосредственно на передатчике. Это наиболее универсальная антенна, но коэффициент усиления у нее невысокий. Направленные антенны с большим коэффициентом усиления применяются, когда точно известно взаимное расположение передатчика и приемника и оно практически не меняется в процессе съемки. При съемках статичных планов изображение будет стабильно, однако при резких движениях видеокамеры могут наблюдаться «подрывы» изображения, что объясняется видом модуляции и типом применяемой антенны. Для повышения надежности канала связи используется технология разнесенного приема, когда приемник снабжается несколькими антеннами, установленными прямо на нем или закрепленными в разных местах на расстоянии, допускающем подключение антенны к приемнику по кабелю. Эти антенны принимают сигналы как прямонаправленных, так и отраженных волн, в этом случае вероятность «подрывов» при приеме сигнала с движущейся камеры становится меньше, так как установленный в приемнике измеритель уровня выбирает наиболее мощный сигнал и подает его на демодулятор.

К преимуществам аналоговых устройств беспроводной передачи аудио- и видеосигналов следует отнести довольно малое время задержки, которым практически можно пренебречь. Поэтому совместное использование в рамках одной телевизионной трансляции сигналов от беспроводных камер и от подключенных по кабелю не представляет технической сложности. Объясняется малая задержка сигналов наличием в системе связи только передатчика и приемника.

Но переход на цифровые технологии неизбежен, а потому не только аналоговое наземное телевизионное вещание (равно как и другие его виды) уходят в прошлое, но и любые варианты передачи аналоговых сигналов отмирают. Это касается и беспроводных камерных систем. Они стали цифровыми, а наряду с их достоинствами появились и недостатки. Один из самых существенных – это время задержки. В некоторых беспроводных системах оно может достигать 1,5 с, что, в принципе, не так уж страшно, если речь идет о работе только одной камеры. Ведь зритель все равно не заметит, что разница между реально происходящим событием и изображением составляет более секунды. Но если надо совместить сигнал от беспроводной камеры с сигналом от подключенной по кабелю, то задержка станет очевидной.

Большое время задержки в цифровых беспроводных системах объясняется наличием на передающей стороне кодера компрессии, а на приемной – декодера. Именно они вносят существенный вклад в увеличение времени задержки. Сжатие необходимо для согласования вырабатываемого цифрового потока, скорость которого может достигать 270 Мбит/с, с каналом передачи. На сегодняшний день в накамерных радиосистемах применяют три хорошо известных стандарта

компрессии: MPEG-2, MPEG-4/AVC и Wavelet [58]. Стандарт сжатия MPEG-2 с

форматами кодирования 4:2:2 или 4:2:0, которые отражают соотношение частот дискретизации яркостного и двух цветоразностных сигналов при их раздельном кодировании, обеспечивает вещательное качество при скорости цифрового потока примерно 7 Мбит/с. Более эффективной является компрессия на основе Wavelet-преобразования, обеспечивающая выигрыш в коэффициенте сжатия в 1,3…1,8 раза, а также на основе стандарта MPEG-4/AVC с коэффициентом компрессии в три раза бóльшим по сравнению со стандартом MPEG-2 при одинаковом качестве изображений. Таким образом, в случае Wavelet-преобразова- ния вещательное качество телевизионных изображений достигается при скорости цифрового потока данных в 3,9…5,4 Мбит/с, а в случае стандарта компрессии MPEG-4/AVC достаточно передавать цифровые данные со скоростью 2,35 Мбит/с. В целом же можно сказать, что кодек MPEG-2 проще в реализации по сравнению с кодеками MPEG-4/AVC и Wavelet-компрессии, но проигрывает им в плане сжатия (особенно для изображений высокого разрешения).

Самые совершенные на сегодня системы беспроводной передачи сигнала с компрессией по стандартам MPEG-2, MPEG-4/AVC характеризуются задержкой 40 мс, что составляет длительность одного кадра (при кадровой частоте 25 Гц). Это вполне допустимо, и сигналы от беспроводных камер без проблем смешиваются с сигналами от других камер, подключенных по кабелю. Наименьшая задержка (в пределах 20 мс) наблюдается в случае использования Wavelet-компрессии. Именно цифровые накамерные радиосистемы на базе этого типа компрессии характеризуются самыми высокими качеством изображения и технологическими параметрами, что способствует широкому распространению таких систем в телевизионном вещании.

Что касается вариантов применения беспроводных камерных систем, то они определяются, как правило, временем задержки передаваемого сигнала той или иной системы. К примеру, системы с большой задержкой могут использоваться для съемок различных событий одной камерой, а передаваемый сигнал либо сразу отправляется в эфир, либо записывается для последующего монтажа и обработки. Системы с малой задержкой более универсальны. Они могут эксплуатироваться в составе многокамерных комплексов, в которых камеры подключаются как по кабелю, так и по радиоканалу. Благодаря временнóй задержке длительностью не более одного кадра совмещение сигналов осуществляется без каких-либо ограничений.

Наибольшее распространение в накамерных цифровых радиопередатчиках получила модуляция OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – ча-

стотное уплотнение с ортогональными несущими), ранее принятая для европейской системы цифрового наземного телевизионного вещания DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial – наземное цифровое видеовещание). При ис-

пользовании модуляции типа OFDM используют ортогональные несущие, они расположены в некотором диапазоне частот, отведенном для передачи данных путем модуляции и кратны некоторой основной частоте. Фактически данные передаются на 2000 или 8000 несущих (соответственно режимы 2k и 8k). От-

дельные элементарные несущие могут модулироваться тремя различными спо-

собами: QPSK, 16QAM, 64QAM. При использовании QPSK (Quadrature Phase Shift Keying – четырехпозиционная фазовая манипуляция) – модуляции в сочетании с алгоритмом коррекции ошибок обеспечивается скорость цифрового по-

тока 5,85...8,78 Мбит/с. В случае 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation –

квадратурная амплитудная модуляция 16-позиционная) передаются потоки данных со скоростью 11,7...17,56 Мбит/с. Соответственно при модуляции типа 64QAM скорость цифрового потока достигает 23,4...35,12 Мбит/с.

Главным преимуществом модуляции OFDM является использование многократных отражений излучаемых сигналов от строений, стен и других препятствий с коррекцией возникающих при приеме искажений и ошибок, что позволяет эффективно использовать OFDM для связи в движении.

Цифровые системы передачи аудиовизуальной информации по сравнению с аналоговыми системами более устойчивы к ошибкам, обусловленным наличием отраженных волн, так как поток передаваемых данных распределен по большому количеству несущих.

Конструктивно большинство цифровых накамерных радиосистем представляет собой компактный передатчик мощностью 10…100 мВт с кодером, устанавливаемый чаще всего на батарейную площадку камеры, для чего на корпусе передатчика предусмотрено соответствующее стандартное крепление. Другой подход к реализации беспроводных систем, предложенный компанией Thomson, заключается в изготовлении радиопередатчиков в стандартном корпусе адаптера камерного канала.

Выпускаются одно- и двунаправленные радиосистемы. Однонаправленные служат только для передачи сигналов видео и звука от камеры. В этом случае вся работа по корректировке характеристик самой видеокамеры ложится на оператора. Очевидно, что в таком варианте трудно добиться совпадения изображений с двух камер по цветопередаче и другим параметрам, да и синхронизировать их сложно, разве что только через корректор временных искажений.

Двунаправленные системы имеют обратный канал связи, что дает возможность не только получать от камеры сигналы видео и звука, но и передавать на нее служебную информацию: команды управления, сигналы синхронизации и Tally, обеспечивать служебную связь с оператором и кроме того, двунаправленные системы позволяют использовать камеры без оператора, то есть работающие в полностью дистанционно управляемом режиме.

Радиопередатчик, установленный на видеокамере, может быть оснащенным специальной схемой, которая контролирует положение передающей антенны относительно приемной антенны. В этом случае радиосигналы со следящих датчиков поступают на вышеназванную схему, которая затем управляет поворотными механизмами антенны. Как следствие, при этом увеличиваются вес и энергопотребление системы.

Взависимости от условий, в которых осуществляется передача сигнала,

срадиопередатчиками могут использоваться различные типы антенн, отличающиеся конструкцией, диаграммами направленности, поляризацией и усилением [59].

Спиральные антенны имеют прочную конструкцию и малый вес. Антенны заключены в корпус из стеклопластика с покрытием. Спиральные антенны отличаются высоким усилением: 6, 12 и 16 дБ. У всех антенн – правосторонняя круговая поляризация.

Всенаправленные антенны имеют прочную конструкцию, малый вес и защищены от влаги. Усиление подобных антенн – не менее 2 дБ, выпускаются также антенны с усилением 6 дБ.

Параболические антенны спроектированы с расчетом на эксплуатацию в полевых условиях. Они прочные и легкие, оптимально подходят для выездных трансляций и организации связи «точка-точка». Выпускается большое количество вариантов широкополосных параболических антенн с линейной или круговой поляризацией. Диаметр антенн составляет 14, 74 или 30 , то есть 356, 610 или 762 мм. Антенны выпускаются с различными вариантами крепления. Усиление параболических антенн в зависимости от диаметра и способа поляризации находится в пределах от 20 до 38,5 дБ.

Панельные антенны – это узконаправленные антенны с усилением 4 и 7 дБ. Антенны типа «Волновой канал» изготавливаются из неподверженной коррозии латуни и защищены кожухом из поливинилхлорида. Производятся

модели с усилением 10 и 16 дБ.

7.ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ

ИВИДЕОКАМЕР

7.1. Технические возможности современных передающих телевизионных и видеокамер

Большинство телевизионных и видеокамер, используемых в телевизионном производстве, выпускаются несколькими ведущими фирмами-произ- водителями, к которым, в первую очередь, относятся: Grass Valley (США), Hitachi, Ikegami, JVC, Panasonic, Sony (Япония), Thomson (Франция).

С целью оценки современного мирового уровня развития телевидения рассмотрим основные технические возможности наиболее известных моделей теле- и видеокамер, в том числе и ТВЧ-типа, выпускаемых различными фирмами.

Телекамеры компании Grass Valley. Парк студийных камер компании

Grass Valley в основном представлен моделями LDK 3000, LDK 4000 и LDK 8000 серии Elite. Выпускаются также высокоскоростные камеры LDK 8000 SportCam и LDK 8300 Live Super SloMo, предназначенные для внестудийной работы в основном на спортивных мероприятиях.

Мультиформатная модель LDK 3000, является передающей камерой начального уровня, способной работать в режимах 1080i 50/60 и 720р 50/60. Камера LDK 3000 характеризуется следующими параметрами и функциональными возможностями:

3 2/3 CMOS-сенсора разрешением 2,4 мегапикселей с интегрированными сдвоенными АЦП;

34-разрядная обработка сигнала;

цифровой тракт шумоподавления;

фирменная технология коррекции телесных тонов и контуров;

выбор цветовой матрицы;

средства помощи при фокусировке: регулятор для создания в видоискателе границ вокруг всех объектов в резкости; кнопка мгновенного электронного увеличения объекта фокусировки для наведения на резкость по мелким деталям;

полнофункциональный триаксиальный камерный канал;

адаптер SupereXpander LLA для установки полноразмерных тяжелых студийных объективов;

регулировки усиления и цветовой температуры;

постоянное автоматическое поддержание баланса по черному и по белому;

питание – от триаксиального адаптера или от источника 12 В;

потребляемая мощность – 40 Вт (с 2 видоискателем и камерным адаптером);

размеры – 241 164 373 мм (с триаксиальным адаптером);

масса – 5,5 кг.