Преимущества новых и недостатки традиционных способов передачи аудио- и видеосигналов в многозонных системах рассматривает Алексей Добринин, директор IT-отдела компании “Инфорком”.

Смотрите, что сегодня происходит: на замену формату DVD, несовместимому с высоким разрешением, постепенно приходят новые носители. Средствами отображения информации в формате Full HD сейчас тоже никого не удивишь. Распределение видео от нескольких источников (системы “видеомультирум”) – тоже отнюдь не новая концепция, практически это стандарт для большинства инсталляций. При этом все известные технологии передачи и распределения сигналов, применяемые в потребительском и профессиональном сегментах рынка, оказались морально устаревшими. Они дорогие, сложные в эксплуатации и малонадежные. Очевидно, что именно здесь наблюдается дефицит новых решений. 

“Мультирум” – это система, в которой видео- и аудиосигналы с различных источников передаются на конечные устройства: проектор, плазменную панель, звуковые колонки. Необходимость в системе “мультирум” возникает либо при использовании множества источников сигнала и конечных устройств, либо при необходимости распределять сигнал от одного источника сразу на несколько конечных устройств.

Традиционные способы

Существует два традиционных способа организации систем “видеомультирум”: широкополосное вещание на определенной радиочастоте и матричные коммутаторы. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Широкополосное вещание предполагает наличие радиочастотного модулятора, который принимает сигнал (например, композитный) с внешнего источника и преобразует его в сигнал PAL/NTSC. Для последующей передачи этого сигнала на некоторое расстояние потребуется еще и усилитель. На радиочастоте нельзя передавать “продвинутые” типы видеосигналов – компонентный, DVI или HDMI, а также многоканальный звук. Единственная возможность – композитный видеосигнал, качество которого оставляет желать лучшего. Кроме того, неизбежны дополнительные потери при передаче через эфир. При инсталляции беспроводной системы надо не только корректно обжать и скоммутировать все кабели, но и правильно подобрать аттенюаторы для каждого устройства отображения. В большинстве случаев это приходится делать вручную.

Вывод: факторов, понижающих качество сигнала, так много, что их трудно учесть, а получаемый результат непредсказуем.

Традиционный проводной вариант системы “видеомультирум” предполагает, что все источники сигналов подключены к матричному коммутатору. Различные видеосигналы (компонентный, композитный) подаются на входы этого устройства и направляются на выходы. Далее по аналоговым кабелям они поступают на устройства отображения. В большинстве случаев для конфигурирования (указания, какие входные сигналы будут перенаправляться на определенные выходы) матричных систем необходим внешний контроллер, требующий сложного программирования. Нужно учитывать также, что потребуются аналогичные устройства для распределения звука. И их нужно будет согласовать с видеосистемой! Матричные системы предполагают наличие большого числа соединений и сложную топологию кабельной сети. При передаче аналоговых сигналов по кабелям на большие расстояния неизбежны потери качества сигнала.

Вывод: системы на базе матричных коммутаторов сложно проектировать, устанавливать и модернизировать: требуется сложное программирование, много кабелей, дополнительные устройства для организации крупных систем.

В целом оба рассмотренных выше способа очень дороги: стоимость систем может достигать десятков тысяч долларов. Кроме того, они совсем не подходят для передачи видео высокого разрешения.

Перспективная альтернатива

Локальные сети есть везде, включая новые жилые и общественные комплексы, государственные учреждения. Все больше людей используют Интернет как источник развлечений. Появляются все новые сервисы, предоставляющие видео и другой контент по запросу.

С технической точки зрения протокол TCP/IP, используемый для работы с Интернетом, разрабатывался для того, чтобы в сети одновременно могло работать практически неограниченное количество пользователей компьютеров. Перспективная во всех отношениях система “видеомультирум” должна и может быть построена по тому же принципу. 

Рассмотрим преимущества IP-основанной системы по сравнению с традиционными способами распределения сигналов.

Система на базе TCP/IP имеет распределенную архитектуру: источники сигналов и устройства отображения/воспроизведения могут подключаться к сети в любой точке, без применения центрального коммутатора. Аудиовизуальная система может быть интегрирована в уже существующую локальную сеть. Поскольку все компоненты системы являются IP-основанными, то не требуются матричные коммутаторы, сложные системы управления. Функции распределения потоков и управления источниками реализованы программно.

Все компоненты системы определяются в сети автоматически. Это означает, что время программирования уменьшается процентов на 80. Для конечного пользователя необременительное управление также является весьма существенным. Но, пожалуй, определяющим преимуществом IP-основанных многозонных аудиовизуальных систем можно считать низкую себестоимость в пересчете на одну зону.

С ростом популярности источников и дисплеев высокого разрешения возросли и требования к качеству передачи сигналов. Это касается всех сегментов рынка – и домашне-го, и профессионального. К сожалению, хотя компрессия видеосигнала весьма существенно сказывается на качестве картинки, почти все существующие на данный момент IP-решения предполагают определенное сжатие сигнала перед передачей по сети.

Протокол TCP/IP предназначен прежде всего для передачи данных. Поэтому для передачи высококачественного видео- и аудиосигнала необходимо преодолеть некоторые трудности.

Во-первых, при передаче даже сжатого (компрессированного) сигнала по сети Ethernet возможна потеря пакетов данных, вызывающая выпадение кадров, субпиксельную аппроксимацию и потерю цветности изображения. В этом ключе необходимо выбрать такого производителя оборудования, который применяет комбинацию алгоритмов для оптимизации доставки пакетов и коррекции ошибок.

Во-вторых, необходимо обес-печить идеальную синхронизацию между дисплеями, подключенными к одному источнику, а также между потоками для каждого источника в системе – чтобы избежать рассогласования между изображением и звуком. И первое, и второе должно быть выполнено с максимальной задержкой ≤30 мс.

Однако при правильном подходе эти проблемы вполне решаемы. В частности, систему, способную передавать видео с качеством 1080p без компрессии в любой возможной конфигурации (от одного источника сразу на несколько дисплеев или от каждого источника на определенные дисплеи), предложила американская компания NetStreams. Поскольку система разрабатывалась по заказу правительства США, в ней изначально заложено распределенное управление, что кратно повышает надежность и устойчивость системы. Эта технология получила название StreamNet, а линейка продуктов – DigiLinX.

Чтобы передавать видео с различным разрешением и в различных форматах, аппаратная часть системы оптимизирует пропускную способность сети таким образом, что можно избежать компрессии перед передачей сигнала.

DigiLinX позволяет “бит в бит” передавать высококачественный звук, в том числе в многоканальных форматах Dolby Digital и DTS, и видео высокого разрешения (вплоть до 1080p) без компрессии. Система также способна распределять неограниченное число источников на неограниченное число зон, совместима практически с любыми источниками сигнала – Blu Ray плеерами, спутниковыми ресиверами и даже видеомагнитофонами. Поскольку используется высокоскоростной протокол, в ближайшем будущем станет возможна совместимость с новыми, IP-основанными источниками видео, такими как IPTV.

Заключение

IP-системы, способные работать с видео высокого разрешения, оптимальны для многоканальной передачи видео- и аудиоконтента. Области применения: центры управления от отдельных отраслевых подразделений до страны в целом; НИИ и крупные производственные предприятия, здравоохранение (например, системы дистанционного управления хирургическими операциями) и образование; системы трансляции спортивных и иных социально значимых мероприятий; размещение рекламных объявлений в крупных торговых и иных площадках; казино; домашние системы “мультирум”.

Подробнее:

www.inforcom-co.ru
www.netstreams.ru