Urządzenia przełączające i przetwarzające obraz


Występują następujące grupy tych urządzeń: "zmieniacze i quady (dzielniki) oraz multiplexery i matryce wideo."
"Zmieniacze." Zmieniacz (zwany też przełącznikiem) jest urządzeniem pozwalającym na dołączanie w określonym czasie sygnału jednej wybranej kamery do wyjścia monitorowego. Dołączanie jest realizowane w sposób ręczny, po naciśnięciu przycisku skojarzonego z daną kamerą, albo automatycznie. Każdy zmieniacz pozwala na ustawienie czasu, po którym zostaje dołączona kolejna kamera, przeważnie ten czas można zmieniać od 0,5 s do 20 s. W droższych urządzeniach można także zaprogramować skomplikowane sekwencje przełączania łącznie wyświetlaniem numeru lub nazwy kamery. Jeszcze bardziej rozbudowane przełączniki posiadają wbudowany układ detekcji ruchu z kamer.
W przypadku jeśli któreś wejście nie jest używane, można włączyć pomijanie tego wejścia do wyświetlania.
Zazwyczaj zmieniacz posiada od kilku do kilkunastu wejść (najczęściej spotykane są o 2, 4, 8, 12 i 16 wejściach) i jedno lub dwa wyjścia do podłączenia monitora. Drugie wyjście służy zazwyczaj do podłączenia dodatkowego monitora, celem obserwacji obrazu z jednej wybranej kamery. Podobnie jak monitory, zmieniacze mogą posiadać tzw. przelot, czyli dodatkowe wyjścia. Wtedy każde wejście ma skojarzone ze sobą wyjście, na którym obecny jest ten sam sygnał. Może ono służyć do podłączenia monitora lub magnetowidu na, którym jest dokonywana ciągła rejestracja obrazu ze szczególnie ważnej kamery. Niektóre modele zmieniaczy mogą być zdalnie sterowane za pomocą dodatkowego pilota na podczerwień oraz łączone szeregowo w celu zwiększenia liczby wejść (nawet do kilkudziesięciu wejść wideo ). Często również w parze z wejściami wideo znajdują się wejścia sygnału audio.

Niektóre zmieniacze są wyposażone w "wejścia i wyjście alarmowe", które są zgodne ze standardem stosowanym w centralkach alarmowych, czy w czujnikach podczerwieni. Zależnie od ilości kamer stosuje, się gniazdo D-Sub 25 lub D-Sub 9. Na wejście alarmowe można dołączyć np. czujkę ruchu, wtedy pojawienie się ruchu wymusi na zmieniaczu natychmiastowe przełączenie na kamerę skojarzona z danym wejściem alarmowym. Dodatkowo na wyjściu alarmowym pojawia się sygnał, który można wykorzystać do włączenia alarmu. Zaletą zmieniacza jest cena, ze względu na to, iż jest to zwykły przełącznik elektroniczny, jest ona zazwyczaj najniższa w tej grupie urządzeń.

W przypadku szybkich przełączeń występuje zjawisko drgania obrazu związane z problemem synchronizacji.

Prawie zawsze zmieniacz ma wbudowany zasilacz sieciowy 220V/50Hz, czasem zasilane są napięciem stałym +12V. Pobór mocy jest rzędu kilku watów. Ze względu na kompatybilność z pozostałym sprzętem stosowanym w telewizji przemysłowej na wejścia zmieniacza musi być doprowadzony sygnał o amplitudzie 1Vp-p/75omów. Niekiedy zmieniacz może posiadać regulacje wzmocnienia, wtedy można ustawić ten sam poziom na wyjściu, niezależnie od długości kabli łączących kamerę ze zmieniaczem, czy poziomów wyjściowych z poszczególnych kamer. Pasmo przenoszenie zmieniacza jest zawsze większe niż pasmo wymagane przez standard i sięga nawet 20 MHz. Dla zmieniacza jest obojętne jakie będą dołączone kamery oraz w jakim standardzie generują one obraz."



"Zmieniacz 8-wejściowy z audio PV8/2A kod M4060 widok z przodu. Od lewej widoczny wyłącznik sieciowy, przycisk pracy w trybie automatycznego zmieniacza, odbiornik podczerwieni (do zdalnego sterowania pilotem IR BQS-405 kod M4065, przyciski 1-8 do bezpośredniego podglądu obrazu z określonej kamery. "


"Zmieniacz 8-wejściowy z audio PV8/2A kod M4060 widok z tyłu. Od lewej widoczne: wejścia video i audio z poszczególnych kamer, gniazda wyjścia video i audio, gniazdo zasilania. "

"separacja pomiędzy wejściami", mówiąca o tłumienności pomiędzy wejściami. Oczywiście im jest ona większa tym lepiej, i typowo wynosi powyżej 40 dB. Stosowane są złącza BNC, choć sporadycznie zdarzają się też złącza F. Temperatura pracy powinna zawierać się w przedziale -5 - +50 stopni C.

"Quady." Quad, zwany także "dzielnikiem", to urządzenie pozwalające na równoczesny podgląd obrazu z czterech kamer na jednym monitorze. Jeśli urządzenie pozwala na równoczesną obserwację większej ilości kamer to nazwa quad staje się niewłaściwa, lepiej wtedy stosować określenie dzielnik.

Aby uzyskać efekt równoczesnej obserwacji obrazów z kilku kamer niezbędna jest obróbka cyfrowa. Obraz jest digitalizowany, dokonywane jest jego zmniejszenie, np. poprzez wybranie co drugiej linii i co drugiego punktu w linii. Następnie obrazy z poszczególnych kamer są łączone w jeden, który jest zamieniany na postać analogową. Typowo, stosowane jest przetwarzanie 8-bitowe, które w dzielniku czarno-białym pozwala otrzymać 256 poziomów szarości. Rozdzielczość może wynosić np. 1024x512 punktów dla całego ekranu. Stosowanie obróbki obrazu pogarsza jakość.

Należy zwrócić uwagę, iż są produkowane "dzielniki czarno-białe oraz kolorowe". Dzielnik czarno-biały, po podłączeniu kamery kolorowej nie przeniesie informacji o kolorze. Dodatkowo kupując kolorowy dzielnik należy zwrócić uwagę, czy jest on przystosowany do systemu telewizji kolorowej obowiązującego w Europie, czyli PAL.

Typowy dzielnik posiada kilka do kilkunastu wejść, oraz dwa wyjścia, z czego jedno służy do podłączenia monitora, a drugie, na którym jest obecny sygnał z wszystkich kamer bez względu na stan przełączników, służy do podłączenia magnetowidu. Zazwyczaj dzielniki maja 4, 8, 16 wejść, przy czym istnieją dzielniki podwójne, gdzie za pomocą wspólnej klawiatury sterujemy równocześnie dwoma dzielnikami, a wyboru quada, którego obraz oglądamy na monitorze dokonujemy przełącznikiem. Oczywiście, występują też dzielniki, które posiadają tzw. przelot. Możliwe są dwa stany pracy dzielnika: nagrywanie na magnetowid i równoczesny podgląd na monitorze, oraz odtwarzanie nagrania z magnetowidu przez dzielnik na monitorze. Dzięki temu zmniejszamy ilość połączeń w systemie. Warto pamiętać, że większość dzielników na 8, w rzeczywistości pozwalają na równoczesny podgląd obrazów z 4 kamer. Oznacza to że podgląd z 8 kamer realizowany jest na zmianę, najpierw pierwsze czwórka, potem druga. Spotykane są też dzielniki pozwalające na równoczesny podgląd z 8 kamer, lecz ich wadą jest dość wysoka cena. Poza tym w podziale na 8 rozróżnialność szczegółów jest niezadowalająca.

Dzielniki o większej liczbie wyświetlanych równocześnie obrazów niż 4 mają zazwyczaj zadanie jedynie umożliwić stwierdzenie ruchu w dane strefie."

Widok z przodu.Widok z tyłu m.in złącze alarmowe, gniazda wejściowe i wyjściowe sygnału wideo, gniazdo zasilania
Quad 4-wejściowy YK-9020 kod M4009

Niektóre dzielniki posiadają wbudowany układ detekcji ruchu, co w pewnych systemach pozwala wyeliminować konieczność stosowania dodatkowych czujników alarmowych (ruchu , otwarcia drzwi). Dzięki temu możliwe także jest zapalenie światła w pomieszczeniach lub włączenie podświetlenia w podczerwieni."



"Dzielnik 8-wejściowy TQ 12-65A DUO-QUAD M4014 - widok z przodu."



"Dzielnik 8-wejściowy TQ 12-65A DUO-QUAD kod M4014 - widok z tyłu. Widać od lewej 4 wejścia video, 4 potencjometry do ustawiania poziomu sygnału z poszczególnych kamer, wyjścia video "QUAD" i "SEKWENCJA", gniazdo zasilania DC 12V."


Parametry quadów z oferty naszej firmy."

nazwaYH428BYK9003YK-9020TQ-12-65AYK-9011QR8CQR4MQR8M
zmieniacz++++++++
kolor/cz-bcz-bcz-bcz-bcz-bkolorkolorcz-bcz-b
wejścia8444+444+444+4
czas+-+-++++
menu+-+-++++
funkcje
alarmowe
+-+--+++
przelot-----+++
nazwy kamer+-+-++++
zmiana czasu dla każdej kamery osobno+-+--+++
obraz w obrazie+-+-----
detekcja--+-----


"Multiplexery." Multiplexer łączy wszystkie cechy zmieniaczy i dzielników, przy czym rozbudowane funkcje przetwarzania obrazu pozwalają na szereg funkcji niedostępnych w omówionych poprzednio urządzeniach. Najważniejsze z nich to przede wszystkim lepszy sposób zapisu sygnału na magnetowidzie oraz detekcja ruchu. Stosując metodę kodowania TME (Time Multiplexer Encoding), polegającą na cyfrowym oznaczaniu klatek pochodzących z określonych kamer, można dokonywać zapisu klatka po klatce, "nie pogarszającego parametrów zapisywanego obrazu" - jest to pełnoekranowy zapis obrazów z kamer. Przypominamy, że zapis pochodzący z dzielnika to zapis ekranu monitora. Ten zaś powstaje po obrobieniu (zmniejszeniu) obrazów z kamer m.in. poprzez pomijanie niektórych linii i punktów. Do odtwarzania obrazu zapisanego przy użyciu multipleksera należy użyć go powtórnie. Wyświetlanie obrazu wprost na monitor dałoby efekt wyświetlania kolejnych klatek pochodzących z różnych kamer. Niekiedy jest możliwe zaprogramowanie kolejności i ilości nagrywanych klatek z poszczególnych kamer. Np. obrazy z kamer monitorujących duże obszary otwartej przestrzeni mogą być zapisywane rzadziej, niż te które obserwują wejścia do budynku. Odtwarzać można zarówno obraz z jednej dowolnie wybranej kamery, jak i z kilku równocześnie.
"Konfiguracja obrazu za pomocą multiplexera." Zazwyczaj multiplexery pozwalają na obsługę od 4 do 32 kamer. Przy tym możliwy jest podział ekranu na dowolną liczbę obrazów (2,3,4,5 itd.), a także podgląd pełnoekranowy obrazu z jednej kamery. Możliwy jest podgląd typu "obraz w obrazie" (PIP), sekwencyjne przełączanie obrazów z kolejnych kamer (np. kamera 1, kamera 2, kamera 3, kamera 4 i jako ostatni obraz równoczesny widok ze wszystkich kamer), a także dobieranie wielkości obrazu w zależności od priorytetu kamery."




"Multiplexer kolorowy duplexTQ-65-64/16 M4617"

"Cyfrowa detekcja ruchu." Dla każdej kamery można tak zaprogramować multiplekser, aby określić obszar, w którym ruch spowoduje włączenie funkcji alarmowych. Programowanie polega na wyborze spośród aktywnych punktów na ekranie, takich, w obrębie których chcemy uzyskać reakcję na zmianę zawartości obrazu. W dobrych multiplexerach takich programowanych punktów mamy 256. Niekiedy możliwe jest ustawienie priorytetu oraz czułości dla każdego punktu, i określenie liczby punktów, dla których zmiany w obrazie spowodują włączenie funkcji alarm (eliminacja zakłóceń powodowanych przez psy, ptaki itp.) Na rynku znajdują się również multipleksery bez wbudowanej detekcji ruchu. Pozwala to na zmniejszenie kosztów zakupu urządzenia. Nie zawsze bowiem, funkcja ta jest wykorzystywana.

"Wejścia i wyjścia alarmowe." Korzystając z nich, można podłączyć różnego rodzaju urządzenia detekcyjne, np. czujki ruchu, czy otwarcia. Wykrycie zmiany na określonym wejściu alarmowym może spowodować przełączenie obrazu na wejście skojarzone z tą kamerą lub, jeśli aktywnych wejść jest więcej na przemiataniu wejść na których wystąpił alarm. Typowo multipleksery posiadają także alarm dźwiękowy, uaktywniany przez wejścia alarmowe lub zanik sygnału wizji. Dodatkowo jest możliwe rozpoczęcie zapisu na magnetowid, przy czym multiplexer może sam włączyć magnetowid, za pomocą specjalnego połączenia pomiędzy oboma urządzeniami. W przypadku kiedy magnetowid już pracuje i nagrywa, klatki z kamer, których wejścia alarmowe są aktywne, mogą być częściej wplatane pomiędzy pozostałe. Ważne jest także, by wejścia alarmowe były konfigurowalne, czyli można było zadeklarować czy dane wejście ma pracować w trybie NC czy NO."




"Przykład wykorzystania wejść alarmowych multiplexera, dla uproszczenia wykorzystano tylko 4 kamery"

"Zoom cyfrowy." Ciekawa funkcją, jaką oferują multiplexery jest "cyfrowe powiększenie" wybranej części obrazu. Ze względu na to, iż powiększenie jest dokonywane w sposób cyfrowy, a nie przez zmianę ustawień obiektywu, rozdzielczość, a co za tym idzie rozróżnialność szczegółów pozostaje taka sama.
"Zapamiętywanie wybranej klatki" z danej kamery (freeze) pozwala na dokładniejszą obserwacje danego szczegółu, może być wyzwalane ręcznie lub automatycznie, po zaniku sygnału z danej kamery. Ta funkcja pozwala również na szybkie określenie napastnika w razie zniszczenia kamery.
"Funkcja securit"y pozwala na zabezpieczenie ustawień przed niepowołanym dostępem."




"Multiplexer 9 kanałów YK9509 M4612"

"dołączanych klawiatur" multipleksery mogą służyć do sterowania obrotnicami i zoomem.
"Rozdzielczość multipleksera" po obróbce cyfrowej jest parametrem decydującym o jakości obrazu, może wynosić 480x511, 512x512, 512x464, 712x484, 712x512 i więcej punktów dla całego ekranu. Typowo stosowane jest przetwarzanie 8-bitowe, które w dzielniku czarno-białym pozwala otrzymać 256 poziomów szarości.
"Podział multiplexerów." Ze względu na obecność cyfrowej obróbki obrazu, podobnie jak dzielniki, także i multiplexery występują w wersji "czarno-białej i w wersji kolorowej". Multiplexery można też podzielić w zależności od możliwości "komutacyjnych":
"simplex" - wyposażony w jeden procesor do obróbki obrazu i jedną pamięć. Podczas zapisu są one wykorzystane do obsługi magnetowidu, przez co nie da się korzystać z funkcji ekranowych. Multiplexery tego typu pozwalają na równoczesny zapis obrazu na magnetowid oraz na pełnoekranowy podgląd jednej wybranej kamery (wtedy pracują jak zwykły zmieniacz).
"duplex" - podwójny układ procesor pamięć, umożliwia równoczesne oglądanie obrazu z kamer lub z drugiego magnetowidu oraz zapis na magnetowidzie podstawowym. W tym wypadku mutiplexer zawiera część zapisującą klatki z kamer na magnetowid oraz część obrabiającą obraz aktualnie oglądany, czyli mówiąc inaczej posiada on podwójny tor obróbki obrazu.
"triplex" - pozwala dodatkowo na niezależny podgląd o pełnych możliwościach manipulacji obrazu na dwóch niezależnych monitorach,
"kwadruplex" - posiada poczwórny tor obróbki obrazu, co pozwala na niezależny podgląd na trzech niezależnych monitorach.
Multipleksery triplex i kwadruplex posiadają możliwości przełączania zbliżone do najprostszych matryc, i są zalecane do systemów obsługujących więcej niż 16 kamer. Do zasilania wykorzystuje się albo zewnętrzny zasilacz 12 lub 15V, względnie wbudowany zasilacz sieciowy 220V/50Hz, pobór mocy jest rzędu kilkunastu watów. Także i te urządzenia wymagają doprowadzenia sygnału wizji o prawidłowym poziomie. Na wejściach multiplexera musi być doprowadzony sygnał o ampitudzie 1Vp-p/75omów. Podobnie jak w dzielnikach, występuje czasem regulacja wzmocnienia dla poszczególnych wejść.

"Matryce wideo." Matryca wideo jest połączeniem wszystkich dotychczas poznanych urządzeń obróbki i przełączania obrazu, tym samym możliwości matrycy w dziedzinie przełączania i obróbki sygnałów wizji są największe. Jest to urządzenie posiadające "wiele wejść i wiele wyjść", pozwalające na łączenie dowolnego wejścia z dowolnym wyjściem. Podstawową zaletą matryc jest "możliwość równoczesnej pracy kilku operatorów", z których każdy może oglądać obraz z każdej kamery, oczywiście w ramach przyznanych uprawnień."




"Przykład wykorzystania wejść alarmowych matrycy, dla uproszczenia wykorzystano tylko 4 kamery"

"klawiatury", dzięki którym operatorzy mogą zdalnie dokonywać wyboru obserwowanej kamery czy rodzaju obrazu. Matryce są instalowane w standardowych szafach 19-calowych. Typowo matryca wideo posiada co najmniej 16 wejść i 4 wyjścia monitorowe, nieco większe matryce mają 32 wejścia i 8 wyjść monitorowych. Zewnętrzne urządzenia, typu klawiatura czy komputer sterujący są podłączane przez szeregowe porty RS232 lub RS485. Podobnie jak multiplexer, także i matryce posiadają wejścia i wyjścia alarmowe, których funkcje i możliwości są zbliżone. Często poza wejściami i wyjściami alarmowymi matryce posiadają także "moduł telemetrii". Moduł telemetrii pozwala na zdalne sterowanie obrotnicami i zoomami. Matryca pracująca w dużych systemach integruje telewizję przemysłową z innymi układami np. alarmem.