在保證高圖像質(zhì)量的原則下,運(yùn)用頻率加權(quán)視頻補(bǔ)償技術(shù),同軸電纜視頻傳輸距離可以由三、五百米提高到二、三千米。在這個(gè)范圍內(nèi),同軸電纜可以取代光纜、微波和射頻傳輸。
一、工程實(shí)踐的體驗(yàn)
多數(shù)做過遠(yuǎn)距離電纜視頻傳輸?shù)墓こ躺?,一個(gè)共同體會(huì)就是:用普通視頻放大器對(duì)衰減的視頻信號(hào)進(jìn)行放大,得到的效果不好,有時(shí)得到效果還不如不用。
二、原因分析
1,我國PAL-D視頻信號(hào)的帶寬是0~6MHz。這就是說:視頻信號(hào)包含著許多不同頻率、不同幅度的正弦波分量。使用同一部攝像機(jī)拍攝的畫面不同,其頻率分量結(jié)構(gòu)的組成也不同。反過來說,不同頻率分量結(jié)構(gòu)組成的視頻信號(hào),又對(duì)應(yīng)著不同的畫面。
2,監(jiān)控系統(tǒng)的一部遠(yuǎn)端攝像機(jī)拍攝的圖像(視頻信號(hào)),經(jīng)過一定距離的電纜傳輸后,如果組成圖像的各種頻率分量沒有任何變化,那么圖像也就沒有變化,100%的保真。如果各種頻率分量的相對(duì)比例沒有變化,只是幅度都按相同的比例降低了一些,圖像就反映為對(duì)比度不夠。這時(shí)用普通的6M帶寬的視頻放大器,按相同的比例放大所有的頻率分量,視頻信號(hào)就得以恢復(fù),圖像也能得以恢復(fù)。問題是同軸視頻電纜的固有特性是:“對(duì)不同頻率分量的信號(hào)具有不同比例的衰減量。頻率低的衰減小,頻率越高衰減越大”。這就是說,傳輸電纜不僅降低了視頻信號(hào)幅度,而且改變了視頻信號(hào)各種頻率分量之間的相互比例關(guān)系,這就叫頻率失真。圖像也就跟著失真。這時(shí),如果仍然用普通視頻放大器放大補(bǔ)償這種失真的信號(hào),由于它對(duì)各種頻率分量仍然按照相同的比例放大相同的倍數(shù),其結(jié)果是,由電纜引起的原信號(hào)各種頻率分量之間相對(duì)比例關(guān)系的變化并沒有得到恢復(fù)。這就是用普通視頻放大器對(duì)衰減的視頻信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償,其效果仍然不好的真正原因。
3,普通放大器的特性是:在6M有效帶寬內(nèi),對(duì)所有頻率分量提供相同的增益。用這種放大器作信號(hào)補(bǔ)償,顯然無法補(bǔ)償視頻信號(hào)的頻率失真,也就無法改善圖像質(zhì)量。
三、電纜衰減特性實(shí)測電壓波形
由上圖可見,視頻信號(hào)電纜衰減特性規(guī)律是:
1,產(chǎn)生幅度衰減,電纜越長衰減越大;視頻信號(hào)幅度降低,引起圖像對(duì)比度降低,圖像變淡。
2,產(chǎn)生頻率失真,頻率越高衰減越大;高頻的衰減,引起圖像的清晰度、色度降低。[nextpage]
四、頻率加權(quán)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)
1,頻率加權(quán)放大器,能提供足夠大且與頻率有關(guān)的電壓增益。
2,這種與頻率有關(guān)的電壓增益特點(diǎn)是:頻率越低增益越低,頻率越高增益越高,這種對(duì)不同頻率呈現(xiàn)不同特性的技術(shù),就是頻率加權(quán)補(bǔ)償。
3,反補(bǔ)償特性:加權(quán)視頻放大器的"增益-頻率特性"與電纜的"衰減頻率特性"完全相反,所以才能夠補(bǔ)償電纜傳輸引起的視頻信號(hào)失真,恢復(fù)視頻信號(hào)的原貌。右圖是實(shí)測的加權(quán)視頻放大器的"增益-頻率特性"。
4,大動(dòng)態(tài)范圍可變補(bǔ)償調(diào)節(jié)功能:工程上,電纜長度不同,需要補(bǔ)償?shù)膹?、3百米到2500米。這種寬范圍補(bǔ)償要由同一個(gè)放大器來完成,就要求放大器的"增益-頻率特性"必須有足夠大的動(dòng)態(tài)變化范圍,使遠(yuǎn)程和近程電纜都能得到最佳補(bǔ)償。
5,實(shí)用性:工程應(yīng)用不是在實(shí)驗(yàn)室,如何用簡單實(shí)用的測量儀器和方法,實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償效果,解決工程現(xiàn)場正確方便的使用問題,是能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
我公司的加權(quán)視頻放大器系列產(chǎn)品,具有全部上述各項(xiàng)功能。
五、頻率加權(quán)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響要點(diǎn)
1,有效擴(kuò)展了電纜傳輸監(jiān)控距離和范圍:使監(jiān)控系統(tǒng)的有效"線距離"從2、3百米擴(kuò)大到2、3公里(75-5電纜1500米,75-7電纜2500米,75-9以上電纜超過3000米)。監(jiān)控工程未來將出現(xiàn)電纜傳輸?shù)?大系統(tǒng)"。
2,提高了工程的圖像質(zhì)量:一般工程圖像質(zhì)量的降低,大都由傳輸電纜衰減引起的(干擾和電纜損壞除外),一直沒有有效的改善辦法。加權(quán)頻率補(bǔ)償可使攝像機(jī)圖像得到有效恢復(fù),發(fā)揮攝像機(jī)的最高水平。
3,在2、3公里范圍內(nèi),可以考慮用同軸電纜取代目前只能采用的光纜、微波或射頻傳輸系統(tǒng)設(shè)備,有效降低了大系統(tǒng)的工程造價(jià),提高了工程競標(biāo)能力。
4,擴(kuò)展了細(xì)電纜的應(yīng)用范圍:如75-5電纜,可由過去的1、2百米擴(kuò)展到1千米以上。在保證圖像質(zhì)量原則下,降低了造價(jià)。
5,熟練應(yīng)用加權(quán)視頻放大器,還可以使遠(yuǎn)程圖像獲得“鑲邊”和增強(qiáng)清晰度的效果,做到比攝像機(jī)原圖像還要清晰一些的程度。