Балансная схема подключения означает симметричную (осевая симметрия относительно линии связи) передачу сигнала от одного устройства к другому по двум проводникам, в одном из которых сигнал передается в противофазе, по отношению к другому. Третий проводник симметричной (балансной) линии связи – сигнальная земля. Суть такого соединения – повышенная, по сравнению с несимметричными линиями, помехоустойчивость. Балансные линии позволяют реализовать помехоустойчивую связь при значительном (десятки метров) удалении источника и приемника сигналов.

Кабели и разъема, эта та часть бюджета АВК, на которой обычно экономят. Расплачиваться за такую экономию сначала приходится монтажникам и инсталляторам, а затем сервисным специалистам.

Звуковые кабели

Диапазон звуковых частот, воспринимаемый человеком, лежит в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Для передачи электрических сигналов данного диапазона используются кабели, основной электрической характеристикой является сопротивление жилы кабеля.

Микрофонный кабель это пара проводников (2х0,22 кв.мм) общем экране. Качество кабеля во многом определяется конструкцией экрана. Удобство работы с кабелей зависит от того, насколько данный кабель гибкий.

Акустический (спикерный кабель) – неэкранированная пара проводников. По кабелю передаются сигналы значительной мощности (протекают токи в десятки ампер), поэтому важнейший характеристикой является удельное сопротивление (определяется материалом и толщиной жилы) кабеля.

Жила кабеля AWG Сопротивление, Ом/100м 4 Ом 8 Ом 16 Ом
5.2 10 0.33 35 70 140
3.3 12 0.53 22 44 88
2.08 14 0.83 15 30 60
1.3 16 1.34 9 18 36
0.87 18 2.13 5 10 20
0.52 20 3.67 3 6 12

Аналоговое видео

Видеосигналы – сигналы высокой частоты, частоты лежат в пределах от единиц Мгц (SD) до сотен МГц (HD). Кроме того, видеосигналы в отличии от звуковых сигналов имеют большую крутизну фронтов. Для передачи видеосигналов используются коаксиальные кабели.

Коаксиальный кабель - кабель, в котором оба проводника представляют собой 2 соосных цилиндра. Электромагнитное поле кабеля сосредоточено в пространстве между проводниками тока, т.е. внешнего поля нет, потери на излучение в окружающее пространство практически отсутствуют. Т.к. внешний проводник одновременно служит электромагнитным экраном, кабель обладает высокой помехозащищенностью. Коаксиальный кабель – несимметричный проводник. Для передачи видеосигналов используются коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 75 Ом (телевизионный антенный кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом). Важной характеристикой кабеля является коэффициент затухание (Nominal Attenuation), единица измерения дБ/100 м на определенной частоте сигнала.

Информация о цвете аналогового видеосигнала – амплитуда электрического сигнала. Электрический диапазон видеосигнала лежит в пределах от 0 до 0,7 В

Аналоговое видео разрешения SD (Standard Definition)

К видео разрешением SD относятся Composite и S-Video. Диапазон частот от 6 до 8 МГц. Composite передает полный телевизионный сигнал по одному коаксиальному кабелю. S-Video требует 2 коаксиальных кабеля: по одному передается сигнал яркости, по другому сигналы цветности. Разделение сигналов S-Video позволяет улучшить качество изображения. Кабель S-Video представляет собой два коаксиальных кабеля, заключенных в общую оболочку.

Аналоговое видео разрешения HD (High Definition)

Для передачи аналогового видеоизображения качества не ниже HD также используются коаксиальные кабели, состоящие либо из трех (для подключения DVD к телевизору), либо из пяти (для подключения мониторов к ПК) коаксиальных кабелей, заключенных в общую оболочку.

В компьютерных видеокартах изображение передается в формате RGBHV (его часто называют VGA). В формате RGBHV по трем проводникам передаются цветовые составляющие RGB, по двум другим проводникам передаются сигналы синхронизации HV. В бытовых приборах (DVD) изображение передается в формате Y Pb Pr, сигнал яркости и два цветоразностных сигнала Y/R-Y/B-Y. Еще это называют компонентным видео (Component Video) Для передачи видео 1920х1080х60 (1080p) требуется полоса пропускания не ниже 225 МГц.

Кабели для аналогового видео могут быть как готовыми, с установленными разъемами в заводских условиях, так и в бухтах без разъемов. Использование кабелей без разъемов значительно упрощает прокладку кабелей на объектах. Установка разъемов на кабелях осуществляется на месте.

Цифровое видео

Цифровое видео - интерфейсы DVI/HDM

DVI можно назвать цифровым вариантом RGB-интерфейса. Основные преимущества цифрового видео – это отсутствие потери качества сигнала при передаче и хранении данных. Для “промышленных” областей применения. Появился в 1999 году.
HDMI – более совершенный DVI, обеспечивающий наряду с видео многоканальную передачу звука, а также защиту передаваемого видео высокого разрешения HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection). Для “бытовых” областей применения. Появился в 2002 году

Как и в аналоговом видео, в цифровом видео передаются три сигнала видео и синхронизация. Сигналы видео передаются в цифровом виде (последовательность 0 и 1). В интерфейсе DVI/HDMI присутствуют три канала передачи данных (RGB) и канал синхронизации передачи данных (Clock). Высокая скорость передачи данных в каналах DVI достигается с использованием специально разработанного протокола TMDS (Transmission minimized Differential Signaling) – дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней. Для защиты от помех используется балансный способ передачи данных в канале, когда по паре проводников передается один и тот же прямой и инвертированный .

У DVI/HDMI существуют серьезные ограничения на длину кабелей - ~7,5 метра. При более длинных кабелях передача затруднена и наблюдается полное пропадание изображения. (Сейчас Kramer предлагает плоские кабели C-HDMI/HDMI/FLAT для передачи Full HD на расстояние до 15 метров) Происходит это из-за “дрожания” фазы (джиттера), которое увеличивается по мере уменьшения крутизны фронтов передаваемых цифровых сигналов. При передаче аналогового видео уменьшение крутизны фронтов аналоговых сигналов приводит к размытию границ изображения. Уменьшение крутизны фронтов импульсов обусловлено реактивными составляющими кабеля. Решается проблема джиттера перетактированием сигнала (реклокинг).

DVI/HDMI кабели могут быть только готовыми!

Цифровое видео - интерфейс DisplayPort

DisplayPort – относительно новый интерфейс, предназначенный к использованию в качестве наиболее современного интерфейса соединения аудио и видеоаппаратуры, в первую очередь для соединения компьютера с дисплеем, или компьютера и систем домашнего кинотеатра.
DisplayPort является более скоростным, по сравнению с HDMI. Поддерживает передачу многоканального звука

Цифровое видео - интерфейс SDI

Последовательный цифровой интерфейс (Serial Digital Interface, SDI) интерфейс из профессионального телевидения. В нашем случае он используется, как правило, для подключения видеокамер. Стандарт предусматривает также передачу звука совместно с видео. Для передачи используется коаксиальный кабель. Как правило, используются один коаксиальный кабель (существуют реализации интерфейса, в которых используются 2 коаксиальных кабеля).

Стандарт Название Битрейт Примеры видеоформатов
SMPTE 259M SD-SDI 270 Мбит/с, 360 Мбит/с, 143 Мбит/с, и 177 Мбит/с 480i, 576i
SMPTE 344M ED-SDI 540 Мбит/с 480p, 576p
SMPTE 292M HD-SDI 1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с 720p, 1080i
SMPTE 372M Dual Link HD-SDI 2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с 1080p
SMPTE 424M 3G-SDI 2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с 1080p

Если цифровые DVI/HDMI интерфейсы – это цифровые варианты аналогового RGB (аналоговый сигнал просто оцифровывается), интерфейс SDI передает сжатое изображение. Сжатие осуществляется, в том числе, за счет снижения качества передаваемого изображения.

Интерфейс Кабели Разъемы Изображение разъема
Composite 1 коаксиальный кабель RCA, или BNC
S-Video 2 коаксиальных кабеля S-Video
Component 3 коаксиальных кабеля 3xRCA, или 3xBNC
RGBHV 5 коаксиальных кабелей D-Sub 15 pin
DVI Только кабель в сборе DVI
HDMI Только кабель в сборе HDMI
DisplayPort Только кабель в сборе DisplayPort
SDI 1 коаксиальный кабель BNC

Аналоговое, или цифровое?

ЧТО лучше использовать в проекте, аналоговое и цифровое видео? Ответ сегодня не очевиден. Проблемы, которые возникают с аналоговым видео описывают многие источники. Проблемы, которые возникают с цифровым, видео описывает доктор Йозеф Крамер (Joseph Kramer).

“…есть масса вопросов по совместимости цифрового оборудования, особенно когда дело касается переключения между различными источниками сигнала и дисплеями. Проблема здесь в том, что производители не всегда следуют стандартам.”

Самой главной проблемой цифровых технологий д-р Крамер считает неустойчивость к ошибкам. «В аналоговом мире всё гораздо проще, — поясняет он. — Если изображение сдвинуто на экране или немного искажён цвет, вы всегда можете это поправить. А в случае цифрового видео вы просто получаете чёрный экран — это невозможно исправить никакими регулировками и это катастрофа для конечного пользователя!».

В довершение ко всему развитие цифровых технологий привело к стремительному увеличению стандартов обработки и передачи видео. Из-за того, что цифровые технологии основываются на абсолютно точных показателях, каждый раз, когда требуется ввести незначительное отклонение, рождается новый стандарт…”

Технология передачи видео на большие расстояния

Аналоговое видео.

Длина коаксиального кабеля, соединяющего источник изображения и устройство отображения, при которой не происходит заметного ухудшения качества изображения, зависит от разрешения передаваемого изображения и характеристик коаксиального кабеля. Ухудшение качества изображения наблюдается в виде размытия границ изображения (“замытая” картинка) и уменьшения яркости.

Усилители видеосигналов

Считается, что передаваемый по кабелю сигнал не должен затухать более чем на 3 дБ. Исходя из этого, можно рассчитать предельную длину конкретной марки кабеля для конкретного разрешения видеосигнала.
Для увеличения предельной длины кабеля используются усилители видеосигналов. Усилитель это активный прибор, который устанавливается непосредственно возле источника сигнала. Для сигнала RGBHV требуется пятиканальный усилитель.

Передача аналогового видео по витой паре.

Другим способом увеличения расстояния между источником изображения и устройством отображения является использование пары приемник-передатчик аналогового видеосигнала по витой паре. В основе приемопередатчика сигналов лежит принцип преобразования небалансного видеосигнала в балансный и увеличение амплитуды на передающей стороне, передаче балансного сигнала по витой паре с последующим восстановлением принятого сигнала на приемной стороне. Каждая составляющая цвета RGB передается по своей паре.

Цифровое видео.

Если при передаче аналогово видео на большие расстояния наблюдается ухудшения качества изображения, то в случае цифрового видео изображение просто пропадает.

Приемники видеосигналов

Если для увеличения расстояния в аналоговом видео используются специальные усилители, для цифрового видео используются специальные приемники (эквалайзеры). Приемники устанавливаются в непосредственной близости от устройства отображения. Эквалайзер HDMI Extron совместно с кабелем Extron способны передать изображение с разрешением Full HD на расстояние до 60 метров.

Передача цифрового видео по оптическим кабелям.

Оптические кабели используются только для передачи цифрового видео, для аналогового видео подобных кабелей не существует. Кабели могут быть и SM и MM. Длина оптических кабелей может достигать сотен метров. Конструктивно оптические кабели выполняют точно так же, как медные цифровые кабели, оконцованные разъемами DVI/HDMI/.Оптический излучатель и оптический приемник вставлены непосредственно в разъемы. Оптические кабели являются направленные, т.е. один разъем на кабеле – передатчик, второй разъем – приемник.

Передача цифрового видео по витой паре.

Передача сигналов HDMI/DVI на расстояние до 100 метров так же возможна с использованием приемопередатчиков сигналов по витой паре. Каких-либо особенностей такие приемопередатчики не имеют.