Коммутация и преобразование сигнала

Компания Ensemble Designs давно известна на рынке как поставщик профессионального надежного вещательного оборудования. Ее продукты делятся на 2 линейки: это модули различного назначения в «рэковом» исполнении (Avenue Series, в данной статье не рассматриваются) и отдельные устройства (BrightEye Series).

Приборы BrightEye являются очень компактными устройствами, что позволяет использовать их не только в стационарно расположенных комплексах, но также и на выезде. Как пример можно сказать, что в 1RU можно уместить до 6 устройств, в зависимости от модели. Питание они могут получать как от собственных блоков, так и от централизованного источника, который также имеется в линейке продукции для данной серии. Устройства управляются по USB, RS-232 или Ethernet интерфейсам.

В рамках данной статьи я бы хотел рассмотреть наиболее интересные из них. Это скан-конвертер и матричный коммутатор. Они обладают целым набором различных функций и могут иметь широкое применение для решения различных задач.

Компактные матричные коммутаторы NXT представляют собой небольшие устройства размером 143 х 42 х 172 мм (включая разъемы), оснащенные HDMI и SDI портами (для входных и выходных сигналов), некоторые модели также оснащены SFP-разъемами для подключения оптических линий передачи сигнала. Наиболее интересным мне представляется компактный матричный коммутатор NXT Router 410 Clean Switch.

Устройство интересно прежде всего тем, что имея компактное исполнение, обладает богатым встроенным функционалом. Оно позволяет одновременно работать с SDI (Single Link) и HDMI сигналами, имеет встроенный генератор тестовых сигналов, позволяет осуществлять бесподрывное переключение. Поддерживаются стандарты SMPTE 274M, SMPTE 296M, SMPTE 274M, SMPTE 424M, 425M, RP211, SMPTE 259M, что охватывает практически любые разрешения и соотношения сторон.

Коммутатор управляется по внешним командам, через веб-интерфейс или с помощью кнопок, расположенных на передней панели. Также имеется экран для просмотра источника сигнала с указанием названия и параметров.

Коммутатор отлично подходит для выездных инсталляций, а также для бесшовного переключения источника сигнала SDI или HDMI с выводом на обычные LCD-дисплеи. После настройки портоd все кнопки подсвечиваются зеленым (если это источник) или красным (если это выход матрицы) цветом. 3 порта не имеют четкой настройки, то есть они не определены как источник или приемник, и поэтому их можно сконфигурировать как вход, выход, либо как генератор тестового сигнала. Один из портов оснащен BNC разъемом, два других SFP, что в итоге позволяет подключить оптические источники сигнала, или наоборот, передать сигнал по оптике на значительное расстояние. На экране матрицы сразу после нажатия кнопки появляется вся необходимая информация, где можно будет увидеть не только номер входа/выхода, а также название, куда и откуда пойдет сигнал и его параметры. 

Одно устройство может быть разделено на несколько виртуальных матричных коммутаторов и использоваться параллельно для выполнения независимых задач. В настройках назначаются пользователи, и под каждого настраивается собственный профиль. 

Пользовательский веб-интерфейс позволяет в реальном времени наблюдать статус входящих сигналов (присутствует или нет на входе), а также получать превью картинки).

Поддерживается работа с внутренним или внешним источником синхросигнала.

Я провел тестирование данной модели у нас в офисе. В качестве источников сигнала я использовал матричный коммутатор Avenue, его встроенный генератор тестовых сигналов с разными параметрами, а также выходные сигналы с плат Decklink, чтобы проверить, как устройство будет работать со сторонними системами в плане совместимости.

Результирующий сигнал возвращался на матрицу Avenue, а также выводился на LCD-панель. Если режим clean switch не требуется, то матица может работать с любыми типами сигналов и перенаправлять их с подрывом, никаких проблем я не заметил. Я менял источники, осуществлял перекоммутацию, проблем замечено не было. Если же необходимо использовать бесшовное переключение, то все источники сигнала должны иметь идентичные параметры, так как конвертации сигнала коммутатор не осуществляет. Это вполне логично, так как по сути выполнятся функция микширования, а не переключение в классическом понимании. Но происходит это также очень гладко и без сбоев. Я совершенно четко смог это отследить, когда подключил к выходу матрицы обычный бытовой LCD-телевизор. У данной модели телевизора картинка пропадает на несколько секунд, если происходит переключение на другой тип сигнала или его пропадание с последующим восстановлением. Сейчас же он сигнал по входу не терял ни разу. Я считаю, что подобный тест является очень показательным и в полной мере иллюстрирует возможности бесшовного переключения.

В плане управления лично мне показался наиболее удобным веб-интерфейс. Есть экран, на нем отображены источники и выходы с возможностью регулировки размера. Все это идеально подходит для touch-screen устройств. Несколько нажатий пальцем и переключение выполнено, при этом можно еще и визуально контролировать, что и куда пошло, так как устройство автоматически генерирует превью с обновлением его примерно каждые несколько секунд. А поэтому не обязательно иметь какие-то превью-устройства, чтобы всегда видеть источники сигнала. Вполне разумное решение, особенно для выездных инсталляций, позволяет избавиться от необходимости транспортировки лишнего оборудования (собственно количество мониторов для превью по количеству задействованных источников сигнала).  

Если веб-интерфейс не нравится, то есть кнопки на передней панели, они подсвечены различными цветами, и перепутать их сложно. Не менее удобны, чем управление через браузер. Единственным недостатком будет разве что необходимость находиться непосредственно около самой матрицы. Зато картинка уже не превью с обновлением в несколько секунд, а полноценное видео на встроенном LCD дисплее на передней панели. Также отображаются индикаторы звука и параметры сигналов (разрешение, развертка, частота кадров).

Также стоить отметить такую возможность, как перекоммутация аудио сигналов, правда не между всеми источниками, а только для отдельно взятого сигнала на входе и на выходе.

К недостаткам я бы, пожалуй, отнес внешний блок питания. Неудобно таскать его с собой, проще было бы подключать 220В напрямую в устройство. С другой же стороны в случае его выхода из строя мы меняем только блок, а не весь прибор, а также можем «запитать» его от какого-либо центрального генератора, расположенного, например, в ПТС-ке. 

Подводя итог, могу сказать, что матрица представляется очень удобной для использования в студийных комплексах и павильонах, а также на выезде, где вес и размеры играют очень важную роль. Он отлично будет работать и в различных комплексах в режиме 24/7/365, мои тесты пока говорят о том, что устройство можно не выключать и не перезагружать, зависаний не отмечено уже в течение более чем 3-х месяцев. Но действительно интересно оно именно как переносное.

Следующий на рассмотрении продукт - это скан-конвертер MItto HD. Прибор позволяет снять сигнал с выхода видеокарты ПК, произвести обработку и передать на выход в виде SDI сигнала с требуемыми параметрами. Для этого в качестве входных сигналов имеется DVI-I порт, поддерживающий по входу цифровой DVI или аналоговый VGA через обычный переходник, идущий в комплекте с видеокартой, а также аналоговый звук с аудиокарты, подключаемый через mimi Jack.

Данная линейка включает в себя различные модели, оснащенные оптическими и BNC интерфейсами и также с поддержкой 3G-сигналов. Описанная ниже модель работает с сигналами вплоть до 1080i без поддержки оптического соединения.

Рассмотрим теперь, чем же он лучше и привлекательнее обычного HDMI->SDI конвертера. Казалось бы, снял с выхода HDMI, передал его на самый простой недорогой конвертер, и на выходе также SDI. Это, конечно, так. Но если на входе, к примеру у вас не правильный 1920х1080@50, да еще и с требуемой (прогрессивной или через-строчной) разверткой, а 1280х1024 пикселя, да к тому же еще и VGA. Конвертер такой сигнал на распознает точно. А еще не сможет преобразовать в тот стандарт, который используется в тракте. У него что на входе, то и на выходе, и по-другому работать он не сможет. Конечно, отчасти проблема решаема. Например, некоторые видеокарты позволяют выдать интерлейсную картинку, поменять частоту, поставить 1280х720 на выходе. Но при этом, гарантий, что все параметры можно корректно подобрать, нет никаких. А если тракт весь настроен на SD (625i), что тогда? Тогда конвертер ничем не поможет, и в итоге он ляжет мертвым грузом на складе. Есть и еще одна существенная проблема – это захват какой-то определенной области экрана, ведь выводить в эфир элементы операционной системы не нужно, обычно требуется либо видеоролик показать с того же Youtube, либо организовать в студии конференцию Skype. Следующая проблема – это звук. Если есть HDMI и он поддерживает вложенный звук, то еще ничего. Но чаще всего это DVI или VGA. Там аудио каналов нет. Значит нужно снимать его с выхода звуковой карты и эмбеддировать в SDI, то есть покупать еще одно устройство. Получается сложная система без гарантии корректного результата и стабильной работы. Ну и конечно конвертация RGB->YUV.

Все эти проблемы решает применение скан-конвертера. Mitto HD оснащен проходным DVI-I (а значит для передачи сигнала в эфир и его отображения на мониторе ПК достаточно одного выхода), аналоговым аудио входом (mini Jack), 2-мя выходами SDI, а также разъемом для подачи на него синхросигнала. 

 Входящий сигнал масштабируется в требуемое выходное разрешение в соответствии уже не ПК, а ТВ стандартам, осуществляется конвертация RGB->YUV, происходит его синхронизация от внешнего источника (если нужно), эмбеддируется звук с возможностью регулировки задержки, микширование каналов при необходимости. Далее сигнал уходит по SD/HD-SDI уже в нужном формате и с вложенным звуком, а также на выходе имеется аналоговый композитный сигнал.

Устройство оснащено аппаратным движком сканирования, фильтрации и масштабирования картинки. То есть при необходимости можно выделить определенную зону (не обязательно весь экран) и выдать ее в эфир в разрешении вплоть по Full HD, производя операцию «up/down scale» автоматически. Кроме того производится сглаживание шрифтов, линии выглядят плавно и естественно, без рваных краев, либо увеличенных пикселей. На приведенном рисунке показан результат работы скан-конвертора с использованием зоны интереса. Как видно, выделен очень небольшой фрагмент экрана ПК, затем он конвертуруется в 1080i50. Как видно, скан-конвертор не просто увеличивает пиксели и, при необходимости, добавляет черные полосы, но также делает тонкие линии плавными и четкими. Это позволяет выводить любые изображения с ПК, имеющие нестандартные разрешения в сигнал качества Broadcast, при этом вся информмция останется читабельной.

Базовые функции управления осуществляются с помощью кнопок, расположенных на передней панели. Если необходимы расширенные настройки, то устройство необходимо подключить через USB-порт и с помощью специализированного программного обеспечения BrrightEye PC выполнить настройки. Оно позволит выбрать зону интересов, просто выделив нужный фрагмент экрана, соотношение сторон (19:9 или 4:3), пододвинуть картинку с точностью до пикселя, смикшировать каналы аудио, определить выходное изображение (для данной модели поддерживаются SD, 1080i, 720p). Кроме того, можно произвести настройки коррекции цвета, а также отрегулировать сигнал по фазе, полностью синхронизируя его с прочими источниками, подключенными к тракту передачи сигналов. На мой взгляд, управлять прибором удобнее с ПК, так как функционал шире и возможностей больше.

В итоге мы получаем не просто преобразователь сигнала из HDMI в SDI или тому подобное, а профессиональный аппаратный конвертер сигнала с возможностью тонкой настройки, обработки, коррекции цвета, звука, настройки фазы, масштабирования с автоматическим сглаживанием и т.д. То есть картинка в тракте будет полностью соответствовать выдвигаемым требованиям. А значит, прочее оборудование, которое будет принимать и обрабатывать этот сигнал, не даст сбоя, корректно распознает его и обработает согласно задаче.

Автор: Семен Макаров,

ведущий технический специалист SVGA

Статья опубликована в журнале "MediaVision" №07, 2014

Просмотров: 7954 | Автор: Семен Макаров | Дата: Пятница, 29 Августа 2014 |