Grass Valley Group
Цифровые телевизионные системы
КОММУТАЦИЯ ВИДЕОСИГНАЛОВ
Привычно думать о коммутации как о чем то простом и неизменном.
Видеокоммутатор-распределитель - это матрица с фиксированным
количеством входов и выходов, образующая только один уровень
управления. В последнее время, когда для управления стали использоваться
компьютеры, как, например, в Series 7000 Grass Valley Group,
матрица и ее составные части могут выполнять изменяемые функции.
Физические матрицы, виртуальные матрицы и несколько уровней управления
позволяют максимизировать к.п.д. коммутационного поля, минимизируя
тем самым финансовые издержки эксплуатации.
Коммутационные устройства можно разделить на два составляющих
их типа: коммутационные модули и коммутационные поля. Физические
и статистические (кол-во входов/выходов) размеры могут меняться
производителем, но концепция универсальна, В дальнейшем будет
описываться архитектура GVG Series 7000 Signal Management System.
Обсуждение будет касаться в равной степени как цифровых, так
и аналоговых сигналов, поскольку коммутационные поля Series 7000
могут включать в себя аналоговые и/или цифровые модули в различных
сочетаниях. Принципы коммутации аудиосигналов такие же, как и
видео, хотя конкретная архитектура может меняться.
Влияние модульности и минимальной размерности матриц на стоимость
системы
В видеокоммутаторе Series 7000 видеосигналы подаются на входные
модули, имеющие 16 входных усилителей, таким образом, минимальное
количество входов видеокоммутатора составляет 16. Усиленные сигналы
с входных модулей поступают на модули коммутационных полей, каждый
из которых имеет 16 входов и 32 выхода. С коммутационного поля
сигнал идет на выходные модули, каждые из которых имеют 16 выходных
усилителей. Поскольку размерность коммутационого поля 16x32,
то ясно, что хотя коммутатор размерностью 16x16 и возможен, но
экономически нецелесообразен. Наилучшие результаты достигаются,
когда коммутатор имеет 16 входов и 32 выхода.
Минимальная размерность матриц оказывает прямое влияние на физические
размеры и экономичность системы. Как правило, чем выше размерность,
тем выше плотность размещения оборудования (занимает меньше места
в стойке) и его экономическая эффективность. В аппаратуре Series
7000 размерность логических блоков для одного формата (аналогового/цифрового)
может принимать следующие значения:
16x32 16x64
32x32 32x64
48x32 48x64
64x32 64x64
Минимальное приращение в размерности составляет 16 для входов
и 32 для выходов.
Влияние общей размерности матрицы на стоимость системы
В течение многих лет увеличение количества выходов коммутационной
системы производилось просто подключением дополнительных матриц
посредством внешних коаксиальных кабелей. Это вызывало дополнительную
временную задержку сигналов, но в общем не приводило к серьезным
неудобствам для пользователей, поскольку эта задержка однородна
и линейна для всех выходов каждой матрицы.
В более современных системах наращивание количества выходов
происходит вокруг "базовой" матрицы с внутренней временной компенсацией
при добавлении одной или более выходных секций. В таких системах
все новые соединения производятся внутри одной физической матрицы
и устройство временной компенсации, встроенное в систему, синхронизирует
не только любой вход с определенным выходом, но и любой произвольный
вход с любым произвольным выходом.
Увеличение количества входов внутри одной физической матрицы
- более сложная задача. Наиболее очевидным решением такой задачи,
казалось бы, является просто коммутация выходов одной матрицы
с другой. Но этот вариант пригоден только для тех случаев, когда
временная синхронизация входных сигналов не имеет значения, поскольку
сигналы, поступающие в систему через первую матрицу, не синхронизированы
относительно сигналов, напрямую поступающих через вторую.
Стоимость коммутационной системы зависит от ее конфигурации.
Пользователям с относительно скромными потребностями можно не
покупать матриц с размерами заведомо большими тех, какие, очевидно,
понадобятся в ближайшем будущем. Пользователи, руководствующиеся
правилом "одна коммутационная система на все случаи жизни" вынуждены
платить больше, покупая более размерные матрицы, чем им нужно
в данный момент. Series 7000 предусматривает варианты конфигурации
32x32, 64x64 и 128x64. Последняя матрица может быть расширена
до 128x96 или 128x128 путем присоединения дополнительных модулей
к "базовой" матрице без влияния на синхронизацию.
"Физические" матрицы: одна или несколько
В самом простейшем случае одиночное коммутационное поле, находящееся
в стойке, может образовать коммутационный "уровень": "n" входов
могут быть скоммутированы с "m" выходами, что, строго говоря,
и называется "физической матрицей". Коммутационное поле может
содержать и несколько физических матриц, входы каждой из которых
могут быть скоммутированы только с ее же выходами. Система управления
может быть запрограммирована для работы с каждой физической матрицей
отдельно или в комбинации с другими в пределах одного коммутационного
поля или даже нескольких коммутационных полей.
Размещение нескольких физических матриц внутри одного коммутационного
поля позволяет более эффективно использовать "железо", но ограничивает
максимальное количество входов и выходов физических матриц. Такая
компоновка применена в коммутационном поле для звука Series 7000,
состоящего из двух матриц 64x64, размещенных в шести стандартных
отделениях стойки.
Используя совершенную "интеллектуальную" систему управления,
возможно выделить в пределах одной физической матрицы две или
более меньших матриц, которые работали бы совершенно независимо
друг от друга, что удобно для расширяющейся студии. Например,
матрицы для аналогового и цифрового видеосигналов могут размещаться
в одном коммутационном поле и работать независимо друг от друга.
При этом размерность коммутационного поля ограничивает, естественно,
максимальное количество входов и выходов каждой матрицы.
Рассмотрим, например, коммутационное поле Series 7000 64x64,
где минимальная размерность для входов 16, а для выходов 32.
Если пользователь хочет одновременно работать с аналоговым и
цифровым сигналом в пределах одного поля, то можно начать с 16x32
аналоговой физической матрицы и 16x32 цифровой. На следующем
этапе возможно расширение до 16x32 аналоговой и 32x32 цифровой.
Максимальное заполнение может быть достигнуто при размерности
цифровой матрицы 48x32, поддерживая размерность аналоговой 16x32,
либо 32x32 для каждой.
Экономичный переход от аналоговых систем к цифровым
С математической точки зрения использование коммутационного
поля в предыдущем примере неэффективно. Поле такой размерности
(64x64) может содержать максимально 4096 точек пересечения, а
реально используется (64x32) 2048, или 50%. Тем не менее экономически
это может быть довольно выгодно, поскольку одно поле требует
и одной системы питания и одной системы управления.
При тщательном анализе потребностей студии зачастую принимается
решение о приобретении коммутационного поля несколько большей
размерности, чем нужно в данный момент с тем, чтобы впоследствии
можно было его доукомплектовывать новыми матрицами по мере перехода
к цифровой технологии. Возможно, что возникнет потребность в
приобретении и второго коммутационного поля; однако, вероятнее
всего оно будет меньших размеров, которое будет заполняться аналоговыми
модулями по мере заполнения основного поля цифровыми. Такая стратегия
развития обеспечивает плавный и экономически эффективый переход
к цифровой технологии путем простой установки новых модулей и
изъятия старых, вместо замены целого коммутационного поля.
Уровни управления
Для осуществления описанного ниже разделения коммутационного
поля на несколько матриц необходима поддержка со стороны соответствующей
системы управления, позволяющей независимое функционирование
таких матриц. Необходима также возможность объединения таких
малых уровней управления в более крупные в произвольной комбинации
для свободы в выборе размерностей малых матриц.
Коммутация звука
Если применить эту концепцию к коммутации звука, то двойное
коммутационное поле 64x64 будет состоять из двух физических звуковых
матриц, каждая размером 64x64. Если они используются под стереозвук,
то логично предположить, что выбор настроечных параметров на
панели управления осуществляется для обоих физических матриц
синхронно, но с возможностью и раздельного управления.
Более того, каждая из двух физических матриц 64x64 может разбиваться
на более мелкие уровни управления. Границы между матрицами могут
устанавливаться посредством программного обеспечения или, если
используются модули 32x32, то они образуются по мере заполнения
поля этими матрицами. В этом случае образуются четыре 32x32 уровня
со следующими возможностями управления:
- 4 независимых уровня 32x32 каждый;
- 2 "стерео" уровня 32x32 каждый;
- 1 "стерео" уровень 32x32, 1 уровень для второго звукового канала
32x32 и 1 уровень адресно-временного кода 32x32;
- 1 уровень для звука, синхронно управляющий всеми четырьмя матрицами.
Разумеется, конфигурация каждого поля 64x64 может быть совершенно
различной друг от друга. Нет никаких ограничений на разделение
поля на уровни управления. Все зависит от степени гибкости системы,
необходимой пользователю. Даже количество в 8 или 16 уровней
может быть совершенно недостаточным, если судить по вышеприведенным
примерам. Перед приобретением коммутатора-распределителя следует
четко представлять себе ответы на следующие вопросы:
- Сколько уровней управления может обеспечить данная система?
- До какого числа уровней может быть расширена данная система
в случае необходимости?
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
