Беспроводные системы для передачи видео и звука от камеры
Сергей Карпов
Портативные микроволновые передатчики широко распространены в современной телеиндустрии. Западные специалисты называют такие системы по-разному: радиокамеры, беспроводные камеры, цифровые беспроводные камерные системы. Мы привыкли называть эти системы "накамерными релейками". В любом случае, беспроводная накамерная система выполняет простую задачу: передает изображение и сигналы звукового сопровождения от видеокамеры до устройства мониторинга или записи. Такая система используется в случаях, когда передача сигнала по кабелю по тем или иным причинам невозможна, например, при спортивных трансляциях, или нежелательна – в охранных системах и спецтехнике. По конструкции устройства, выпускаемые разными производителями, во многом схожи.
В настоящее время выпускаются к ак аналоговые системы, так и цифровые. При этом оба типа систем могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. За последнее время количество выпускаемых цифровых систем возросло. Можно насчитать свыше десятка таких систем на базе модуляции OFDM и COFDM. Порядка пяти систем выпускаются серийно, имеют широкое распространение и приняты в качестве стандарта крупными вещателями. В нашей стране по целому ряду причин наибольшее распространение получают аналоговые системы. Основным фактором такого выбора является их цена: в буквальном смысле на порядок ниже цифровых. Характерная для России проблема свободных частот и сертификации также накладывает свой отпечаток на выбор системы. Тем не менее, ряд крупных российских вещателей проявляют свой интерес именно к цифровым системам, а телекомпания НТВ недавно даже приобрела портативную накамерную систему на базе COFDM-модуляции, работающую в диапазоне 7 ГГц.
Разделив накамерные беспроводные системы на аналоговые и цифровые, продолжим обзор уже по типам.
К аналоговым системам относятся широко распространенные устройства, работающие в диапазоне 2,2…2,7 ГГц, реже встречаются системы, работающие в диапазонах до 8,5 ГГц и выше. Выходная мощность таких устройств – 3 мВт…1 Вт. Дальность работы может достигать 1 км при прямой видимости и хороших погодных условиях, обычно же стандартная дальность систем составляет 300…500 м. Это простейшие системы, использующие ЧМ-модуляцию. В таких системах осуществляется передача композитного сигнала NTSC или PAL и одного (реже – двух) каналов звука. Реальная ширина полосы видео – около 5 МГц, звука – до 15 кГц. Как правило, у аналоговых микроволновых накамерных систем имеется возможность выбора рабочих частот в пределах собственного рабочего диапазона. Обычно это четыре значения частоты, выбираемые DIP-переключателем. Например, у системы фирмы Wireless Video, работающей в диапазоне 2,4…2,48 ГГц, имеется выбор четырех рабочих частот: 2,412, 2,432, 2,452 и 2,472 ГГц. Таким образом, обеспечивается возможность использования нескольких унифицированных систем одного производителя в пределах одной съемочной площадки.
 |
Передатчик,
закрепленный на камере
|
Для получения нужной диаграммы направленности и коэффициента усиления приемо-передающие антенны накамерных систем могут иметь различную форму. Самой распространенной является антенна с круговой ДН. Антенна крепится непосредственно на передатчик. В этом случае прием сигнала осуществляется вне зависимости от того, как ориентирован оператор с камерой относительно приемника, а качество принимаемого сигнала можно оценить как удовлетворительное. При съемках статичных планов изображение будет стабильно, однако при резких движениях камеры могут наблюдаться "подрывы" изображения, что объясняется видом модуляции и типом применяемой антенны. Для улучшения качества приема экспериментируют с различными типами антенн на передающей и приемной сторонах. На приемной стороне могут устанавливать систему из нескольких антенн, подключенных к одному приемнику. Эти антенны принимают сигналы как прямонаправленных, так и отраженных волн. Далее производители предлагают различные решения. Некоторые фирмы выпускают приемные системы, в которых сигналы складываются в результирующую, отвечающую максимальному качественному показателю. Другие устанавливают измеритель уровня, выбирающий наиболее мощный сигнал, и переключатель, подающий этот сигнал на демодулятор. И в том, и в другом случае вероятность подрывов при приеме сигнала с движущейся камеры становится меньше. Нередко можно видеть, что на спортивных трансляциях применяют передающие антенные системы, установленные на высоких шестах отдельно от камеры, но следующих за ней буквально по пятам. В таких системах используют направленные передающие антенны, которые ориентируются переносящим шест инженером на приемную сторону постоянно, вне зависимости от положения оператора. На приемной стороне в этом случае также используются системы из нескольких антенн. Все это делается для того, чтобы полностью исключить возможность "подрывов" изображения даже при самых резких движениях камеры.
 |
Беспроводная система
передачи сигнала в работе
|
Немаловажным является способ крепления накамерной релейки к камере и ее электропитание. Самые удобные в использовании и поэтому самые распространенные накамерные системы крепятся к камере на посадочные места аккумуляторных батарей. Это может быть конструкция типа "сэндвич", когда у накамерного передатчика с двух сторон имеются площадки стандарта Gold Mount Anton Bauer: для крепления к камере и для установки на передатчик батареи. В этом случае питание камеры и передатчика осуществляется от одной батареи, что крайне удобно для операторов мобильных камер, т.к. вес и общие габариты всего комплекта относительно малы. На камеры с аккумуляторами типа NP возможна установка передатчика непосредственно на NP-holder, который имеет винты для различных дополнительных креплений, в том числе и передатчиков. В этом случае приходится немного потрудиться с подачей электропитания на передатчик. Производители предлагают различные варианты решения: от отдельного аккумулятора, который крепится на передатчик, до внешнего аккумуляторного пояса для оператора. Однако самое изящное решение получают те, кто использует камеры со специальным выводом DC 12 В на разъеме типа Hi-Rose. В этом случае передатчик запитывается кабелем прямо с камеры, и дополнительные вес и габариты минимальны.
 |
Один из вариантов мобильного
применения беспроводных систем -
трансляция с вертолета
|
Цифровые накамерные передатчики начали использоваться во внестудийном телепроизводстве с конца 1990 гг. Широкое использование этих систем началось в 2001 г., с того момента, когда стало возможным "засунуть" MPEG-2-кодер и OFDM-модулятор в корпус, сравнимый по размерам с накамерным магнитофоном Betacam SP PVV-3P. Выпускаемые цифровые системы работают в основном в том же диапазоне, что и аналоговые, т.е. 2,2…2,7 ГГц. Мощность этих систем – 10 мВт…100 мВт.
Применение цифровых беспроводных систем существенно повысило качество передаваемого сигнала. Главный враг аналоговых накамерных систем – отраженные волны, являющиеся причиной подрывов изображения и звука. Цифровые системы используют OFDM-модуляцию, принятую для DVB-T, при которой сигнал передается на 2000 или 8000 несущих и для которой отраженные волны не страшны. Цифровые системы более устойчивы к ошибкам благодаря мультиплексированию, когда поток передаваемых данных распределен по большому количеству несущих. Система коррекции ошибок при приеме исправляет искажения в большинстве случаев. Применяемая в DVB-T схема предполагает использование одной из трех различных видов модуляции несущих: QPSK, 16QAM, 64QAM. При использовании QPSK-модуляции в сочетании с алгоритмом коррекции ошибок можно получить потоки со скоростью 5,85…8,78 Мбит/с (величина пропорциональна эффективности алгоритма). При 16QAM модуляции получаются потоки со скоростью 11,7…17,56 Мбит/с. Исходя из приведенных значений потоков, производители рекомендуют использовать QPSK-модуляцию несущих. В то же самое время, у большинства систем имеется возможность переключения вида модуляции (QPSK, 16QAM, 64QAM).
 |
Для освещения спортивных событий
беспроводные системы незаменимы
|
Помимо модуляции, важную роль в цифровых накамерных системах играет компрессия. На сегодняшний день в системах применяют три хорошо известных формата компрессии: MPEG-2, DVCPRO, Wavelet. Формат MPEG-2 с алгоритмом 4:2:2 или 4:2:0 и потоком 4…50 Мбит/с обеспечивает вещательное качество при потоке 15 Мбит/с. Компрессия DVCPRO формирует потоки 25 и 50 Мбит/с. Фактором выбора вида компрессии является стандарт, в котором сигнал проходит тракт от начала формирования, через передачу, до записи. Обычно это MPEG или DVCPRO. Однако Wavelet-компрессия характеризуется более "бережным" отношением к сигналу и меньшим временем кодирования-декодирования, а следовательно, меньшим временем задержки, что важно при прямых эфирах. В настоящее время производители в своих системах используют все три вида компрессии.
В цифровых системах есть свои особенности, такие, как задержка сигнала, вызванная компрессией. В некоторых случаях, когда цифровые системы применяются в трансляциях одновременно с триаксиальными камерами, задержка видеосигнала видна, что называется, невооруженным глазом, в частности, при коммутации камер с похожими планами. Предлагаемые сегодня системы имеют задержку 40…50 мс. Наилучшим показателем является задержка 20 мс в системах с Wavelet-компрессией. Именно системы на базе этого типа компрессии характеризуются самыми высокими качеством изображения и технологическими параметрами, что может способствовать широкому распространению таких систем в вещании.
Конструктивно большинство цифровых накамерных систем выполнены в виде отдельного стыкуемого к камерной головке устройства, заменяющего камерный триаксиальный или многожильный адаптер. Встречаются также конструктивные решения, повторяющие передатчики аналоговых систем.
В нашей стране использование портативных накамерных передающих систем, как цифровых, так и аналоговых, существенно ограничено. Гораздо более важными причинами этих ограничений, чем стоимость, являются отсутствие стандартов, выделенных полос частот и сертификационные барьеры. В России, в отличие от всего остального телевизионного мира, нет стандартной полосы частот, выделенной для использования в целях внестудийного телевизионного производства. Поэтому каждый, кто желает приобрести подобную систему, прежде всего сталкивается с проблемой частот. Западные производители выпускают изделия для работы в полосе 2,2…2,7 ГГц. Именно эта полоса в России занята разными службами. Если вы хотите купить цифровую систему, работающую на имеющейся у вас частоте, например, на 7,5 ГГц, то производитель может провести комплекс научно-исследовательских работ, что займет 4…6 месяцев, и после этого сделать систему на нужную вам частоту. В результате стоимость системы увеличится на 20…35%. Кроме того, вам придется сертифицировать эту систему. Те, кто хоть раз получал сертификат в Системе электросвязи, понимают, о чем речь. Если же вы хотите приобрести аналоговую систему, то вам остается надеяться на то, что производитель выпускает систему с частотой, которая в вашем городе никем не используется. Иного варианта нет, т.к. стоимость аналоговых систем низкая, и ради продажи одной накамерной релейки в Россию ни один производитель не станет изменять годами сформировавшуюся и отлаженную технологию производства.
[дальше]
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
