Распределение сигнала

Наиболее важными параметрами в распределении сигналов являются ширина полосы частот и уровень сигнала. Звуковые сигналы гораздо меньше подвержены проблемам при их распределении, если имеют достаточно высокий уровень. Они занимают полосу частот от 20 до 20 000 Гц и не так чувствительны к согласованию с нагрузкой, как видеосигнал. Из-за сравнительной узости полосы аудиосигналы значительно проще обрабатывать. Для работы со слабым звуковым сигналом достаточно иметь хороший экранированный, должным образом терминированный кабель с малой емкостью. В сложных случаях, когда надо работать с очень слабыми сигналами (например, от высококачественных микрофонов), удовлетворительные результаты дает использование схемы подключения с балансным (симметричным, дифференциальным) сигналом. Видеосигнал занимает гораздо более широкий частотный спектр — от практически нуля герц (постоянная составляющая) до 5, 10 и даже более мегагерц (миллионов герц). Работать с таким широкополосным сигналом очень трудно. Для усиления и распределения видеосигнала нужны усилительные системы отличного качества, обладающие линейностью по всему спектру. Такой сигнал должен передаваться от источника к приемнику по высококачественному коаксиальному кабелю, корректно терминированному на концах (обычно используются 75-омные терминаторы). Даже при использовании самого хорошего усилителя и кабеля по разным причинам (см. выше) в сигнале возникают потери, из-за чего расстояние его эффективной передачи ограничено.

Сделанные выше замечания справедливы также для систем с компонентным и YC (Super-Video) видеосигналом. Для такого видеосигнала существуют специальные распределители, линейные усилители и процессоры. По сравнению с оборудованием для композитного видеосигнала они более сложны, обрабатывают сигнал в нескольких каналах одновременно, и потому более дороги.

При работе с YC или компонентным видеосигналом:

• Кабели, по которым от источников к приемникам передаются разные компоненты видеосигнала, должны быть совершенно одинаковой длины. При различии длин (когда, например, кабель Y короче кабелей R-Y и B-Y) могут появиться нежелательные эффекты: смазывание цветов, задержки (плохое совмещение черно-белого изображения и его цвета) и т.д.

Подумайте о приобретении усилителя-распределителя, имеющего и возможность преобразования форматов, например, распределителя сигналов YC с выходами YC и композитного видеосигнала. Это позволит рационально распорядиться деньгами и сделает студию более универсальной.

Наличия основного оборудования (видеомагнитофона для воспроизведения и записи, распределителей и процессоров видеосигнала) недостаточно для гарантии качества записи. Источник тиражируемого видеосигнала можно контролировать визуально, но это все равно не позволит заметить заедание ленты в одном из видеомагнитофонов или плохой контакт в разъеме кабеля. Для контроля за тем, что в действительности записывается на ленту, нужен сканер видеозаписей. После копирования все кассеты перематываются и включаются на воспроизведение. Выход всех видеомагнитофонов подключен ко входу сканера, который последовательно контролирует сигнал каждого из них, позволяя также наблюдать его на мониторе. Интеллектуальный сканер обнаруживает потерю сигнала, и либо останавливает видеомагнитофон со сбойной записью, либо фиксирует ошибку в своей внутренней памяти для последующего анализа (если сканер управляется микропроцессором). Сканеры в настоящее время стали жизненной необходимостью, поскольку стопроцентно бездефектная работа является стандартом.

На выезде часто требуется подключить монитор или видеомагнитофон. Чтобы можно было использовать усилитель-распределитель в выездной работе, он должен обладать следующими характеристиками:

• Небольшие размеры.
• Высокое качество, исключающее ухудшение сигнала.
• Питание постоянным напряжением и малая потребляемая мощность.,
• Возможность работы при различных напряжениях питания.

Соответствие совокупности технических параметров, отражающей компромисс между потребляемой мощностью, линейностью и шириной полосы, вашим требованиям.

Иногда приходится работать с низкокачественными источниками видеосигнала (многократная копия, старый оригинал, неотъюстированная головка, и др.). В таком случае перед копированием необходима коррекция сигнала, требующая выяснения причины потери качества с максимальной достоверностью.

Если изображение очень неустойчиво, то между источником сигнала и усилителем-распределителем следует включить TBC (корректор развертки). При небольшой нестабильности можно вместо него включить устройство восстановления синхронизации или регенератор сигнала черного поля.

Если резкость, яркость, контрастность или цвет изображения нарушены, то следует воспользоваться видеопроцессором, включенным в сигнальную линию.

Это делается следующим образом:

• Подключите выходы источника видеосигнала (звукового сигнала) ко входу видеопроцессора.
• Подключите выход видеопроцессора ко входу усилителя-распределителя.
• Подключите все приемники видеосигнала к выходам усилителей-распределителей.
• Для корректировки и настройки изображения используйте органы управления видеопроцессора.

Имейте в виду следующее:

• Всегда располагайте источники сигнала максимально близко к видеопроцессору.
• Для быстрой и точной коррекции изображения всегда используйте видеопроцессор с делителем экрана.

Есть три способа:

1. Простейший способ состоит в том, чтобы преобразовать компьютерный видеосигнал в стандартный, и затем использовать уже существующие решения: линейный усилитель, витую пару или оптоволокно. Этот способ прост, но требует применения преобразователя развертки и имеет ограничения по разрешению видеосистемы компьютера. При разрешении 640x480 наблюдается только незначительная потеря мелких деталей (при условии использования высококачественного преобразователя развертки).
2. Второй способ состоит в использовании либо трех усилителей-распределителей очень высокого качества для красного, зеленого и синего каналов, или усилителя-распределителя, который может работать с компонентным видеосигналом и усиливает сигнал всех трех каналов одновременно. Для достижения наилучших результатов используйте самые лучшие кабели, поскольку в плохих компьютерный видеосигнал высокого разрешения очень быстро деградирует. Имейте в виду, что видеосигнал компьютерной графики может иметь различные форматы: RGB с синхронизацией по зеленой составляющей (три канала), RGBS с отдельным каналом синхронизации (всего четыре канала), RGBHV с двумя каналами синхронизации — кадровым и строчным (пять каналов). Синхросигналы могут быть как ТТЛ (синхронизация логическими уровнями), так и аналоговыми.
3. Третий способ состоит в использовании трехканальной волоконно-оптической системы. Это наилучшее решение с точки зрения качества и расстояния передачи сигнала, но также и самое дорогое.

При построении больших систем распределения сигнала нужно обратить внимание на следующее:

• Между выходами для каскадирования и входами подключаемых к ним усилителей необходимо использовать только короткие кабели.
• Следует удостовериться, что переключатели терминаторов установлены в корректное положение.
• У некоторых усилителей-распределителей есть только высокоомные входы без переключателей терминаторов. В этом случае для видеосигнала следует подключить имитатор нагрузки 75 Ом.

Распределение сигнала требуется, когда один или несколько сигналов должны быть переданы на несколько приемников (например, при тиражировании, когда с одной мастер-записи делается много копий), в магазинах и торговых точках для рекламы, на железнодорожных станциях и в аэропортах для объявлений о времени и маршрутах следования. В обособленных системах телевидения и в системах безопасности нескольким сотрудникам охраны иногда нужно контролировать один объект на нескольких мониторах. В сфере образования учащиеся в нескольких классах могут одновременно смотреть один и тот же фильм. Основная цель при распределении — достижение наивысшего качества и эквивалентности сигналов на каждом приемнике. Для получения качественного сигнала необходим усилитель-распределитель. Источник видеосигнала (и, при необходимости, звукового сигнала) подключается ко входам распределителя, а его выходы соединяются с приемниками сигнала. Следует везде использовать кабели и разъемы высокого качества. Такая схема пригодна для расстояний между источником, усилителем и приемниками до 15 метров.

На сегодняшний день, при использовании, например, приборов 713 в качестве передатчика и 714-15 в качестве приемника, компания Kramer Electronics гарантирует передачу полного диапазона цветных видеосигналов на расстоянии до 1600 метров.

Иногда даже в проверенной студийной установке, при использовании оборудования высокого класса и хороших источников сигнала, изображение совершенно неожиданно становится неустойчивым, на нем появляются «снег», помехи, шум, ломаные линии, оно деформируется, возникают другие хорошо заметные искажения. Такое может происходить с сигналами всех форматов — композитным, YC, компонентным. Причины могут быть различными, и для их поиска и устранения следует один за другим проверить все возможные источники неисправностей:

• Иногда низкое качество звуковых кабелей при их чрезмерной длине и емкости может приводить к возбуждению звуковых схем, создающему помехи для системы в целом. Для проверки отсоедините звуковые кабели и понаблюдайте за изображением.
• Разрыв экрана на конце одного из коаксиальных кабелей может сделать его приемником наводок и источником возбуждения. Отсоединяя все кабели по очереди, найдите неисправный.
• Плохой контакт в разъеме (BNC или другом) может вызвать неустойчивость и срыв изображения.
• Подключение входов и выходов источника видеосигнала к одной и той же группе соответствующих разъемов коммутатора может вызвать неустойчивость из-за образования петель сигнала (обратная связь).
• Проблемы может вызвать плохой контакт или отсутствие переключателя терминатора и/или резистора.
• Классический источник проблем в видеотехнике — снижение напряжения питания. Необходима очень хорошая его стабилизация, которая становится невозможной при чрезмерном падении сетевого напряжения, в результате чего могут появиться помехи.
• Нестабильность может быть вызвана коротким замыканием или перегрузкой выходов. Проверьте, нет ли где двойной нагрузки и коротких замыканий.
• Близость к источникам помех (электродвигателям, неоновым лампам, регуляторам освещения, компьютерам и др.) — надежный способ добавления этих помех к сигналу.
• Очень распространенной причиной помех является неправильное заземление. Удостоверьтесь, что все оборудование заземлено или отсоединено от линий заземления — в соответствии с рекомендациями изготовителя.

Часто небольшая на первый взгляд причина вызывает разрушительный эффект.

Усилитель-распределитель имеет ограниченное число выходов. Если их нужно больше, то возможность каскадирования, имеющаяся в распределителях достаточно высокого класса, позволяет подключить еще один такой усилитель.

Последовательность подключения:

• Подключите источник видео- и звукового сигнала ко входам первого распределителя.
• Подключите входы второго распределителя к разъему каскадирования (LOOP) первого.
• Подключите входы третьего распределителя к разъему каскадирования второго, и так далее.
• Переведите все переключатели терминаторов, расположенные около входных разъемов, в высокоомное (Hi-Z) положение на всех усилителях, кроме последнего, где он должен быть установлен в положение 75 Ом.
• Подключите все приемники видео- и звукового сигнала к выходным разъемам распределителей.

Не используйте для каскадирования подключение активного выхода одного усилителя ко входу следующего, так как это может привести к снижению качества.

В малых и средних студиях иногда возникает необходимость одновременного выполнения двух или более заданий по тиражированию с использованием двух источников сигнала, возможно даже с видеосигналом различных стандартов.

Элегантным решением для таких студий является многовходовой усилитель-распределитель, каждая секция которого может работать независимо. С помощью такого усилителя можно выполнять несколько работ одновременно, а когда понадобится выдать большой тираж, достаточно лишь повернуть переключатель, и все выходные сигналы будут браться с одного входа.

Как было сказано ранее, при использовании кабелей низкого и среднего качества сигналы (особенно видеосигнал) при передаче на большие расстояния деградируют. Кабель длиной в несколько метров уже влияет на качество сигнала: цвета бледнеют и размываются, общее качество изображения падает. Главными причинами этого являются потери в высокочастотной части спектра сигнала и наводки. Решение проблемы заключается либо в использовании для передачи сигнала на большие расстояния кабелей очень высокого качества, либо во включении после распределителя линейных усилителей для предкомпенсации потерь сигнала.

На работу линейных усилителей видеосигнала тоже влияет качество кабелей. При среднем качестве (как у кабеля RG59) линейный усилитель эффективен при длине кабеля примерно до 100 метров (этот показатель также зависит от других факторов, например, уровня внешних наводок и качества самого сигнала). Снижение качества сигнала практически неизбежно, и вопрос заключается лишь в допустимом его уровне.

С более качественными кабелями (например, RG11) эффективность линейного усилителя увеличивается приблизительно до 300 метров. При больших расстояниях требуются другие способы передачи сигнала.

Выполните следующие действия:

• Подключите выход источника видеосигнала ко входам линейного усилителя.
• Длинным кабелем подключите выход линейного усилителя ко входу усилителя-распределителя.
• При необходимости используйте каскадирование.
• Регуляторами линейного усилителя добейтесь восстановления качества изображения.

Некоторые полезные советы:

• Всегда включайте линейный усилитель возможно ближе к источнику видеосигнала. Для увеличения длины кабелей можно использовать несколько линейных усилителей, но за счет некоторого снижения качества изображения (линейные усилители неидеальны и вносят некоторое количество собственных шумов и искажений).

Когда последовательный цифровой сигнал передается по коаксиальному кабелю на большое расстояние, накапливается джиттер, который при достижении определенного уровня начинает влиять на устойчивость изображения. Для компенсации джиттера применяется процесс восстановления тактовой частоты, подобный действию TBC на аналоговый сигнал. Определяется тактовая частота видеосигнала, и создается новый стабилизированный сигнал.

При покупке звукового усилителя-распределителя обратите внимание на следующие моменты:

• Сколько у него выходов?
• Работает ли он со стереосигналом?
• Какой сигнал используется — симметричный или несимметричный?
• Каков максимальный уровень сигнала, с которым может работать прибор?
• Каково отношение сигнал/шум?
• Каков уровень искажений, вносимых самим распределителем?
• Имеет ли распределитель более одного входа (для выбора источника сигнала), и есть ли входы для каскадирования?