ЖУРНАЛ СТА 4/2020

вать задержку до 1 секунды, в то вре- мя как задержка для программной реа- лизации традиционно бывает ближе к 2 секундам 1 . Очевидно, что такие задержки видео сделали бы большинство ранее упомя- нутых приложений обратной связи не- возможными. К счастью, последние технические разработки теперь предла- гают выход: в настоящее время доступ- но быстродействующее видеооборудо- вание, которое снижает общую задерж- ку от объектива до экрана до величины менее 100 мс. Далее рассмотрим, как это оборудо- вание может быть встроено в практиче- скую систему, и покажем некоторые ре- альные примеры применения. В НЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ СЖАТИЯ ВИДЕО СО СВЕРХНИЗКОЙ ЗАДЕРЖКОЙ Передача видеоданных с камеры на экран дисплея удалённого наблюдателя происходит в несколько этапов. На рис. 3 показана часть процесса сжатия для четырёхканальной системы. Во-пер- вых, фрейм-граббер (устройство видео- захвата) каждого канала должен прини- мать входящее видео в формате PAL или NTSC со входов камеры, декодировать его в информацию о цветности, яркости и синхронизации. Затем выполняется высокоскоростное аналого-цифровое преобразование (A-D). Результат A-D передаётся кодеку для кодирования, обычно применяют стандарт сжатия H.264. В этом примере кодек непрерыв- но кодирует входящие видеопотоки, а не ожидает получения полных кадров. Этот непрерывный «видеотрубопровод» вкупе с оптимизированным кодеком высокой производительности является основным фактором обеспечения низ- ких задержек в системе. На рис. 3 так- же показано, как сжатое видео переда- ётся на шину центрального процессора (на рисунке она показана как шина PCI-104 – компактный вариант для встраиваемых приложений), что делает его немедленно доступным для другого оборудования на этой шине, которое сохраняет или передаёт данные через кабельные или беспроводные сети (рис. 3). На рис. 4 показана плата многока- нального аппаратного энкодера H.264 со сверхнизкой задержкой. Обратите внимание на его форм-фактор PCI-104, здесь используется общепринятый на- бор сигналов шины PCI, но при этом компактная механическая реализация делает возможным развёртывание устройства в условиях с ограниченным пространством и весом, например, в ап- паратуре БПЛА. На рис. 5 мы видим об- ратный процесс, реализованный в ме- сте удалённого просмотра, при котором входящее сжатое видео распаковывает- ся и повторно компонуется для отобра- жения в композитное видео NTSC, PAL или RS-170. Каждый системный энко- дер и декодер привносит задержку око- ло 40 мс, таким образом, общая задерж- ка от объектива до экрана, как упоми- налось, составляет менее 100 мс. На рис. 6 показан многоканальный аппа- ратный декодер H.264 со сверхнизкой задержкой, имеющий, как и энкодер, форм-фактор PCI-104. Т ЯЖЁЛАЯ КАРЬЕРНАЯ ТЕХНИКА Некоторые используемые в карьерах транспортные средства настолько вели- ки, что водитель не в состоянии конт- АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ОТОБ РАЖЕ НИЕ ИНФОРМАЦИИ СТА 4/2020 78 www.cta.ru Канал 1 Кодек H.264 PCI Аналоговый видеодекодер (SD) Канал 2 Канал 3 Канал 4 Шина PCI-104 Рис. 3. Структура 4-канальной PCI-платы видеозахвата с ультранизкой задержкой Декодер H.264 Аналоговый видеоэнкодер (SD) Шина PCI-104 Канал 1 Канал 2 Канал 3 Канал 4 PCI 1 Приведённые в статье примеры иллюстрируют работу с видеоисточниками стандартной чёткости (SD). Но высокое разрешение видео быстро становится повсеместно ожидаемой опцией. Формат HD усложняет задачу, поскольку требования к пропускной способности для видео высокой чёткости (1080p) во много раз выше, чем для NTSC. Однако достижения, обсуждаемые в контексте видеосистем SD, теперь доступны и для HD. Рис. 4. Компактный аппаратный 4-канальный энкодер H.264 ULL Рис. 5. Структура 4-канальной платы быстрого декодирования видео с интерфейсом PCI Рис. 6. Компактный аппаратный 4-канальный декодер H.264 ULL