1. Нові ЦАП від TI - висока точність і низьке споживання
2. Про компанію Texas Instruments

У сучасному світі, на жаль, стає все більше потенційних загроз для безпеки як людей і їх власності, так і різного роду підприємств. Тому розвитку систем забезпечення безпеки приділяється дуже велика увага, причому в Росії цей ринок традиційно є досить великим і добре розвиненим. Системи відеоспостереження займають на ньому порівняно великий сегмент поряд з інтегрованими системами контролю доступу та протипожежної безпеки.

Ще зовсім недавно системи відеоспостереження асоціювалися саме з процесом спостереження, тобто малося на увазі, що система являє собою інструмент для передачі зображення з камери на монітори центрального пульта, де сидить оператор і знаходяться кошти документування (відеорекордери). Мінуси подібних систем давно відомі і немає змила їх тут перераховувати. Набагато важливіше відзначити той факт, що в міру розвитку основне призначення систем відеоспостереження починає кардинально змінюватися. Поряд з передачею зображення з камери на монітор оператора на них лягає все більше додаткових функцій, починаючи з автоматичної корекції зображення і закінчуючи його аналітичною обробкою і навіть прийняттям рішення на основі проведеного аналізу. Тим самим система відеоспостереження стає повноцінним засобом забезпечення безпеки в реальному режимі часу. І це не дивно - у міру збільшення числа об'єктів, за якими потрібно стежити, число камер спостереження збільшується в геометричній прогресії, і людина вже просто не в змозі відстежити, на яку ділянку об'єкта потрібно звернути увагу. В результаті система може просто перетворитися на величезний реєстратор подій, аж ніяк не сприяє реальному забезпеченню безпеки, не кажучи вже про вартість установки і змісту такої системи.

Спробуємо проаналізувати основні тенденції в сучасних системах відеоспостереження. Основним моментом тут є перехід на цифрові технології, оскільки все вищесказане можна реалізувати тільки з використанням комп'ютеризованих автоматичних систем. На даному етапі розвитку ринку більшість систем будується за наступною схемою: зображення по колишньому захоплюється за допомогою аналогових камер і передається на Центальний пункт, однак на зміну мультиплексорам і відеомагнітофонам прийшли цифрові відеорекордери, які в основній масі представляють із себе звичайний персональний комп'ютер, оснащений платами відеозахоплення . Дане рішення має значно більше плюсів в порівнянні з повністю аналоговою системою: оцифроване відео стискається за допомогою кодеків і записується на цифрові носії (можна зберігати великі обсяги інформації), тут уже є можливість для аналітичної обробки зображення (система може сигналізувати оператору про потенційну загрозу). Важливим фактором є те, що можна практично повністю зберегти колишню аналогову інфраструктуру, а значить, процес модернізації не потребують великих капіталовкладень. Однак і мінусів тут досить - система як і раніше погано масштабується, зображення має роздільну здатність і часом страждає якість, та й аналітичні можливості обмежені, особливо якщо система досить велика - потрібно або жертвувати аналітикою, або будувати комп'ютерні кластери, здатні обробити весь потік інформації. У підсумку, більшість такого роду систем як і раніше погано масштабуються і працюють в режимі спостереження і фіксації подій.

Тому все більша увага приділяється розвитку таких функціональних можливостей, які дозволяють забезпечити превентивний реакцію і в кінцевому підсумку недопущення виникнення небезпечної ситуації. Для цього система повинна вміти грамотно кваліфікувати ті чи інші події як потенційну загрозу, дати сигнал оператору або відповідній службі і забезпечити необхідне документування ситуації. Для ще більшої ефективності систему відеоспостереження можна інтегрувати з системою контролю доступу та протипожежної безпеки, що дозволяє не тільки візуалізувати небезпека, але і в реальному режимі часу прогнозувати і аналізувати розвиток того чи іншого сценарію розвитку подій.

Переходячи від концепцій до конкретних реалізацій, розглянемо, якими основними технічними характеристиками повинні володіти сучасні камери відеоспостереження і з рішенням яких завдань доведеться зіткнутися розробникам при їх створенні.

Камери - це «очі» системи відеоспостереження. І чим краще зір у цих «очей», тим надійніше вся система. Гострота зору залежить від сенсора - датчика зображення. В даний час в більшості камер використовуються CCD-датчики. Вони мають досить високу чутливість і надійність, проте їх дозвіл як правило не перевищує 720х576 (D1). Разом з тим, на ринку все більш затребуваними стають камери з роздільною здатністю 1 або 2 Мп. Для їх реалізації використовуються CMOS-датчики - завдяки сучасним технологіям вони в багатьох випадках перевершують традиційні CCD-матриці за технічними характеристиками.

Перехід на більш високий дозвіл супроводжується практично повним використанням цифрового формату не тільки для обробки зображення, але і для його передачі. Це викликає кардинальна зміна інфраструктури системи - на зміну телевізійним коаксіальним кабелям приходять IP-мережі. Відповідно все більшу поширеність отримують і IP-камери.

Передача відео через IP-мережу пов'язана з рядом нюансів, найважливіший з яких - пропускна здатність мережі. При великій кількості камер може скластися така ситуація, що через численні колізій інформація буде передаватися повільно і з спотвореннями, викликаними втратами пакетів. Вирішення цієї проблеми лежить в двох площинах: збільшення пропускної здатності мережі (з 10/100 Мбіт / с до 1 Гбіт / с) і зменшення обсягу інформації, що передається. У другому випадку це може бути зниження частоти і дозволу кадрів, а також використання більш досконалих методів стиснення. Найпоширенішим форматом на сьогоднішній день є MJPEG, проте все ширше починають застосовуватися MPEG4 і H.264, що дозволяють значно зменшити обсяг переданої інформації. Великий інтерес викликають рішення, здатні передавати відео в декількох форматах одночасно, наприклад, один потік в MPEG4 у високій роздільній здатності служить для виведення на монітор оператора, а другий - в MJPEG - для документування.

Треба відзначити, що зменшити обсяг переданих даних можна шляхом перенесення функцій з аналітичної обробки зображення з відеомагазину безпосередньо в камеру. Це найбільш перспективний на нинішній момент напрямок у розвитку відеокамер, і йому приділяється велика увага. Завдяки аналітичним можливостям можна не тільки динамічно управляти потоком даних, що транслюються в мережу, але й передавати додаткову службову інформацію - наприклад, призначати кадрам певні теги або мітки. Цей метод дозволяє перетворити камеру з пасивного спостерігача в інтелектуального асистента оператора системи, здатного в потрібний момент часу привернути увагу до потенційно небезпечної ситуації. Також при подальшому перегляді відеоархіву можна буде позбутися від багатогодинних переглядів всього знятого матеріалу, відразу переходячи до потрібних фрагментів.

Крім того, вбудовування відеоаналітики безпосередньо в камеру дозволяє позбутися від неминучих спотворень при передачі даних від камери на відеосервер. Відповідно аналітичні алгоритми будуть працювати надійніше, оскільки аналізу буде піддаватися оригінальне, а не стислий зображення.

До недавнього часу навіть звичайні IP-камери за вартістю реалізації були досить дороги, не кажучи вже про рішення, що володіють вбудованою аналітикою. Однак завдяки появі спеціалізованих процесорів ситуація починає змінюватися. Наприклад, недавно представлений компанією Texas Instruments процесор TMS320DM365 дозволяє створити High-Definition IP-камеру з роздільною здатністю до 1080р (1920х1080 пікселів) при використанні формату стиснення H.264. Внутрішня структура процесора представлена ​​на рис. 1, а приклад побудови IP-камери на основі DM365 - на рис. 2.

Мал. 1. Внутрішня структура процесора TMS320DM365

Мал. 2. Приклад побудови IP-камери на базі процесора TMS320DM365

Дане рішення характеризується високим рівнем інтеграції - процесор має практично всі необхідні для цього модулі: крім процесорного ядра ARM9 на кристалі розміщені апаратний прискорювач для стиснення відео в форматах H.264, MPEG4, MJPEG, VC-1 і MPEG2, багатофункціональний відеопорт, контролер Ethernet 10 / 100 Мбіт / с, аудіокодек, годинник реального часу і досить великий набір периферійних модулів загального призначення (порти введення / виводу, послідовні інтерфейси, таймери і т.п.). При цьому ціна рішення є досить прийнятною для масового ринку - сумарна вартість компонентів для реалізації IP-камери становить менше 50 доларів США, а з огляду на витрати на виробництво, собівартість готового пристрою може бути менше 150 доларів.

Важливо відзначити, що на базі подібних спеціалізованих процесорів Texas Instruments можна реалізувати додаткові інтелектуальні функції по цифровій і аналітичної обробки зображення:

• Автоматичне управління фокусуванням, експозицією і балансом білого;
• Стабілізація зображення;
• Фільтрація шумів в залежності від умов освітлення;
• Детектування і розпізнавання осіб;
• Детектор руху.

Для того, щоб розробники могли максимально швидко провести розробку пристрою, компанія Texas Instruments надає цілу лінійку демонстраційних рішень, що включають в себе всю необхідну документацію на апаратне забезпечення і вихідні тексти програм. Комплекти представляють собою повністю робочі макети різних IP-камер, на базі яких можна при необхідності доопрацювати програмне забезпечення і потім повністю його протестувати (рис. 3).

Мал. 3. Варіанти IP-камер на базі процесорів Texas Instruments

У нижній частині малюнка 3 представлена ​​лінійка рішень для створення відносно простих і недорогих IP-камер. Вони побудовані на базі процесорів DM355 і DM365 з вбудованими апаратними прискорювачами для підтримки різних алгоритмів стиснення і використовують два типи датчиків зображення: 5 Мп CMOS-матриця виробництва компанії Aptina (колишня Micron) і 0,5 Мп CMOS-матриця TC922 компанії Texas Instruments. Ключова особливість останнього датчика - здатність роботи в широкому динамічному діапазоні, що дозволяє розрізняти деталі як у світлих, так і в темних частинах зображення. Такий датчик може успішно застосовуватися в системах розпізнавання автомобільних номерів, особливо в темний час доби, коли звичайну камеру може зліпити світловий потік від фар автомобіля.

У верхній частині малюнка представлені більш інтелектуальні рішення. Крім згаданих вище функцій вони мають додатковими можливостями аналітичної обробки зображення. Ми пропонуємо кілька варіантів подібних систем - в найпростішому випадку до одного з базових комплектів з нижньої частини малюнка додається окрема плата, яка і займається відеоаналітікой. Як процесор на цій платі використовується також спеціалізований мультимедіа-процесор сімейства DaVinci TMS320DM643x. Перевагою даного рішення є масштабованість - замовник може розробити недорогу IP-камеру на базі DM355 або DM365, а потім при необхідності просто додати плату відеоаналітики. Завдяки широкому спектру сумісних за висновками процесорів DM643x з продуктивністю від 300 до 720 МГц, можна не тільки варіювати вартість рішення, а й масштабувати його аналітичні можливості шляхом простої заміни процесора і додавання необхідних програмних модулів. Для підтримки розробників алгоритмів відеоаналітики Texas Instruments пропонує спеціальну бібліотеку VLIB, що містить великий набір функцій, найбільш часто використовуваних при аналітичної обробки зображень. Таким чином, можна відносно просто, як з готових цеглинок, скласти необхідний алгоритм. Ця бібліотека написана для процесора на базі ядра C64 + і може бути безкоштовно завантажена безпосередньо з сайту компанії.

Більш інтегровану систему можна побудувати на базі процесора DM6467, найпотужнішого в сімействі DaVinci. Він містить в собі процесор ARM9, цифровий сигнальний процесор з ядром C64 + і апаратний прискорювач HDVICP для підтримки алгоритмів стиснення, здатний працювати з кадрами з високою роздільною здатністю 1920х1080 пікселів в режимі реального часу. У такій IP-камері функції стиснення відеопотоку і відеоаналітики можуть виконуватися повністю всередині кристалу за допомогою DSP і HDVICP. В даний час компанія Texas Instruments працює над новим поколінням високоінтегрованих процесорів, здатних ефективно проводити як стиснення відеопотоку, так і аналітичну обробку зображень у високому дозволі, що дозволить ще більше підвищити ефективність алгоритмів відеоаналітики.

У даній статті ми коротко розглянули сучасні тенденції на ринку систем відеоспостереження і познайомилися з прикладами реалізації різних IP-камер на елементній базі компанії Texas Instruments. У наступних статтях ми звернемо увагу на інші компоненти систем відеоспостереження, котрі поки залишилися за кадром: багатоканальні цифрові відеореєстратори і відеосервери.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Нові ЦАП від TI - висока
точність і низьке споживання

Компанія Texas Instruments оголосила про випуск ЦАП DAC8568 (16 розрядів), DAC8168 (14 розрядів) і DAC7568 (12 розрядів). Нові продукти призначені для систем збору даних і управління промисловими технологічними процесами, а також для портативних контрольно-вимірювальних приладів. Пристрої оснащені вісьмома каналами прецизійних ЦАП, що забезпечує кращу в галузі комбінацію високої точності і низького енергоспоживання.

Ключові особливості:

• Внутрішній джерело опорного напруги забезпечує чудові показники температурного дрейфу: від 2 ppm / ° C (характерне значення) до 5 ppm / ° C у всьому робочому діапазоні, що значно підвищує точність. Внутрішній джерело опорного напруги підтримує високу початкову точність ± 0,004% (характерне значення); ± 0,02%, виключаючи необхідність в повномасштабної калібрування системи.
• Низька енергія викидів вхідної напруги при зміні кодів, всього 0,1нВ-с, обмежує небажані перехідні процеси і призводить до зменшення сумарних нелінійних спотворень при генерації сигналу.
• Широкий температурний діапазон, від -40 ° C до 125 ° C, забезпечує високу продуктивність в екстремальних умовах.
• Вісім окремих каналів ЦАП в мініатюрному корпусі TSSOP-14 або TSSOP-16 і низька потужність 0,56мВт / канал (включаючи ток внутрішнього джерела опорного напруги) економлять енергію і скорочують необхідну площу монтажу на платі.

В даний час пристрій DAC8568 поставляється в 16-контактному корпусі TSSOP. Пристрої DAC8168 і DAC7568 також поставляються в 14- і 16-контактні корпусах TSSOP.

Про компанію Texas Instruments

В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown. (Як відомо, Burr-Brown увійшла до складу TI так само, як і компанії Unitrode, Power Trend і Klixon). З цього часу компанія КОМПЕЛ отримала доступ до постачання всієї номенклатури вироблених компанією TI компонентів, технологій та налагоджувальних засобів, а також ... читати далі