Itin mažo latento pasiekimas naudojant sudėtinį analoginį vaizdo įrašą į tinklą
Kodavimo modulių plokštės
Dekoderio modulių plokštės
Galima pritaikyti
Nepilotuojamų orlaivių pasaulyje (UAV), Stebėjimas, transliacija, ir pramoninė apžiūra, vaizdo perdavimas realiu laiku yra svarbi misija. Pilotai, operatoriai, ir analitikai pasitiki greitai, stabilus, ir patikimų vaizdo įrašų atsiliepimų, kad galėtumėte nedelsiant priimti sprendimus. Net kelių šimtų milisekundžių vėlavimas gali reikšti skirtumą tarp saugaus manevro ir avarijos, tarp grėsmės aptikimo laiku ar jos nepastebėjimo. Štai kodėl pasiekti itin mažas delsimas vaizdo sistemose.
Kai susiduriama su sudėtinis analoginis vaizdo įrašas (CVBS/AV) šaltinius ir juos paverčiant tinklo vaizdo srautai (AV per IP arba CVBS į Ethernet vaizdo keitikliai), delsos sumažinimas tampa ir techniniu iššūkiu, ir dizaino prioritetu. Šiame straipsnyje nagrinėjama, kaip galima pasiekti itin mažą delsą sudėtinėse vaizdo transliacijos sistemose iš analoginio į IP, kodėl tai svarbu UAV, ir kaip tai leidžia specializuota aparatinė įranga ir glaudinimo būdai.
1. Kodėl UAV programose svarbus itin mažas delsos laikas
UAV operacijoms, kiekviena milisekundė svarbi:
- Kontroliuoti reagavimą: Pilotams reikia greito vaizdo grįžtamojo ryšio navigacijai, ypač ankštose erdvėse, FPV metu (Pirmojo asmens vaizdas) skrydžių, arba karinėse žvalgybos misijose.
- Saugumas: Dėl uždelsto vaizdo gali įvykti nelaimingi atsitikimai, kai UAV skrenda dideliu greičiu arba šalia kliūčių.
- Duomenų tikslumas: Norint stebėti ir stebėti realiuoju laiku, reikia sinchronizuoti UAV jutiklius ir tiesioginius vaizdo kanalus.
- Misijos efektyvumas: Ar žemės ūkyje, eismo stebėjimas, arba reagavimas į avariją, operatoriai turi matyti tai, ką mato UAV, be pastebimo atsilikimo.
Štai kodėl kompozitiniai į IP keitikliai sukurtas UAV ir mobiliosioms vaizdo programoms delsos sumažinimas aukščiau visko.
2. Latencijos iššūkis konvertuojant iš analoginio į IP
Sudėtinis analoginis vaizdo įrašas (CVBS/AV) savo neapdoroto elektrinio signalo forma iš prigimties yra mažo vėlavimo laiko. Tačiau, skaitmeninimo procesas, suspaudžiant, perduodamas, o dekoduojant atsiranda vėlavimų.
Latencijos šaltiniai:
- Analoginis konvertavimas į skaitmeninį (ADC): Analoginių signalų skaitmeninimas.
- Suspaudimas: Vaizdo įrašų kodavimas į skaitmeninius formatus, pvz., H.264 arba H.265.
- Buferis: Reikalingas klaidų taisymui ir paketų tvarkymui IP tinkluose.
- Užkrato pernešimas: Per laidinį eternetą, Bevielis internetas, arba COFDM belaidės nuorodos.
- Dekodavimas: Skaitmeninio srauto konvertavimas atgal į žiūrimą vaizdo įrašą.
Kiekvienas iš šių etapų prisideda prie delsos milisekundžių. Nors vartotojams skirtos sistemos gali toleruoti 500–1000 ms vėlavimą, UAV klasės sistemos taikinys žemiau 100 ms, ir išplėstinėse sąrankose, tokia žema kaip 30 ms.
3. Pagrindinės technologijos, leidžiančios itin mažą delsą
(a) Veiksmingi vaizdo kodekai
- H.264 (Insultas): Plačiai naudojamas, efektyvus, bet prideda šiek tiek vėlavimo dėl suspaudimo sudėtingumo.
- H.265 (HEVC): Siūlo didesnį suspaudimo efektyvumą, sumažinti reikiamą pralaidumą. Pažangūs aparatine įranga pagreitinti H.265 koduotuvai gali pasiekti mažiau nei 50 ms delsą.
- MJPEG (Judėjimo JPEG): Beveik nulinis suspaudimo delsos laikas, tačiau reikalingas labai didelis pralaidumas.
UAV ir sudėtinėms vaizdo programoms, aparatinės įrangos pagrindu sukurta H.265 koduotė siūlo geriausią suspaudimo ir delsos pusiausvyrą.
(b) Aparatūros kodavimo ir dekodavimo įrenginiai
Bendrosios paskirties procesoriai labai vėluoja. Speciali aparatinė įranga, pvz FPGA arba ASIC pagrindu veikiantys vaizdo kodavimo įrenginiai gali apdoroti signalus realiu laiku, pjovimo delsos iki milisekundžių.
(c) COFDM transmisija
Belaidžiam UAV vaizdo įrašui, LOPL (Koduotas stačiakampio dažnio padalijimo tankinimas) užtikrina patikimą perdavimą su minimaliu vėlavimu, net ir aplinkoje, kurioje yra daugiakrypčių trukdžių.
(d) Adaptyvus bitų srautas
Dinamiškai koreguojant bitų spartą pagal tinklo sąlygas, adaptyvus srautinis perdavimas leidžia išvengti buferio vėlavimo.
(e) Mažos delsos protokolai
- RTP/UDP: Greitesnis nei TCP, nes išvengia pakartotinio siuntimo vėlavimų.
- SRT (Saugus ir patikimas transportas): Teikia mažos delsos srautinį perdavimą su klaidų taisymu.
- Pasirinktiniai patentuoti protokolai: Daugelis UAV sistemų naudoja optimizuotus protokolus minimaliam buferiui.
4. Itin mažos delsos CVBS į IP keitiklių dizaino svarstymai
Norint pasiekti itin mažą delsą, keitikliai turi apimti visą dujotiekį:
- Greitas konvertavimas iš analoginio į skaitmeninį:
- Naudokite didelės spartos ADC lustus, optimizuotus sudėtiniam vaizdo įrašui.
- Sumažinkite išankstinio apdorojimo veiksmus.
- Aparatinės įrangos suspaudimas:
- FPGA pagrindu sukurta H.265 koduotė su itin mažo delsos režimu.
- Pasirinkite GOP (Paveikslėlių grupė) atidžiai struktūrizuokite – trumpesnis GOP sumažina vėlavimą.
- Optimizuotas tinklas:
- Pirmenybę teikite RTP/UDP, o ne TCP.
- Naudokite Ethernet arba COFDM belaidžius modulius, pritaikytus vaizdo įrašams.
- Dekodavimo efektyvumas:
- Aparatūros dekoderiai ant žemės imtuvų (FPGA/ASIC).
- Mažas buferio gylis.
- Sistemos integravimas:
- Užtikrinkite uplink (kontrolė) ir žemyn (vaizdo įrašą) yra atskirti, kad būtų išvengta trukdžių.
- Ekrano keitikliai nuo RF triukšmo UAV aplinkoje.
5. Atvejo pavyzdys: UAV sudėtinis vaizdo įrašas į IP srautą
Apsvarstykite UAV su standartine analogine kameros išvestimi CVBS vaizdo įrašas. Norėdami tai perduoti dideliais atstumais:
- Vaizdo įrašas įvedamas į a Sudėtinis CVBS į IP keitiklis.
- Konverteris suskaitmenina signalą, užkoduoja jį naudodamas aparatinę įrangą H.265, ir perduoda jį per Ethernet.
- A COFDM siųstuvas siunčia srautą belaidžiu būdu į antžeminę stotį.
- Ant žemės, a aparatūros dekoderis operatoriui akimirksniu atkuria vaizdo įrašą.
Su optimizuota aparatūra, bendras vėlavimas iki galo gali būti sumažintas iki 30– 50 ms.
Pramonės sprendimo pavyzdys:
Įmonės mėgsta isdb-t.com pasiūlymas Dviejų IP COFDM modulių kurie užtikrina itin mažą UAV naudojimo delsą. Šios sistemos yra sukurtos naudojant:
- Aparatinės įrangos pagreitintas H.265 kodavimas.
- Siaurajuostis aukštyn + plačiajuosčio ryšio žemyn atskyrimas.
- Modulinės HDMI/AV/SDI įvesties parinktys.
Integruojant tokius keitiklius, UAV gali būti patikimi, Sudėtinis vaizdo transliavimas realiuoju laiku net ir daug trukdžių aplinkoje.
6. Svarba už UAV
Nors UAV reikalauja griežčiausių delsos standartų, naudos gauna ir kitos pramonės šakos:
- Transliacija: Norint tiesiogiai transliuoti įvykius naudojant analogines kameras, reikia tiesioginės transliacijos.
- Medicininis vaizdavimas: Nuotolinėms operacijoms reikia nulinės delsos vaizdo sklaidos kanalų.
- Apsaugos sistemos: Saugiai svarbios infrastruktūros stebėjimas realiuoju laiku.
- Pramoninė robotika: Teleoperacijos metu operatoriai reikalauja nedelsiant gauti vizualinį grįžtamąjį ryšį.
Visais šiais atvejais, Sudėtiniai AV-IP keitikliai su itin mažu vėlavimu užtikrinti saugų ir efektyvų veikimą.
7. Itin mažo delsos AV per IP ateities tendencijos
- 5G ir privatūs tinklai: Naudojant itin patikimą mažos delsos ryšį (URLLC) dar greitesniam UAV vaizdo transliavimui.
- AI patobulintas kodavimas: Pažangūs koduotuvai, kurie dinamiškai paskirsto išteklius, kad sumažintų delsą.
- Kraštų apdorojimas: Įmontuotos UAV sistemos, kurios iš anksto apdoroja vaizdo įrašą prieš perduodamą.
- Kelių nuorodų perteklius: Naudojant kelis dažnius ir nuorodas (Pvz., 2.4 GHz + 5.8 GHz) kad būtų užtikrintas nepertraukiamas mažos delsos vaizdo įrašas.
Išvada
Pasiekti itin mažas delsimas Kombinuotiems vaizdo įrašams IP srautiniam perdavimui reikalingas holistinis požiūris: greitas skaitmeninimas, aparatūros pagrindu sukurtas kodavimas, mažos delsos protokolai, ir optimizuotas belaidis perdavimas. UAV programoms, kur reakcijos greitis yra kritinis, konverteriai patinka CVBS į Ethernet/IP vaizdo keitikliai arba AV-over-IP sprendimai vaidinti pagrindinį vaidmenį. Naudojant tokias technologijas kaip H.265 glaudinimas, COFDM moduliacija, ir specialūs aparatūros kodavimo įrenginiai, Šiuolaikiniai UAV gali pasiekti net mažesnį vėlavimą 30 ms – iš esmės teikia vaizdo įrašą realiuoju laiku.
Kadangi UAV technologija ir toliau plečiasi į pramoninę, komercinis, ir gynybos sektoriuose, paklausa patikimas, itin mažo delsos AV-IP keitikliai tik augs. Įmonės mėgsta isdb-t.com peržengia to, kas įmanoma, ribas, užtikrinti, kad UAV būtų ne tik vaizdo įrašas, bet vaizdo įrašas minties greičiu.
Užduoti klausimą
Jūsų pranešimas išsiųstas