Микрофон для PoE IP-камеры.

  

Учитывая постоянное увеличение требований к уровню безопасности, все большую популярность получают системы видеонаблюдения с возможностью аудио мониторинга.  На охраняемых объектах возникают разные ситуации и наличие записи звука, может оказать существенную помощь. В данной статье будут подробно рассмотрены виды микрофонов и их использование на практике в различных системах видеонаблюдения. 

Активные и пассивные микрофоны. 

Активный микрофон производит усиление сигнала в схеме микрофона, пассивный - нет.

Пассивные микрофоны используются с внешним усилителем и имеют малый уровень шумов, но в отличие от активных моделей, они не столь многофункциональны.

Сегодня в системах видеонаблюдения используются только активные микрофоны, несмотря на то, что они требуют подстройки и улавливают посторонние шумы. 

Активные микрофоны могут быть как с автоматической регулировкой уровня (АРУ) так и без неё.

Внешние и внутренние микрофоны.

По исполнению микрофоны разделяют на встроенные в корпус видеокамеры и внешние, которые подключаются к камере или регистратору по кабелю. 

Встроенные микрофоны имеют ряд недостатков: они широко направленные и не могут обеспечить нужное качество звука, так как улавливают весь окружающий шум. Такие микрофоны недостаточно чувствительны и не способны корректно передавать звук с расстояния в несколько метров.

Для полного охватывания охраняемой зоны, видеокамеры устанавливаются на потолке или в углы помещений, но эти места плохо подходят для получения качественного звука.
Данные точки размещения получают многочисленные отражения звуковых волн, что требует сложных схем усиления и шумоподавления.
Поэтому, при проектировании, для получения направленного звукового потока из зоны наблюдения, необходимо использовать внешние активные микрофоны.

Практическое использование микрофонов.

На сегодняшний день самыми распространенными системами видеонаблюдения с микрофонами являются системы на основе IP, так как они имеют ряд преимуществ:

• Передача звука в IP-системе не имеет ограничений по дальности;
• IP-камеры имеют аудиовход, при подключении микрофона звуковые волны оцифровываются процессором IP-камеры и звук неразрывно добавляется к видеопотоку камеры. Благодаря этому решается проблема синхронизации цифрового видео с аналоговым аудио;
• IP-регистратор способен принять любое количество аудиоканалов совмещенных с потоком IP-камер.

Существует несколько препятствующих факторов при реализации IP-проекта с микрофонами. 

• Питание микрофонов.

  По типу питания IP-камеры делятся на два типа: использующие питание от линий постоянного тока 12Вольт и питающиеся по PoE технологии. Причем PoE питание чаще используется для камер в помещениях.
  Микрофоны, в большинстве случаев, устанавливают в помещениях, но их внутренняя начинка основана на поддержке питания 12Вольт, а технология PoE передает по линиям связи 48Вольт и не позволяет добавлять на линию питания дополнительных потребителей. Для микрофонов требуются дополнительные блоки питания 12Вольт и протяжка питающего кабеля, что «сводит на нет» плюсы  использования PoE.
  На PoE линию можно дополнительно установить сплиттер, который сконвертирует микрофону отдельные 12Вольт, но это приведёт к удорожанию системы видеонаблюдения и уменьшению стабильности её работы.

• Высокая чувствительность аудиовхода IP-камер.

  IP-камеры имеют очень чувствительный аудио тракт по сравнению с аналоговым оборудованием.
  Стандартный микрофон создает в аудио тракте IP-камеры слишком высокую амплитуду сигнала, что влечет за собой высокий уровень шумов и искажений.
  Возможное решение - это использование микрофонов с автоматической регулировкой уровня, но на практике этой регулировки не достаточно для достижения допустимого уровня шумов.
  Возможно производить подбор IP-камеры с микрофонами с более согласованными по сопротивлению входами. Но такой подбор будет не долговечным решением, так как аудио тракты различаются даже в IP-камерах одной серии, к тому же происходит постоянное обновление оборудования.
  У многих моделей IP-камер, оптимальных для системы видеонаблюдения по своим параметрам, аудиовход оказывается слишком чувствительным для работы с имеющимися микрофонами.
  Возможно использование дорогих микрофонов с широким диапазоном подстройки, или добавление в схему микрофона дополнительного подстроченного резистора, но такие микрофоны стоят дороже камеры, а заниматься пайкой можно лишь в единичных случаях.

Микрофон для IP-камер с PoE питанием.

По результатам  монтажа оборудования на объектах, выявилась необходимость в микрофонах, совместимых с чувствительными аудиовходами IP-камер (в том числе ComOnyx). При этом важна поддержка IP-камер с PoE питанием. 

Микрофон CO-MF01 - был разработан брендом ComOnyx для IP-камер с PoE питанием, как конкурентное решение в бюджетном диапазоне, после  чего на его базе был выпущен CO-MF02, отличающийся улучшенными характеристиками.

Важная  особенность CO-MF02 – это возможность получать питание от аудиовхода IP-камеры. 
Аудио тракт IP-камеры имеет определенный уровень постоянного напряжения, он может колебаться от 1 до 4Вольт. В зависимости от суммарного электрического сопротивления от 1 до 16кОм (включая динамическое сопротивление микрофона, которое зависит от уровня напряжения аудио тракта IP-камеры), аудиовход способен обеспечить питание устройства током от 0,2 до 3мА. (Данные основаны на проведенных тестах IP-камер ComOnyx).
Улучшенные характеристики чувствительности CO-MF02, при минимальных 1,5Вольтах холостого хода и токе замыкания питания 1мА, позволяют выдавать уровень амплитуды выходного сигнала, приемлемый для успешной работы.
Пиковый выходной сигнал (от положительного до отрицательного пика) составляет не более 1000мВольт. Дальнейшее усиление выходного сигнала ограничено необходимостью использовать малые «фантомные» токи аудиовходов устройств.

 Компания ОНИКС провела успешное тестирование микрофона CO-MF02 с IP-камерами ComOnyx серии CO- , в том числе с поворотными моделями. 

Однако,важно учитывать тот факт,что данная модель микрофона работает не с каждой IP-камерой, у определенных моделей аудиовход не дает нужных значений, также встречаются камеры, не имеющие «фантомного напряжения» аудиовхода по своей конструкции.

Микрофон CO-MA01 – разработан для IP-камер с питанием 12Вольт.

Разработка дополнительного микрофона с питанием 12Вольт оказалась необходимой, так как не все IP-камеры с чувствительным аудиовходом поддерживают CO-MF02.
Для IP-камер уровень выходного сигнала, посылаемый стандартными 12Вольтными микрофонами, оказывается слишком большим.
В результате пользователь слышит резкий звук и повышенный уровень шума. Это происходит из-за плохого согласования аудиовхода IP-камеры с аудиовыходом микрофона.
С этой проблемой сталкиваются как монтажники систем видеонаблюдения так и конечные пользователи.
Решить вопрос можно самостоятельно, нужно спаять «схему согласования» из подстроченного резистора и понизить уровень выходного сигнала микрофона до допустимого для камеры уровня.

По результатам тестирования IP-камер ComOnyx с образцами микрофонов, имеющих различный уровень выходного напряжения, в производство был запущен CO-MA01. По уровню сигнала эта модель микрофона подходит для большинства IP-камер.
Пиковый выходной сигнал CO-MA01 первой версии составляет 2000мВольт. В дальнейшем амплитуда выходного сигнала была увеличена до 2Вольт. Как показала практика, большинство IP-камер, имеющих чувствительный аудиовход способны принимать такой уровень с приемлемыми искажениями.

Микрофон CO-MA02, с увеличенной до 3Вольт амплитудой выходного сигнала, был разработан для IP-камер и регистраторов.

Если чувствительности CO-MA01 недостаточно - на выходе оператор получит качественный, но тихий сигнал. Решением станет версия активного микрофона CO-MA02, имеющего увеличенную амплитуду выходного сигнала.

Микрофон CO-MA03, с управляемой схемой АРУ и амплитудой выходного сигнала от 0 до 4000мВ, был разработан для IP-камер и регистраторов.

Микрофон CO-MA03 имеет возможность регулировки схемы усиления АРУ.
Во многих случаях данная регулировка помогает монтажнику произвести оптимальную настройку уровня сигнала микрофона, учитывая  особенности помещения.

Технический отдел компании ОНИКС продолжает разработку совместимых решений. Протестированы микрофоны, имеющие различный уровень пикового выходного сигнала: 200мВ, 600мВ, 700мВ, 1000мВ, 1100мВ, 2В, 3В, 3.5-4В. Для партнеров компании возможна разработка версии микрофона CO-MA серии совместимая с IP-камерами Вашего проекта.

Заключение.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются пользователи активных внешних микрофонов:

• Это сложная организация питания микрофона при использовании PoE технологий,
• Проблема в несогласованности уровня выходного сигнала микрофона с возможностями аудиовхода современных камер.

Обе проблемы могут быть решены новыми разработками: 

CO-MF02 – CCTV микрофон фантомного питания, незаменим при использовании IP камер с функцией PoE, так как не требует дополнительного питания; 

CO-MA01 , CO-MA02 , CO-MA03 – CCTV микрофоны активного питания 12В, рассчитанные на использование с IP-камерами и регистраторами имеющими аудиовход различной чувствительности.

Учитывая требования безопасности и популярность систем видеонаблюдения с возможностью аудио мониторинга, используются разные виды микрофонов.
Активный микрофон производит усиление сигнала в схеме микрофона, пассивный - нет.
В основном используются только активные микрофоны, которые могут быть как с автоматической регулировкой уровня (АРУ), так и без неё.
Микрофоны также разделяют на встроенные и внешние, подключенные к камере или регистратору.
Активные микрофоны используют для получения направленного звукового потока из зоны наблюдения.
Самые распространенные системы видеонаблюдения с микрофонами – это системы на основе IP.
Типы питания микрофонов: от линии постоянного тока 12Вольт и от фантомных токов аудиовхода IP-камеры.

Александр Минасян
Технический директор компании ОНИКС