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 охвата 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:

1. Передача звука в IP-системе не имеет ограничений по дальности.

2. 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.

3. IP-регистратор способен принять любое количество аудиоканалов совмещенных с потоком IP-камер.
   

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

1. Питание микрофонов.
   

   По типу питания IP-камеры делятся на два типа: использующие питание от линий постоянного тока 12 Вольт 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 12 Вольт, а технология PoE передает по линиям связи 48 Вольт и не позволяет добавлять на линию питания дополнительных потребителей. Для микрофонов требуются дополнительные блоки питания 12 Вольт и протяжка питающего кабеля, что "сводит на нет" плюсы  использования PoE. На PoE линию можно дополнительно установить сплиттер, который сконвертирует микрофону отдельные 12 Вольт, но это приведёт к удорожанию системы видеонаблюдения и уменьшению стабильности её работы.

2. 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.
Компания ОНИКС провела успешное тестирование микрофона CO-MF02 с IP-камерами ComOnyx серии CO- , в том числе с поворотными моделями. 

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, путем спайки "схемы согласования" из подстроченного резистора и понижения уровня  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 2000 м Вольт. 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 4000 мВ, 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.

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 микрофон активного питания 12В, рассчитан 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.