Энкодер это: Энкодеры – назначение, виды, характеристики

Содержание

Энкодеры – назначение, виды, характеристики

Что такое энкодер

Энкодер (преобразователь угловых перемещений) – это электронное устройство, позволяющее с необходимой точностью измерить различные параметры вращения какой-либо детали, как правило, вала электродвигателя или редуктора.

Измеряемыми параметрами могут быть: скорость вращения, угловое положение по отношению к нулевой метке, направление вращения. Фактически энкодер является датчиком обратной связи, на выходе которого цифровой сигнал меняется в зависимости от угла поворота. Этот сигнал обрабатывается и далее подается на устройство индикации или на привод.

Применение энкодеров

Энкодеры широко применяются в промышленном оборудовании в ситуациях, когда необходима точная информация об объекте, который вращается или перемещается. Это может быть лента транспортера с какими-либо деталями или грузами, система измерения длины и проч. Энкодер позволяет цифровым способом узнать точную позицию детали или угол её поворота.

Виды энкодеров

Существуют два вида энкодеров – инкрементальный и абсолютный.

Инкрементальный энкодер по конструкции проще абсолютного и используется в подавляющем большинстве случаев. Данное устройство можно представить как диск с прорезями, который просвечивается оптическим датчиком. При вращении диска датчик включается или выключается в зависимости от того, находится ли он над прорезью или нет. В результате на выходе энкодера формируется последовательность дискретных импульсов, частота которых зависит от разрешения устройства (см. ниже) и частоты его вращения.

Для того, чтобы определять начальное положение (точку отсчета), используется нуль-метка (выход Z, Zero), которая формируется один раз на полный оборот. Для определения направления вращения у энкодеров обычно имеются два выхода (А и В), на которых импульсы сдвинуты по фазе на четверть периода. По разнице фаз можно однозначно определить, в какую сторону вращается вал.

Основным минусом инкрементального энкодера является необходимость непрерывной обработки и анализа сигналов — для этого требуется контроллер и соответствующая программа. Кроме того, чтобы узнать положение инкрементального энкодера после подачи на него питания, необходимо провести инициализацию для поиска нуль-метки.

Абсолютный энкодер имеет более сложное устройство, но позволяет определить угол поворота в любой момент времени, даже в неподвижном состоянии механизма сразу после включения питания. На выходе абсолютного энкодера действует параллельный код Грея, разрядность которого определяет разрешение, а значит и точность показаний датчика.

Основные параметры

Главный параметр любого энкодера – разрешение, то есть количество импульсов (для абсолютного преобразователя – разрядность, или количество бит) на один оборот. Довольно часто используются преобразователи с разрешением 1024 импульса на оборот.

Прочие параметры:

  • напряжение питания – от 5 до 24 В
  • тип вала – сплошной, полый, без вала (сквозное отверстие)
  • диаметр вала или отверстия
  • тип выхода – как правило, транзисторный выход с открытым коллектором
  • также учитываются размер корпуса, тип крепления и степень защиты

Также учитываются размер корпуса, тип крепления и степень защиты.

Монтаж

Энкодер крепится на валу, параметры вращения которого измеряются. Для монтажа используется специальная переходная муфта, позволяющая компенсировать возможную несоосность с валом энкодера, при этом его корпус должен быть жестко зафиксирован.

Другой вариант крепежа подходит для преобразователей с полым валом. В этом случае вал, параметры вращения которого подлежат измерению, непосредственно входит внутрь преобразователя и фиксируется в полой втулке либо в сквозном отверстии. В данном случае корпус энкодера не фиксируется, за исключением какой-либо пластины или ограничителя, не позволяющей ему вращаться.

Подключение

В простейшем случае, если позволяет ситуация, выход энкодера можно подключить ко входу счетчика и запрограммировать его на измерение скорости.

Но, как правило, энкодер используется совместно с контроллером. К контроллеру подключаются все необходимые выходы, и его программа рассчитывает скорость, ускорение, положение объекта с необходимыми коэффициентами и размерностями.

Например, энкодер установлен на валу электродвигателя, который перемещает одну деталь по направлению к другой. Путем вычислений на экране оператора отображается зазор между деталями, а при достижении некоторого минимального зазора движение деталей прекращается, чтобы избежать их повреждения.

Также преобразователи угловых перемещений нередко используются в качестве элемента обратной связи на валу двигателя, подключенного через частотный преобразователь. В этом случае энкодер устанавливается на валу двигателя или редуктора, и подключается к частотнику через специальную плату сопряжения. Таким образом, появляется возможность точного позиционирования поддержания нужной скорости и момента двигателя.

Другие полезные материалы:
10 типичных проблем с частотниками

FAQ по электродвигателям
Использование тормозных резисторов с ПЧ

Что такое энкодер и его сферы использования?

Благодаря инженерному интересу к робототехнике и ее возможностям, стремительному развитию автомобилестроения и оптимизации работы электро-вычислительных машин, в технике появилось новое устройство под названием энкодер.

Что такое энкодер? Если быть более точным, то энкодер – прибор, который конвертирует угловое или линейное перемещение в последовательность сигналов.

Известен еще как датчик угла поворота – преобразует угол поворота объекта, который вращается (вал) в электрические сигналы, позволяющие определить тот же угол поворота (вала), направление его вращения и положение относительно оси.

Потребность в данном датчике возникла при поиске новых, более совершенных методов создания и работы всем известных сервомоторов. Первым был импульсный магнитный энкодер, который определял положение ротора в системе бесщеточного двигателя постоянного тока (двигатель с электронной коммутацией). Энкодер во время вращения производил импульсы по числу полюсов магнита.

На данный момент по типу действия, мы имеем как минимум три вида энкодеров:

  1. Магнитные;
  2. Магниторезисторные;
  3. Оптические.

Наряду с энкодерами, нередко используются и датчики температуры, поскольку там, где есть механическое или любое другое движение возникает трение и рост температуры, значения которой не должны превышать допустимых норм.

Сферы применения энкодеров

Энкодер используется в:

  • печатной промышленности – вращение валов, по которым проходит печатная бумага и краска;
  • металлообработке – вращение валов с металлическими лентами и т.д;
  • робототехнике – движение разных частей тела робота;
  • автомобильной технике – определение положения колес при повороте;
  • городском хозяйстве — лифтовой технике;
  • пищевая, химическая промышленность — автоматы для фасовки, упаковки и разлива;
  • электро-вычислительная техника — компьютерные мыши;
  • электротехника – сервомоторы и прочих устройствах, требующих точных измерений показателей движения элементов и объектов.

Учитывая то, что как минимум в пяти из девяти пунктов используются установки, принцип работы которых основан на давлении воздуха/масла/краски, то не лишними будут и датчики давления. Они позволят вовремя определить уровень износа постоянно работающих механизмов и заменить их без вреда для производства.

Выбирая электронное, электронно-механическое и механическое оборудование в интернет-магазине «Энергопуск», вы обеспечиваете свое производство или дом только качественными устройствами, которые будут достойно служить вам.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Энкодер что это такое

Определение направления вращения в осциллограмме

Энкодер что это такое? Весьма часто в автомагнитоле, принтере, и других  электронных устройствах можно видеть такие электронные компоненты, как энкодер. Так что же это такое? Может  быть это переменный резистор? Вовсе нет.

Инкрементальный (или инкрементный, от англ. increment — «увеличение») энкодер (датчик угла поворота) — это электронно-механический компонент, который преобразовывает вращательное движение вала в пачки электрических импульсов, позволяющих определить направление и угол  вращения самого вала. Также, зная число импульсов в единицу времени, можно определить и скорость вращения. Основным отличием инкрементальных энкодеров от абсолютных является то, что они могут сообщать лишь о величине изменения их положения, а не об абсолютном своем состоянии. Самым популярным примером использования инкрементального энкодера в повседневной жизни, является ручка регулировки громкости современной автомобильной магнитолы с цифровым управлением.

Также энкодеры идеально подходят для реализации навигации по различным меню.

Инкрементальные энкодеры бывают оптическими, магнитными, контактными. Вне зависимости от принципа устройства все инкрементальные энкодеры на выходе генерируют 2 линии (A и B) с импульсами смещенными относительно друг друга. Именно по смещению импульсов можно судить о направлении вращения. А по количеству импульсов — об угле поворота.

Каждый инкрементальный энкодер имеет следующую основную характеристику — дискретность (количество шагов, положений между импульсами, на один оборот вала). Благодаря дискретности, можно вычислить угол единичного изменения положения. Например, энкодер Borns 3315-9 за полный оборот генерирует 30 импульсов. А это значит, что каждый шаг эквивалентен повороту на 12°. Помимо этого, вал энкодера фиксируется в каждом положении между каждой пачкой импульсов.

Классифицировать энкодеры можно распределив их по четырём большим группам:

  • контактные энкодеры
  • магнитные энкодеры
  • оптические энкодеры
  • энкодеры для аудиоаппаратуры

Если мы говорим контактных механических энкодерах то, ключевым элементом  энкодера являются две пары подпружиненных  контактов и металлическая пластина с засечками с компактным механизмомм размыкателя. При вращении вала, каждая пара контактов замыкается и размыкается. Но эти пары контактов расположены таким образом, что при вращении вала энкодера в разные стороны порядок замыкания/размыкания контактов разный  и, благодаря этому моменту, можно определить направление вращения вала механического энкодера.

Магнитные энкодеры для своей работы используют эффект Холла, обеспечивающий изменение проводимости полупроводника в зависимости от значени индукции магнитного поля. Оптические или оптоэлектронные энкодеры содержат в себе миниатюрную оптопару, и крыльчатку обеспечивающую  преобразование угла поворота в пачки импульсов.

На иллюстрации изображена структура механического контактного энкодера:

 

 

Что такое энкодер? — СТЛ-ГРУПП

Контроллер (датчик) положения вращающегося объекта или по-другому энкодер — это электромеханическое устройство, с помощью которого можно определить положение вращающейся оси (вала).

У нас вы можете заказать энкодеры промышленные, а именно инкрементальные, абсолютные, оптические энкодеры… 

В данном устройстве механическое движение преобразовывается в электрические сигналы, определяющие положение объекта, дают информацию об угле поворота вала, его положении и направлении вращения. С помощью энкодера также можно измерить длину и расстояние или установить перемещение инструмента.

Энкодеры имеют широкую сферу применения в печатной промышленности, металлообработке, лифтовой технике, автоматах для фасовки, упаковки и розлива, в испытательных стендах, а также в роботах и прочих машинах, требующих точной регистрации показателей движения частей. Они практически полностью заменили широко распространенные ранее сельсины.

Типы энкодеров

Выделяют следующие типы энкодеров: инкрементальные (инкрементные) и абсолютные.

Инкрементальный энкодер

Инкрементальный энкодер — это устройство, которое определяет угол поворота вращающегося объекта, выдавая импульсный цифровой код. Используется для определения скорости вращения вала (оси), когда нет нужды сохранять абсолютное угловое положение при выключении питания. То есть, если вал неподвижен, передача импульсов прекращается. Другими словами, если включить энкодер этого типа, то отсчет поворота угла начнется с нуля, а не с угла на который он был выставлен до момента выключения. Оси объекта и энкодера соединяются между собой с помощью специальной гибкой переходной муфты или жесткой втулки, либо энкодер может помещаться собственно на сам вал. Основным преимуществом инкрементальных энкодеров является их простота, надежность и относительно низкая стоимость.

Абсолютный энкодер

Абсолютный энкодер выдает цифровой код, различный для каждого положения объекта, позволяет определять угол поворота оси даже в случае исчезновения и восстановления питания и не требует возвращения объекта в начальное положение, что является несомненным преимуществом этого типа энкодеров. Так как угол поворота всегда известен, то счетчик импульсов в этом случае не нужен. Сигнал абсолютного энкодера не подвергается помехам и вибрации и тем самым для него не нужна точная установка вала. Абсолютный энкодер используется в высокоточных системах: робототехника, станки с числовым программным управлением и др.

Классификация по принципу действия

По принципу действия энкодеры различают:

  • оптические
  • магнитные
  • магниторезисторные

Оптические


Конструкция оптического энкодера состоит из специального оптического диска, светоизлучающего диода и фотодетектора. Диск с нанесенной оптической шкалой (поверхность диска состоит из прозрачных и непрозрачных участков) жестко закрепляется на валу. При вращении объекта специальный датчик считывает информацию и преобразовывает ее в импульсы.

Магнитные


Магнитный энкодер включает в себя вал с магнитом и датчиком Холла, который регистрирует последовательность прохождения магнитных полюсов (северные и южные) и измеряет скорость и направление вращения.

Магниторезисторные


Магниторезистивный энкодер состоит из катушки помещенной в магнитное поле, катушка закрепляется на валу. При вращении катушки ее витки будут изменять положение относительно поля, они будут то пералельны полю, то перпенликулярны, соответсвенно ток в катушке будут меняться. Таким образом, протекащий через катушку ток будут изменяться в зависимости от угла поворота вала.

Параметры, на которые необходимо обратить внимание при выборе энкодеров

При выборе энкодера следует обратить внимание на следующие параметры:

  • Число импульсов на оборот (число бит у абсолютных энкодеров). От данного показателя зависит точность системы — чем больше импульсов тем выше точность.
  • Вал, отверстие под вал (и их диаметр). От этого зависит каким образом на энкодер будет передаваться вращение, либо объект будет подсоединяться к отверстию энкодера, либо на вал энкодера будет передаваться вращение с помощью, например, зубчатой передачи или ремня.
  • Тип выходного сигнала энкодера (HTL, TTL, RS422, двоичный код, код Грея, и др.). Данный параметр влияет на снятие сигнала энкодера и дальнейшую его передачу..
  • Напряжение питания. От этого показателя зависит работа системы и точность снятия сигнала.
  • Длина кабеля или тип разъема влияют на возможности установки рабочей системы.
  • Другие требования по крепежу (необходимость муфты, монтажного фланца, крепежной штанги и др.). Данный параметр влияет на устойчивость установки и тем самым на точность системы.
  • Важна также степень защиты энкодера от проникновения пыли и влаги.

это датчик измерение угла поворота объекта во время вращения

Энкодер — это датчик для измерение угла поворота объекта во время вращения. Он конвертирует угловое или линейное перемещение в последовательность сигналов, применяемый в промышленной области с целью преобразования подконтрольной величины в электрический сигнал.

Энкодеры подразделяются на инкрементальные и абсолютные — они достигают очень высокого разрешения. Оптические, резисторные и магнитные энкодеры работают через шинные интерфейсы.

Технический прогресс никогда не стоял на месте и вместе с возникновением новых инженерных задач, вставала и необходимость их решения, так появился прибор энкодер. 

Что такое энкодер?

Основная задача энкодера – измерение угла поворота объекта во время вращения. Он конвертирует угловое или линейное перемещение в последовательность сигналов.

Конструкция устройства представляет закрепленный на валу диск с делениями, каждое из них однозначно определяет некоторый диапазон положений вала, а также прибор для считывания этих значений.

Магнитные энкодеры

Являются надежными и долговечными. Не требуют использования батарей. Не имеют зубчатых передач, обеспечивая механическую простоту. Небольшие габариты позволяют использовать их в очень ограниченном пространстве. Магнитные и электромагнитные энкодеры не подвержены износу и лишены недостатков энкодеров механических.

Механические датчики

Подходят для использования в зонах с интенсивными магнитными полями. Не используются в условиях тяжелой работы в промышленности, так как они легко подвержены износу и недолговечны. Их часто используют для микроволновой печи и в качестве регулятора громкости в музыкальном центре.

От надежности такого датчика зависит эффективность и качество работы оборудования. Наша компания поставляет энкодеры различных типов немецкой фирмы ASM. Широкий ассортимент продукции представленной на нашем сайте предлагает магнитные, абсолютные, инкрементальные, оптические энкодеры и др. Для того, чтобы купить энкодер, узнать стоимость оборудования или получить консультацию по техническим вопросам, заполните простую форму онлайн-заявки.

Статьи по теме

Продукция по теме

Энкодеры производства купить у официального представителя в Москве, Санкт-Петербурге и других городах России. ООО «КДП». Мы с удовольствием просчитаем сроки поставки. Заполните форму ниже или позвоните по телефону 8 800 302 57 56.

Энкодер — это… Что такое Энкодер?

Оптические энкодеры

Оптические энкодеры имеют жёстко и закреплённый соосно валу стеклянный диск с прецизионной оптической шкалой. При вращении объекта оптопара считывает информацию, а электроника преобразовывает её в последовательность дискретных электрических импульсов. Абсолютные оптические энкодеры — это датчики угла поворота, где каждому положению вала соответствует уникальный цифровой выходной код, который наряду с числом оборотов является основным рабочим параметром датчика. Абсолютные оптические энкодеры, так же как и инкрементальные энкодеры, считывают и фиксируют параметры вращения оптического диска.

Магнитные энкодеры

Магнитные энкодеры с высокой точностью регистрируют прохождение магнитных полюсов вращающегося магнитного элемента непосредственно вблизи чувствительного элемента, преобразуя эти данные в соответствующий цифровой код.

Механические и оптические энкодеры с последовательным выходом

Содержат диск из диэлектрика или стекла с нанесёнными выпуклыми, проводящими или непрозрачными участками. Считывание абсолютного угла поворота диска производится линейкой переключателей или контактов в случае механической схемы и линейкой оптронов в случае оптической. Выходные сигналы представляют собой код Грея, позволяющий избавиться от неоднозначности интерпретации сигнала.

Крепление

Представленные датчики соединяются с вращающимся объектом посредством нормального или полого вала, последний может быть как сквозным, так и несквозным (тупиковым). Вал вращающегося объекта и вал энкодера соединяют механически при помощи гибкой или жёсткой соединительной муфты. В качестве альтернативы энкодер монтируют непосредственно на вал объекта, если энкодер имеет полый вал. В первом случае вероятная несоосность и допустимые биения компенсируются деформацией гибкой втулки. Во втором возможна фиксация энкодера посредством штифта.

Ссылки

Примечания

См. также

Что такое абсолютный энкодер и где он используется

Содержание:

 

Абсолютный энкодер – это датчик углового положения, который выдаёт информацию о положении в виде многоразрядного цифрового кода. Каждый код является уникальным в пределах диапазона измеряемых угловых положений. Благодаря этому абсолютные энкодеры могут сразу же после включения питания выдавать действительную информацию о положении, без необходимости перемещения в начальное положения и поиска нулевой (индексной) метки, как это происходит у инкрементных энкодеров.

 

Принцип работы абсолютного энкодера

Энкодеры, выпускаемые в настоящее время, могут работать используя различные физические принципы. Основные из них – это оптический, в котором для получения информации о положении используются изменения пучков света, магнитный, в котором работа производиться с изменениями магнитного поля и ёмкостной – в этом случае для определения положения используются изменения электрического поля. Каждый из этих принципов может быть реализован различными способами

Оптические

Оптические энкодеры для работы используют изменение световых пучков, происходящее при вращении кодового диска, с которым эти световые пучки взаимодействуют. Оптические энкодеры строятся по двум основным схемам: пропускательной и отражательной. В пропускательной схеме световые пучки проходят через прорези в непрозрачном кодовом диске, после чего попадают на фотоприёмники. В отражательной схеме на кодовом диске чередуются рассеивающие и зеркальные участки. Свет, отражающийся от зеркальных участков, попадает в фотоприёмники.

 

Магнитные

Все магнитные энкодеры используют для работы изменения магнитного поля, происходящие в результате вращения кодового диска. Отличия между разновидностями магнитных энкодеров заключаются в способах измерения этих изменений. Чаще других можно встретить магнитные энкодеры следующих видов:

Индуктивные – изменения магнитного поля оцениваются по изменению взаимной индуктивности обмоток расположенных на вращающейся и неподвижной части энкодера.

На датчиках Холла –для оценки изменения магнитного поля используются датчики на эффекте Холла.

Магнито-резистивные – в качестве чувствительного элемента этих датчиков используются материалы изменяющие своё сопротивление в магнитном поле.

Ёмкостные

Принцип работы основан на оценке изменений электрического поля, происходящих при вращении кодового диска специальной формы. Изменение электрического поля оценивается по изменению ёмкости конденсаторов, образованных обкладками на неподвижной части энкодера и вращающимся кодовым диском.

Классификация

Абсолютные энкодеры различаются по максимальному углу поворота на котором все коды формируемые энкодером не совпадают друг с другом. По этому признаку их разделяют на однооборотные и многооборотные.

У однооборотных энкодеров после совершения одного полного оборота вала выдаваемые коды начинают повторяться – то есть информация о положении вала является однозначной только в рамках одного  оборота.

У многооборотных выдаваемый код начинает повторяться при совершении более чем одного оборота. Выдаваемый ими код однозначно соответствует положению при перемещении более чем на один оборот – до достижения максимального числа оборотов которое может подсчитать энкодер.

Способ подсчёта количества оборотов в энкодерах также может быть реализован по-разному. Один из способов – с механической передачей – заключается в том что в энкодер устанавливается дополнительная понижающая зубчатая передача на выходе которой одному полному обороту вала энкодера соответствует небольшая часть оборота её выходного вала. После такого преобразования количество оборотов можно подсчитать измеряя угол поворота входного вала дополнительной механической передачи используя те же самые технологии что и при измерении угла поворота энкодера в пределах одного оборота. Другой способ — это подсчёт количества оборотов при помощи встроенной в энкодер электроники. Такой способ не требует усложнения конструкции, но требует обеспечения бесперебойной подачи питания на энкодер – чтобы информация о количестве подсчитанных оборотов сохранялась даже при выключении или пропадании питания.  В настоящее время это часто реализуется при помощи подключения аккумулятора.

Двоичный код и код Грэя

В оптических энкодерах положение определяется (в простейшем случае) путём считывания сигналов на нескольких дорожках. Каждой дорожке соответствует свой датчик, который выдаёт соответствующий сигнал являющийся одним из разрядов двоичного кода. Если при считывании значение хотя бы одного из разрядов искажается, то значение, передаваемое двоичным кодом, при этом тоже будет передано с ошибкой. Величина этой ошибки зависит от того в каком из битов двоичного кода она произошла. При искажении в старших битах кода ошибка будет больше (единицы старших битов двоичного кода), при ошибке в меньших битах – ошибка будет меньше (единицы младших битов двоичного кода).  В энкодерах, выполненных по другим технологиям, двоичный код появляется в результате обработки сигнала с первичных датчиков, но и в этом случае сформированный двоичный код подвержен сбоям и помехам. Последствия в обоих случаях совпадают. Для того чтобы предотвратить возникновение больших ошибок в двоичном коде при единичных сбоях вместо двоичного кода можно использовать код Грея. Он отличается от двоичного кода тем, что два любых соседних значения кода (отличающихся на единицу) будут отличаться только в одном бите. Поэтому даже при возникновении сбоев возникающая ошибка не будет превышать единицы младшего разряда кода.

А – Код Грея, B – двоичный код.

 

Как выбрать энкодер?

Для того чтобы выбранный энкодер успешно решал задачи, возлагаемые на него в системе, куда он установлен, при выборе нужно обращать внимание на его основные параметры.

  • Разрешение. Разрешение определяет какое минимальное перемещение вала датчика генерирует отличающиеся коды на выходе датчика и, следовательно, может быть измерено энкодером. У абсолютных датчиков различается разрешение на одном обороте и максимальное количество оборотов (то есть разрешение на всём рабочем диапазоне энкодера).
  • Интерфейс. Значения углов измеренных энкодером может выводиться в различных форматах. Среди абсолютных энкодеров наиболее популярны последовательные интерфейсы
  • Технология. Энкодеры выполненные по различной технологии обладают различными свойствами, как в смысле возможности обеспечить те или иные параметры в рамках некоторой технологии, так и в смысле подверженности или стойкости к влиянию отдельных факторов окружающей среды.
  • Конструкция. По конструкции энкодеры могут быть очень различны: существуют встраиваемые модели, у которых нет собственного корпуса и которые могут работать только после установки в целевую систему. Более распространены корпусированные модели, выполненные в виде отдельных узлов.
  • Условия работы. Энкодеры могут использоваться в различных технических устройствах, которые работают в различных условиях окружающей среды : при различной температуре, влажности, ударах и вибрациях, при наличии помех различного уровня и природы, в присутствии пыли, грязи, паров и брызг различных технологических жидкостей. Датчики несоответствующие условиям работы в техническом устройстве по всем перечисленным факторам, не смогут обеспечить надёжной работы устройства.

Области применения абсолютных энкодеров

Изделия широко применяются в современных сложных технических системах. Вот лишь некоторые примеры:

  • Робототехника
  • Станки и обрабатывающие центры
  • Протезы и экзоскелеты
  • Двухкоординатные устройства наведения для оптического и телекоммуникационного оборудования
  • Автоматизированные тестовые и измерительные системы

Что такое кодировщик | Variohm Eurosensor

Энкодер — это электромеханическое устройство обратной связи, используемое для предоставления информации о положении, скорости, счетчике или направлении. Энкодеры — это тип датчика положения и часть нашего ассортимента продукции здесь, в Variohm.

Энкодеры

используются в широком спектре оборудования во многих отраслях промышленности и преобразуют движение в электрический сигнал, считываемый устройством управления системой, обеспечивающим выполнение функции или процесса.

Кодеры

обычно состоят из пластикового или металлического корпуса для защиты электроники, обычно работают по магнитному или оптическому принципу и имеют различные варианты монтажа на поверхности в зависимости от требований приложения.

Для чего используется кодировщик?

Некоторые из наиболее распространенных приложений для кодировщиков включают:

  • Для продольной резки
  • Робототехника
  • Печать и этикетирование
  • Упаковка
  • Автоматика
  • Начинка
  • Сортировка
  • Транспортировка

Типы энкодеров

Есть два основных типа энкодеров; Инкрементальные энкодеры и абсолютные энкодеры

Что такое инкрементальный кодировщик

Инкрементальный (или относительный) энкодер имеет два выходных сигнала; A и B или высокий и низкий, он обеспечивает постоянный поток высоких и низких выходных сигналов, периодически перемещаясь из одного положения в другое.Конкретное положение устройства не измеряется, данный вывод показывает, что положение изменилось.

Инкрементальные энкодеры

используются в приложениях, где необходимо контролировать повторяющееся движение в одном и том же направлении, например:

  • Общая автоматизация производства
  • Применение в тяжелых условиях на бумажных фабриках и т. Д.
  • Робототехника
  • Измерение скорости

Что такое абсолютный энкодер

Абсолютный энкодер обеспечивает истинное абсолютное положение с помощью различных цифровых интерфейсов / выходов с высоким разрешением (бит) для большей точности.

Абсолютные энкодеры

могут использоваться в тех случаях, когда необходимо знать точное положение, например;

  • Положение телескопа
  • Положение крана
  • Позиционирование клапана
  • Станок
  • Линейный привод
  • Положение двигателя
  • Подъемник и лебедка

Есть два типа абсолютных энкодеров; однооборотные и многооборотные. Однооборотные абсолютные энкодеры могут определять точное положение за один полный оборот.Многооборотные абсолютные энкодеры могут обеспечивать обратную связь по положению за счет нескольких оборотов вала — иногда до полумиллиарда оборотов. Многооборотные энкодеры всегда могут указать точное положение, даже если питание отключено и энкодер перемещается, он узнает свое новое положение при восстановлении питания.

Энкодеры от Variohm

Ознакомьтесь с полным ассортиментом, который мы можем предложить;

Когда абсолютный кодировщик подходит для вашего дизайна?

Когда вам нужно измерить скорость, направление движения или положение вращающегося вала, вам, скорее всего, понадобится угловой энкодер.И когда приходит время выбрать один, следует учитывать два основных типа: инкрементный энкодер и абсолютный энкодер.

Очень важно сделать правильный выбор, поэтому мы составили это краткое руководство по абсолютным энкодерам, чтобы помочь вам понять, что они собой представляют, чем они отличаются от инкрементальных энкодеров, и в каких ситуациях он может вам понадобиться.

Что такое абсолютный энкодер?

Абсолютный энкодер предоставляет уникальное значение положения или слово данных в каждой точке вращения, представляющей «абсолютное» положение энкодера.С того момента, как вы включите его, абсолютный энкодер может сказать вам точное положение вращающегося вала, которое он измеряет. Это достигается за счет использования оптического, магнитного или емкостного датчика для считывания уникального кода с диска, который вращается вместе с валом. Что особенно важно, абсолютный энкодер может делать это без необходимости поворачивать вал и может отслеживать это положение даже в случаях временной потери мощности. Чем больше уникальных кодов записано на диске кодировщика, тем точнее будет считывание вашего местоположения.

Сравнение диска оптического и емкостного кодировщика

Разрешения представлены в битах (двоичных цифрах), которые соответствуют количеству уникальных слов данных за один оборот. Абсолютные энкодеры также бывают однооборотные и многооборотные. Однооборотные энкодеры предоставляют данные о позиционировании за один полный оборот, 360 °, причем выходной сигнал повторяется при каждом обороте вала. Многооборотные энкодеры также предоставляют данные о местоположении за один оборот, но имеют дополнительный счетчик «оборотов», который измеряет количество оборотов.

Абсолютные и инкрементальные энкодеры

И наоборот, инкрементный энкодер работает, генерируя импульсы при вращении вала. Типичный инкрементальный энкодер генерирует 2 прямоугольных сигнала, сдвинутых по фазе на 90 градусов. Эти импульсы должны отслеживаться или подсчитываться электроникой, внешней по отношению к энкодеру.

Типичные формы сигналов инкрементного энкодера на 90 ° вне фазы

Разрешение представлено числом импульсов на оборот, PPR, и представляет количество высоких импульсов, которые инкрементный энкодер будет получать от любого из его выходов прямоугольной формы.Дополнительную информацию о PPR кодировщика можно найти в нашем блоге по этой теме.

Поскольку выходной сигнал инкрементального энкодера всегда находится только в 1 из 4 повторяющихся состояний, энкодер должен быть привязан к известному фиксированному местоположению или «дому», чтобы предоставить значимую информацию о местоположении. Из исходного положения, часто совпадающего с индексным импульсом энкодера, затем можно отследить приращение вращения вала и узнать абсолютное положение вала. Это должно происходить каждый раз при включении инкрементального энкодера или в случае временного отключения питания.Следовательно, получение показания абсолютного положения занимает больше времени — и валу необходимо повернуться, чтобы обеспечить его.

Инкрементальные энкодеры менее сложны, чем абсолютные модели, и поэтому обычно менее дороги (хотя разница в цене сокращается). Если вы отслеживаете только скорость, направление движения или относительное положение, инкрементальный энкодер обычно является лучшим вариантом, но когда абсолютное положение является вашей ключевой задачей, абсолютный энкодер — лучший вариант.

Почему следует выбирать абсолютный энкодер вместо инкрементального?

Во-первых, поскольку абсолютный энкодер поддерживает положение вала, положение становится известным, как только вы подаете на него мощность. Вам не нужно ждать завершения процедуры наведения или калибровки, и вы можете быстрее получить данные о положении при запуске или после сбоя питания, даже если вал был повернут при выключенном кодировщике.

Знание абсолютного положения при запуске может быть важным во многих системах, где в определенных положениях можно безопасно продолжать вращать вал в одном направлении, но не в другом.В зависимости от области применения неправильная установка может привести к повреждению оборудования, телесным повреждениям или еще более серьезным последствиям. В подобных ситуациях очень важно знать точное положение вращающегося устройства до того, как какие-либо части начнут двигаться.

Не менее важно, что абсолютный энкодер обеспечивает истинное положение в реальном времени. Поскольку все больше и больше систем становятся цифровыми с подключением к центральной коммуникационной шине, возможность опроса кодировщика для определения положения в реальном времени, когда и по мере необходимости, с минимальной задержкой, является большим преимуществом.Чтобы отслеживать свое положение с помощью инкрементального энкодера, даже после последовательности наведения, вам необходимо отслеживать все импульсы с помощью внешней схемы (обычно с помощью квадратурного декодирования). В дополнение к необходимой внешней цепи это также означает, что существует некоторая задержка при определении позиции.

Абсолютные энкодеры генерируют уникальное цифровое «слово» для каждой позиции в заявленном разрешении.

Есть и другие преимущества. Системы, которые реализуют абсолютные энкодеры, обычно менее восприимчивы к электрическому шуму, потому что они получают положение путем считывания кода с проверкой ошибок из двоичных энкодеров или в цифровом виде по последовательной шине, а не инкрементальные энкодеры, которым необходимо подсчитывать импульсы.

С этим связан тот факт, что относительно просто объединить более одного абсолютного энкодера в одной системе — возможно, для автоматизации производства или в роботизированной руке с несколькими шарнирами. Если вы используете инкрементальные энкодеры, мониторинг выходов с нескольких устройств может стать очень сложным, требуя значительной вычислительной мощности. Но с помощью абсолютных энкодеров, особенно тех, которые вы можете подключить к центральной коммуникационной шине, вы можете получать данные от каждого из них индивидуально, что требует гораздо меньшей вычислительной мощности для интерпретации показаний.

Приложения абсолютного энкодера

Изложив основные различия между абсолютными и инкрементальными энкодерами, давайте кратко рассмотрим некоторые конкретные сценарии, в которых используются абсолютные энкодеры.

Ключевым рынком является робототехника — быстро развивающаяся область, охватывающая широкий спектр секторов. В производстве вы найдете роботизированные манипуляторы, используемые для сборки, сварки, распыления краски и других задач. Вы также найдете их в сфере здравоохранения. Например, удаленная хирургия требует больших объемов исключительно точной позиционной информации от роботизированных рук.Роботы-помощники по дому — еще один новый пример использования абсолютных кодировщиков.

Тем не менее, это всего лишь одна область, поскольку все больше систем переходят на цифровой формат, а разница в цене между инкрементальными и абсолютными энкодерами сокращается, разнообразие приложений для абсолютных энкодеров становится почти бесконечным, как на промышленном, так и на потребительском рынках. Абсолютные энкодеры — от автоматических ворот и подвесов камеры до автоматизации производства — являются высокоэффективным и все более экономичным способом определения положения.

Опции вашего абсолютного энкодера

Выбор правильного типа энкодера для вашего продукта очень важен, поэтому так важно понимать ключевые различия между инкрементальными и абсолютными энкодерами. С сокращением ценового разрыва и изменением технологий абсолютные энкодеры обладают множеством явных преимуществ по сравнению со своими инкрементальными аналогами, что делает их интересным вариантом для удовлетворения ваших требований к обратной связи по положению.

Дополнительные ресурсы


У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу cuiinsights @ cuidevices.ком

Инкрементальные энкодеры

| Полное руководство

Как работает инкрементальный кодировщик?

Инкрементальный энкодер выдает указанное количество импульсов за один оборот энкодера. Выходной сигнал может быть одной строкой импульсов (канал «A») или двумя строками импульсов (канал «A» и «B»), которые смещены для определения вращения. Эта фазировка между двумя сигналами называется квадратурой.

Узнайте больше о выходе квадратурного энкодера здесь

В инкрементальном оптическом энкодере типичный узел состоит из узла шпинделя, печатной платы и крышки. Печатная плата содержит матрицу датчиков, которая создает только два основных сигнала для определения положения и скорости. В инкрементальном оптическом энкодере оптический датчик обнаруживает свет, проходящий через маркированный диск. Диск перемещается по мере вращения узла шпинделя, и информация преобразуется печатной платой в импульсы. В инкрементальном магнитном энкодере оптический датчик заменяется магнитным датчиком, а вращающийся диск содержит ряд магнитных полюсов.

Опционально могут быть предоставлены дополнительные сигналы:

Индексный канал или канал «Z» может быть предоставлен в виде сигнала одного импульса на оборот для проверки начала отсчета и подсчета импульсов на каналах A и / или B. Этот индекс может быть привязан к A или B в их различных состояниях. Он также может быть без ворот и иметь различную ширину.

Коммутационные (U, V, W) каналы также могут быть предоставлены на некоторых кодерах. Эти сигналы согласованы с коммутационными обмотками серводвигателей. Они также гарантируют, что привод или усилитель для этих двигателей подает ток на каждую обмотку в правильной последовательности и на правильном уровне.

Альтернативные варианты инкрементального поворотного энкодера

В то время как инкрементальные энкодеры обычно используются во многих приложениях обратной связи, резолверы и абсолютные энкодеры предоставляют альтернативы в зависимости от требований приложения и среды.

Инкрементальные энкодеры и резольверы

Резольверы

— это электромеханические предшественники кодировщиков, основанные на технологии времен Второй мировой войны. Электрический ток создает магнитное поле вдоль центральной обмотки. Есть две обмотки, перпендикулярные друг другу.Одна обмотка фиксируется на месте, а другая перемещается по мере движения объекта. Изменения силы и местоположения двух взаимодействующих магнитных полей позволяют резольверу определять движение объекта.

Простота конструкции резольвера делает его надежным даже в экстремальных условиях, от низких и высоких температур до радиационного воздействия и даже механических помех от вибрации и ударов. Однако снисходительная природа резолверов как для источника, так и для сборки приложения достигается за счет их способности работать в сложных проектах приложений, поскольку они не могут производить данные с достаточной точностью.В отличие от инкрементальных энкодеров, резольверы выводят только аналоговые данные, для подключения которых может потребоваться специальная электроника.

Узнайте больше о резольверах и их работе здесь

Инкрементальные энкодеры и абсолютные энкодеры

Абсолютные энкодеры

работают в ситуациях, когда точность как скорости, так и положения, отказоустойчивость и функциональная совместимость имеют большее значение, чем простота системы. Абсолютный энкодер имеет возможность «знать, где он находится» относительно своего положения в случае отключения питания системы и перезапуска, если энкодер перемещался во время отключения питания.

Абсолютный энкодер сам понимает информацию о местоположении — ему не нужно полагаться на внешнюю электронику, чтобы обеспечить базовый индекс для положения энкодера. Особенно по сравнению с резольверами и инкрементными энкодерами очевидная сила абсолютных энкодеров заключается в том, как их точность позиционирования влияет на общую производительность приложения, поэтому обычно это энкодер для приложений с более высокой точностью, таких как ЧПУ, медицина и робототехника.

Узнайте больше об абсолютных энкодерах и о том, как они работают здесь.

Различия между разрешением, точностью и точностью кодировщика

Выбирая кодировщик для системы управления движением, вы столкнетесь с множеством технических терминов.Объем доступных данных может быть огромным. На каких критических условиях вам следует сосредоточиться в первую очередь, а на каких можно отложить?

В этой статье рассматриваются три важных понятия, заслуживающих вашего внимания: разрешение, точность и точность.

На первый взгляд может показаться, что все три означают примерно одно и то же. Вы можете задаться вопросом, взаимозаменяемы ли они; действительно, многие люди говорят о них так, как будто они есть. В конце концов, если у кодировщика высокое разрешение, разве это не значит, что он точен? И если это точно, то оно должно быть точным, не так ли? (Обратите внимание: ответ на эти два последних вопроса — твердый нет.)

Фактически, термины не зависят друг от друга. Каждый относится к определенной характеристике кодировщика, и они не взаимозаменяемы. Чтобы устранить путаницу, мы сначала объясним, что означает разрешение для инкрементальных энкодеров, а затем отметим любые различия для линейных и абсолютных энкодеров. Перейдем к точности и закончим с точностью. Попутно мы дадим советы о том, как использовать знания о каждом термине, чтобы сделать лучший выбор кодировщика, и как откалибровать систему после того, как кодировщик будет установлен.

Разрешение

В математике, науке и технике термин «разрешение» означает наименьшее расстояние, которое можно измерить или наблюдать.

Инкрементальные энкодеры и разрешение

Для изготовления инкрементального энкодера производитель создает диск с рисунком на нем. Узор делит диск на отдельные области. Например, один общий узор состоит из линий и окон, напечатанных на прозрачном диске.

Когда светодиод проецирует свет на диск, свет падает либо на окно, либо на линию.Окна позволяют свету проходить через диск к фотодатчику на другой стороне. Линии загораживают свет. По мере вращения диска выходной сигнал модуля кодировщика — канал A — представляет собой серию высоких и низких сигналов; их значение зависит от того, получает фотодатчик свет (высокий) или нет (низкий).

Форма выходного сигнала канала А выглядит следующим образом:

Разрешение, применяемое к оптическим кодировщикам, определяет, сколько раз выходной сигнал становится высоким за один оборот. Это число может соответствовать количеству строк на диске; или, особенно с более высоким разрешением, оно может быть кратным количеству строк.Мы поговорим об этом подробнее в разделе «Масштабируемость» ниже.

Количество строк на диске всегда зависит от разрешения. Типичные значения варьируются от малых чисел, таких как 32 или 64, до гораздо более высоких разрешений — 5 000 или 10 000 и выше.

На следующем рисунке показано несколько дисков кодировщика — более низкое разрешение слева и более высокое разрешение справа:

Разрешение энкодера измеряется в циклах на оборот (CPR). Слово цикл имеет как физическое, так и электрическое значение.

  • Физически на диске цикл состоит из пары строка / окно; следовательно, в своей основной форме CPR совпадает с числом строк, числом окон или числом пар «строка / окно».
  • С электрической точки зрения, цикл относится к одному полному циклу формы выходного сигнала энкодера: одному высокому импульсу и одному низкому импульсу. Один цикл равен 360 ° электрическим градусам.

CPR, таким образом, может относиться к количеству строк и окон на диске или количеству электрических циклов за один оборот.В любом случае исходная CPR будет иметь одно и то же число, потому что каждая пара линия / окно — это именно то, что генерирует каждый электрический цикл.

CPR также дает нам наименьшее расстояние, которое можно измерить. Разделите общее расстояние в 360 ° механических градусов на количество циклов за один оборот, и ответ будет механическими градусами за цикл. Например, с разрешением кодировщика 3600 CPR:

Хотя количество циклов на оборот является общим термином для определения разрешения для инкрементальных энкодеров, некоторые производители используют такие термины, как «количество импульсов на оборот» (также сокращенно CPR), «количество импульсов на оборот» или «количество позиций на оборот» (оба сокращенно PPR) и другие фразы.Чтобы избежать путаницы, в этой статье мы будем использовать циклы на оборот и СЛР.

В следующем разделе мы будем использовать PPR для обозначения импульсов на оборот, но в другом контексте: умножение разрешения.

Умножение разрешения

Разрешение диска связано с физической реальностью — физическими линиями на физическом диске. Количество строк в самом простом виде — это разрешение. Однако контроллер движения может интерпретировать выходные сигналы, полученные из этих строк, и создавать более высокое разрешение с того же диска.

Инкрементальные энкодеры обычно используют квадратурную диаграмму. Производители добавляют еще один светодиод и фотодатчик, смещенный от первого светодиода на 90 ° электрических градусов. Обратите внимание, что 90 ° электрических градусов — это 1/4 фазы или квадранта, что является источником названия квадратуры.

Это дает второй выходной сигнал, канал B, сдвинутый по фазе относительно канала A на 90 ° электрических градусов.

Два важных результата дают добавление канала B:

  • Теперь можно определить направление: например, «A отведения B» может указывать на вращение по часовой стрелке.
  • И что еще более важно, что касается нашего обсуждения — разрешение можно умножить в 2 или 4 раза.

Это называется умножением разрешения на . Разработчики систем могут реализовать это, используя кодировщик для противодействия интерфейсной микросхеме, такой как LS7183N.

В качестве примера рассмотрим кодировщик со 100 строками и окнами на его диске. Разрешение кодировщика составляет 100 CPR.

  • x 1 — если мы посчитаем нарастающий фронт каждого импульса канала A при вращении диска, мы получим 100 импульсов на оборот (100 PPR).Это то же число, что и разрешение 100 CPR, ожидаемое при умножении на 1.
  • x 2 — если мы посчитаем каждый передний фронт и каждый задний фронт канала A, мы получим 2 импульса за цикл, что в сумме составляет 200 импульсов за оборот (200 PPR).
  • x 4 — если мы посчитаем каждый нарастающий и спадающий фронт каналов A и B, мы получим 4 импульса за цикл, всего 400 импульсов на оборот (400 PPR).

Обратите внимание, что мы не меняем разрешение диска; он остается установленным, что определяется количеством циклов на оборот.Но, декодируя выходные сигналы разными способами, мы можем получить в четыре раза больше импульсов на оборот, чем линий на диске.

Линейные энкодеры и разрешение

Все, что мы сказали до сих пор о разрешающей способности, также применимо к инкрементальным датчикам линейных перемещений. Это имеет смысл; В линейных энкодерах используется линейная полоса, которая эквивалентна круговому диску, вырезанному по радиусу и выпрямленному. Термин «количество циклов на дюйм» (CPI) используется для разрешения линейных энкодеров, хотя иногда также используется количество строк на дюйм (LPI).

Абсолютные энкодеры и разрешение

До сих пор мы обсуждали инкрементальные оптические энкодеры, линии и окна которых представляют относительные положения на диске; каждая пара строка / окно выглядит так же, как и любая другая пара строка / окно. Они неотличимы друг от друга. Важны переходы высокого / низкого уровня выходного сигнала, когда каждая линия и окно проходят мимо датчика.

Абсолютные энкодеры работают иначе. Они выводят уникальный код для каждой позиции на диске — каждый код является абсолютным, что означает, что, поскольку он не похож на любой другой код на диске, он определяет уникальную абсолютную позицию на диске.На следующем рисунке показан диск для традиционного абсолютного энкодера. Он имеет четыре дорожки и светодиодную матрицу с датчиками, считывающими паттерн с каждой дорожки:

Разрешение для абсолютных энкодеров определяется как количество позиций на оборот при вращении диска на 360 °. Иногда используется эквивалентный термин кодов на оборот .

Вы часто будете видеть разрешение абсолютного энкодера в битах. Например, диск на рисунке выше имеет 4-битное разрешение, при этом один бит создается из каждой из четырех дорожек в каждой позиции.Чем выше разрешение, тем больше треков; Например, для 10-битного разрешения потребуется 10 дорожек.

В некоторых конструкциях каждый абсолютный энкодер настроен на одно определенное разрешение. Однако некоторые производители используют другой подход и делают диски с одной полосой, которая содержит уникальный штрих-код для каждой позиции, как показано на следующем рисунке.

Абсолютный энкодер со штрих-кодом может предлагать программируемое разрешение: например, 12-битный энкодер (4096 позиций на разрешение) может быть запрограммирован на вывод от 2 до 4096 кодов на оборот.

В следующей таблице показано, как разрешение в битах связано с позициями на оборот и градусами вращения на позицию.

Для 12-битного абсолютного энкодера обратите внимание, что каждая уникальная позиция занимает менее 1/10 одного градуса окружности диска, что составляет менее 6 угловых минут.

Абсолютные энкодеры

не используют квадратуру, поэтому нет эквивалента умножения разрешения, доступного для инкрементальных энкодеров.

Масштабируемость: размер диска и разрешение кодировщика

Миниатюризация — сильная тенденция в развитии продукции.Дизайнеры часто пытаются упаковать больше функций во все более мелкие пакеты. Это создает потребность в миниатюрных кодировщиках, чтобы удовлетворить потребность в уменьшенных размерах. Уменьшает ли уменьшение размера кодировщика доступное разрешение? Для традиционных кодировщиков ответ был положительным.

На рисунке показано, что для традиционных кодировщиков высокое разрешение требует большего количества строк на диске кодировщика. Если для размещения линий недостаточно места, единственное решение — сделать диск большего размера. Чтобы удвоить разрешение, вам нужно вдвое увеличить диаметр диска.

Однако с помощью более новых технологий производители могут увеличить разрешение диска — без увеличения размера диска. Это называется масштабируемостью и идеально подходит для миниатюризации.

На чертеже показан 1-дюймовый диск с 1250 линиями (1250 CPR). Благодаря технологии электронной интерполяции (обработка сигнала, которая происходит внутри самого кодировщика), CPR может быть увеличено до 2500 CPR с использованием интерполяции x2; и до 5000 CPR с использованием интерполяции x4.

В этом примере, используя интерполяцию и масштабируемость, мы достигли двух все более высоких разрешений — все с одного и того же небольшого диска кодировщика.

Кроме того, используя умножение разрешающей способности (обсуждавшееся ранее), кодер на 5 000 CPR может быть декодирован для получения 10 000 импульсов на оборот (PPR) или 20 000 PPR.

Однако не все технологии кодировщиков одинаково масштабируемы:

  • Прозрачные оптические энкодеры: очень масштабируемые
  • Отражающие оптические энкодеры
  • : очень масштабируемые
  • Магнитные энкодеры
  • : масштабируемые
  • Емкостные энкодеры: нелегко масштабировать

Оптические энкодеры — самые гибкие и лучшие для миниатюризации.Однако с емкостными энкодерами добиться масштабируемости гораздо сложнее; в большинстве случаев, чтобы получить более высокое разрешение, вам нужно купить кодировщик большего размера — если он вообще есть.

Интерполяция — прекрасный способ добиться масштабируемости, но есть ограничения. При более высоком разрешении дрожание может стать проблемой, и может пострадать симметрия формы сигнала.

Если вам нужно более высокое разрешение в небольшом корпусе, обратитесь к производителю кодировщика. Они могут предоставить индивидуальное решение, которое даст вам желаемое разрешение и при этом позволит избежать ухудшения сигнала из-за джиттера или электрического шума.

Какое разрешение вам нужно?

Любая конкретная модель кодировщика может быть доступна в диапазоне разрешений. Например, быстрый опрос производителей может показать, что один кодировщик доступен в 20 различных разрешениях, в диапазоне от 64 до 10 000 CPR.

Всегда ли лучше выбирать самое высокое разрешение? Удивительно, но нет. Часто лучше оценить свое приложение и выбрать самое низкое разрешение, которое удовлетворит ваши потребности, даже если доступно более высокое разрешение.

Вот несколько причин, по которым более высокое разрешение может быть не лучшим выбором:

  • СТОИМОСТЬ : более высокое разрешение может стоить дороже.
  • ВРЕМЯ ОБРАБОТКИ : требуется время, чтобы прочитать каждый цикл. Более высокая СЛР = больше времени.
  • ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОЙ СКОРОСТИ : более короткое время, доступное для чтения каждого цикла.
  • JITTER : чувствительные системы могут чрезмерно реагировать на информацию с высоким разрешением.
  • РАЗМЕР : в некоторых случаях более высокое разрешение может повлиять на размер.

Разрешение и точность: предварительный просмотр

При выборе разрешения начинающий дизайнер может взглянуть на конкретный вариант в диапазоне доступных разрешений и сказать: «Нет; Мне нужно больше точности.На самом деле дизайнер может иметь в виду: «Мне нужно больше разрешения».

Разрешение и точность: эти два термина часто неправильно понимают и используют как синонимы, но это не одно и то же. Какая разница? В следующем разделе мы расскажем о точности, а затем вернемся к взаимосвязи между разрешением и точностью.

Точность

Энкодеры

предназначены для предоставления обратной связи о положении, которая используется для вычислений угла, расстояния и скорости.Когда вы приказываете системе двигаться, а затем остановиться в определенной позиции, вы можете задаться вопросом: сообщает ли кодировщик из точной целевой позиции? Или он вышел за пределы цели или, возможно, остановился рядом с ней?

Точность — это термин, используемый для описания разницы между целевой позицией и фактической позицией. В идеальном мире они были бы такими же, но в реальном мире есть вариации. Фактическое положение — там, где на самом деле находится энкодер — может немного отличаться от целевого положения, на что указывает диапазон в спецификации точности энкодера.

Измерение точности энкодера требует кропотливой процедуры, требующей сложного, хорошо откалиброванного оборудования. Например, вы можете измерить энкодер средней точности, используя второй высокоточный «калибровочный» энкодер. Если вы записываете целевое и фактическое положение для каждого положения энкодера через один оборот, а затем оцените свои результаты, вы можете определить точность тестируемого энкодера. (Будут ли результаты такими же, если вы оцените кодировщик через второй оборот? Или третий? См. Раздел «Точность» ниже.)

Для угловых энкодеров точность измеряется в градусах, угловых минутах или угловых секундах. Какие единицы используются, зависит от измеряемого энкодера. Градусов может быть достаточно для кодировщика с низкой точностью; доли градуса или угловые минуты подходят для энкодеров со средней точностью; в то время как угловые секунды могут использоваться для энкодеров сверхвысокой точности.

Например, вот спецификации для абсолютного оптического датчика положения вала:

В этом случае типичная точность кодировщика равна 0.18 градусов, что равно 10,8 угловых минут.

Ниже приведены характеристики точности от другого производителя для другого энкодера, оптической инкрементальной модели без вала:

Этот производитель использует термин погрешность положения для обозначения точности, измеряемой в угловых минутах. Это угловая разница между фактическим положением вала и положением, указанным счетчиком циклов энкодера.

Типичная точность одинакова для обоих энкодеров, приблизительно 0,18 градуса или 10 угловых минут.

Кто контролирует точность? — Характеристики энкодера и точность системы

Вы можете принять во внимание требования к точности кодировщика, который вы оцениваете, но точность на этом не заканчивается. Энкодеры обычно являются частью более крупной системы управления движением. Части этой системы, не являющиеся кодировщиками, могут иметь огромное влияние на общую точность системы. Производители кодировщиков контролируют некоторые факторы, влияющие на точность, в то время как конечные пользователи контролируют факторы, специфичные для приложения.

Производители

  • Размещение шаблона на диске: по центру или эксцентрику
  • Крепление ступицы к диску
  • Крепление диска к валу (для моделей энкодера с валом)
  • Юстировка оптики

Конечный пользователь

  • Монтаж диска энкодера на вал двигателя (для комплекта энкодера)
  • Монтаж модуля энкодера (для комплектов энкодера)
  • Подключение энкодера к системе (для энкодеров с валом)
  • Устойчивость / жесткость монтажной конструкции
  • Допуски и люфт шестерни
  • Люфт в подшипниках двигателя
  • Осевые, радиальные, из стороны в сторону, другие движения механических частей
  • Вибрация, температура, усталость металла, коррозия и т. Д.…

Из приведенного выше неполного списка легко увидеть, что отклонения в точности кодировщика могут составлять лишь небольшую часть общей точности системы.

Сколько вам нужно точности?

Как видно из приведенного выше списка, вся система может быть гораздо менее точной, чем кодировщик. В приложениях с низкой системной точностью все, что требуется для точности энкодера, может быть монотонным — по мере того, как энкодер вращается, счетчик постоянно увеличивается или постоянно уменьшается.

Монотонный счет:… 127… 128… 129… 130… 131… 132…

Немонотонный счет:… 127… 128… 129… 128… 132… 131…

Энкодер с низкой точностью может стоить меньше, и, пока он обеспечивает надежный монотонный счет, это может быть все, что вам нужно.

По мере увеличения общей точности системы может потребоваться энкодер со средней точностью. Для большинства приложений достаточно точности энкодера в диапазоне 0,1 ° или 8–10 угловых минут. Два описанных выше кодировщика сэмплов относятся к этому диапазону и являются вполне доступными.

Для приложений с очень жесткими допусками доступны высокоточные энкодеры со спецификациями в угловых секундах, но с повышением точности будет соответствующее увеличение стоимости.

Разрешение и точность: новый взгляд

Вспомните начинающего дизайнера из конца раздела о разрешении, который сказал при выборе разрешения кодировщика: «Нет; Мне нужно больше точности. Теперь мы можем прояснить очень распространенную путаницу между разрешением и точностью.

Рассмотрим производителя, который предлагает две версии магнитного абсолютного энкодера: одну с разрешением 12 бит, а другую — с разрешением 10 бит.

Начиная с нуля, вот первые 9 позиций в градусах, которые каждый энкодер может сообщить при вращении своего диска (некоторые цифры опущены для ясности):

12-битный энкодер может сообщать 4096 позиций на оборот, что в 4 раза больше, чем 1024 позиции 10-битного энкодера.После позиции 0,0 12-битный кодировщик сообщает о своем четвертом показании к тому времени, когда 10-битный кодировщик сообщает о своем самом первом показании.

Так какой кодировщик точнее? Вот что производитель указывает в паспорте кодировщика:

«Хотя точность одинакова для обоих кодировщиков, 12-битная версия обеспечивает более высокое разрешение».

Точность такая же. Этот пример показывает, что точность и разрешение не связаны друг с другом. Один термин — точность — описывает целевую позицию по сравнению сфактическое положение. Другой термин — разрешение — описывает, насколько тонко разделен диск. Это независимые свойства.

Если нашему начинающему дизайнеру нужен кодировщик, который может сообщать о положениях с точностью до одной десятой градуса, тогда разработчику требуется большее разрешение, а не большая точность — и 12-битный кодировщик будет хорошим выбором.

Точность

Как мы видели выше в разделе «Точность», для определения точности энкодера мы можем повернуть энкодер на один оборот на 360 ° и отметить точность — угловую разницу между целевым положением и фактическим положением — в каждом отсчете энкодера.

Что произойдет, если мы обойдем второй раз и снова измерим точность? Получаем ли мы одинаковую ошибку положения в каждом месте? Как насчет третьего, четвертого или пятого поворота? Повторяется ли ошибка положения или она меняется?

Точность — термин, описывающий повторяемость измерений. Это количество, на которое последовательные измерения отличаются друг от друга.

Рассмотрим стрелы, выпущенные двумя лучниками на соревновании. Какой лучник точнее?

Удивительно, но средняя точность одинакова для обеих целей.Среднее положение всех стрелок слева находится в центре «яблочка», так же, как и плотная группировка стрелок справа. Разница между ними заключается в точности выстрелов. Группа слева точна, но не точна. Группа справа точна и точна.

Теперь посмотрим на стрелы, выпущенные еще двумя лучниками. Какой лучник точнее?

Точность одинакова для обоих лучников. Стрелки слева точные, но неточные.Группа справа, опять же, точна и точна.

Введение точности в работу

Точность — это величина, на которую последовательные измерения отличаются друг от друга. Кодер с повторяющимися ошибками положения может иметь хорошую точность, даже если она не совсем точна. В этом случае точность может использоваться для компенсации неточности кодировщика.

Например, давайте посмотрим на последовательные измерения, выполненные для двух кодировщиков.Целевой угол вала 45,00 °.

Погрешность положения составляет около 0,75 ° для каждого энкодера, но, хотя ошибки энкодера №2 не повторяются, энкодер №1 более точен — его ошибка в среднем всегда составляет -0,75 °.

Точность кодировщика

№1 может найти хорошее применение. Погрешность может быть занесена в таблицу для каждого положения, и эти измерения могут использоваться для компенсации положения, сообщаемого кодировщиком. Например, добавление 0,75 ° к каждому измерению в приведенной выше таблице приведет к следующим позициям:

Encoder # 1 теперь сообщит о компенсированном положении, которое находится в пределах 0.05 ° фактического положения, что намного точнее, чем его некомпенсированные средние показания -0,75 °.

Фактически, этот метод компенсации используется, когда производители производят высокоточные энкодеры. Эти кодировщики производятся в соответствии со стандартами, которые гарантируют, что любая ошибка будет воспроизводиться. Их точность используется для создания справочной таблицы для компенсации ошибок, которая применяется к каждой позиции, о которой сообщает кодировщик.

Точность всей системы

Понятие точности применимо к каждому компоненту системы управления движением, а не только к энкодеру.Например, рассмотрим приложение для резки по длине. Энкодер прикреплен к двигателю, который приводит в движение шариковую винт и привод, который позиционирует проволоку для резки.

Предположим, что система настроена на обрезку провода точно на 12,00 дюймов. После того, как первые 4 провода обрезаны, они измеряются и получают следующие результаты:

  • 11,81 дюймов
  • 11,82 дюймов
  • 11.80 дюймов
  • 11,81 дюймов

Провода постоянно на 0,20 дюйма короче.Откуда ошибка? Это может быть откуда угодно — или повсюду — в системе: от самого энкодера, двигателя, люфта в резьбе шарикового винта или в подшипниках линейного суппорта.

Поскольку разница между показаниями мала, система имеет хорошую точность. Это можно использовать для калибровки приложения; 0,20 дюйма можно добавить к конечному целевому положению 12,00 дюймов, чтобы в итоге получилось компенсированное положение 12,20 дюйма. Когда провода будут обрезаны, их длина будет очень близка к желаемой длине 12.00 дюймов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы обсудили три наиболее важных концепции, связанные с кодировщиками.

Разрешение — количество циклов на оборот или циклов на дюйм энкодера

Точность — разница между заданным положением и фактическим сообщенным положением

Precision — разница между повторными измерениями

Хотя эти термины кажутся взаимозаменяемыми, на самом деле они не зависят друг от друга.Понимание разрешения, точности и точности поможет вам принять решение при выборе кодировщика.

Encoder

Encoder — это устройство, которое компилирует и преобразует сигнал или данные в сигнал, который можно использовать для связи, передачи и хранения. Он используется во множестве приложений, включая промышленную автоматизацию, медицину, робототехнику, текстиль, возобновляемые источники энергии и многое другое.

Энкодер делится на поворотный энкодер и оптический энкодер. В число энкодеров шагового двигателя входят инкрементальные энкодеры и абсолютные энкодеры.Инкрементальный поворотный энкодер имеет следующие преимущества: Обеспечивает простой и легкий подсчет импульсов без каких-либо нагрузок и препятствий. Точный энкодер для частотного мониторинга и соответствующих приложений. Эффективный энкодер для установки с устройствами контроля направления, скорости и положения. По сравнению с абсолютным энкодером, он более экономичен, долговечен и прост.

Сортировать по: DefaultName (A — Z) Name (Z — A) Price (Low> High) Price (High> Low) Rating (Highest) Rating (Low) Model (A — Z) Model (Z — A)

Показать: 20255075100

SKU: HKT2204-702C1-300B-5E

Спецификация энкодера Тип выходной цепи: двухтактный (односторонний) Управляется: Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 300 CPR Каналы выходного сигнала: 2 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: Питание 5 В постоянного тока Vo..

21,46 $ Начиная с: 18,39 $

SKU: ISC3004-001E-100B-5-24C Технические характеристики кодировщика

Тип выходной цепи: Push-Pull (односторонний) Управляется: Интерфейс кодера Разрешение кодера: 100 CPR Каналы выходного сигнала: 2 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока Питание Vo ..

44,58 $ Начиная с: 38,22 $

Артикул: ISC3004-001E-200B-5-24C

Технические характеристики энкодера Тип выходной цепи: Двухтактный (односторонний) Управляется: Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 200 CPR Каналы выходного сигнала: 2 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока Питание Vo..

44,58 $ Начиная с: 38,22 $

Артикул: ISC3806-003G-100BZ3-5-24C

Технические характеристики кодировщика Тип выходной цепи: Push-Pull (односторонний) Управляется: Интерфейс кодировщика Разрешение кодера: 100 CPR Каналы выходного сигнала: 3 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока. Питание Vo ..

48,76 долл. США Начиная с: 41,80 долл. США

Артикул: ISC3806-003G-200BZ3-5-24C

Технические характеристики энкодера Тип выходной цепи: двухтактный (односторонний) Управляется: Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 200 CPR Каналы выходного сигнала: 3 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока Питание Vo..

48,76 $ Начиная с: 41,80 $

SKU: ISC5208-001G-360BZ3-5-24C

Технические характеристики кодировщика Тип выходной цепи: Push-Pull (односторонний) Управляется: Интерфейс кодера Разрешение кодера: 360 CPR Каналы выходного сигнала: 3 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока Питание Vo ..

52,94 $ Начиная с: 45,38 долл. США

Артикул: HKT3005-C03G-1000B-5E

Технические характеристики энкодера Тип выходной цепи: Двухтактный (несимметричный) Управляется: Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 1000 CPR Каналы выходного сигнала: 2 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 4.Подача 75 В постоянного тока.

22,57 долл. США Начиная с: 19,35 долл. США

Артикул: HKT3008-C03G-1000B-5E Технические характеристики кодировщика

Тип выходной цепи: двухтактный (несимметричный) Управляется: Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 1000 CPR Выходной сигнал Каналы: 2 Электрические характеристики Напряжение питания Мин .: 5 В постоянного тока Источник питания В ..

22,57 долл. США Начиная с: 19,35 долл. США

Артикул: HKT3205-302G-1000BZ3-5E

Технические характеристики энкодера Тип выходной цепи: двухтактный (односторонний), управляемый : Интерфейс энкодера Разрешение энкодера: 1000 CPR Каналы выходного сигнала: 3 Электрические характеристики Мин. Напряжение питания: 5 В постоянного тока..

28,56 $ Начиная с: 24,48 $

10 лучших кодировщиков потокового вещания (оборудование + программное обеспечение)

Качество вашей прямой трансляции может улучшить или испортить впечатления вашей аудитории. Отставание видео и шаткий звук отвлекают от сообщения, которым вы пытаетесь поделиться.

Кодирование видеоконтента, то есть преобразование видеофайлов RAW в цифровые, является одним из лучших способов сохранить профессиональное качество. Для этого требуется специальный кодировщик потоковой передачи в реальном времени, который может быть как аппаратным, так и программным.

В этом посте мы поговорим о том, что такое кодировщик, для чего он служит, о некоторых процессах, связанных с кодированием, и о лучших кодировщиках для потокового вещания на рынке.

Содержание:
  • Что такое кодировщик потокового вещания?
  • Что такое транскодирование?
  • Сравнение кодирования видео в облаке и кодирования
  • Аппаратное и программное кодирование
  • 10 лучших кодеров потокового вещания: сравнение
  • Как выбрать лучший кодировщик для потоковой передачи
  • Заключение

Примечание для читателей: Мы обновили и расширили эту статью, чтобы отразить основные параметры, функции и обновленные цены по состоянию на октябрь 2021 года.

Что такое кодировщик потокового вещания? Кодировщик преобразует формат вашего видео из RAW в цифровой.

Кодировщик потоковой передачи в реальном времени — это инструмент, который преобразует видеоконтент в другой формат. Цель кодирования видео — создать цифровую копию вашего видео, которая может быть передана через Интернет. Цифровой видеоконтент можно встроить или транслировать в прямом эфире прямо на ваш веб-сайт.

Прямая трансляция очень чувствительна ко времени и требует кодировщика, способного обрабатывать видеопоток в реальном времени.

Вещательные компании могут выбирать между аппаратным или программным кодировщиком. Какой путь вы пойдете, во многом будет зависеть от цели вашего стрима и от того, с каким бюджетом вы работаете. Большинство профессиональных вещателей будут использовать аппаратный кодировщик, но из-за высокой цены большинство вещателей от новичка до среднего опыта будут использовать программное обеспечение для кодирования потоковой передачи в реальном времени.

Кодирование по сравнению с кодеками Хотя между ними существует различие, термины «кодек» и «кодировщик» часто используются взаимозаменяемо.

Есть некоторое перекрытие между кодировщиками и кодеками. В то время как кодеры служат единственной цели кодирования, кодеки предназначены для кодирования и декодирования.

Кодек

— это сокращение от «кодер-декодер», он кодирует видео для хранения и декодирует для широковещания. Часто термин «кодер» используется для описания аппаратного или программного кодека.

Что такое перекодирование?

Транскодирование и кодирование часто взаимозаменяемо. Вместо преобразования формата видео, перекодирование видео преобразует видео в меньший размер.

Целью перекодирования видео является то, чтобы ваши зрители могли смотреть видео в размере, который лучше всего подходит для их скорости Интернета. Например, кто-то с более медленным интернетом будет смотреть ваше видео в более низком разрешении, чтобы свести к минимуму буферизацию.

Инструменты перекодирования и кодирования частично совпадают. Некоторые кодировщики имеют возможности транскодирования, а некоторые транскодеры имеют возможности кодирования.

Облачное транскодирование обычно считается простой альтернативой аппаратному кодировщику.В то время как аппаратный кодировщик хранит несколько версий одного видео, облачные транскодеры конвертируют и транслируют каждую версию по мере ее создания.

Аппаратное и программное кодирование

Аппаратные и программные кодеры немного отличаются, но работают они очень похоже. Они оба принимают видеофайлы в формате RAW и конвертируют их в цифровые файлы.

Основное различие, которое отличает аппаратные и программные кодировщики, и характеристика, позволяющая аппаратным кодировщикам работать более эффективно, заключается в том, что устройства аппаратного кодирования служат единственной целью кодирования.Программные кодировщики работают с операционной системой вашего компьютера, поэтому кодирование не является основной функцией.

Конечно, разница в возможностях производительности отражается на ценнике. Аппаратные кодеры стоят от 600 до 1000 долларов. Программное обеспечение кодировщика часто стоит менее 100 долларов и может быть найдено некоторыми поставщиками бесплатно.

Аппаратные кодеры лучше всего подходят для опытных профессиональных вещателей. Программные кодеры хорошо подходят для начинающих вещателей.

10 лучших кодеров потокового вещания: сравнение

Сегодня доступно несколько программных решений для потоковой передачи видео.

Каждый из них оснащен уникальным набором функций и функций в разных ценовых категориях. Чтобы определить, какое программное обеспечение для кодирования видео подходит для вашей трансляции, вы должны задать себе следующие вопросы.

Помня об этих вопросах, давайте рассмотрим лучшее программное обеспечение для кодирования на рынке.

1. Wirecast
Wirecast Telestream — это высокопроизводительный программный кодировщик.

Telestream’s Wirecast предлагает программное обеспечение кодировщика, которое широко совместимо со многими платформами онлайн-видео.Wirecast работает с профессиональными сервисами потокового видео, включая Dacast, IBM Video Cloud и Wowza. Эти потоковые платформы, среди прочего, позволяют транслировать ваше событие в прямом эфире на любое место назначения потоковой передачи с поддержкой RTMP. Они также поддерживают запись файлов MP4 или MOV на любой диск.

Wirecast недавно выпустил новый потоковый кодировщик, в котором есть несколько улучшений и исправлений, в том числе опрос Facebook Live, переписанный плагин WebStream и улучшения виртуальной камеры. Wirecast совместим с различными картами захвата, устройствами и входами камеры.

Wirecast поддерживает композицию видео в реальном времени с помощью «многоуровневой» архитектуры, аналогичной многим графическим программам. Кодер обеспечивает переключение в реальном времени, композицию «картинка в картинке», заголовки, задержку звука и многие другие тонкие настройки композиционных элементов.

Программное обеспечение для кодирования видео

Wirecast упрощает включение предварительно записанного видеоконтента в вашу трансляцию. Он также поддерживает кодирование источников HD и SD для потоковой передачи одновременно на несколько серверов и платформ.

Расширенная программа Wirecast Pro добавляет несколько других специализированных функций, в том числе:

  • Повтор
  • Табло результатов
  • Виртуальное 3D
  • Использование IP-камер и веб-потоков
  • 8-дорожечный аудиовыход

Эти расширенные функции Wirecast Pro делают его лучшим выбором, чем базовая программа Wirecast для большинства событий, транслируемых в прямом эфире. При всех этих функциях самым большим недостатком Wirecast может быть цена. Для начала вы можете скачать бесплатную пробную версию основного ПО.

Основные характеристики:
  • Поддержка неограниченного количества источников, включая камеры, микрофоны, IP-камеры, карты захвата и NDI
  • Потоковая передача с несколькими битрейтами
  • Встроенный инструмент для работы с графикой и титрами
  • Интегрируется с Facebook Live и Twitter для обмена комментариями на экране
  • Включает мгновенное воспроизведение, табло и таймеры для занятий спортом
  • Бесплатное приложение для беспроводной камеры превращает устройства iOS в мобильные источники видео в реальном времени
  • Потоковое вещание в несколько пунктов назначения одновременно
  • Встроенный видеочат через «Wirecast Rendezvous»
  • Локальный программный выход

Последняя версия Wirecast — 14.3.1. Это новейшая полная версия, выпущенная 16 августа 2021 года. Она содержит несколько улучшений и исправлений, включая опрос FBLive, переписанный плагин WebStream и улучшения виртуальной камеры. Чтобы узнать о нем больше, вы можете ознакомиться с его техническими характеристиками здесь.

Плюсы:
  • Простая в использовании, удобная платформа
  • Совместимость с большинством популярных операционных систем
  • Полная комплектация ценными функциями

Минусы:
  • Высокая цена
  • Многие функции заблокированы в «Studio» версии
  • Потребляет много памяти компьютера

Стоимость:

Программа выпускается в двух версиях:

  1. Wirecast Studio для расширенного производства в прямом эфире и потоковой передачи: цена составляет 599 долларов США с бесплатной пробной версией
  2. Wirecast Pro для расширенного видеопроизводства и потоковой передачи в прямом эфире: цена составляет 799 долларов США, а также предоставляется бесплатная пробная версия.

Pro добавляет поддержку:

  1. 7 гостей через Rendezvous
  2. 8-дорожечный аудиовыход
  3. Мгновенный повтор
  4. Табло
  5. Виртуальные 3D-наборы для зеленого экрана
  6. Подача программы
  7. Поддержка большего количества устройств захвата
  8. Запись камеры ISO
  9. «Настоящая» версия NewBlue Titler Live.

Доступны дополнительные обновления Wirecast, в том числе:

  • Премиум-поддержка: 299 долларов США в год
  • Поддержка входа камеры
  • Firewire HDV (для пользователей Studio только должны приобрести эту функцию; версия Pro включает ее): $ 99
  • NewBlueFX Titler Live (для создания анимированной графики и титров): 245 долларов в стандартной версии, 445 долларов в расширенной версии, 945 долларов в максимальной версии
  • Virtualsetworks (готовые виртуальные наборы для использования зеленого экрана): 329 долларов США

Совместимость:

Wirecast обслуживает различные контексты потокового вещания, в том числе:

  • Организация живых мероприятий
  • Спортивные трансляции в прямом эфире
  • Религиозные события
  • Образование
  • Телевидение и радиовещание
  • Цифровой маркетинг и социальные сети.

2. Открытая вещательная студия (OBS) Dacast предлагает нашим пользователям бесплатный доступ к OBS Studio.

OBS Studio — это программный кодировщик с открытым исходным кодом для потоковой передачи в реальном времени. OBS Studio — отличный вариант для новичков в прямом эфире, так как его легко использовать. Программное обеспечение для вещания OBS Studio можно загрузить для Windows, Mac и Linux.

Кодировщик оснащен мощным API, который позволяет создавать плагины и скрипты, созданные сообществом.Эти надстройки могут обеспечить дополнительную настройку и функциональность в соответствии с вашими потребностями.

Расширенные функции этого программного обеспечения для потокового кодирования включают:

  • Захват и микширование видео / аудио в реальном времени
  • Неограниченное количество сцен и пользовательских переходов
  • Интуитивно понятный аудиомикшер
  • Модульная «док-станция» UI

Основные характеристики:
  • Захват и микширование видео / аудио в реальном времени
  • Неограниченное количество сцен и пользовательских переходов
  • Интуитивно понятный аудиомикшер
  • Модульная «док-станция» UI
  • Функция потоковой передачи и записи HLS в реальном времени
  • Микширование аудио и видео, фильтры и переходы
  • Поддержка горячих клавиш
  • Хромакей / поддержка зеленого экрана
  • Сцены позволяют заранее подготовить наложения для быстрого переключения
  • Поддержка широкого спектра источников видео, аудио и изображений, а также скриншотов
  • Расширяется с помощью плагинов для добавления функций NDI, удаленного управления через WebSockets, расширенного переключения сцен и т. Д.
  • Одним из заметных недостатков является то, что OBS Studio не поддерживает потоковую передачу с несколькими битрейтами.
  • Подробная вики и форум очень активных пользователей для поддержки / помощи.Также доступно множество учебных пособий на YouTube.

Плюсы:
  • Это бесплатно
  • Простота использования для начинающих
  • Частые обновления
  • Работает в некачественном Интернете

Минусы:
  • Некоторые ограничения функций
  • Возможны улучшения для плагинов

Стоимость:

OBS Studio имеет открытый исходный код и полностью бесплатен. Доступ к этому программному обеспечению и его использование бесплатны.

Версия 27.1.0 была выпущена 28 сентября 2021 г. и доступна для скачивания здесь. для операционных систем MacOS и Windows.

Совместимость:

OBS Studio совместима с macOS 10.13 или новее, Windows 8, 8.1 и 10, а также с операционными системами Ubuntu / Linux 18.04. Для версии для Linux требуется FFmpeg.

Кроме того, Dacast предлагает настроенную версию OBS Studio, которая легко подключается, чтобы сэкономить время наших пользователей. Мы предлагаем нашим клиентам индивидуализированную версию программного обеспечения для прямых трансляций OBS Studio.Эта версия упрощает прямое подключение к вашей учетной записи службы потоковой передачи Dacast.

С этой опцией вам не нужно вручную вводить данные. Вместо этого просто войдите в свою учетную запись Dacast через OBS, чтобы начать прямую трансляцию в считанные минуты.

Ознакомьтесь с нашим руководством по OBS для Dacast для пользователей Windows. Вы также можете просмотреть это руководство по OBS для Dacast для пользователей Mac.

Компания

Dacast разработала индивидуализированную версию этого программного обеспечения для кодирования видео. Как клиент Dacast, вы можете получить доступ к этому индивидуализированному программному обеспечению бесплатно благодаря прямой интеграции Dacast с платформой OBS Studio.Всего за несколько щелчков мышью вы можете начать трансляцию.

Убедитесь сами в этом видео:

Обратите внимание, что OBS Studio не поддерживает потоковую передачу с несколькими битрейтами. Многобитная потоковая передача может иметь решающее значение при вещании для разных пользователей в разных регионах.

Несмотря на эту незначительную неудачу, мы по-прежнему настоятельно рекомендуем этот кодировщик, особенно для тех, кто тестирует или знакомится с потоковой передачей в реальном времени.

3. VidBlasterX VidBlasterX — недорогой программный кодировщик.

Как и Wirecast, VidBlasterX представляет собой программное обеспечение для кодирования потокового видео профессионального качества.

Они предлагают три пакета: VidblasterX Home, VidBlasterX Studio и VidBlasterX Broadcast. Основное различие между каждой версией — количество поддерживаемых модулей. Каждый последующий модуль также добавляет дополнительные расширенные функции, которые оценят профессиональные вещатели.

VidBlasterX Home является базовым продуктом. Он поддерживает до 7 модулей. VidBlasterX Studio имеет несколько функций для студийного производства видео (отсюда и название) и позволяет создавать более универсальные видео.Версия Studio поддерживает производство HD и полноэкранного телевизионного качества, а также поддержку сообщества.

VidBlasterX Broadcast включает в себя все функции VidBlaster Studio, добавляет больше модулей и рекомендуется для профессиональных студий вещания. С Broadcast вы получаете прямую поддержку по электронной почте от разработчика.

Основные характеристики:
  • Модульный пользовательский интерфейс; все настраивается
  • Включает функции макросов и сценариев для автоматизации или горячих клавиш
  • Поддерживает оверлеи и нижнюю третью
  • Поддержка хроматических ключей
  • Прямая трансляция и запись с разрешением до 4K
  • Совместимость с платформами социальных сетей, а также с большинством OVP, включая Dacast с прямой интеграцией.
  • Аудиомикшер
  • Поддержка Multiview

Плюсы:
  • Имеет планы на широкий диапазон бюджетов
  • Многофункциональный
  • Легко настраиваемый

Минусы:
  • Не совместим с macOS
  • Не подходит для неопытных стримеров
  • Слегка сложная

Стоимость:

VidBlasterX доступен в трех версиях.Цена на каждый из следующих вариантов соответствует модели годовой подписки:

  1. Домашняя версия (9 долларов в год) поддерживает 7 модулей.
  2. Версия Studio (99 долларов в год) поддерживает 25 модулей.
  3. Вещательная версия (999 долларов в год) поддерживает 100 модулей. Эта версия также поддерживает несколько модулей записи и стримеров в одном профиле.

Во-первых, разница между версиями заключается в количестве одновременно активных модулей, которые у вас могут быть. Редакции Home поддерживают до семи модулей, которых достаточно для базовой потоковой передачи.Редакция Studio поддерживает до 25 модулей, а версия Broadcast поддерживает 50 модулей. Эти более высокие ограничения позволяют профессиональным пользователям с несколькими мониторами настраивать и контролировать сложные рабочие процессы.

Кроме того, версия Broadcast также поддерживает потоковую передачу UDP, несколько источников потоковой передачи и модули записи в одном профиле и включает поддержку приоритетов.

Совместимость:

Одним из недостатков VidBlasterX является то, что он не входит в версию Mac OS, поэтому требует, чтобы компьютер с Windows работал с .

Этот справочный сайт VidBlaster предоставляет пошаговые инструкции по настройке VidBlasterX в качестве кодировщика для потоковой передачи в реальном времени. Для получения дополнительной информации о VidBlaster вы также можете щелкнуть здесь.

4. vMix VidBlasterX предлагает профессиональным вещателям программные решения для создания, кодирования и потоковой передачи видео в реальном времени.

vMix — еще одна замечательная программа для создания потокового видео в реальном времени. Это австралийское программное обеспечение — отличный вариант с точки зрения программного обеспечения для кодирования.Последняя версия специального программного обеспечения для Windows — 24.0.0.71 и включает обновление до 60-дневной бесплатной пробной версии vMix PRO для загрузки. Хотя vMix 24 предназначен только для Windows, программное обеспечение можно установить на Mac через Boot Camp, если на машине есть раздел Windows.

Он включает в себя широкий спектр отличных функций, а приложение vMix включает регулярные обновления программного обеспечения. vMix обеспечивает поддержку широкого диапазона входов, включая веб-камеры, камеры, карты захвата, DVD, звуковые карты, списки воспроизведения, фотографии, презентации PPT и многое другое.

Основные характеристики:
  • Поддержка NDI
  • Наборы цветных ключей и виртуального стриминга
  • Встроенный инструмент титров, поддерживающий анимацию через XAML
  • Интеграция с платформой потоковой передачи в реальном времени (в том числе с платформой потоковой передачи Dacast)
  • vMix Social позволяет извлекать и отображать контент из популярных социальных сетей
  • Мгновенное воспроизведение, замедленное воспроизведение и табло
  • Доступны обучающие видео
  • «Эталонные системы» vMix упрощают создание собственной производственной системы для прямых трансляций

Плюсы:
  • Широкий набор функций
  • Поддержка широкого диапазона входов
  • Планы на разный бюджет
  • Бесплатные обновления программного обеспечения

Минусы:
  • Не специализированное решение
  • Некоторые функции немного сложно использовать
  • Совместимость только с Windows

Стоимость:

vMix доступен только для компьютеров с Windows и поставляется с 5 различными версиями бессрочной лицензии.Срок действия каждой покупки никогда не истекает, и все выпуски включают бесплатные обновления в течение года. Версии:

  • Basic (бесплатно), который поддерживает 4 входа (до 2 камер / NDI) и видео с разрешением до 768 x 576
  • Basic HD (60 долларов США), который поддерживает 4 входа (до 3 камер / NDI) и видео с разрешением до Full HD 1920 × 1080
  • HD (350 долларов США), который поддерживает 1000 входов, добавляет функцию вызова vMix, 4 оверлейных канала и поддерживает видео Full HD с разрешением 1920 × 1080
  • 4K (700 долларов США), который поддерживает 1000 входов, видео с разрешением 4K (4096 x 2160), управление PTZ, 2 рекордера, мгновенное воспроизведение, 4 выхода SRT и многое другое
  • Pro (1200 долларов США), который также поддерживает 1000 входов, включает все функции 4K и 2 записи, а также до 8 вызывающих абонентов, до 4 камер для мгновенного воспроизведения и 4 выхода SRT

Ниже приводится лицензия по подписке, которая включает ежемесячную оплату:

  • MAX (50 долларов в месяц), который также поддерживает 1000 входов, 1000 входов NDI и включает все видео с разрешением 4K (4096 x 2160), управление PTZ, 2 рекордера, мгновенное воспроизведение, 4 выхода SRT

Совместимость:

vMix совместим с операционными системами Windows.

5. LiveU Solo LiveU Solo — надежный аппаратный кодировщик.

LiveU Solo — это высокопроизводительный аппаратный кодировщик, который хорошо подходит для кодирования и создания удаленных потоков. Это мощное устройство, поддерживающее потоковую передачу до 5G 4K HEVC.

Этот кодировщик известен во всем мире и участвовал в массовых трансляциях, включая президентские мероприятия, чемпионаты мира, олимпийские соревнования, Суперкубки и многое другое.

Основные характеристики:
  • Полная интеграция с модемами и сотовыми данными
  • Надежная удаленная потоковая передача
  • Пожизненная поддержка
  • Адаптивное потребление полосы пропускания для непрерывной потоковой передачи
  • Увеличение до 3 подключений одновременно

Плюсы:
  • Подходит для потоковой передачи событий
  • Товарищеская команда
  • Некоторые проблемы с потоковой передачей на платформы социальных сетей
  • Поддерживает сетевое соединение
  • Предназначен для удаленной потоковой передачи

Минусы:
  • Можно немного усложнить
  • Доступ к некоторым основным функциям r

Стоимость: Цены на

LiveU Solo зависят от местоположения.Посетите их страницу с ценами, чтобы узнать, сколько стоит этот кодировщик в вашем регионе.

Совместимость:

LiveU Solo совместим с USB-источниками.

6. Терадек Технология Teradek предлагает решения для видео и кодирования и используется во всем мире профессиональными и любительскими вещательными компаниями для захвата и обмена контентом.

Teradek предлагает компактное оборудование для кодирования потокового видео, которое идеально подходит для потокового вещания на ходу или из удаленного места.

В отличие от многих других доступных аппаратных кодировщиков, продукты Teradek легкие и изящные. Некоторые из них построены на портативных шасси, разработанных специально для потоковой передачи в удаленных местах.

Основные характеристики:
  • Элегантный дизайн
  • Возможность удаленной потоковой передачи
  • Создан для потоковой передачи в дороге
  • Качество видео высшего уровня
  • Дорого

Плюсы:
  • Подходит для мобильного стриминга
  • Высококачественное потоковое видео
  • Компактный и портативный

Минусы:
  • Очень дорого
  • Не подходит для начинающих

Стоимость:

Стоимость кодирующих устройств Teradek составляет от 700 до 14 000 долларов.Стоимость некоторых из их лучших продуктов составляет:

.
  • Bolt: очень мощное компактное решение для видео 4K HD кинематографического качества на ходу с нулевой задержкой (1500–13 500 долларов США)
  • Vidiu Go: кодировщик потоковой передачи в реальном времени, который можно использовать для вещания на ходу (1500–2700 долларов США)
  • Bond: рюкзак-кодировщик для вещания в дороге (7000-9000 долларов США)
  • Prism: устройство кодирования и декодирования 4K (2000-3000 долларов США)
  • Cube: предназначен для поддержки IP-видео (1800–2800 долларов)
  • Ranger: кодировщик для беспроводного подключения к OVP с телевизионного оборудования захвата

Совместимость:

Различные линейки кодеров Teradek поддерживают видеовходы HDMI и SDI, а также широкий спектр оборудования потребительского и профессионального уровня.

У нас есть два руководства для потоковой передачи с различными моделями Teradek: VidiU и Cube.

7. TriCaster TriCaster — это инновационная программная технология, предлагающая вещательным компаниям инструменты профессионального уровня для кодирования и производства видео.

TriCaster — это оборудование кодирования премиум-класса, предназначенное для расширенной потоковой передачи в реальном времени. Его возможности выходят за рамки кодирования, поэтому это полезный инструмент для вещательных компаний, которым нужна дополнительная производственная поддержка.

Аппаратные инструменты кодирования

TriCaster созданы для подключения к устройствам захвата для кодирования видеоконтента в реальном времени, что делает их весьма мощными для потоковой передачи в реальном времени.

Основные характеристики:
  • Кодирование в реальном времени для прямых трансляций
  • Функции записи острого пара
  • Инструменты для сведения и редактирования

Плюсы:
  • Обработка движущихся графических изображений в реальном времени
  • Автоархивирование для воспроизведения по запросу
  • Инструменты для микширования и редактирования
  • Поддержка потокового вещания

Минусы:
  • Очень дорого
  • Требуется поддержка дорогостоящих аксессуаров для использования
  • Может быть немного сложно использовать
  • Фурнитура громоздкая

Стоимость:

Стоимость кодировщиков TriCaster составляет примерно от 5000 до 18000 долларов.

NewTek предлагает несколько различных продуктов из линейки TriCaster, в том числе:

  • TriCaster 2 Elite: Устройство кодирования для расширенного телевещания
  • TriCaster 4k Mini: портативный настольный кодировщик
  • TriCaster TC410 Plus: Инструмент кодирования для производства среднего размера
  • TriCaster TC1: Все, что нужно вещателям для непрерывного видеопроизводства

Посетите страницу TriCaster «Где купить», чтобы узнать цены для местных торговых посредников.

Совместимость: Аппаратные кодеры

TriCaster поддерживают входы HD-SDI и широкий спектр профессионального оборудования и аксессуаров.

Вы также можете получить доступ к документации Tricaster здесь.

8. Ниагара Видео Niagara — менее популярный, но не менее мощный потоковый кодировщик.

Niagara Video — это бренд потоковой онлайн-трансляции, предлагающий широкий спектр функций. Они предлагают около 20 различных вариантов аппаратного кодирования в дополнение к нескольким различным программным решениям.

Niagara Video была на переднем крае кодирования в течение почти двух десятилетий, и эту компанию часто считают первопроходцем в отрасли.

Важно отметить, что эти инструменты созданы как для кодирования, так и для транскодирования.

Основные характеристики:
  • Множество вариантов аппаратного кодирования
  • Поддержка кодирования и транскодирования
  • Решения для образования, правительства и др.
  • Прямая трансляция событий

Плюсы:
  • Широкий выбор инструментов кодирования на выбор
  • Много функций

Минусы:

Цена:

Niagara предлагает множество товаров, но их цены не указаны на их веб-сайте.Пользователи должны связаться с компанией, чтобы узнать цены на каждый продукт.

Однако, чтобы дать вам лучшее представление об их ценах, мы смогли найти цену в 1299 долларов за GoStream Mini 150, размещенную в Интернете.

В настоящее время энкодеры

Niagara включают несколько модельных рядов, каждая из которых доступна в различных конфигурациях. На каждую модель также распространяется 1-летняя ограниченная гарантия. Хотя у нас нет конкретной информации о ценах, вот разбивка некоторых из их лучших аппаратных кодировщиков:

  1. Новая серия Niagara 9300 представляет собой монтируемое в стойку устройство высотой 1U, которое поддерживает входы HD и / или SD SDI с до 8 стереопар (16 каналов) встроенного звука.9300 позволяет передавать несколько потоков одновременно. Он также включает веб-SDK для настройки и интеграции. Кроме того, он поддерживает новое программное обеспечение SCX Linux или программное обеспечение SCX +.
  2. Цифровые и аналоговые кодировщики GoStream — это мощные компактные двухканальные кодеры потоковой передачи со встроенными твердотельными накопителями. Они доступны в версиях SDI или DVI-I, а также в версиях, поддерживающих компонентный / композитный / S-Video и HDMI / DVI VGA. Кроме того, они поддерживают транспортный поток (UDP / RTP), Adobe Flash (RTMP), Windows Media и протокол Apple HLS.
  3. Кодер GoStream B264 разработан для интенсивного использования в приложениях вещания и потоковой передачи. Этот небольшой блок (3 места в 1 RU) оснащен двумя входами SDI, двумя выходами ASI, четырьмя портами Gigabit Ethernet и множеством других вариантов подключения.
  4. GoStream Mini 200 — это гибкий и доступный кодировщик с низким энергопотреблением и поддержкой распространенных потребительских и профессиональных видеоформатов, таких как AVC / HEVC, H.264 / H.265. Устройство включает входы для SDI, HDMI, компонентного, композитного, DVI / VGA и несимметричного звука.Кроме того, он также имеет возможность записывать файл в формате MP4 во время потоковой передачи в прямом эфире.

Совместимость:

Совместимость зависит от каждой отдельной модели.

9. Blackmagic Web Presenter Blackmagic Web Presenter — это базовое оборудование для кодирования.

Многие из рассмотренных нами аппаратных кодировщиков очень мощные и имеют непомерную цену. Blackmagic Web Presenter представляет собой более дешевую альтернативу для вещательных компаний, у которых есть настройка потоковой передачи на более простом уровне.

Этот кодировщик имеет элегантный дизайн и может быть куплен менее чем за 500 долларов. Он отлично подходит для вещателей, которым требуется минимальное кодирование.

Основные характеристики:
  • Обеспечивает встроенный технический мониторинг
  • Поддерживает потоковую передачу высокого качества
  • Спортивный компактный дизайн
  • Обеспечивает поддержку многих популярных потоковых платформ
  • Может подключаться к сотовой сети

Плюсы:
  • Высокая совместимость
  • Возможность удаленной потоковой передачи
  • Сравнительно недорого

Минусы:
  • Для новичков

Стоимость:

Blackmagic Web Presenter стоит 495 долларов.

Совместимость:

Blackmagic Web Presenter утверждает, что поддерживает все самые популярные потоковые платформы.

10. Resi Resi — это платформа для непрерывной потоковой передачи в реальном времени, предлагающая как аппаратные, так и программные инструменты кодирования.

Основанная в 2014 году, Resi представляет собой платформу для непрерывной потоковой передачи в реальном времени, которая оснащена различными инструментами для потоковой передачи. Эта компания предлагает все инструменты, которые необходимы вещателям для начала работы с потоковой передачей в реальном времени.

Основные характеристики:
  • Аппаратное и программное обеспечение предложений
  • Поддержка непрерывной прямой трансляции
  • Возможности одновременного вещания
  • Некоторая поддержка кодировки
  • Инструменты автоматизации
  • Облачная потоковая передача
  • Инструменты мониторинга

Плюсы:
  • Обеспечивает высококачественные потоки
  • Широкий функционал
  • Высоконадежный продукт
  • Отличная поддержка клиентов
  • Решения для различных сценариев использования и отраслей

Минусы:
  • Можно использовать только с программным обеспечением Resi

Стоимость:

Resi предлагает несколько аппаратных кодеров для вещательных компаний с разными потребностями и бюджетами.Вот доступные варианты:

  • RAY E1210 — 1299,99 долл. США
  • PRISM SINGLE E1200 — 2 999,99 долл. США
  • PRISM DUAL E2211 — 3999,99 долларов США
  • PRISM DUAL + E2221- 4499,99 долл. США

Совместимость:

Когда дело доходит до программной совместимости с программным обеспечением для прямой трансляции, аппаратные кодеры Resi весьма ограничены. Кодировщики работают только со своим программным обеспечением. Другой информации о совместимости с этими инструментами не так много.

Как выбрать лучший кодировщик для потоковой передачи

Программное обеспечение для кодирования потокового вещания, которое вы должны выбрать, во многом зависит от функций, которые вам нужны для достижения ваших целей. При этом ни один кодировщик потоковой передачи в реальном времени не будет идеально подходить для каждой вещательной компании.

Чтобы определить, какие функции наиболее важны для вас, подумайте над следующими вопросами:

  • Совместим ли кодировщик с вашей потоковой платформой?
  • Какие функции предоставляет кодировщик? Это лучший вариант для ваших нужд в вещании?
  • Какой у вас бюджет?
  • Насколько велика ваша целевая аудитория?
  • Сколько каналов камеры вам нужно включить в свои видео и какую камеру вы будете использовать?
  • Какой компьютер вы будете использовать и с какой операционной системой?
  • Сколько вам нужно будет сделать для создания студийных эффектов или редактирования видео?
  • Каковы основные требования к услуге вашей платформы потокового вещания?
  • Сколько денег вы хотите потратить? Это гибкая или фиксированная цена для вас или вашего бизнеса?

Если вы новичок в потоковом видео в реальном времени, мы рекомендуем вам начать с OBS Studio, чтобы узнать, как транслировать видео в реальном времени на своем веб-сайте.После того, как вы освоите основы, вы можете позже перейти на более мощную программу, если хотите.

В целом, важно убедиться, что любое программное обеспечение для потокового кодирования, которое вы выберете, поможет вам достичь всех ваших целей по созданию и трансляции вашего видеоконтента.

Заключение

Выбранный вами кодировщик играет огромную роль в качестве вашей прямой трансляции. Есть много вариантов и конфигураций, которые следует учитывать при выборе одного из них для работы с прямой трансляцией.В то время как аппаратные кодеры обычно создают потоки более высокого качества, программные кодеры проще в использовании и более экономичны.

Если вы новичок в потоковой передаче видео в реальном времени, мы рекомендуем специальную версию OBS от Dacast, поскольку она бесплатна для наших пользователей и позволяет каждому узнать, как транслировать видео в реальном времени на вашем веб-сайте. После того, как вы перейдете к основам, вы можете при необходимости перейти на более мощный инструмент.

В целом, важно убедиться, что любое программное обеспечение для кодирования потокового видео, которое вы выберете, а также ваше оборудование, камеры и платформа для потокового вещания, позволяет достичь всех ваших целей по созданию и трансляции вашего видеоконтента.

Если вы ищете унифицированное потоковое решение с возможностями потоковой передачи в реальном времени и VOD, попробуйте Dacast. Почему бы не подписаться на нашу 30-дневную бесплатную пробную версию (кредитная карта не требуется), чтобы испытать все наши функции на себе! Нажмите кнопку ниже, чтобы зарегистрироваться бесплатно сегодня.

Начни бесплатно

Мы надеемся, что эта статья помогла вам сравнить кодировщики для вариантов потоковой передачи в реальном времени для вашего бизнеса. Чтобы получать регулярные советы о прямых трансляциях и эксклюзивных предложениях, вы также можете присоединиться к нашей группе LinkedIn.

Спасибо за прочтение и дайте нам знать свои вопросы и отзывы в разделе комментариев ниже. Нам нравится получать известия от наших читателей, и мы делаем все возможное, чтобы включать полезные комментарии и советы в будущие статьи.

Как работает внимание в рекуррентных нейронных сетях кодер-декодер

Последнее обновление 7 августа 2019 г.

Attention — это механизм, который был разработан для повышения производительности RNN кодировщика-декодера при машинном переводе.

В этом руководстве вы откроете для себя механизм внимания для модели кодировщик-декодер.

После прохождения этого руководства вы будете знать:

  • О модели кодировщика-декодера и механизме внимания для машинного перевода.
  • Пошаговая инструкция по реализации механизма внимания.
  • Приложения и расширения к механизму внимания.

Начните свой проект с моей новой книги «Глубокое обучение для обработки естественного языка», включающей пошаговых руководств и файлов исходного кода Python для всех примеров.

Приступим.

  • Обновление, декабрь 2017 г. : исправлена ​​небольшая опечатка на шаге 4, спасибо Синтии Фриман.

Обзор руководства

Это руководство разделено на 4 части; их:

  1. Кодер-декодер Модель
  2. Внимание Модель
  3. Рабочий пример внимания
  4. Расширения внимания

Кодер-декодер Модель

Модель кодировщика-декодера для рекуррентных нейронных сетей была представлена ​​в двух статьях.

Оба разработали технику для решения проблемы последовательной природы машинного перевода, когда входные последовательности отличаются по длине от выходных последовательностей.

Илья Суцкевер и др. сделайте это в статье «Последовательность обучения с помощью нейронных сетей», используя LSTM.

Kyunghyun Cho, et al. сделайте это в статье «Изучение представлений фраз с использованием RNN Encoder – Decoder для статистического машинного перевода». Эта работа и некоторые из тех же авторов (Bahdanau, Cho и Bengio) разработали свою конкретную модель позже, чтобы разработать модель внимания.Поэтому мы кратко рассмотрим модель кодировщика-декодера, как описано в этой статье.

На высоком уровне модель состоит из двух подмоделей: кодировщика и декодера.

  • Кодер : Кодер отвечает за пошаговое выполнение временных шагов ввода и кодирование всей последовательности в вектор фиксированной длины, называемый вектором контекста.
  • Декодер : декодер отвечает за пошаговое выполнение временных шагов вывода при чтении из вектора контекста.

Модель рекуррентной нейронной сети кодировщика-декодера.
Взято из «Изучение представлений фраз с использованием кодировщика RNN – декодера для статистического машинного перевода»

мы предлагаем новую архитектуру нейронной сети, которая обучается кодировать последовательность переменной длины в векторное представление фиксированной длины и декодировать заданное векторное представление фиксированной длины обратно в последовательность переменной длины.

— Изучение представлений фраз с использованием RNN Encoder – Decoder для статистического машинного перевода, 2014.

Ключ к модели заключается в том, что вся модель, включая кодировщик и декодер, обучается от начала до конца, в отличие от обучения элементов по отдельности.

Модель описывается в общем, так что различные конкретные модели RNN могут использоваться в качестве кодировщика и декодера.

Вместо использования популярной RNN с долгосрочной кратковременной памятью (LSTM) авторы разрабатывают и используют собственный простой тип RNN, позже названный Gated Recurrent Unit или GRU.

Далее, в отличие от Sutskever, et al.В модели выход декодера из предыдущего временного шага подается как вход для декодирования следующего выходного временного шага. Вы можете видеть это на изображении выше, где выход y2 использует вектор контекста (C), скрытое состояние, переданное при декодировании y1, а также выход y1.

… и y (t), и h (i) также обусловлены y (t − 1) и суммой c входной последовательности.

— Изучение представлений фраз с использованием RNN Encoder – Decoder для статистического машинного перевода, 2014

Внимание модель

Внимание представили Дмитрий Богданов и др.в их статье «Нейронный машинный перевод путем совместного обучения выравниванию и переводу», который является естественным продолжением их предыдущей работы над моделью кодировщик-декодер.

Внимание предлагается в качестве решения ограничения модели кодировщика-декодера, кодирующей входную последовательность, одним вектором фиксированной длины, из которого можно декодировать каждый выходной временной шаг. Считается, что эта проблема представляет собой большую проблему при декодировании длинных последовательностей.

Потенциальная проблема с этим подходом кодер-декодер заключается в том, что нейронная сеть должна иметь возможность сжимать всю необходимую информацию исходного предложения в вектор фиксированной длины.Это может затруднить работу нейронной сети с длинными предложениями, особенно с теми, которые длиннее, чем предложения в обучающем корпусе.

— Нейронный машинный перевод путем совместного обучения выравниванию и переводу, 2015.

Внимание предлагается как метод выравнивания и перевода.

Выравнивание — это проблема в машинном переводе, которая определяет, какие части входной последовательности имеют отношение к каждому слову в выходных данных, тогда как перевод — это процесс использования соответствующей информации для выбора подходящего выхода.

… мы вводим расширение модели кодировщика-декодера, которое учится согласовывать и транслировать совместно. Каждый раз, когда предложенная модель генерирует слово в переводе, она (программно) ищет набор позиций в исходном предложении, где сосредоточена наиболее релевантная информация. Затем модель предсказывает целевое слово на основе векторов контекста, связанных с этими исходными позициями и всеми ранее сгенерированными целевыми словами.

— Нейронный машинный перевод путем совместного обучения выравниванию и переводу, 2015.

Вместо кодирования входной последовательности в один фиксированный вектор контекста модель внимания разрабатывает вектор контекста, который фильтруется специально для каждого временного шага вывода.

Пример внимания
Взято из «Нейронного машинного перевода путем совместного обучения выравниванию и переводу», 2015 г.

Как и в случае с бумагой Encoder-Decoder, этот метод применяется к проблеме машинного перевода и использует блоки GRU, а не ячейки памяти LSTM. В этом случае используется двунаправленный ввод, при котором входные последовательности предоставляются как в прямом, так и в обратном направлении, которые затем объединяются перед передачей в декодер.

Вместо того, чтобы повторять уравнения для вычисления внимания, мы рассмотрим рабочий пример.

Нужна помощь с глубоким обучением текстовых данных?

Пройдите мой бесплатный 7-дневный ускоренный курс электронной почты (с кодом).

Нажмите, чтобы зарегистрироваться, а также получите бесплатную электронную версию курса в формате PDF.

Начните БЕСПЛАТНЫЙ ускоренный курс прямо сейчас

Рабочий пример внимания

В этом разделе мы конкретизируем внимание на небольшом рабочем примере.В частности, мы проведем расчеты с не векторизованными членами.

Это даст вам достаточно подробное понимание, чтобы вы могли добавить внимание к своей собственной реализации кодировщика-декодера.

Этот рабочий пример разделен на следующие 6 разделов:

  1. Проблема
  2. Кодировка
  3. Выравнивание
  4. Вес
  5. Вектор контекста
  6. Декодировать

1. Задача

Проблема заключается в простом предсказании от последовательности к последовательности.

Есть три временных шага ввода:

Требуется модель для прогнозирования 1 временного шага:

В этом примере мы проигнорируем тип RNN, который используется в кодировщике и декодере, и проигнорируем использование двунаправленного входного уровня. Эти элементы не важны для понимания расчета внимания в декодере.

2. Кодировка

В модели кодировщика-декодера вход будет закодирован как один вектор фиксированной длины. Это выходные данные модели кодировщика для последнего временного шага.

Модель внимания требует доступа к выходным данным кодировщика для каждого временного шага входа. В документе они называются « аннотации, » для каждого временного шага. В данном случае:

h2, h3, h4 = Кодировщик (x1, x2, x3)

h2, h3, h4 = Кодировщик (x1, x2, x3)

3. Выравнивание

Декодер выводит по одному значению за раз, которое передается, возможно, большему количеству слоев перед окончательным выводом прогноза (y) для текущего временного шага вывода.

Модель согласования оценивает (e) насколько хорошо каждый закодированный вход (h) соответствует текущему выходному сигналу декодера (ов).

Для вычисления оценки требуется вывод декодера из предыдущего временного шага вывода, например с (т-1). При оценке самого первого вывода для декодера это будет 0.

Подсчет очков осуществляется с помощью функции a (). Мы можем оценить каждую аннотацию (h) для первого временного шага вывода следующим образом:

е11 = а (0, h2) е12 = а (0, h3) е13 = а (0, h4)

e11 = a (0, h2)

e12 = a (0, h3)

e13 = a (0, h4)

Мы используем два нижних индекса для этих оценок, e.грамм. e11, где первая «1» представляет временной шаг вывода, а вторая «1» представляет временной шаг ввода.

Мы можем представить, что если бы у нас была проблема от последовательности к последовательности с двумя временными шагами вывода, то позже мы могли бы оценить аннотации для второго временного шага следующим образом (при условии, что мы уже вычислили наше s1):

е21 = а (s1, h2) е22 = а (s1, h3) е23 = а (s1, h4)

e21 = a (s1, h2)

e22 = a (s1, h3)

e23 = a (s1, h4)

Функция a () в статье называется моделью выравнивания и реализована в виде нейронной сети прямого распространения.

Это традиционная однослойная сеть, в которой каждый вход (s (t-1) и h2, h3 и h4) взвешивается, используется передаточная функция гиперболического тангенса (tanh), а выход также взвешивается.

4. Взвешивание

Затем оценки выравнивания нормализуются с помощью функции softmax.

Нормализация оценок позволяет рассматривать их как вероятности, указывая на вероятность того, что каждый закодированный временной шаг ввода (аннотация) соответствует текущему временному шагу вывода.

Эти нормализованные оценки называются весами аннотаций.

Например, мы можем рассчитать веса аннотаций softmax (a) с учетом вычисленных оценок выравнивания (e) следующим образом:

a11 = ехр (e11) / (ехр (e11) + ехр (e12) + ехр (e13)) a12 = ехр (e12) / (ехр (e11) + ехр (e12) + ехр (e13)) a13 = ехр (e13) / (ехр (e11) + ехр (e12) + ехр (e13))

a11 = exp (e11) / (exp (e11) + exp (e12) + exp (e13))

a12 = exp (e12) / (exp (e11) + exp (e12) + exp (e13))

a13 = ехр (e13) / (ехр (e11) + ехр (e12) + ехр (e13))

Если бы у нас было два временных шага вывода, веса аннотаций для второго временного шага вывода были бы вычислены следующим образом:

a21 = ехр (e21) / (ехр (e21) + ехр (e22) + ехр (e23)) a22 = ехр (e22) / (ехр (e21) + ехр (e22) + ехр (e23)) a23 = ехр (e23) / (ехр (e21) + ехр (e22) + ехр (e23))

a21 = exp (e21) / (exp (e21) + exp (e22) + exp (e23))

a22 = exp (e22) / (exp (e21) + exp (e22) + exp (e23)).

a23 = ехр (e23) / (ехр (e21) + ехр (e22) + ехр (e23))

5.Вектор контекста

Затем каждая аннотация (h) умножается на веса аннотации (a), чтобы создать новый обслуживаемый вектор контекста, из которого можно декодировать текущий временной шаг вывода.

Для простоты у нас есть только один временной шаг вывода, поэтому мы можем вычислить одноэлементный вектор контекста следующим образом (с скобками для удобства чтения):

c1 = (a11 * h2) + (a12 * h3) + (a13 * h4)

c1 = (a11 * h2) + (a12 * h3) + (a13 * h4)

Контекстный вектор — это взвешенная сумма аннотаций и нормализованных оценок выравнивания.

Если бы у нас было два временных шага вывода, вектор контекста состоял бы из двух элементов [c1, c2], вычисляемых следующим образом:

c1 = a11 * h2 + a12 * h3 + a13 * h4 c2 = a21 * h2 + a22 * h3 + a23 * h4

c1 = a11 * h2 + a12 * h3 + a13 * h4

c2 = a21 * h2 + a22 * h3 + a23 * h4

6. Декодировать

Затем выполняется декодирование в соответствии с моделью кодировщика-декодера, хотя в этом случае используется обслуживаемый вектор контекста для текущего временного шага.

Выход декодера (ов) упоминается в документе как скрытое состояние.

Это может быть передано на дополнительные уровни перед окончательным выходом из модели в качестве прогноза (y1) для временного шага.

Расширения вниманию

В этом разделе рассматриваются некоторые дополнительные приложения Bahdanau, et al. механизм внимания.

Жесткое и мягкое внимание

В статье 2015 года «Покажи, посети и расскажи: создание подписей к нейронным изображениям с визуальным вниманием» Кельвин Сю и др.обратил внимание на данные изображения, используя сверточные нейронные сети в качестве экстракторов признаков для данных изображения по проблеме подписи к фотографиям.

Они развивают два механизма внимания: один они называют « мягкое внимание, », которое напоминает внимание, описанное выше, с взвешенным вектором контекста, и второй « жесткое внимание, », где четкие решения принимаются в отношении элементов в векторе контекста. за каждое слово.

Они также предлагают двойное внимание, когда внимание сосредоточено на определенных частях изображения.

Удаление предыдущего скрытого состояния

Было несколько приложений механизма, в которых подход был упрощен, так что скрытое состояние с последнего временного шага вывода (s (t-1)) исключалось из оценки аннотаций (шаг 3 выше).

Два примера:

Это приводит к тому, что модель не получает представление о ранее декодированном выходе, которое предназначено для помощи в выравнивании.

Это отмечено в уравнениях, перечисленных в документах, и неясно, была ли миссия намеренным изменением модели или просто упущением в уравнениях.Ни в одной из статей не было замечено обсуждения отказа от этого термина.

Изучение предыдущего скрытого состояния

Минь-Тханг Луонг и др. в своей статье 2015 года «Эффективные подходы к нейронному машинному переводу на основе внимания» явно реструктурировали использование предыдущего скрытого состояния декодера при оценке аннотаций. Также см. Презентацию документа и соответствующий код Matlab.

Они разработали основу для сравнения различных способов оценки аннотаций. Их структура вызывает и явно исключает предыдущее скрытое состояние при оценке аннотаций.

Вместо этого они берут предыдущий вектор контекста внимания и передают его в качестве входных данных декодеру. Цель состоит в том, чтобы позволить декодеру знать о прошлых решениях о выравнивании.

… мы предлагаем подход подачи ввода, в котором векторы внимания ht объединяются с вводами на следующих временных шагах […]. Такие связи имеют двоякий эффект: (а) мы надеемся сделать модель полностью осведомленной о предыдущих вариантах выравнивания и (б) мы создаем очень глубокую сеть, охватывающую как по горизонтали, так и по вертикали

— Эффективные подходы к нейронному машинному переводу на основе внимания, 2015.

Ниже приведено изображение этого подхода, взятое из статьи. Обратите внимание на пунктирные линии, явно показывающие использование декодеров, обслуживаемых выходом скрытого состояния (ht), обеспечивающим вход для декодера на следующем временном шаге.

Передача скрытого состояния в качестве входных данных для декодера
Взято из «Эффективных подходов к нейронному машинному переводу на основе внимания», 2015 г.

Они также развивают внимание « глобальное, » и « локальное, », где локальное внимание является модификацией подхода, который изучает окно фиксированного размера, которое накладывается на вектор внимания для каждого временного шага вывода.Это рассматривается как более простой подход к « упорному вниманию, », представленному Сюй и др.

У глобального внимания есть недостаток, заключающийся в том, что оно должно уделять внимание всем словам на исходной стороне для каждого целевого слова, что является дорогостоящим и потенциально может сделать непрактичным перевод более длинных последовательностей, например абзацев или документов. Чтобы устранить этот недостаток, мы предлагаем локальный механизм внимания, который фокусируется только на небольшом подмножестве исходных позиций на целевое слово.

— Эффективные подходы к нейронному машинному переводу на основе внимания, 2015 г.

Анализ в статье глобального и локального внимания с различными функциями оценки аннотаций предполагает, что локальное внимание обеспечивает лучшие результаты в задаче перевода.

Дополнительная литература

Этот раздел предоставляет больше ресурсов по теме, если вы хотите углубиться.

Документы по кодировщикам-декодерам

Вниманию клиентов

Подробнее о внимании

Сводка

В этом руководстве вы открыли для себя механизм внимания для модели кодировщик-декодер.

В частности, вы выучили:

  • О модели кодировщика-декодера и механизме внимания для машинного перевода.
  • Пошаговая инструкция по реализации механизма внимания.
  • Приложения и расширения к механизму внимания.

Есть вопросы?
Задайте свои вопросы в комментариях ниже, и я постараюсь ответить.

Разрабатывайте модели глубокого обучения для текстовых данных уже сегодня!

Создавайте собственные текстовые модели за считанные минуты

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *