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辉视达:一文告诉你什么是一体化网络摄像机

成像质量是摄像机的灵魂,是需关注的重要指标之一。好的成像质量来自于镜头和成像器件。摄像机镜头的成像质量好坏将影响成像器件输出的信号质量。我们可以将镜头比喻是人的眼睛,而成像器件就是视网膜。
 
  1、镜头
 
  镜头种类繁多,但是即使同一类型的镜头,其成像质量也有着很大的差异,这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的,同时也导致不同档次的镜头价格从几十元到几万元的巨大差异,比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。一个好的镜头,在分辨率、明锐度、光圈系数等方面都会有很好的表现,对各种像差的校正也比较好,但同时其价格也会高几倍甚至上百倍。
 
  2、CCD还是CMOS
 
  CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上,而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上,工作原理没有本质的区别。
 
  从制造工艺上说CCD制造工艺较复杂,只有少数几个厂商,如索尼、松下、夏普等掌握这种技术,因此CCD摄像机的价格会相对比较贵。事实上经过技术改造,目前CCD和高级CMOS的实际效果的差距已经非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD,所以很多低档摄像头生产厂商采用普通CMOS感光元件作为核心组件。
 
  成像方面,在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而普通CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,普通CMOS的成像质量和CCD还是有一定差距。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。
 
  在原理上,CMOS的信号是以点为单位的电荷信号,而CCD是以行为单位的电流信号,前者更为敏感,速度也更快,更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差,但是CMOS工艺还不是十分成熟,普通的CMOS一般分辨率较低而成像质量也较差。
 
  3、模拟还是数字
 
  CCD摄像机按照输出信号分为模拟摄像机和数字摄像机。在模拟时代当然不用考虑数字还是模拟信号问题,但是到了IP摄像机领域就不得不考虑这个问题了。因为如果摄像机CCD板输出的是模拟信号,那么在摄像机电路上其实对CCD传来的电信号进行了一次模拟编码输出,视频编码模块在数字压缩前先要对CCD板路传来的模拟信号重新进行数字化,然后才能压缩输出。
 
  压缩方式
 
  网络摄像机和视频服务器作为视频网络应用的新型产品,适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素,而这其中视频图像的技术又成为关键。在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上,各种压缩技术百花齐放,各有优势,为用户提供了很大的选择空间。
 
  在网络视频发展的初期有相当一部分国内外网络摄像机和视频服务器都是采用JPEG、Motion-JPEG压缩技术。JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式,图像清晰、稳定,适用于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,因其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用于安防的用途。但是由于其对网络带宽的要求过高,因此无法在带宽相对较窄的互联网上传输。最近几年出现了MPEG4和H.264压缩标准,而分辨率也从原来的CIF发展到了现在的300万像素超高清晰度。
 
  1.M-JPEG
 
  M-JPEG的主要缺点是压缩效率低,M-JPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩,而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩,因此造成了大量冗余信息被重复存储,即使是在320*240尺寸的图像下,存储占用的空间一般至少达到每帧8~15K字节,即使按照这个标准每秒25帧计算,每秒数据量也将达到200K~375K,如果画面尺寸达到D1标准则至少需要900K~2M的带宽。
 
  目前流行的M-JPEG技术最大压缩也只能做到每帧3K字节,但如果采用如此的压缩比,视频质量会严重降低。即使是丢帧传输或录像,也将耗费大量的网络带宽和硬盘空间,尤其在摄像机较多时,它的数据传输量和存储量是十分惊人的。在码流比较低的情况下M-JPEG的图像质量要明显低于MPEG4压缩模式。
 
  2.MPEG-4/H.264
 
  MPEG-4/H.264是专为音视频信息在因特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。它利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求以最少的数据获得很高的图像质量,通过动态地监测图像每个区域的变化,按对象的空间和时间特征来调整压缩方法,从而可以获得比M-JPEG更大的压缩比、更低的压缩码流和低带宽下更佳的图像质量,是目前全球公认的优秀的压缩算法之一。
 
  MPEG-4基于场景描述面向带宽设计的压缩算法,使得在视频监控领域中有以下几个巨大的优势:录像存储量大大降低、录像清晰度得到保障、录像帧数可调、网络传输更加方便。
 
  网络模式
 
  从网络摄像机接入网络的模式可以分为局域网、城域网、广域网三种;按照线路接入模式又可分为有线与无线两大类。一般一路CIF图像在MPEG-4/H.264压缩模式下仅仅需要200K左右的带宽就可以达到实时传输、录像。用户在选择IP摄像机的时候应该根据自己需要摄像机的数量,需要同时远程监看、录像的数量,综合计算网络带宽需求。在局域网下,基本上可以不用考虑线路带宽问题,只需要考虑交换机的吞吐量,选择足够的交换机背板带宽即可。
 
  城域网下,例如电信全球眼,电信部门预留了足够带宽的线路。而在广域网上最大的问题在于上行带宽问题,国内现在可以提供的ADSL上行带宽目前只有512K左右,因此使用成本是用户必须考虑的问题之一。
 
  摄像机功能
 
  从今年的几次展会上可以清楚地体现出产品细分的趋势,IP摄像机不再局限于桌上型和枪机型,随着IP摄像机技术的成熟和用户需求的日益强烈,IP摄像机也繁衍出了很多种类,并逐步走向细分市场。现在市场上几乎所有传统摄像机的形式都已经有对应的IP摄像机,而且针对网络传输特点还有更多的衍生品种。
 
  比如说:红外日夜两用型IP摄像机、快速球型IP摄像机、匀速球型IP摄像机、云台控制一体化IP摄像机,还有支持无线局域网、支持SD卡存储、USB存储、网络供电(POE)等等特殊功能的IP摄像机。未来随着技术的进一步发展,IP摄像机的发展空间将无法估量。
 
  高清晰画面
 
  随着CCD价格的快速下降,以及算法的提升,IP摄像机无疑会快速达到百万像素,甚至三百万像素的分辨率。高清晰化将彻底摆脱普通模拟摄像机在图像上的优势地位,成为监控的新标准之一。

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