成像質(zhì)量是攝像機的靈魂,是需關(guān)注的重要指標之一。好的成像質(zhì)量來自于鏡頭和成像器件。攝像機鏡頭的成像質(zhì)量好壞將影響成像器件輸出的信號質(zhì)量。我們可以將鏡頭比喻是人的眼睛,而成像器件就是視網(wǎng)膜。
1、鏡頭
鏡頭種類繁多,但是即使同一類型的鏡頭,其成像質(zhì)量也有著很大的差異,這主要是由于材質(zhì)、加工精度和鏡片結(jié)構(gòu)的不同等因素造成的,同時也導(dǎo)致不同檔次的鏡頭價格從幾十元到幾萬元的巨大差異,比較的如四片三組式天塞鏡頭、六片四組式雙高斯鏡頭。一個好的鏡頭,在分辨率、明銳度、光圈系數(shù)等方面都會有很好的表現(xiàn),對各種像差的校正也比較好,但同時其價格也會高幾倍甚*百倍。
2、CCD還是CMOS
CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上,而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上,工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。
從制造工藝上說CCD制造工藝較復(fù)雜,只有少數(shù)幾個廠商,如索尼、松下、夏普等掌握這種技術(shù),因此CCD攝像機的價格會相對比較貴。事實上經(jīng)過技術(shù)改造,目前CCD和CMOS的實際效果的差距已經(jīng)非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD,所以很多低檔攝像頭生產(chǎn)廠商采用普通CMOS感光元件作為核心組件。
成像方面,在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好,色彩還原、曝光可以保證基本準確。而普通CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般,對實物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,普通CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定差距。但由于低廉的價格以及高度的整合性,因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。
在原理上,CMOS的信號是以點為單位的電荷信號,而CCD是以行為單位的電流信號,前者更為敏感,速度也更快,更為省電。現(xiàn)在的CMOS并不比一般CCD差,但是CMOS工藝還不是十分成熟,普通的CMOS一般分辨率較低而成像質(zhì)量也較差。
3、模擬還是數(shù)字
CCD攝像機按照輸出信號分為模擬攝像機和數(shù)字攝像機。在模擬時代當然不用考慮數(shù)字還是模擬信號問題,但是到了IP攝像機領(lǐng)域就不得不考慮這個問題了。因為如果攝像機CCD板輸出的是模擬信號,那么在攝像機電路上其實對CCD傳來的電信號進行了一次模擬編碼輸出,視頻編碼模塊在數(shù)字壓縮前先要對CCD板路傳來的模擬信號重新進行數(shù)字化,然后才能壓縮輸出。
壓縮方式
網(wǎng)絡(luò)攝像機和視頻服務(wù)器作為視頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型產(chǎn)品,適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊笠脖厝怀蔀楫a(chǎn)品開發(fā)的重要因素,而這其中視頻圖像的技術(shù)又成為關(guān)鍵。在目前*絡(luò)攝像機和視頻服務(wù)器的產(chǎn)品市場上,各種壓縮技術(shù)百花齊放,各有優(yōu)勢,為用戶提供了很大的選擇空間。
在網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)展的初期有相當一部分國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)攝像機和視頻服務(wù)器都是采用JPEG、Motion-JPEG壓縮技術(shù)。JPEG、M-JPEG采用的是幀內(nèi)壓縮方式,圖像清晰、穩(wěn)定,適用于視頻編輯,而且可以靈活設(shè)置每路的視頻清晰度和壓縮幀數(shù)。另外,因其壓縮后的格式可以讀取單一畫面,因此可以任意剪接,特別適用于安防的用途。但是由于其對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求過高,因此無法在帶寬相對較窄的互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。zui近幾年出現(xiàn)了MPEG4和H.264壓縮標準,而分辨率也從原來的CIF發(fā)展到了現(xiàn)在的300萬像素超高清晰度。
1.M-JPEG
M-JPEG的主要缺點是壓縮效率低,M-JPEG算法是根據(jù)每一幀圖像的內(nèi)容進行壓縮,而不是根據(jù)相鄰幀圖像之間的差異來進行壓縮,因此造成了大量冗余信息被重復(fù)存儲,即使是在320*240尺寸的圖像下,存儲占用的空間一般至少達到每幀8~15K字節(jié),即使按照這個標準每秒25幀計算,每秒數(shù)據(jù)量也將達到200K~375K,如果畫面尺寸達到D1標準則至少需要900K~2M的帶寬。
目前流行的M-JPEG技術(shù)zui大壓縮也只能做到每幀3K字節(jié),但如果采用如此的壓縮比,視頻質(zhì)量會嚴重降低。即使是丟幀傳輸或錄像,也將耗費大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬和硬盤空間,尤其在攝像機較多時,它的數(shù)據(jù)傳輸量和存儲量是十分驚人的。在碼流比較低的情況下M-JPEG的圖像質(zhì)量要明顯低于MPEG4壓縮模式。
2.MPEG-4/H.264
MPEG-4/H.264是專為音視頻信息在因特網(wǎng)實時傳輸音/視頻訊號而制定的MPEG標準。它利用很窄的帶寬,通過幀重建技術(shù),壓縮和傳輸數(shù)據(jù),以求以zui少的數(shù)據(jù)獲得很高的圖像質(zhì)量,通過動態(tài)地監(jiān)測圖像每個區(qū)域的變化,按對象的空間和時間特征來調(diào)整壓縮方法,從而可以獲得比M-JPEG更大的壓縮比、更低的壓縮碼流和低帶寬下更佳的圖像質(zhì)量,是目前*的的壓縮算法之一。
MPEG-4基于場景描述面向帶寬設(shè)計的壓縮算法,使得在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中有以下幾個巨大的優(yōu)勢:錄像存儲量大大降低、錄像清晰度得到保障、錄像幀數(shù)可調(diào)、網(wǎng)絡(luò)傳輸更加方便。
網(wǎng)絡(luò)模式
從網(wǎng)絡(luò)攝像機接入網(wǎng)絡(luò)的模式可以分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)三種;按照線路接入模式又可分為有線與無線兩大類。一般一路CIF圖像在MPEG-4/H.264壓縮模式下僅僅需要200K左右的帶寬就可以達到實時傳輸、錄像。用戶在選擇IP攝像機的時候應(yīng)該根據(jù)自己需要攝像機的數(shù)量,需要同時遠程監(jiān)看、錄像的數(shù)量,綜合計算網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。在局域網(wǎng)下,基本上可以不用考慮線路帶寬問題,只需要考慮交換機的吞吐量,選擇足夠的交換機背板帶寬即可。
城域網(wǎng)下,例如電信眼,電信部門預(yù)留了足夠帶寬的線路。而在廣域網(wǎng)上zui大的問題在于上行帶寬問題,國內(nèi)現(xiàn)在可以提供的ADSL上行帶寬目前只有512K左右,因此使用成本是用戶必須考慮的問題之一。
攝像機功能
從今年的幾次展會上可以清楚地體現(xiàn)出產(chǎn)品細分的趨勢,IP攝像機不再局限于桌上型和槍機型,隨著IP攝像機技術(shù)的成熟和用戶需求的日益強烈,IP攝像機也繁衍出了很多種類,并逐步走向細分市場。現(xiàn)在市場上幾乎所有傳統(tǒng)攝像機的形式都已經(jīng)有對應(yīng)的IP攝像機,而且針對網(wǎng)絡(luò)傳輸特點還有更多的衍生品種。
比如說:紅外日夜兩用型IP攝像機、快速球型IP攝像機、勻速球型IP攝像機、云臺控制一體化IP攝像機,還有支持無線局域網(wǎng)、支持SD卡存儲、USB存儲、網(wǎng)絡(luò)供電(POE)等等特殊功能的IP攝像機。未來隨著技術(shù)的進一步發(fā)展,IP攝像機的發(fā)展空間將無法估量。
高清晰畫面
隨著CCD價格的快速下降,以及算法的提升,IP攝像機無疑會快速達到百萬像素,甚至三百萬像素的分辨率。高清晰化將*擺脫普通模擬攝像機在圖像上的優(yōu)勢地位,成為監(jiān)控的新標準之一。