淺談高清晰度攝像機

    隨著各個行業(yè)對視頻圖像要求的不斷提高，人們對圖像清晰度不高的工程已不再認可。但是，去年以來，市場上新出現(xiàn)的高清攝像機讓工程商眼前一亮，讓他們看到了新希望。本文就高清晰度攝像機的技術關鍵和注意事項作簡單的探討，和業(yè)界人士分享交流。

    市場需求

    視頻安防監(jiān)控技術發(fā)展至今，隨著各個行業(yè)對圖像要求的不斷提高，人們對圖像清晰度不高的工程已不再認可。而各地安全技術防范部門對工程的驗收中，無疑強調了視頻圖像必須能看清車輛牌照、車型特點色彩、人的臉部特征等感觀上的要求。而最新從2008年1月1日起實施的國家標準GB20815視頻安防監(jiān)控數(shù)字錄像設備中對圖像的監(jiān)視和回放分辨率的要求，其中A級產(chǎn)品：所有視（音）頻通道處于錄制狀態(tài)時單路監(jiān)視圖像水平分辨力應≥400TVL。單路回放圖像的水平分辨力應≥300TVL。這樣的標準將給系統(tǒng)提出了更高的要求。目前市場上新出現(xiàn)的高清晰度攝像機群使我們眼前一亮，像冉冉升起的一輪新月，照亮了這個行業(yè)的夜空，使我們工程商看到了新的希望。

    關鍵技術與因素
 
    目前在市場上銷售的高清晰攝像機主要水平分辨率標稱500線、520線、530線、540線、550線等數(shù)種。其實有部分480TVL和540TVL攝像機的CCD是基本相同的，主要是視頻數(shù)字處理芯片（DSP）不同。有些廠商具有強大的研發(fā)能力，他們研發(fā)出15/16位（比特）的視頻數(shù)字處理芯片，比起市場上480TVL攝像機的SONY 10位（比特）芯片有更強的數(shù)據(jù)處理能力和更快的圖像處理速度。

    由于芯片采用15/16位數(shù)據(jù)總線，內建精密的邏輯處理電路，具有強大快速精確圖像處理能力，內置像素增強單位，全面兼容市場上SONY、夏普、松下等CCD，可以使普通高清晰度CCD圖像采集達到540TLV以上的高清晰度，同時還具有超高速數(shù)據(jù)運算能力，能實行超寬的白平衡補償范圍和零色滾動。由于這些攝像機可以保證以540TVL以上的水平分辨率來傳遞彩色圖像，當然比市場上采用SONY 10位（比特）芯片的480TVL攝像機更受歡迎。

    高清晰攝像機主要是體現(xiàn)在畫面的清晰度上，要做到畫面的清晰度，不僅僅是一個水平分辨率達到540TVL就行了，必須在超寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度調整、超級數(shù)字降噪（信噪比）、智能數(shù)字自動測光補償、亮度信號、彩色信號邊緣補正、損壞象素自動調整與恢復、色彩調整、寬動態(tài)范圍等指標上有集中體現(xiàn)。只有達到這些綜合性的要求才能算得上是高清晰度攝像機。

    單就分辨率來講，當然540TVL比520TVL和480TVL來得更好。較高端的高清晰度攝像機必須要處理伽瑪修正問題，據(jù)相關資料顯示伽瑪修正是產(chǎn)生高質量圖像的重要技術，多數(shù)CRT管只有1/0.45＝2.22的伽瑪曲線，而液晶顯示屏的伽瑪曲線只有1/0.3=3.33，由此可見一個高質量的線性視頻信號送到CRT來顯示時，由于80％的流明被壓縮成只有30％的灰度等級而剩下較差的圖像。景物變得模糊和黑暗，和人眼看到的完全不同。為了克服CRT管這種天然的物理特性，視頻必須在送到CRT之前進行伽瑪修正，在黑暗區(qū)域必須放大伽瑪曲線底線到0.45，而2.22x0.45＝1，此時才能在CRT屏幕上取得1：1的影像。由此可見，在伽瑪修正過程中，數(shù)字信號處理器必須提供大于2.22倍以上的信息。較好的伽瑪修正方法是使用12位的數(shù)字信號處理器，8位作為數(shù)字信號處理，4位用作修正，使其產(chǎn)生完美的圖像。當然15?16位的芯片將更出色，而常規(guī)的攝像機只用10位數(shù)字處理芯片，只能提供12位的修正，結果黑暗區(qū)域的圖像將丟失部分灰度和色彩轉換信息。所以DSP芯片的處理能力和比特數(shù)也是我們在選擇和辨別高清晰度攝像機的重要指標之一。

    注意事項

    安裝與調試

    在日常的視頻安防工程中，高清攝像機和普通攝像機的安裝和調試方法基本相同，但必須要注意好鏡頭選配，因為鏡頭的質量不好，或者選配不好，很大程度上會影響到畫面的清晰度，例如紅外夜視系統(tǒng)的攝像機最好選用紅外鏡頭，而1/3英寸CCD一般配用1/3英寸的鏡頭，1/2英寸CCD一般配用1/2英寸鏡頭，安裝調試時鏡頭的聚焦調試必須調好，特別是攝像機的后焦面要調準，很多時候鏡頭的聚焦不清會引起圖像的模糊，達不到高清晰的要求。另外攝像機的防護罩也不能忽視，槍式防護罩的前端玻璃不能采用一般的平板玻璃，而必須采用較好的光學玻璃，一般的平板玻璃對圖像的解析力有非常厲害的消弱作用，選用球型罩殼更應注意，球面的曲率必須過渡光滑，最好不要把鏡頭對準球殼的上邊緣，此處光的折射力較大，甚至會嚴重影響圖像的清晰度。有一點很重要，就是不管哪種罩殼，最好罩殼內的光越低越好，鏡頭至罩殼的距離越短越好，這樣能使鏡頭前的光污染減少到最低，有利于提高圖像的清晰度。

    系統(tǒng)必須高清

    高清晰度攝像機除了前端安裝和選材必須注意外，還必須有傳輸系統(tǒng)，中間系統(tǒng)和終端顯示系統(tǒng)的配合使用才能達到高清晰度的實際效果。

    就傳輸系統(tǒng)而言，視頻圖像的傳送一般會選擇同軸電纜、雙絞線、UTP線（即網(wǎng)絡傳輸）、無線傳輸、光纜傳輸?shù)确绞剑�不管采用哪種方式傳輸，必須使圖像從前端傳輸?shù)胶蠖说恼麄�系統(tǒng)中的各個環(huán)接的帶寬>6M，這樣才能保證圖像達到高清晰度的要求，并符合工程及技防檢測上的要求。一般情況下同軸電纜超過150米或200米時圖像質量會明顯下降，這是由于同軸電纜自身的特性造成的，故必須采取各種措施保證其終端帶寬不小于6M，必要時要給予加視頻補償放大器來解決，一般的視頻放大器的作用不大。其補償?shù)闹笜藨�保證高頻補償量、幅頻特性、信噪比、共模抑制比、微分相位失真度、色度亮度延遲、色度寬度增益等都達到使相關線纜損耗或衰減造成的缺陷得到補償，從而保證進入系統(tǒng)的圖像的高清晰度。

    目前，由于銅纜的價格不斷上升，視頻圖像采用光纜傳送的成本不斷下降，在較長距離或多幅圖像的傳輸中，采用光纜傳送不失為一舉多得的方案被廣泛采用。由于光纜的帶寬大、衰減小、高抗干擾、體積小、保密性強等特點，可較好保證圖像傳送的各項指標。當采用其他方式傳送圖像時，也必須保證通道的帶寬。

    高清晰度的圖像還必須要靠好的終端顯示設備來表現(xiàn)在人的視覺面前的，故最好選擇逐行掃描監(jiān)視器。因為在實際使用中隔行掃描監(jiān)視器的圖像閃爍嚴重，容易使人產(chǎn)生視覺疲勞。若監(jiān)視器的清晰度低則同樣達不到整體清晰度的要求。因為監(jiān)視器的清晰度時由監(jiān)視器、視頻通道的帶寬和顯像管的點距、會距所決定的。據(jù)資料顯示，其通道帶寬與清晰度之間的折算理論上限為1M/80線左右，若再考慮高清晰度時的視頻信號幅度下降因素，要達到顯示400線的視頻圖像，則監(jiān)視器清晰度指標按經(jīng)驗應采用600線以上的機器。

    為配合高清晰度攝像機的使用，中間處理設備，包括矩陣、硬盤錄像機，視頻服務器、各種視頻編碼器等等都必須滿足帶寬和圖像壓縮的要求，才能使高清晰度攝像機充分發(fā)揮其內在的作用。光靠使用高清晰度攝像機而忽視其他配套設備的選用是達不到真正目的的。

    結語

    相信隨著用戶對高清晰度攝像機的認可，市場需求將進一步擴大。安防行業(yè)應該充分利用這一高科技芯片帶給我們的又一次機遇，把視頻領域這一成果應用到各個領域中去，讓整個社會都能分享這一成果帶給我們的福音。