網絡攝像機發(fā)展最關鍵的三大技術

　　百萬像素網絡攝像機的技術發(fā)展主要取決于三個元器件：百萬像素級鏡頭、百萬像素傳感器，以及壓縮處理芯片�！盁o論是普通網絡攝像機還是百萬像素攝像機產品，真正最基本、最核心的還是傳感器技術的突破和編解碼技術的創(chuàng)新，圖像效果和適光性是永恒的主題，”�？低�視技術支持總監(jiān)何峻峰強調。進入百萬像素級，只有鏡頭、傳感器以及芯片得到良好的配合，并且隨著傳輸技術和帶寬的不斷演變，用戶才能得到清晰細膩的圖像效果，獲得實用價值。

　　百萬像素鏡頭

　　視頻監(jiān)控百萬像素時代的到來，百萬像素級的攝像機必然需要百萬像素級光線配合，因而必然會誕生相配套的百萬像素鏡頭。百萬像素對應鏡頭可以更好地配合百萬像素傳感器，以獲取焦距更清晰的圖像，目前，TAMRON，Computar，F(xiàn)UJINON、廈門力鼎、福建福光等廠商均有不同規(guī)格的百萬像素鏡頭推出。如騰龍在2007年開發(fā)了3種不同焦距對應百萬像素的手動變焦鏡頭，KOWA針對300萬-500萬像素攝像機固定安裝需求，推出3.5-10mm，10-20鏡頭百萬像素對應鏡頭。百萬像素鏡頭在設計、裝配工藝以及加工精度等方面對技術要求較高，因而，相比較網絡攝像機廠家，鏡頭技術稍顯滯后。

　　CCD與CMOS之爭

　　感光器件是攝像機最為核心的部分，在模擬攝像機以及標清網絡攝像機中，最為廣泛使用的是CCD，但隨著百萬像素網絡攝像機的出現(xiàn)，其主要采用高分辨率的逐行掃描方式，逐行掃描的CMOS傳感器比隔行掃描CCD芯片更有優(yōu)勢，它依次掃描每一條電視線，而不是將電視線分成奇數(shù)和偶數(shù)線條再疊加成一副完整圖像。采用隔行掃描，快速運動的物體在奇數(shù)場掃描和偶數(shù)場掃描中的位置存在較大差異，導致畫面模糊不清，對于交通等領域而言，更需要的是清晰、無鋸齒的運動車輛圖像，CMOS在像素密度上的優(yōu)勢使其穩(wěn)據(jù)一席之地。目前，130萬網絡攝像機沿襲模擬的優(yōu)勢，較多采用CCD，而200萬以上的網絡攝像機則更傾向于CMOS。CCD的特點是靈敏度高，但響應速度較低，而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢，成本和功耗優(yōu)勢更加得到廠家的青睞，其不足之處在于，低照度或黑暗的環(huán)境下噪點較多，如果沒有補光措施無法在夜間達到理想效果。

　　松下鄭強認為，“CMOS在更高像素點情況下成本方面低于CCD，但從圖像質量來看，CCD會比CMOS圖像質量更好，這取決于廠家是否優(yōu)先考慮圖像，松下推出的300萬像素網絡攝像機采用的是CCD傳感器�！碑斍�，“CCD與CMOS更多的是圍繞一個性價比的競爭以及與圖像質量之間的平衡，既要保證一個比較好的圖像品質，同時又要一個比較低的價格，”浙江大華股份有限公司產品經理汪雄軍如是說。據(jù)了解，目前市場上致力于CMOS研究的廠商已經研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件，其靈敏度性能已經與CCD接近�！癈CD與CMOS在不同的應用場景下，各有優(yōu)勢，但是隨著CMOS工藝和技術的不斷提升，以及高端CMOS價格的不斷下降，CMOS未來會成為數(shù)字IP攝像機(IPC)的主力的感光元器件，必然會取代CCD，”廣州市偉昊科技電子有限公司產品企劃推廣部經理萬云峰表示。

　　壓縮處理芯片技術

　　百萬像素網絡攝像機視頻數(shù)據(jù)量非常大，對壓縮芯片以及CPU處理能力要求較高。要獲得清晰的圖像，除了鏡頭和傳感器外，還包括圖像壓縮分辨率和幀數(shù)。芯片壓縮處理能力直接決定了對傳輸網絡、錄像存儲以及后端處理的要求，也很大程度上影響著圖像的質量。圖像清晰度愈高，所占用帶寬愈大。目前，芯片的處理能力主要體現(xiàn)在分辨率、低帶寬多碼流應用方面。

　　ACTi、Axis、松下、索尼等廠家擁有較深厚的研發(fā)實力，芯片均根據(jù)實際應用需要自主開發(fā)�！八上伦⒅禺a品的高品質，自主研發(fā)的視頻處理芯片在等離子電視等數(shù)字產品中均會用到，在技術及成本上都占有優(yōu)勢，功能及性能方面能夠得到保證，并且能與其它廠家形成差異化競爭�！闭劶白灾餍酒�研發(fā)，松下鄭強這樣認為。海思、TI以及升邁等芯片廠商均有相關芯片推出，以滿足百萬像素網絡攝像機對芯片的需求。如海思半導體則針對百萬像素網絡攝像機開發(fā)出第三代監(jiān)控解決方案——Hi3515和Hi3520，TI的基于DSP達芬奇系列海康威視、大華等廠家所采用，升邁科技現(xiàn)有GM8120和GM8161百萬像素網絡攝像機方案，新一代內建影像處理芯片預計明年上市。

　　要實現(xiàn)良好的圖像質量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理，影像處理部分也是百萬像素網絡攝像機中不可忽視的一環(huán)。通常情況下，傳感器部分設置有內嵌的圖像處理芯片處理一些較簡單的功能，自動曝光、自動白平衡校對以及自動化對焦等功能則必須通過后端ISP芯片處理，以獲得良好的影像效果。升邁科技股份有限公司網絡攝像機產品企劃項目經理梁杰愷認為，升邁科技網絡攝像機產品企劃項目經理梁杰愷認為，“以升邁為例，在多年開發(fā)芯片過程中，我們發(fā)現(xiàn)百萬像素網絡攝像機前端傳感器收集到較多的光線信息，如何處理并善用這些信息，還原低照度或復雜光源下影像，提高動態(tài)范圍及色彩表現(xiàn)，進行智能運算等，這需復雜的SOC芯片及強大技術與經驗，最終才能產生良好的圖像質量。”

　　在百萬像素網絡攝像機中被廣泛采用的圖像壓縮技術有M-JPEG/MPEG-4/H.264三種方式，每種壓縮方式有不同的特點，M-JPEG能獲得最高的單幅畫面質量，但壓縮效率較低，占用帶寬最大;H.264可以獲得最高的壓縮比，對攝像機本身的處理平臺要求也最高。為了獲得較高的分辨率并且實現(xiàn)全實時傳輸，主流廠家均采用H.264的壓縮算法，以實現(xiàn)低帶寬下的應用�！�720P畫質并不是唯一追求目標，在低碼流下實現(xiàn)一個高清流暢的畫面，才能夠滿足各行各業(yè)對于高清視頻的基本需求，”ACTi陳棟認為。據(jù)了解，主流廠家通過芯片壓縮處理，目前可以實現(xiàn)的壓縮率是720P@2~4Mbps25幀全實時傳輸狀態(tài)，2Mbps的碼率還有另外一個含義，D1(720X480)畫質下DVR的存儲碼流就是2Mbps為主，這也就意味著用戶可以在不大幅增加網絡和存儲成本的情況下選用720P網絡攝像機。

　　在實際應用中，百萬像素網絡攝像機還必須實現(xiàn)多碼流的應用，網路攝像機在本地監(jiān)控之外還有遠程管理的需求，因此在保證本地百萬像素高畫質傳輸?shù)耐瑫r，還需提供一個低碼流的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對關鍵圖像、關鍵畫面、關鍵錄像數(shù)據(jù)的遠程備份。目前，市場上比較高端的百萬像素網絡攝像機都配備了強大的M-JPEG/MPEG-4/H.264三編碼引擎，同時具有靈活的雙碼流功能，根據(jù)用戶的需求設計適合的解決方案。用戶可以根據(jù)實際情況采用720P全實時傳輸，也可以在正常情況下只采用普通分辨率來傳輸實時圖像(比如D1)，而在報警條件發(fā)生時以高像素的JPEG形式傳輸高分辨率的圖像，以便于事后放大觀看，也就是平時傳輸占用帶寬較小的實時圖像，而在關鍵時刻傳輸圖像效果好，但占用較大網絡帶寬的高清圖像，以獲取清晰的細節(jié)。