網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)展最關(guān)鍵的三大技術(shù)

　　百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的技術(shù)發(fā)展主要取決于三個(gè)元器件：百萬(wàn)像素級(jí)鏡頭、百萬(wàn)像素傳感器，以及壓縮處理芯片�！盁o(wú)論是普通網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還是百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)產(chǎn)品，真正最基本、最核心的還是傳感器技術(shù)的突破和編解碼技術(shù)的創(chuàng)新，圖像效果和適光性是永恒的主題，”海康威視技術(shù)支持總監(jiān)何峻峰強(qiáng)調(diào)。進(jìn)入百萬(wàn)像素級(jí)，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(shù)和帶寬的不斷演變，用戶才能得到清晰細(xì)膩的圖像效果，獲得實(shí)用價(jià)值。

　　百萬(wàn)像素鏡頭

　　視頻監(jiān)控百萬(wàn)像素時(shí)代的到來，百萬(wàn)像素級(jí)的攝像機(jī)必然需要百萬(wàn)像素級(jí)光線配合，因而必然會(huì)誕生相配套的百萬(wàn)像素鏡頭。百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭可以更好地配合百萬(wàn)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(wàn)像素鏡頭推出。如騰龍?jiān)?007年開發(fā)了3種不同焦距對(duì)應(yīng)百萬(wàn)像素的手動(dòng)變焦鏡頭，KOWA針對(duì)300萬(wàn)-500萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)固定安裝需求，推出3.5-10mm，10-20鏡頭百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭。百萬(wàn)像素鏡頭在設(shè)計(jì)、裝配工藝以及加工精度等方面對(duì)技術(shù)要求較高，因而，相比較網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)廠家，鏡頭技術(shù)稍顯滯后。

　　CCD與CMOS之爭(zhēng)

　　感光器件是攝像機(jī)最為核心的部分，在模擬攝像機(jī)以及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，最為廣泛使用的是CCD，但隨著百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(shì)，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(yùn)動(dòng)的物體在奇數(shù)場(chǎng)掃描和偶數(shù)場(chǎng)掃描中的位置存在較大差異，導(dǎo)致畫面模糊不清，對(duì)于交通等領(lǐng)域而言，更需要的是清晰、無(wú)鋸齒的運(yùn)動(dòng)車輛圖像，CMOS在像素密度上的優(yōu)勢(shì)使其穩(wěn)據(jù)一席之地。目前，130萬(wàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沿襲模擬的優(yōu)勢(shì)，較多采用CCD，而200萬(wàn)以上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則更傾向于CMOS。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但響應(yīng)速度較低，而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢(shì)，成本和功耗優(yōu)勢(shì)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(diǎn)較多，如果沒有補(bǔ)光措施無(wú)法在夜間達(dá)到理想效果。

　　松下鄭強(qiáng)認(rèn)為，“CMOS在更高像素點(diǎn)情況下成本方面低于CCD，但從圖像質(zhì)量來看，CCD會(huì)比CMOS圖像質(zhì)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(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用的是CCD傳感器�！碑�(dāng)前，“CCD與CMOS更多的是圍繞一個(gè)性價(jià)比的競(jìng)爭(zhēng)以及與圖像質(zhì)量之間的平衡，既要保證一個(gè)比較好的圖像品質(zhì)，同時(shí)又要一個(gè)比較低的價(jià)格，”浙江大華股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理汪雄軍如是說。據(jù)了解，目前市場(chǎng)上致力于CMOS研究的廠商已經(jīng)研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件，其靈敏度性能已經(jīng)與CCD接近�！癈CD與CMOS在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，各有優(yōu)勢(shì)，但是隨著CMOS工藝和技術(shù)的不斷提升，以及高端CMOS價(jià)格的不斷下降，CMOS未來會(huì)成為數(shù)字IP攝像機(jī)(IPC)的主力的感光元器件，必然會(huì)取代CCD，”廣州市偉昊科技電子有限公司產(chǎn)品企劃推廣部經(jīng)理萬(wàn)云峰表示。

　　壓縮處理芯片技術(shù)

　　百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)量非常大，對(duì)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(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)、錄像存儲(chǔ)以及后端處理的要求，也很大程度上影響著圖像的質(zhì)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(yīng)用方面。

　　ACTi、Axis、松下、索尼等廠家擁有較深厚的研發(fā)實(shí)力，芯片均根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要自主開發(fā)�！八上伦⒅禺a(chǎn)品的高品質(zhì)，自主研發(fā)的視頻處理芯片在等離子電視等數(shù)字產(chǎn)品中均會(huì)用到，在技術(shù)及成本上都占有優(yōu)勢(shì)，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(jìng)爭(zhēng)�！闭劶白灾餍酒�研發(fā)，松下鄭強(qiáng)這樣認(rèn)為。海思、TI以及升邁等芯片廠商均有相關(guān)芯片推出，以滿足百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對(duì)芯片的需求。如海思半導(dǎo)體則針對(duì)百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)開發(fā)出第三代監(jiān)控解決方案——Hi3515和Hi3520，TI的基于DSP達(dá)芬奇系列�？低�視、大華等廠家所采用，升邁科技現(xiàn)有GM8120和GM8161百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案，新一代內(nèi)建影像處理芯片預(yù)計(jì)明年上市。

　　要實(shí)現(xiàn)良好的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對(duì)光線的處理，影像處理部分也是百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中不可忽視的一環(huán)。通常情況下，傳感器部分設(shè)置有內(nèi)嵌的圖像處理芯片處理一些較簡(jiǎn)單的功能，自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡校對(duì)以及自動(dòng)化對(duì)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(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品企劃項(xiàng)目經(jīng)理梁杰愷認(rèn)為，升邁科技網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品企劃項(xiàng)目經(jīng)理梁杰愷認(rèn)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(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(fù)雜光源下影像，提高動(dòng)態(tài)范圍及色彩表現(xiàn)，進(jìn)行智能運(yùn)算等，這需復(fù)雜的SOC芯片及強(qiáng)大技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，最終才能產(chǎn)生良好的圖像質(zhì)量。”

　　在百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中被廣泛采用的圖像壓縮技術(shù)有M-JPEG/MPEG-4/H.264三種方式，每種壓縮方式有不同的特點(diǎn)，M-JPEG能獲得最高的單幅畫面質(zhì)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(duì)攝像機(jī)本身的處理平臺(tái)要求也最高。為了獲得較高的分辨率并且實(shí)現(xiàn)全實(shí)時(shí)傳輸，主流廠家均采用H.264的壓縮算法，以實(shí)現(xiàn)低帶寬下的應(yīng)用�！�720P畫質(zhì)并不是唯一追求目標(biāo)，在低碼流下實(shí)現(xiàn)一個(gè)高清流暢的畫面，才能夠滿足各行各業(yè)對(duì)于高清視頻的基本需求，”ACTi陳棟認(rèn)為。據(jù)了解，主流廠家通過芯片壓縮處理，目前可以實(shí)現(xiàn)的壓縮率是720P@2~4Mbps25幀全實(shí)時(shí)傳輸狀態(tài)，2Mbps的碼率還有另外一個(gè)含義，D1(720X480)畫質(zhì)下DVR的存儲(chǔ)碼流就是2Mbps為主，這也就意味著用戶可以在不大幅增加網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)成本的情況下選用720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還必須實(shí)現(xiàn)多碼流的應(yīng)用，網(wǎng)路攝像機(jī)在本地監(jiān)控之外還有遠(yuǎn)程管理的需求，因此在保證本地百萬(wàn)像素高畫質(zhì)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還需提供一個(gè)低碼流的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵圖像、關(guān)鍵畫面、關(guān)鍵錄像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程備份。目前，市場(chǎng)上比較高端的百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都配備了強(qiáng)大的M-JPEG/MPEG-4/H.264三編碼引擎，同時(shí)具有靈活的雙碼流功能，根據(jù)用戶的需求設(shè)計(jì)適合的解決方案。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況采用720P全實(shí)時(shí)傳輸，也可以在正常情況下只采用普通分辨率來傳輸實(shí)時(shí)圖像(比如D1)，而在報(bào)警條件發(fā)生時(shí)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(shí)傳輸占用帶寬較小的實(shí)時(shí)圖像，而在關(guān)鍵時(shí)刻傳輸圖像效果好，但占用較大網(wǎng)絡(luò)帶寬的高清圖像，以獲取清晰的細(xì)節(jié)。