高清攝像機(jī)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(gè)水平分辨率達(dá)到540TVL就行了，必須在超寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、圖像的銳利度調(diào)整、超級(jí)數(shù)字降噪(信噪比)、智能數(shù)字自動(dòng)測(cè)光補(bǔ)償、亮度信號(hào)、彩色信號(hào)邊緣補(bǔ)正、損壞象素自動(dòng)調(diào)整與恢復(fù)、色彩調(diào)整、寬動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)上有集中體現(xiàn)。只有達(dá)到這些綜合性的要求才能算得上是高清晰度攝像機(jī)。
高清監(jiān)控的意義
對(duì)于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度無(wú)疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細(xì)節(jié)越明顯，觀看體驗(yàn)越好，智能等應(yīng)用業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求。
衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)是分辨率，單位是像素。這個(gè)值越大，圖像越清晰。所謂高清、標(biāo)清，差異也就體現(xiàn)在這里。兩者之間的分界線就是百萬(wàn)像素或720p，達(dá)到百萬(wàn)像素或720p的就是高清�；谶@樣的標(biāo)準(zhǔn)，目前視頻監(jiān)控市場(chǎng)占主流的CIF和D1都屬于標(biāo)清。
無(wú)論是從分辨率、顯示效果還是流暢度來(lái)看，高清都比標(biāo)清更有優(yōu)勢(shì)。從分辨率來(lái)看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同樣的顯示環(huán)境下，高清會(huì)清晰得多。從顯示效果來(lái)看，高清既支持大屏顯示，又支持16:9寬屏顯示，可以大大增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。從流暢度來(lái)看，高清支持更高的幀率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60幀/秒或60場(chǎng)/秒，其圖像流暢度比標(biāo)清要高一倍。所以，高清監(jiān)控必然將取代標(biāo)清監(jiān)控。
要實(shí)現(xiàn)真正的高清監(jiān)控，必須從視頻源的采集、視頻信號(hào)的編碼壓縮、視頻信號(hào)的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節(jié)全面支持高清。對(duì)客戶而言，高清只有在包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才有意義。
采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)有模擬和數(shù)字兩種傳輸方式，模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)傳輸。數(shù)字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控傳輸，而HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對(duì)同軸電纜的要求很高，線纜的價(jià)格也非常昂貴。但是，如果在前端就對(duì)高清視頻進(jìn)行高效壓縮處理，然后通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑�，其傳輸成本與標(biāo)清監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化傳輸成本相當(dāng)。
目前DVR的視頻信號(hào)處理，分為視頻采集和視頻編碼兩個(gè)部分。在視頻信號(hào)采集部分，目前大多數(shù)的DVR都是模擬視頻輸入，均采用BNC接口的CVBS(即復(fù)合視頻信號(hào))信號(hào)輸入。復(fù)合視頻信號(hào)的最大分辨率是D1，DVR內(nèi)部對(duì)于復(fù)合視頻信號(hào)是按照D1分辨率采集、量化的。目前DVR均無(wú)YPbPr的模擬分量接口，或DVI、HDMI、HD-SDI等數(shù)字視頻接口。在編碼部分，DVR對(duì)每路采集的視頻信號(hào)可以編碼成CIF、2CIF、DCIF、D1等分辨率，但編碼最大分辨率只能為D1，不具備編720p或1080i、1080p的編碼能力。因此，目前的DVR無(wú)法實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控。
可見，要實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控，得從整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)考慮高清，而網(wǎng)絡(luò)化是高清監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)舉足輕重
我們知道，傳統(tǒng)的標(biāo)清監(jiān)控分為模擬、數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)三種類型。模擬監(jiān)控的前端是模擬攝像機(jī)，后端是矩陣。數(shù)字監(jiān)控的前端也是模擬攝像機(jī)，后端是DVR。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的前端有兩種，一種是模擬攝像機(jī)+視頻編碼器，一種是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，后端是平臺(tái)。也就是說(shuō)，在標(biāo)清監(jiān)控時(shí)代，前端有模擬攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻編碼器+模擬攝像機(jī)等多種類型。
那為什么到了高清監(jiān)控時(shí)代，前端一定是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)呢?原因主要在兩個(gè)方面。
第一，高清監(jiān)控一定是網(wǎng)絡(luò)化的，必然是基于視頻壓縮處理并通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)�，因�(yàn)橹挥羞@樣才能控制高清視頻的傳輸成本。
采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)有模擬和數(shù)字兩種傳輸方式。模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)傳輸。數(shù)字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控傳輸，而HD-SDI雖可以傳輸100米左右，但對(duì)同軸電纜的要求很高，線纜的價(jià)格也非常昂貴。無(wú)論是模擬方式還是數(shù)字方式傳輸，未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)傳輸成本都明顯高于以前的模擬標(biāo)清視頻信號(hào)。而采用視頻壓縮編碼并通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)，高清視頻與標(biāo)清視頻在傳輸成本上的差異很小。
第二，直接用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行前端處理的效率和成本比用高清視頻編碼器+高清攝像機(jī)要更有優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前高清視頻傳感器以CMOS為主，CMOS傳感器直接輸出數(shù)字化的視頻信號(hào)，在攝像機(jī)中通過(guò)DSP或ASIC對(duì)此數(shù)字高清視頻信號(hào)直接進(jìn)行壓縮編碼，然后以網(wǎng)絡(luò)化方式傳輸，要比攝像機(jī)直接輸出高清信號(hào)來(lái)得經(jīng)濟(jì)，且處理效率更高。
這就是為什么目前市面上我們能夠看到的所有高清監(jiān)控前端都是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的原因。
CCD和CMOS誰(shuí)適合高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)?
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的核心組成部分有三塊：鏡頭、圖像傳感器以及壓縮處理芯片。其中，圖像傳感器是圖像采集處理部分的核心。
圖像傳感器有CMOS和CCD兩種。兩者之間的差異大家已經(jīng)討論得非常多了，主要體現(xiàn)在靈敏度、成本、噪聲、功耗等幾個(gè)方面：1)在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器;2)CCD傳感器的成本比CMOS傳感器高;3)相同尺寸的CCD傳感器分辨率通常優(yōu)于CMOS傳感器;4)與CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲更大;5)CCD傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外，高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于CMOS傳感器的水平。
在標(biāo)清監(jiān)控時(shí)代，無(wú)論是模擬攝像機(jī)還是標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，使用最廣泛的是CCD。而在高清監(jiān)控時(shí)代，情況將會(huì)有所改變。高清監(jiān)控對(duì)成本非常敏感，CMOS傳感器盡管圖像品質(zhì)總體上還不如CCD，但它在成本上的優(yōu)勢(shì)對(duì)CCD還是造成了非常大的威脅。當(dāng)然，兩者博弈的結(jié)果最終將由性價(jià)比決定，誰(shuí)既能保證比較好的圖像品質(zhì)又不貴誰(shuí)就勝出。
從目前的趨勢(shì)來(lái)看，CMOS勝出的機(jī)會(huì)明顯更大。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度正在得到快速改善，據(jù)悉目前市場(chǎng)上致力于CMOS研究的廠商已經(jīng)研發(fā)出靈敏度性能與CCD接近的720p與1080p專用CMOS器件。另一方面，盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優(yōu)于CMOS傳感器，但如果不考慮尺寸限制，CMOS在量率上的優(yōu)勢(shì)可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難，這樣CMOS在更高分辨率下將更有優(yōu)勢(shì)。另外，CMOS響應(yīng)速度比CCD快，因此更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點(diǎn)。
