同方模拟摄像机产品介绍ppt课件

1、模拟摄像机产品知识引见2021-6-28目录模拟摄像机任务原理1模拟摄像机根本概念2模拟摄像机根本功能3同方导入的模拟摄像机简介4模拟摄像机任务原理上图每一块就是一颗晶片,全部合起来就是一个方案,先解释各晶片的功能:CCD:就像是人的眼睛,把光影像转成电子讯号,靠的就是上头的感光点,每一点就像一颗太阳能电池,被光照到后会产生电能,按照光的强度不同,会产生不同大小的电能.V-Driver: CCD里头每一点被光照到产生电能,那如何取出来?就是靠这颗V-DRIVER,它会产生不同的脉波,把CCD每点的讯号挤出来.CDS/AGC: CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做修整,送进D.S.P以上阶段, 全

2、为模拟讯号。模拟摄像机任务原理 D.S.P:重头戏来了,D.S.P 是 Digital Signal Processor 的缩写,也就是数位讯号处置器,可是不是说CDS/AGC出来是模拟讯号吗?因此DSP里头包了一颗Decoder (A/D Converter, 模拟数位转换器),先把模拟转成数位,再做一大堆的运算(颜色,亮度,白平衡.),然后再把数位转模拟(Encoder,也是包在DSP里头),就是视频输出了.挺复杂的,我们所谓的方案就是以用那颗DSP来说的)T.G: Timing Gen: 这是在控制整个处置过程的快慢用的,如今普通看不到了,都包在DSP内了.以上四颗料合起来称“套片。其实

3、摄像机内大部份还是模拟电路。模拟摄像机任务原理主要部件作原理1. CCD的任务原理CCD是电荷耦合器件Charge Couple Device的简称，作用是被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处置，经过摄像头的输出端子输出一个规范的复合视频信号。这个规范的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线的尺寸，常有1/2、1/3、1/4等靶面。摄像机任务时，都会产生温度，当温度过高时，就会影

4、响到CCD，画面开场就发白了，看起来白蒙蒙这是由于CCD过热,暗电流添加,白底上浮的缘由。温度再高，CCD就会烧坏。主要部件作原理2.主流CCD对比主要部件作原理3.主流DSP品牌SONY 有SS-1(2163), SS-11(3141/2), SS-11X(4103) , SS-HQ1, SS-2； Sharp有D4(38603)，D5快出来了 松下以D5为主日立韩国NEXTCHIP 2021/2040/2070台湾A-NOVA主要部件作原理3.主流DSP品牌Sony DSP SS-1 ： CXD2163BRSS-11 ： CXD3142SS-11X ： CXD4103RSS-HQ1 ： C

5、XD3172AREffio Series：Effio - First released version 650TVL (960H WDR CCD) - Already released Effio-E (Entry) 650TVL - Already released CXD4127Effio-S (Standard) 700TVL (960H CCD) - ETA: Early 2021Effio-P (Professional) 700TVL (960H WDR CCD and more functions) - ETA: Early 2021主要部件作原理4. CCD&CMOS&DPS对

6、比 CMOSComplementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的根本单元。 CMOS摄像机的最大特点，是可在固体图像传感器这同一芯片上，集成一切摄像机功能电路的单芯片摄像机。它与CCD摄像机相比，具有集成度高、体积小、功耗低、帧速高、读取速度快、制造工艺简单、价钱低等优点。但在图像质量与灵敏度方面仍低于CCD。 目前，CMOS 图像传感器正在向高分辨率、 高动态范围、高灵敏度、集成化、智能化的 方向开展。可以估计，CMOS图像传感器将 会在很多领域取代CCD图像传感器，并开辟 出新的更宽广的运

7、用。主要部件作原理4. CCD&CMOS&DPS对比 DPS, Digital Pixel System, 是基于美国PIXIM公司的DPS专利技术的图像传感器，其中心技术是在图像传感器的每一个像素点上包含了一个10位A/D转换器，即在CMOS摄像机图像传感器上的有源像素捕捉到光信号时，直接将其放大并转换为数字信号，从而可将阵列上的信号退化和串扰降到最小，并允许采用更好的降噪方法。一旦数据以数字格式捕获，就可以采用各种数字信号处置技术来真实重现图像。显然，DPS技术中的图像传感器和图像处置器是全数字式的，并采用32位ARM CPU准确控制每个像素，使每个像素独立完成采样和曝光，并直接转换为数字

8、信号，是目前市面上独一的、真正的全数字图像处置系统。 目前，越来越多的资深摄像机制造商， 开场开展DPS摄像机，这包括一些业 界知名企业，如Pelco、GE、BAXALL、 JVC、Honeywell，以及我国深圳的 景阳科技。 主要部件作原理5.滤光片光学低通滤波器 所谓滤光片也就是在一种基材上玻璃或塑料或薄膜上经过光学镀来到达使某部分过经过而相应的让某部分光不经过。也有不经过镀膜就可以到达的，比如有色玻璃，也是一种类型的滤光片。 滤光片分为普通滤光片和感红外滤光片。滤光片的原资料也分为玻璃或水晶体。就是常说的玻璃滤光片和水晶滤光片。 滤光片的功用: 1.滤除红外线 彩色CCD也可感应红外线

9、,就是由于会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色,， 因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只需彩色CCD需求装滤光片,黑白就不用了. 2.修整进光 由于CCD上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了怕干扰到临近感光体,就需求对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保管直射部份,反射掉斜射部份,防止去影响旁边的感光点.主要部件作原理5.滤光片 两片式：一片石英修正程度光线，一片石英修正垂直光线。 三片式：两片石英中间夹片蓝玻璃，蓝玻璃添加滤除红外线功能。摄像机根本概念1.线数(TV Lines)用摄像机拍

10、摄的影音信号需求在电视上播放时，需求换算成与电视画质一样的单位。而电视的画面明晰度是以程度明晰度作为单位。通俗地说，我们可以把电视上的画面以程度方向分割成很多很多“条，分得越细，这些画面就越清楚，而程度线数的数码就越多。这个单位是“电视行TV Line也称线。摄像机根本概念2.像素和分辨率像素数: 指的是摄像机CCD传感器的最大像素数，对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多那么意味着每一像素单元的面积越小，因此由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。 分辨率: 是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔陈列的黑白相间条纹时，在监视器上可以看到的最多线数。两者没有直接的换算关系，均为

11、CCD质量参数，前者突出CCD信息采集的密集程度，后者突出DSP处置才干。摄像机根本概念3.电视制式目前世界上现行的彩色电视制式有三种： NTSC制、PAL 制和 SECAM 制，不包括高明晰度彩色电视 HDTV (High-Definition television)。 PAL电视规范 PAL电视规范，每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，规范的数字化PAL电视规范分辨率为720*576, 24比特的颜色位深，画面的宽高比为4：3, PAL电视规范用于中国、欧洲等国家和地域。 NTSC电视规范 NTSC电视规范，每秒29.97帧简化为30帧，电视扫描线为525线，偶场在前，奇

12、场在后，规范的数字化NTSC电视规范分辨率为720*486, 24比特的颜色位深，画面的宽高比为4：3。NTSC电视规范用于美、日等国家和地域。 摄像机根本概念4.照度和灵敏度照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明Lm数，也叫做勒克斯Lux： 1Lux=1Lm/平方米，上式中，Lm是光通量的单位。 一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。最小照度，也称为灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需求的最暗光线。照度的单位是勒克斯LUX，数值越小，表示需求的光线越少，摄像头也越灵敏。 摄像机根本概念4.照度自

13、然条件 景物照度(Lux) 太阳直射1105Lux晴朗白天1104Lux阴天1103Lux黄昏1102Lux黎明10Lux微明1Lux全月晴空210-1Lux半月晴空110-1Lux无月晴空110-3Lux无月阴云夜空 110-4Lux普通型 正常任务所需照度13LUX 月光型 正常任务所需照度0.1LUX左右 星光型 正常任务所需照度0.01LUX以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像。摄像机根本概念5.白平衡 所谓白平衡White Balance 是指彩色摄像机在拍摄白纸、白墙、白布等白色景物时，红、绿、蓝三路基色信号电压具有相等的幅度。呈现的图像应显示出规范的“纯白，

14、而不应产生偏蓝、偏红或偏绿等颜色。 物体颜色会因投射光线颜色产生改动，在不同光线的场所下拍摄出的照片会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄，普通来说，CCD没有方法像人眼一样会自动修正光线的改动 相机中有一构造复杂的矩形图，它可决议画面中的白平衡基准点，以此来到达白平衡调校。这种自动白平衡的准确率是非常高的，但是在光线缺乏条件下拍摄时，效果较差，比如在多云天气下，许多自动白平衡系统的效果极差，它能够会导致偏蓝。 摄像机根本概念6.跟踪白平衡ATW 即可以在任何条件检测和跟踪“白色，并以数字运算处置功能来再现原始的颜色。传统的摄象机因系对画面上的全部颜色作平均处置，这

15、样假设彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始颜色。DSP摄象机是将一个画面分成48个小处置区域，这样就可以有效地检测白色，即使画面上只需很小的一块白色，该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的颜色。 在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。白平衡方式：自动跟踪ATW一键式自动调整AWB手动提供ATW、AWB、手动等白平衡方式。ATW方式可以根据光线变化(2500K至10000K)自动跟踪调整白平衡。AWB手动方式可以针对特殊光照条件下自动或手动调整及锁定白平衡。摄像机根本概念7.信噪比S/N输出信号电压与同时输出的噪声电压之比，即为信噪比。通常

16、用英文字符S/N来表示，S表示在假设无噪声时的信号值，N表示机器本身产生的噪声值，二者之比乘以20log即为信噪比，单位用分贝(dB)表示。信噪比越高越好，信噪比越大，那么表示混在信号里的杂波越少，画质音质也就越好。 CCD的噪声源主要有以下几种：电荷注入器件产生的噪声;电荷转移时,电荷量动摇产生的噪声;电荷读出时的噪声；热量产生的噪声。CCD摄像机信噪比的典型值在4555dB之间。行业规范中规定系统信噪比不小于38dB摄像机根本概念8.电子快门 电子快门Electronic Shutter是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制CCD图像传感器的感光时间。由于CCD感光的本质是信

17、号电荷的积累，那么感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。经过调整光生信号电荷的积累时间即调整时钟脉冲的宽度，即可实现控制CCD感光时间的功能。 电子快门的时间在1/50-1/100000秒PAL或1/60-1/10000秒NTSC之间，摄像机的电子快门普通设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调理快门时间，得到明晰的图像。 当电子快门速度添加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于察看运动图像会产生一个“停顿动作效应，这将大大地添加摄像机的动态分辨率。光线剧烈的地方也需求快快门。 光线较暗的场景

18、低快门速度下可以提高摄像机灵敏度，拍出更理想的画质。摄像机根本概念9.自动增益控制AGC 摄像机输出的视频信号必需到达电视传输规定的规范电平，即0.7VPP复合视频为1.0VPP,其中0.3VPP为同步信号值，为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7VPP的规范视频信号，必需使放大器的增益可以在较大的范围内进展调理。在低照度时自动添加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得明晰的图像，为了防止在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变，这种增益调理通常都是经过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路 。 具有AGC功能的摄像机，在低照度时

19、的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。摄像机根本概念10.同步方式内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。它可保证不同的设备输出的视频信号具有一样的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需求给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。电源同步也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推进同步，即摄象机和电源零线同步。如今的分割器和16通道复合处置器以及硬盘录象机都有内部记忆体来抑制这个问题，不再需求同步信号，因此交流线锁定能

20、够假设干年后会被淘汰掉。摄像机根本概念11.光学放大和电子放大光学放大：是依托光学镜头构造来实现变焦，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。电子放大：实践上是画面的电子放大，把原来CCD影像感应器上的一部份像素运用“插值处置手段做放大。通过电子放大，拍摄的景物放大了，但它的明晰度会有一定程度的下降。摄像机根本概念12.伽玛校正 在电视和图形监视器中，显像管发生的电子束及其生成的图像亮度并不是随显像管的输入电压线性变化，电子流与输入电压相比是按照指数曲线变化的，输入电压的指数要大于电子束的指数。这阐明暗区的信号要比实践情况更暗，而亮区要比实践情况更高。所以，要重现摄像机拍摄的画面，电视和监视器必

21、需进展伽玛补偿。这种伽玛校正也可以由摄像机完成。我们对整个电视系统进展伽玛补偿的目的，是使摄像机根据入射光亮度与显像管的亮度对称而产生的输出信号，所以应对图像信号引入一个相反的非线性失真，即与电视系统的伽玛曲线对应的摄像机伽码曲线，它的值应为1/r，我们称为摄像机的伽玛值。电视系统的伽玛值约为2.2，所以电视系统的摄像机非线性补偿伽玛值为0.45 。摄像机根本概念13. C与CS接口 C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面摄像机 CCD光电感应器应处的位置的间隔不同，C型接口此间隔为17.5mm., CS型接口此间隔为12.5mm.。 C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像

22、机可以配合运用。C型镜头与CS型摄像机之间添加一个 5mm的C/CS转接环可以配合运用。CS型镜头与C型摄像机无法配合运用。摄像机根本概念14. OSD菜单 OSD是on-screen display的简称，即屏幕菜单式调理方式，是一种数字调理方式。普通是按Menu键后屏幕弹出的显示器各项调理工程信息的矩形菜单，可经过该菜单对显示器各项任务目的包括颜色、方式、几何外形等进展调整，从而到达最正确的运用形状。 摄像机根本概念15.自动光圈接口自动光圈的任务原理实践上就是根据视频信号电平的变化输出一控制电压，去驱动镜头中控制光圈的微型电动机齿轮啮合做正反向转动，从而调整光圈的大小，使摄像机输出的视频

23、信号坚持在预先选定的规范电平上。通常，这个规范电平定为峰值电平的70% ，自动光圈镜头又分为含放大器视频驱动型与不含放大器直流驱动型两种规格。视频驱动方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压使镜头的光圈调整电动机转动；直流驱动方式那么是指摄像机内部添加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动。普通视频驱动自动光圈接口运用3个针，即电源正、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口运用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。 摄像机根本概念16.光 圈控制镜头进光量，需求由镜头的所谓“孔径光阑(Diaphragm)来控

24、制 孔径光阑都是位于镜头内部，通常由多片可活动的金属叶片(称为光阑叶片)组成，可以使中间构成的(近似)圆孔变大或者减少，以到达控制经过光量大小的目的。那为什么光圈系数不直接用孔径光阑来表示？对于不同的镜头而言，光阑的位置不同，焦距不同，入射瞳直径也不一样，用孔径来描画镜头的通光才干，无法实现不同镜头的比较 为了方便在实践摄影中计算曝光量和用一致的规范来衡量不同镜头的孔径光阑实践作用，采用了“相对孔径的概念。相对孔径 = 镜头焦距 / 入射瞳直径 = f/d，即光圈系数或者“f-系数 摄像机根本概念16.光圈的功能光圈的功能有 1、控制进光量：由于光圈控制镜头进光量的作用，在暗弱的光线下拍摄，需

25、求运用大光圈镜头，一获得更多的光量；而在亮堂的场所，那么运用小光圈不至于曝光过度。总之，可以经过光圈的调理，到达准确曝光的目的。2、控制景深：景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄间隔而变化。对于固定焦距和拍摄间隔，运用光圈越小，景深越大 3、控制像质：由于光学原理和制造本钱的限制，摄影镜头在全开光圈时的像质并不是最正确的，通常在收缩光圈后，像质有明显的改善。比如以下图是表征镜头像质的MTF曲线，其中黑色线对应最大光圈的情形，蓝色线对应f/8的情形，曲线位置越高越平直，像质越好。最正确光圈出如今最大光圈收缩2档或者3档的位置 摄像机根本概念17.红外摄像机原理原理：光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳

26、米1nm=10-9m到1毫米mm左右。 人眼只能看到380nm780nm 之间的光，但是CCD可以感应到一切的光线，利用CCD这一特性，设计出了红外摄像机。红外摄像机运用850nm红外灯，配合850nm镜头和850nm滤光片，实现了夜视效果。 存在问题：由于白天也能让波长850NM940NM的红外线进入，红外线进入会引起DSP运算错误，就会呵斥偏色和红暴景象，但比较细微。 红外灯的角度与镜头的角度一致，效果是最正确的。选择广角镜头会出现“手电筒景象，运用小角度的镜头，存在光的浪费景象。 常见问题：发热，暗角，白雾，漏水。摄像机根本概念18.逐行扫描与隔行扫描progressive scanni

27、ng摄像机根本概念18.不同扫描对比摄像机根本功能1.日夜功能彩转黑 红外摄象机和彩转黑摄象机是两个概念，摄象机可以分纯彩、彩转黑、感红外三种，普通光线不是很好但有光线的地方可以选择彩转黑但不一定要感红外，那样在光线暗的时候也可以成黑白图象保证监控效果，但感红外的摄象机普通一定是以彩转黑为前提的。 但这时候的彩转黑不是彩转黑功能的结果，而是应为红外光中不含彩色光谱，看不到彩色图像而已。ICR：自动切换滤片功能或红外滤光片移除 就是摄象机内部有两块滤光片。一块普通，一块感应红外。镜头座用了控制电路，自动实现彩色转黑白，在白天的时候，自动调整为普通滤光片，滤去无用的红外线，使图象更加明晰，颜色更鲜

28、明。晚上照度低的时候调整为感应红外滤光片，可以感应到红外线，呈现明晰黑白图像。摄像机根本功能1.日夜功能-ICR摄像机根本功能2.背光补偿BLC 背光补偿也称作逆光补偿，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域进展检测，经过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的任务点。由于子区域的平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加亮堂，但其与主体画面的客观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。摄像机根本功能3.宽动态WDR宽动态就是场景中特别亮的部位

29、和特别暗的部位同时都能看得特别清楚。宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度能够是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1，人眼最大能处置1000:1的对比度的场景。宽动态的表现方式以“倍数或“dB来表示，在以100IRE为规范时，换算公式：NdB=20logV2/V1。普通摄像机称V1的宽动态值为10dB,如宽动态为48dB，与普通摄像机之间的差为38dB，V2/V1=80，阐明与普通摄像机宽动态差为80倍，松下第三代宽动态摄像机是54dB，V2/V1=160倍。 摄像机根本

30、功能3.宽动态原理宽动态的4种实现途径：双倍速CCD传感器加上DSP芯片；普通CCD加上双快门DSP；DSP技术以CMOS为根底；还有VCOS超级动态技术。松下SDIII 和索尼SS-2方案是采用双速CCD Double Speed CCD，普通快门速度和高速快门速度同时采集同一图像两次，然后利用DSP LSI合成为一个图像。PIXIM 是经过改动C-MOS上每一点的A.G.C 来达成这个效果，也就是DPSDigital Pixel System技术 。CCD上面的每个像素点在单一时间内曝光两次，一次长曝光(低快门)，一次短曝光(高快门)，每一点都有两个数据输出，就叫双输出CCD，正由于每点有两个数据输出，总资料量就比普通CCD多了一