高清摄像机技术

影视业技术高清摄像机技术01概念采集技术高清传输技术高清标准高清编码标准高清显示技术目录0305020406基本信息高清摄像机技术是一种影视业技术，首先得保证首先来源于高清信息的采集。概念概念最初，“高清”概念与标准是广播电视业提出的。上世纪60年代，日本国家广播公司NHK开始研究高清；90年代初期，NHK和索尼完成了研究并开始试播模拟制式的高清电视。但由于多种原因，欧洲并不接受日本的研究成果，80年代中期，飞利浦等公司也联合完成一个高清研究计划。然而在1990年，美国一举推出数字高清电视HDTV，后来居上超越日本和欧洲，也是从这时起，大家承认了数字式电视是未来高清的发展方向。目前市场上的高清数字电视可以分为两大阵营，分别是欧洲的数字电视广播联盟DVB和美国的先进电视系统联盟ATSC。高清对于视频监控并不是件容易的事情。它涉及到监控系统的颇多环节，从前端摄像机到传输、到记录存贮和显示设备，为了到达“高清”指标都需要做出相应调整，只要一个环节满足不了要求，就达不到“高清”要求。高清标准高清标准高清视频监控近年来得以迅速发展，主要是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。“高清”即“高分辨率”，关于高清的定义，最早来源于数字电视领域，高清电视，又叫“HDTV”，是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的，它的集中高清划分方式如下：（1）1080i格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。（2）720p格式，是标准数字电视显示模式，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz。（3）1080p格式，16:9，分辨率为1920×1080逐行扫描，专业格式。高清电视，就是指支持1080i、720p和1080p的电视标准。采集技术采集技术高清的视频效果的保证首先来源于高清信息的采集，如果没有前端高清视频采集，无法谈及后端的高清效果。无论是枪机、一体机还是络摄像机、模拟摄像机，采集的原理都是一致的，只是技术和器件上的区别。对于高清监控系统，前端采集设备一般使用络摄像机。我们知道，摄像机的清晰度主要取决于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS两种，在高清监控领域，也都有所应用。CCD英文全名ChargeCoupledDevice，感光耦合元件，CCD为数位相机中可记录光线变化的半导体，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。CCD对监控场景的适应性更佳，在低照度下效果表现更好。CCD由以前1/4英寸到现在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技术的不断发展，再经过图像处理芯片的配合，能够达到分辨率720P甚至1080i的输出。CMOS英文全名Compleme-ntaryMetal-OxideSemiconductor，互补性氧化金属半导体，CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体，而随着CMOS在制造工艺和影像处理技术上的不断突破，业内对CMOS的前景预测也越来越乐观。高清数字影像的普及更是CMOS技术发展的一个难得机遇。而且，与CCD相比，CMOS的制造原理更加简单，体积更小，功耗可以大大的降低，种种迹像表明：图像传感器的领域正面临着一个重大转折，尽管从目前的状况看，CMOS与CCD图像传感器的应用市场仍然有一个分界，但这个界限似乎越来越模糊。有专家预言，随着300万像素的CMOS图像传感器的上市，图像传感器即将进入“CMOS时代”。CMOS在高像素方面有着一定的优势。高清编码标准高清编码标准除了采集外，高清图像编码也是重要环节，高清视频编码最常用的编码格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1这四种算法。MPEG2由MPEG（MovingPictureExpertsGroup）运动图像专家组制定，这是国际标准化组织（ISO）于1988年成立的专责制定有关运动压缩编码标准的工作组，所制定的标准是国际通用标准。DVD即是MPEG2编码，随着技术的改进，它在高清视频方面也得到了应用。MPEG2最大的缺点就是文件体积过大，不过它也有一个优点，那就是相对于另外两种编码，它对于系统资源的消耗是最小的。但是随着硬件技术的发展，H.264和VC-1的解码必然会成为DVD那样，任何主流的配置都能流畅播放。MPEG4主要用于低带宽应用和交互式图形应用（游戏等合成内容）、交互式多媒体（WWW等内容分发和访问技术）应用，MPEG专家组成立了MPEG4工作组，以促进上述三个领域的集成。1999年初，定义标准框架的MPEG4（第一版）成为国际标准（ISO/IEC-1），提供多种算法和工具的第二版已于1999年底成为国际标准（ISO/IEC-2）。H.264也许是最有前途的一个了，相对于MPEG2、MPEG4而言，其压缩效率是三种编码中最高的。H.264标准由国际电信联盟电信标准化部（ITU-T）和国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）共同研究发布，因此H.264有两个名称，一个是沿用ITU-T组织的H.26x名称，叫“H.264”，另一个则是AVC（高级视频编码）。H.高清传输技术高清传输技术监控系统传输技术主要有视频基带传输、光纤传输、络传输、微波传输、双绞线平衡传输和宽频共缆传输六种传输方式。每种传输技术都有其自身特点，有各自的应用层面，对于一个复杂的监控系统往往根据不同的传输距离，不同的监控要求，采用不同的传输方式。面对高清应用的超大数据量，以及实时性的要求，采用光纤传输是解决长距离视频监控高速传输系统的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输。光纤传输具有衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、重量轻、保密性好等一系列优点，广泛应用于国家及省市级的主干通信络、有线电视络及高速宽带计算机络。而在视频监控系统中，光纤传输也已成为长距离音视频及控制信号传输的首选方式。但光纤传输需专门的技术人员负责光纤熔接及设备维护方面的工作，另外对于近距离监控信号传输不够经济。举例来说，高清意味着需要更高带宽。一般认为，H.264编码D1(720×576)画质的码流为2M左右，那么以1080P计算，画面尺寸约是D1的5倍，简单计算，码流也是5倍。因此，H.264编码的一个1080P高清画面所用带宽约为10M，与D1画质的MPEG2相当。由此可以看出，对于“高清”，络传输并没有特别的要求。不过有一点必须指出，目前的互联是不能够承载高清画质的，必须是专甚至光纤。相比模拟传输，数字络传输高清视频具有得天独厚的优势。当然，由于高清占用了更高的络带宽，在组建高清系统特别是大路数高清系统时对于络带宽的使用还是应该精打细算。例如，如果使用100M以太，实际上同时只能承载5路左右的高清图像（考虑到以太的碰撞侦听特性），如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大，因此对于系统设计、组播、转发等技术的使用就显得尤为重要。高清显示技术高清显示技术后端的显示设备一般分为CRT、LCD、PDP三种。受高清电视技术发展的影响，监控显示设备的高清化速度非常快。CRT器件以其亮度高、反差大、色彩还原好、图像细腻等优势，一直保持着高指标、高质量的水平，是三种器件中观看效果最好的。但由于受到自身重量、体积等因素影响，CRT监视器一般用于技术监看，适用于对图像总体质量的最终把握。而LCD、PDP器件由于采用逐点显示方式，没有回扫线，具有图像细腻、无闪烁现象，不易造成视觉疲劳的优势。其中，LCD监视器以轻薄、省电为特色，PDP以高亮度、大尺寸闻名。但三种显示器件也都存在各自的缺点。CRT最主要的问题是体积庞大、耗电高、容易磁化。PDP的主要问题是小尺高清效果必须使用大尺寸显示器才能表现出来。真正达到1920×1080分辨率的监视器，LCD最小尺寸至少20英寸，PDP最小50英寸，CRT至少20英寸以上。在轨道交通、平安城市等大型图像联指挥中心，大都使用了拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD的拼接系统也在