高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)概念詳述

　　關(guān)于“高清”的定義

　　我們先看一下數(shù)字電視技術(shù)對(duì)高清的定義。數(shù)字電視主要分標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視。標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)指的是圖像質(zhì)量相當(dāng)于目前常規(guī)的模擬彩色電視系統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)，如PAL，清晰度約為500 電視線，碼率約為5Mbps ;高清晰度電視(HDTV)指的是水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的兩倍，寬高比為16 ：9 的數(shù)字電視系統(tǒng)，清晰度約為800 電視線以上，碼率約為20Mbps。

　　國(guó)際電聯(lián)在ITU-R BT.1201 建議書中提出了超高清晰度圖像(HRI)的若干標(biāo)準(zhǔn)，其基本要素是圖像的最小分辨率為1920x1080，HRI 分四個(gè)等級(jí)， 包括HRI0、HRI1、HRI2及HRI3， 分辨率分別為1920x1080、3840x2160、5760x3240、7580x4320。

　　根據(jù)以上定義，對(duì)應(yīng)到視頻監(jiān)控上，采用模擬攝像機(jī)的模數(shù)混合監(jiān)控最高可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)清晰度，若通過數(shù)字化處理，最高分辨率可達(dá)4CIF 或D1 的分辨率，約40 萬像素，清晰度在300~500 線之間;采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的IP 監(jiān)控，如果要達(dá)到800 電視線的清晰度，那么網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率至少要達(dá)到1280x720 的標(biāo)準(zhǔn)，約90 萬像素，是模數(shù)混合監(jiān)控的兩倍多;若采用200 萬像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，就達(dá)到了超高清圖像的要求，寬高比為16 ：9 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1920x1080，寬高比為4 ：3 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1600x1200。

　　高清不等于百萬像素

　　在視頻監(jiān)控領(lǐng)域尤其是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控領(lǐng)域，一個(gè)經(jīng)常聽到的技術(shù)名詞叫“百萬像素”，它具體指攝像機(jī)的圖像傳感器元素的數(shù)量，也就是分辨率。由于高分辨率往往伴隨著大量的圖像數(shù)據(jù)，這常常會(huì)影響幀速率。 因此，百萬像素?cái)z像機(jī)往往強(qiáng)調(diào)的是圖像的分辨率，而在圖像的幀速上往往達(dá)不到實(shí)時(shí)的要求(25/30fps)。

　　其實(shí)，高分辨率是“高清”的一個(gè)必要條件，但不是充分條件，高分辨率只能說近似于靜態(tài)的“高清”。那么，真正的“高清”畫質(zhì)，除了高分辨率之外，還要考察哪些方面呢?

　　HDTV標(biāo)準(zhǔn)不僅定義了分辨率的要求(720P，1080i/P)，同時(shí)也定義了全幀速的要求(25/30fps)，以及色彩保真度的要求。同時(shí)，HDTV定義了16：9的寬屏格式。

　　幀大小指水平像素?cái)?shù)與垂直像素?cái)?shù)的乘積，如 1 2 8 0 x 7 2 0 或1 9 2 0 x 1 0 8 0 。幀速率定義為每秒的圖像幀數(shù)量(fps)。高清攝像機(jī)采用逐行掃描，每一幀圖像均是由電子束順序地一行接著一行連續(xù)掃描而成。而模擬攝像機(jī)則采用隔行掃描，隔行掃描的行掃描頻率為逐行掃描時(shí)的一半，隔行掃描會(huì)帶來許多缺點(diǎn)，如會(huì)產(chǎn)生行間閃爍效應(yīng)、出現(xiàn)并行現(xiàn)象及出現(xiàn)垂直邊沿鋸齒化現(xiàn)象等不良效應(yīng).隔行掃描會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)畫面清晰度降低。

　　模擬視頻信號(hào)中的亮度信號(hào)與色度信號(hào)由于占用了相同的頻帶，在由視頻采集芯片做梳狀濾波(亮色分離)時(shí)，很難將色度與亮度信號(hào)徹底分離，導(dǎo)致畫面出現(xiàn)雜色斑點(diǎn)與色滲透現(xiàn)象，而高清攝像機(jī)則沒有這個(gè)煩惱，色彩更加的逼真、更加富有層次感、畫面飽和度更佳。

　　從模擬到網(wǎng)絡(luò)高清

　　視頻監(jiān)控經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)三個(gè)發(fā)展階段，2000年之前，視頻監(jiān)控基本是以純模擬系統(tǒng)為主，系統(tǒng)的組網(wǎng)模式是模擬攝像機(jī)+矩陣+模擬錄像機(jī)。

　　2000年開始隨著數(shù)字視頻編解碼及多媒體處理芯片技術(shù)的成熟，以視頻壓縮卡及嵌入式硬盤錄像機(jī)為核心產(chǎn)品的數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)逐步取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)成為市場(chǎng)的主流。監(jiān)控由模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)型重點(diǎn)解決了純模擬時(shí)代視頻監(jiān)控面臨的兩個(gè)方面的核心問題：傳輸和存儲(chǔ)。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)帶寬、視頻壓縮算法的不斷提升，視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)成為主流網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，基于網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始在市場(chǎng)上和眾多行業(yè)得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控正以其方便靈活的組網(wǎng)模式和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)成為視頻監(jiān)控新的發(fā)展趨勢(shì)。

　　目前的高清前端產(chǎn)品包含兩類：一類是高清百萬像素?cái)?shù)字?jǐn)z像機(jī)，一類是高清百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。由于高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)目前缺乏后端配套的高清編碼器和高清硬盤錄像機(jī)，且整體的成本和工程應(yīng)用復(fù)雜度要比高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)高很多。所以目前的高清監(jiān)控系統(tǒng)基本是以高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用為主，市場(chǎng)上以720p和1080p的產(chǎn)品為主。720p的有效分辨率是1280 x 720，有效像素達(dá)到100萬，相當(dāng)于標(biāo)清D1的2.5倍。1080p的有效像素是1920 x 1080，有效像素達(dá)到200萬，相當(dāng)于標(biāo)清D1的5倍。

　　由于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有高度集成、簡(jiǎn)單易用、方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，未來的高清監(jiān)控前端將會(huì)是以高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品為主流。