淺談高清攝像機(jī)的技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)

需求

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和技術(shù)突飛猛進(jìn)，公共秩序安全、生產(chǎn)安全、財(cái)產(chǎn)安全等越來(lái)越受到人們的重視，從而使以視頻信息為特征的視頻監(jiān)控更為廣泛地被應(yīng)用在各行業(yè)領(lǐng)域，如從早期金融銀行、道路交通、大型連鎖超市的安全監(jiān)控向個(gè)人、家庭應(yīng)用發(fā)展，從傳統(tǒng)的安防監(jiān)控向管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)監(jiān)控發(fā)展,從室內(nèi)到無(wú)人值守特定場(chǎng)合應(yīng)用的監(jiān)控?？梢韵嘈牛袌?chǎng)的強(qiáng)勁需求會(huì)進(jìn)一步激勵(lì)和催化技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是最近比較熱門(mén)的平安城市監(jiān)控系統(tǒng)需求。

閉路監(jiān)控系統(tǒng)是隨著電視和攝像機(jī)的出現(xiàn)發(fā)展壯大起來(lái)的。在這短短的幾十年的發(fā)展歷程中，從二十世紀(jì)七、八十年代開(kāi)始，隨著新技術(shù)革命的興起，微處理器進(jìn)一步普及和發(fā)展起來(lái)，從黑白攝像機(jī)的誕生，到現(xiàn)在的高清晰攝像機(jī)的推出。攝像機(jī)的線(xiàn)數(shù)從380線(xiàn)發(fā)展到目前的最新的高清晰攝像機(jī)線(xiàn)數(shù)可以達(dá)到上千線(xiàn)數(shù)。

高清攝像機(jī)

圖像的清晰度主要取決于攝像機(jī)的水平分辨率和后端的顯示設(shè)備的解析能力，好的傳輸介質(zhì)可以減少圖像在傳輸過(guò)程中的信號(hào)衰減。攝像機(jī)的感光芯片分CCD與CMOS，由于CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，所以絕大部分的專(zhuān)業(yè)攝像機(jī)都是采用CCD作為感光芯片。

ＣＣＤ，是英文ChargeCoupledDevice即電荷耦合器件的縮寫(xiě)，它是一種特殊半導(dǎo)體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。ＣＣＤ在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的作用，類(lèi)似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。

單CCD的物理機(jī)構(gòu)圖

衡量ＣＣＤ好壞的指標(biāo)很多，有像素?cái)?shù)量，ＣＣＤ尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素?cái)?shù)以及ＣＣＤ尺寸是重要的指標(biāo)。像素?cái)?shù)是指ＣＣＤ上感光元件的數(shù)量。攝像機(jī)拍攝的畫(huà)面可以理解為由很多個(gè)小的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)像素。顯然，像素?cái)?shù)越多，畫(huà)面就會(huì)越清晰，如果ＣＣＤ沒(méi)有足夠的像素的話(huà)，拍攝出來(lái)的畫(huà)面的清晰度就會(huì)大受影響，因此，理論上ＣＣＤ的像素?cái)?shù)量應(yīng)該越多越好。但ＣＣＤ像素?cái)?shù)的增加會(huì)使制造成本以及成品率下降，而且在現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)下，像素?cái)?shù)增加到某一數(shù)量后，再增加對(duì)拍攝畫(huà)面清晰度的提高效果變得不明顯，因此，一般一百萬(wàn)左右的像素?cái)?shù)對(duì)一般的使用已經(jīng)足夠了。

單ＣＣＤ攝像機(jī)是指攝像機(jī)里只有一片ＣＣＤ并用其進(jìn)行亮度信號(hào)以及彩色信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，其中色度信號(hào)是用ＣＣＤ上的一些特定的彩色遮罩裝置并結(jié)合后面的電路完成的。

由于一片ＣＣＤ同時(shí)完成亮度信號(hào)和色度信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因此難免兩全，使得拍攝出來(lái)的圖像在彩色還原上達(dá)不到專(zhuān)業(yè)水平很的要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，便出現(xiàn)了３ＣＣＤ攝像機(jī)。

３ＣＣＤ，顧名思義，就是一臺(tái)攝像機(jī)使用了３片ＣＣＤ。我們知道，光線(xiàn)如果通過(guò)一種特殊的棱鏡后，會(huì)被分為紅，綠，藍(lán)三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過(guò)這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號(hào)在內(nèi)的所有電視信號(hào)。如果分別用一片ＣＣＤ接受每一種顏色并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)電路處理后產(chǎn)生圖像信號(hào)，這樣，就構(gòu)成了一個(gè)３ＣＣＤ系統(tǒng)。

和單ＣＣＤ相比，由于３ＣＣＤ分別用３個(gè)ＣＣＤ轉(zhuǎn)換紅，綠，藍(lán)信號(hào)，拍攝出來(lái)的圖像從彩色還原上要比單ＣＣＤ來(lái)的自然，亮度以及清晰度也比單ＣＣＤ好。但由于使用了三片ＣＣＤ，３ＣＣＤ攝像機(jī)的價(jià)格要比單ＣＣＤ貴很多，所以只有專(zhuān)業(yè)用的攝像機(jī)才會(huì)使用３ＣＣＤ。

由于3CCD的攝像機(jī)價(jià)格比較高，現(xiàn)在只有SONY推出了幾款的3CCD高清攝像機(jī)，目前市面上的攝像機(jī)主要使用的大部分是單CCD。而攝像機(jī)的水平分辨率只要高于480線(xiàn)，都可以稱(chēng)為高清晰攝像機(jī)。隨著CCD的不斷發(fā)展，攝像機(jī)的水平分辨率從380線(xiàn)→420線(xiàn)→480線(xiàn)→500線(xiàn)→520線(xiàn)→540線(xiàn)。。。；像素從25萬(wàn)→38萬(wàn)→47萬(wàn)。。。，目前的3CCD攝像機(jī)水平分辨率可以達(dá)到1000線(xiàn)，像素在100萬(wàn)以上。

CCD芯片從普通的CCD→SUPERCCD→EX-VIEWCCD，芯片廠(chǎng)家的芯片的不斷推陳出新，攝像機(jī)的廠(chǎng)家也在新的芯片上進(jìn)行研發(fā)產(chǎn)品。