网络摄像机的选择与困惑

2010-07-09 13:38:00 来源:安防知识网 有...人评论

[摘要] 成像质量是摄像机的灵魂,是需关注的重要指标之一。

【安防知识网】如何选择IP摄像机

  成像质量

  成像质量是摄像机的灵魂,是需关注的重要指标之一。好的成像质量来自于镜头和成像器件。摄像机镜头的成像质量好坏将影响成像器件输出的信号质量。我们可以将镜头比喻是人的眼睛,而成像器件就是视网膜。

  1、镜头

  镜头种类繁多,但是即使同一类型的镜头,其成像质量也有着很大的差异,这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的,同时也导致不同档次的镜头价格从几十元到几万元的巨大差异,比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。一个好的镜头,在分辨率、明锐度、光圈系数等方面都会有很好的表现,对各种像差的校正也比较好,但同时其价格也会高几倍甚至上百倍。

  像差是影响图像质量的重要方面,常见的像差有如下六种:球差、慧差、色差、像散、场曲、畸变。因此目前常用的镜头都是多片多组镜片加多层镀膜构成,其目的就是为了解决像差问题,使得成像更清晰锐利、色彩逼真。

  2、CCD还是CMOS

  CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上,而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上,工作原理没有本质的区别。

  从制造工艺上说CCD制造工艺较复杂,只有少数几个厂商,如索尼、松下、夏普等掌握这种技术,因此CCD摄像机的价格会相对比较贵。事实上经过技术改造,目前CCD和高级CMOS的实际效果的差距已经非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD,所以很多低档摄像头生产厂商采用普通CMOS感光元件作为核心组件。

  成像方面,在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而普通CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,普通CMOS的成像质量和CCD还是有一定差距。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

  目前,许多低档入门型的摄像机使用廉价的低档CMOS芯片,成像质量比较差。普及型、高级型及专业型摄像机使用不同档次的CCD,个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。

  综上所述,CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论,但就目前而言,在监控摄像机领域中普遍使用的CCD芯片的摄像机成像质量要好一些。

  3、模拟还是数字

  CCD摄像机按照输出信号分为模拟摄像机和数字摄像机。如果摄像机CCD板输出的是模拟信号,那么在摄像机电路上其实对CCD传来的电信号进行了一次模拟编码输出,视频编码模块在数字压缩前先要对CCD板路传来的模拟信号重新进行数字化,然后才能压缩输出。这样无形中就多出了一对没有必要的D/A-A/D转换过程。而在这个过程中多出的一对转换会带来无谓的信号损失。同时,由于模拟摄像机的扫描方式是隔行扫描的,还存在奇数场与偶数场之间的锯齿问题,数字输出的CCD可以选择逐行扫描的输出方式,清晰度又提高了一个层次。因此在选择IP摄像机的时候尽可能选择数字逐行扫描、信号直接压缩编码的IP摄像机(尽管成本上略有提升)。

  压缩方式

  IP摄像机和视频服务器作为视频网络应用的新型产品,适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素,而这其中视频图像的技术又成为关键。

  [nextpage]在IP视频发展的初期有相当一部分国内外IP摄像机和视频服务器都是采用JPEG、Motion-JPEG压缩技术。JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式,图像清晰、稳定,适用于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,因其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用于安防取证的用途。但是由于其对网络带宽的要求过高,因此无法在带宽相对较窄的互联网上传输。最近几年出现了MPEG-4和H.264压缩标准,而分辨率也从原来的CIF发展到了现在的300万像素超高清晰度。

  但是有一点需要提醒注意,在欧美M-JPEG是司法认可的视频证据格式,而压缩效率高的MPEG-4\H.264并没有得到司法证据认可。尽管如此,MPEG-4\H.264的压缩标准还是得到了广大用户的认可和好评。

  1、M-JPEG

  M-JPEG的主要缺点是压缩效率低,M-JPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩,而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩,因此造成了大量冗余信息被重复存储。目前流行的M-JPEG技术最大压缩也只能做到每帧3K字节,但如果采用如此的压缩比,视频质量会严重降低。即使是丢帧传输或录像,也将耗费大量的网络带宽和硬盘空间,尤其在摄像机较多时,它的数据传输量和存储量是十分惊人的。在码流比较低的情况下M-JPEG的图像质量要明显低于MPEG-4压缩模式。

  因此除了在局域网内,或者广域网不要求实时、很少存储的前提下,才考虑使用M-JPEG的压缩模式。

  2、MPEG-4\H.264

  MPEG-4\H.264是专为音视频信息在因特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。它利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求以最少的数据获得最佳的图像质量,通过动态地监测图像每个区域的变化,按对象的空间和时间特征来调整压缩方法,从而可以获得比M-JPEG更大的压缩比、更低的压缩码流和低带宽下更佳的图像质量,是目前全球公认的优秀的压缩算法之一。MPEG-4基于场景描述面向带宽设计的压缩算法,使得在视频监控领域中有以下几个巨大的优势:录像存储量大大降低、录像清晰度得到保障、录像帧数可调、网络传输更加方便。

  网络模式

  从网络摄像机接入网络的模式可以分为局域网、城域网、广域网三种;按照线路接入模式又可分为有线与无线两大类。一般一路CIF图像在MPEG-4/H.264压缩模式下仅仅需要200K左右的带宽就可以达到实时传输、录像。用户在选择IP摄像机的时候应该根据自己需要摄像机的数量,需要同时远程监看、录像的数量,综合计算网络带宽需求。在局域网下,基本上可以不用考虑线路带宽问题,只需要考虑交换机的吞吐量,选择足够的交换机背板带宽即可。城域网下,例如电信全球眼,电信部门预留了足够带宽的线路。而在广域网上最大的问题在于上行带宽问题,国内现在可以提供的ADSL上行带宽目前只有512K左右,因此使用成本是用户必须考虑的问题之一。

  摄像机功能

  从今年的几次展会上可以清楚地体现出产品细分的趋势,IP摄像机不再局限于桌上型和枪机型,随着IP摄像机技术的成熟和用户需求的日益强烈,IP摄像机也繁衍出了很多种类,并逐步走向细分市场。现在市场上几乎所有传统摄像机的形式都已经有对应的IP摄像机,而且针对网络传输特点还有更多的衍生品种。比如说:红外日夜两用型IP摄像机、快速球型IP摄像机、匀速球型IP摄像机、云台控制一体化IP摄像机,还有支持无线局域网、支持SD卡存储、USB存储、网络供电(POE)等等特殊功能的IP摄像机。未来随着技术的进一步发展,IP摄像机的发展空间将无法估量。

  随着市场成熟程度的不断提高,IP摄像机的功能也越来越丰富,用户在明确了自己目前需要的基本功能后,就可以到市场上去对号入座寻找相应的产品了。比如说,用ADSL方式直接接入一个IP摄像机,而且这条线路不需要和任何人共享数据,那么就可以考虑使用带PPPOE、DDNS功能的 IP摄像机,它可以直接连接ADSL MODEM接入互联网。

  高清晰画面

  随着CCD价格的快速下降,以及算法的提升,IP摄像机无疑会快速达到百万像素,甚至三百万像素的分辨率。高清晰化将彻底摆脱普通模拟摄像机在图像上的优势地位,成为监控的新标准之一。然而目前百万像素IP摄像机的价格高企,以及存储压缩方式的滞后,高清晰化的代价是非常巨大的,这样的数据在目前的互联网上无法实时传输,如果需要压缩录像也是个很麻烦的事情,需要更大的硬盘空间,需要更高级的硬件设备。

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[责任编辑:许剑波]

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