降低延时没商量

　　在网络视频监控系统中，网络延时是指一个图像数据从前端的网络摄像机采集完成传输到后端，用户通过显示器观看到图像的时间差。例如人在摄像机前挥动手臂，图像采集后通过压缩编码网络传输到后端解码显示出图像，这一过程虽然很短暂，但仍然可以感觉到显示图像略有滞后，这就是我们通常所说的网络视频监控延时。目前高清网络摄像机的整体延时基本在200～500ms左右，即便是号称零延时的HD-SDI摄像机，受到传输质量、距离等影响，在录像储存之前也仍会有50～100ms左右的延时。监控系统中网络延时产生的原因有很多，主要有以下几方面。

　　编码效率

　　模数和数字转换时都会耗费时间和资源，图像在前端进行编码，在后端进行解码显示时，其间耗费的时间是延时产生的一部分。目前，厂商基本都会采用H.264的压缩算法，图像场景越复杂、运动物体越多、码率和帧率越大，所采用的H.264类别和等级越高，其运算量就越复杂，编码或解码的难度也就越大，耗费的时间也就越多。通常采用牺牲系统资源的方式来换取编码和解码效率提升，这也是CPU频率越来越高的原因之一。H.264 Main Profile @ Level 4.1压缩级别，可以很好地兼顾图像质量和延时。而从图像传感器来看，由于CMOS是直接输出数字信号，对延时的影响比CCD低。

　　传输链路和设备

　　影响网络延时的主要因素包括传输线路的质量(如网线质量、采用的工艺标准等)、路由或交换次数(路由转发需要时间，路由跳数越多，网络延时越大)和网络的流量(网络流量越大，交换机和路由器耗费的时间越长，且网络延时也就越大)。由于交换机是网络摄像机传输中常见的设备，交换机对网络高清的图像质量有着举足轻重的影响。交换机的时延、丢包率、背板带宽、交换容量、包转发率等问题都会影响数据交换的性能和延时。所以网线和交换机的选择至关重要，因为这将直接影响到整个传输链路的图像质量。

　　解码设备的性能

　　解码设备通常是指解码器或用于解码的客户端主机，主机配置的好坏直接影响到解码的效率，从而造成延时或停顿等问题。不过有时在解码或编码时，为了图像流畅会人为加上一些缓冲。

　　为了减少高清网络摄像机的延时，需要提升网络带宽或降低视频帧率或码率，减少传输设备(如路由器、交换机、代理服务器)，优化计算机性能，关闭无关联的网络服务和软件，减少客户端缓冲时间(在实时与流畅之间取舍)。

　　宽动态会逐渐成为标配

　　由于室外光线照度强，室内光线照度弱，在监控高反差、逆光强光和光线折射环境时，如从室内看窗户、停车场出入口、营业大厅门口等，图像中明亮的区域会曝光过度，而较暗的区域则曝光不足，难以识别。WDR技术能够保证图像中明暗不同区域的所有物体都得到较好的细节呈现，整个画面亮暗适中协调。无论是在普通、低照度还是强光抑制的环境，用户需要通过用摄像机看到更多的信息。

　　宽动态范围是图像传感器的特有属性，如果一个图像传感器被设计用于宽动态场景，那么它在高反差等场景中将具有更高的宽容度，更大范围保留图像细节。WDR和高清网络摄像机一样，也会分为高、中、低端的产品。一方面从绿色地球的范畴来讲，做最好的设备，需要消耗更多的资源。另一方面，从消费金字塔模型来看，并非所有的用户都需要最全功能的设备。所以，增加少量成本、较低的系统复杂性就能达到90%用户需求的WDR网络摄像机是中低端的产品;而需要增加大量成本、高系统复杂性的高端WDR产品只满足10%用户的需求。WDR在技术上的突破主要体现在两个方面：一个是Sensor本身动态范围的提升，另一个是图像处理技术的进步。

　　值得注意的是，由于CCD的固有特性，即便是采用多次曝光方式，CCD摄像机的宽动态范围最多只有66dB，而CMOS宽动态摄像机在现有技术下的推动下，其动态范围可以达到160dB。宽动态意味着更多的通光量和更大的感光度，未来CMOS宽动态技术将有着更大的发展空间。而动态范围越大，图像噪声也会越多。摄像机图像的信息量增加，需要更强大的数字处理能力。随着计算机技术、芯片技术飞速的发展，WDR作为摄像机标配的那一天已经不远了。

　　客户在选购摄像机时，应根据实际安保监控级别的需要，选用不同动态范围的高清宽动态网络摄像机，没必要一味追求宽动态的效果。须知动态范围越高，所产生的图像噪声也会越大。例如如银行、自助银行ATM的出入口等场所，因其安保级别较高，必须要看清人的面部特征，可以选用动态范围较高的高清网络摄像机;而一般的停车场出入口、高速公路匝道等，则可以选择动态范围略低的摄像机。[nextpage]

　　正确看待低照度

　　低照度是指网络摄像机在低照度的环境下的图像细节还原能力，通常是以最低照度(单位Lux)来表示。低照度摄像机其内部主要是选用具有高感光度特征的CCD/CMOS图像传感器芯片;通过双滤光片切换机构和彩转黑方式实现日夜型图像功能;在编码过程中进行低照度图像降噪和图像增强等技术。在外部环境中主要是通过红外灯、白光灯或激光等来补光，通常各厂商采用一种或多种技术组合的方式来提升低照度下的图像效果。低照度摄像机通常有三种实现方式：

　　1、日夜型和彩转黑，采用双滤光片切换机构。在白天和光线充足条件下，使用红外截止滤光片，修正白天偏色问题，确保清晰、高品质的彩色图像。在夜间或光照低情况下，切换为另一片全透光谱滤光片，提升夜晚的亮度，以便允许捕捉明亮、高对比度的黑白图像。

　　2、低速快门(Slow shutter)也称慢快门，该方式又称为帧累积，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个图像清晰的画面。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆、夜间生物活动观察、夜间军事海岸线监视等静态场景的监视，但不适合城市道路等动态监控。

　　3、超感光度，此方式主要是提升摄像机图像传感器的感光度。近几年图像传感器虽发展迅速，但仍然与人眼所能看到的图像差别还是很大，特别是低照度环境下不能达到人眼睛所具有的感光度。因此，一方面图像传感器的感光度还不够高，另一方面图像传感器在未来存在巨大发展空间。

　　用户总是希望摄像机能适用于多种复杂的环境，不仅白天画质要好，同时夜间能看清楚。然而用户应该正确认识低照度的特性，低照度与环境照度、快门速度、镜头光圈大小、增益等都有关系。实际上无论CCD还是CMOS的相机都不能在漆黑的环境中(照度为0lux)呈现清晰的图像，要使摄像机正常工作，必须要对环境进行补光。无论产品宣称多么低的照度，夜间都不能达到像白天一样清晰的图像，要想看清楚需要对场景补光(白光、普通红外或激光夜视等)。

　　快门模式的发展

　　在某些特殊视频监控应用领域(如高清抓拍)，用户抱怨所采用CMOS图像传感器的摄像机不能满足要求。CMOS传感器的工作方式，并不是通过一个信号线就可以控制曝光的开始和结束。传感器的感光二极管不停的在捕获入射光子并转换成电子存储在电荷井中，控制部分可以将其读出或清零，但不能停止曝光。在这个过程中，并没有实际意义上的快门存在，这也叫电子快门。那么电子快门是如何实现的呢?

　　一种是Rolling Shutter(卷帘式快门)。对任一像素，在曝光开始时现将其清零，然后等待曝光时间过后，将信号值读出。数据读出采用串行方式，所以清零/曝光/读出也只能逐行顺序进行，通常是从上至下。Rolling Shutter可以达到更高的像素和帧率，但由于扫描速度和数据读出速度的差异，无法实现和现有的闪光灯同步。但当曝光不当或物体移动较快时，会出现部分曝光、倾斜、抖动等现象。这一特性催生了长延时闪光灯的诞生，以解决现有Rolling Shutter模式下的闪光同步问题。

　　另外一种是Global Shutter(全局快门)。在每个像素处增加了采样保持单元，在指定时间达到后对数据进行采样然后顺序读出，这样虽然后读出的像素仍然在进行曝光，但存储在采样保持单元中的数据却并未改变。相当于是整体统一进行一次性曝光。Global Shutter曝光时间更短，适合抓拍场合应用。但由于增加了每个像素的元件数目，使得填充系数降低，所以很难设计出高像素数的传感器，另外采样保持单元还引入了新的噪音源，增加了RMS 读出噪声。

　　通常情况下，曝光时间短的应用(如小于500μs)适合Global Shutter;曝光时间长(如大于500μs)时，选择Rolling Shutter可以实现更低的噪声和更高的帧率。目前，很多图像传感器厂商也在将Global Shutter技术引入安防监控用的芯片中，相信很快就会有配合传统闪光灯高清抓拍应用的高性价比产品面市。

　　未来网络高清“一体机”趋势渐显

　　传统枪式摄像机，由于起步较早，技术和价格上有优势。对用户来说可根据监控场景选配不同的镜头，安装起来较为灵活。但若是用户或安装人员的专业技术不足，摄像机与镜头搭配不合理，也会影响摄像机性能。特别是安装在恶劣环境下使用，很容易受潮气、振动、热胀冷缩等环境因素的影响，使用一段时间后就很可能会出现摄像机聚焦点偏移、背焦(后焦)失焦、图像模糊等问题。一旦出现问题，用户(或工程商)通常只有派技术人员到现场进行处理，如果监控前端设备分布较远，监控的维护成本将大大提高;而部分厂商也在摄像机中加入电子后焦调整机构，相对来说也增加了摄像机的成本，这些都是暂时的解决办法决非长远解决之道。

　　与传统枪型摄像机相比，集成变焦镜头的一体化摄像机集成度高，体积小巧、美观且安装便捷。同时，高清网络一体化摄像机可以通过网络实现自动聚焦，稳定性好、清晰度高、监控范围广，在安装和控制方面有优势且维护成本低，被越来越多的用户所接受。目前市场上高清一体化网络摄像机(和机芯)还不多，技术大多为国外厂商所垄断。随着精密集成电子技术的发展和国内高清安防市场的成熟，国内网络高清厂商们正迎头赶上，向市场推出一系列性价比高的产品和解决方案。随着后续技术的日趋完善和产量的提升，一体化摄像机不再是昂贵的代名词。高清网络一体化摄像机的价格将会越来越低，普及将锐不可当，相信未来的高清网络一体化摄像机蓝海无限。