分析企業(yè)級(jí)視頻會(huì)議高清攝像機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程

　　數(shù)字百萬高清攝像機(jī)可以說是全面的超越了傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，由于其工作原理的本質(zhì)性區(qū)別，模擬攝像機(jī)技術(shù)在發(fā)展中出現(xiàn)了各種瓶頸與限制，而數(shù)字百萬高清產(chǎn)品的突出特點(diǎn)則克服了這些限制。百萬高清攝像機(jī)與模擬攝像機(jī)最大的差別在于畫質(zhì)上的飛躍.

　　高清時(shí)代攝像機(jī)技術(shù)發(fā)展

　　隨著高清專業(yè)影視攝像機(jī)、高清視頻會(huì)議、高清視頻監(jiān)控等高清視頻系統(tǒng)應(yīng)用的逐步普及，高清視頻時(shí)代已全面來臨。對(duì)于廣大視頻行業(yè)從業(yè)人員而言，攝像機(jī)技術(shù)的重要變化，值得關(guān)注。

　　1.高清攝像機(jī)是數(shù)字化攝像機(jī)

　　CMOS高清攝像機(jī)從CMOS Sensor輸出圖像信號(hào)開始，產(chǎn)品整個(gè)系統(tǒng)中圖像信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)貫穿系統(tǒng)全部。這一點(diǎn)與標(biāo)清攝像機(jī)有著根本不同。標(biāo)清攝像機(jī)，很多型號(hào)圖像芯片輸出模擬圖像信號(hào)，整機(jī)也很多輸出模擬圖像信號(hào)

　　CCD高清攝像機(jī)雖然CCD芯片輸出的圖像信號(hào)為模擬信號(hào)，但經(jīng)AFE(模擬前端)后，即轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)的其后部分也都是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成圖像信號(hào)處理及輸出。

　　2. 數(shù)字化攝像機(jī)帶來的一系列技術(shù)革新

　　i. 高清攝像機(jī)往往在DSP圖像信號(hào)處理階段，也完成圖像壓縮，比如MPEG4和H.264壓縮。這是數(shù)字化圖像信號(hào)處理帶來的特點(diǎn)。在標(biāo)清攝像機(jī)時(shí)代，攝像機(jī)和視頻壓縮編碼的視頻服務(wù)器往往分開。

　　ii.高清攝像機(jī)的高清視頻數(shù)據(jù)量大，且高速。數(shù)字化的高速高清視頻數(shù)據(jù)，導(dǎo)致標(biāo)清時(shí)代傳輸介質(zhì)和傳輸設(shè)備在高清時(shí)代將產(chǎn)生重要變化，甚至不再適用。未經(jīng)壓縮的1080P高清數(shù)據(jù)可達(dá)1Gbps以上。H.264算法圖像壓縮后，數(shù)據(jù)流量也將達(dá)到8Mbps甚至更高之多。對(duì)于視頻監(jiān)控應(yīng)用，這種變化甚至可以說是巨大的。高速數(shù)字信號(hào)，很大程度上不能采用標(biāo)清模擬圖像信號(hào)傳輸設(shè)備及組網(wǎng)。

　　iii. 標(biāo)清時(shí)代，視頻服務(wù)器、IPCAM等模擬圖像信號(hào)數(shù)字化處理時(shí)，很多情況下，犧牲了圖像信號(hào)主客觀質(zhì)量，換取數(shù)字化傳輸和存儲(chǔ)的便利。高清時(shí)代，高清攝像機(jī)是數(shù)字化攝像機(jī)，這種情況將不再。

　　iv. 高清視頻信號(hào)的傳輸，與標(biāo)清攝像機(jī)的模擬圖像傳輸有著較大不同。HDMI接口傳輸距離短，HD/3G-SDI接口雖然傳輸距離要遠(yuǎn)一些，但價(jià)格不菲，往往用于演播室等專業(yè)傳輸領(lǐng)域。

　　v. IPCAM將獲得很大發(fā)展。高清攝像機(jī)是數(shù)字化攝像機(jī)，數(shù)字化圖像信號(hào)與生俱來的傳輸手段是網(wǎng)絡(luò)傳輸，加之標(biāo)清攝像機(jī)圖像傳輸?shù)慕橘|(zhì)和設(shè)備很多不再適用于高清時(shí)代，在小區(qū)監(jiān)控、樓宇監(jiān)控等場(chǎng)合，傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)的組網(wǎng)及傳輸方式，很可能被徹底顛覆，代之以以太網(wǎng)等組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)高清攝像機(jī)組網(wǎng)。雖然IPCAM遠(yuǎn)程圖像傳輸?shù)墓δ?，短期?nèi)，由于Internet網(wǎng)速不夠，遠(yuǎn)程訪問高清IPCAM還不現(xiàn)實(shí)，但隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的逐步增大，高清IPCAM遠(yuǎn)程訪問也將日漸增多。起碼現(xiàn)在局域網(wǎng)范圍內(nèi)，對(duì)每路8Mbps的高清攝像機(jī)網(wǎng)速需求，立即可以廉價(jià)實(shí)現(xiàn)。加之以太網(wǎng)等組網(wǎng)的成熟廉價(jià)，可以預(yù)計(jì)高清IPCAM將在小區(qū)監(jiān)控、樓宇監(jiān)控等場(chǎng)合逐步普及流行。

　　技術(shù)引領(lǐng)社會(huì)進(jìn)步，高清攝像機(jī)的這些特點(diǎn)將很可能帶來視頻產(chǎn)業(yè)的一些重大變化。

　　高清攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

　　現(xiàn)在市面上銷售的高清晰攝像機(jī)主要水平分辨率標(biāo)稱500線、520線、530線、540線、550線等數(shù)種。其實(shí)有部分480TVL和540TVL攝像機(jī)的CCD是基本相同的，主要是視頻數(shù)字處理芯片(DSP)不同。有些廠商具有強(qiáng)大的研發(fā)能力，他們研發(fā)出15?16位(比特)的視頻數(shù)字處理芯片，比起市場(chǎng)上480TVL攝像機(jī)的SONY 10位(比特)芯片有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和更快的圖像處理速度。

　　由于芯片采用15?16位數(shù)據(jù)總線，內(nèi)建精密的邏輯處理電路，具有強(qiáng)大快速精確圖像處理能力，內(nèi)置像素增強(qiáng)單位，全面兼容市場(chǎng)上SONY、夏普、松下等CCD，可以使普通高清晰度CCD圖像采集達(dá)到540TLV以上的高清晰度，同時(shí)還具有超高速數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，能實(shí)行超寬的白平衡補(bǔ)償范圍和零色滾動(dòng)。由于這些攝像機(jī)可以保證以540TVL以上的水平分辨率來傳遞彩色 圖像，當(dāng)然比市場(chǎng)上采用SONY 10位(比特)芯片的480TVL攝像機(jī)更受歡迎。

　　高清晰攝像機(jī)主要是體現(xiàn)在畫面的清晰度上，要做到畫面的清晰度，不僅僅是一個(gè)水平分辨率達(dá)到540TVL就行了，必須在超寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、圖像的銳利度調(diào)整、超級(jí)數(shù)字降噪(信噪比)、智能數(shù)字自動(dòng)測(cè)光補(bǔ)償、亮度信號(hào)、彩色信號(hào)邊緣補(bǔ)正、損壞象素自動(dòng)調(diào)整與恢復(fù)、色彩調(diào)整、寬動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)上有集中體現(xiàn)。只有達(dá)到這些綜合性的要求才能算得上是高清晰度攝像機(jī)。

　　單就分辨率來講，當(dāng)然540TVL比520TVL和480TVL來得更好。較高端的高清晰度攝像機(jī)必須要處理伽瑪修正問題，據(jù)相關(guān)資料顯示伽瑪修正是產(chǎn)生高質(zhì)量圖像的重要技術(shù)，多數(shù)CRT管只有1/0.45=2.22的伽瑪曲線，而液晶顯示屏的伽瑪曲線只有1/0.3=3.33，由此可見一個(gè)高質(zhì)量的線性視頻信號(hào)送到CRT來顯示時(shí)，由于80%的流明被壓縮成只有30%的灰度等級(jí)而剩下較差的圖像。景物變得模糊和黑暗，和人眼看到的完全不同。為了克服CRT管這種天然的物理特性，視頻必須在送到CRT之前進(jìn)行伽瑪修正，在黑暗區(qū)域必須放大伽瑪曲線底線到0.45，而2.22x0.45=1，此時(shí)才能在CRT屏幕上取得1：1的影像。由此可見，在伽瑪修正過程中，數(shù)字信號(hào)處理器必須提供大于2.22倍以上的信息。較好的伽瑪修正方法是使用12位的數(shù)字信號(hào)處理器，8位作為數(shù)字信號(hào)處理，4位用作修正，使其產(chǎn)生完美的圖像。當(dāng)然15?16位的芯片將更出色，而常規(guī)的攝像機(jī)只用10位數(shù)字處理芯片，只能提供12位的修正，結(jié)果黑暗區(qū)域的圖像將丟失部分灰度和色彩轉(zhuǎn)換信息。所以DSP芯片的處理能力和比特?cái)?shù)也是我們?cè)谶x擇和辨別高清晰度攝像機(jī)的重要指標(biāo)之一。