高清IP普及小常识

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  • 来源:弱电维修网

Q:CMOS与CCD的区别 
A: 感光器是IP摄像机的核心,也是最关键的技术。
目前手机数码相机的核心成像部件有两种:一种是CCD(电荷藕合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。
 CCD:电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。
 CMOS:互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor),它的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像CMOS影像传感器将每一个像素的电荷转换成电压,每一个感光单位配置一个放大器,读取前便将其放大 比较内容 CCD CMOS 物理结构 由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵等多层结构 传感单元、放大器等周边电路 高度集成的单层结构 成像质量 好 一般,高端CMOS可与CCD媲美 信噪比 高,照度一般可达到0.5Lux以下 一般,高端CMOS可达0.5-1Lux 成本 工艺复杂,成本高 工艺简单,成本低 集成度 低 高 功耗 耗电量大、发热量大、寿命较短 耗电量小、发热量小、寿命较长 发展趋势 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型,高清成像应用瓶颈几乎无法解决 高端CMOS随着技术的不断改进提升将成为未来高清成像系统的主角 

Q:什么是720P?什么是1080P?
 A: 720P、1080P是美国电影电视工程师协会(SMPTE)制定的最高等级高清数字电视的格式标准,720P的有效显示格式为:1280×720,像素数达到92.16万 ,1080P的有效显示格式为:1920×1080,像素数达到207.36万。SMPTE(美国电影电视工程协会)将数字高清信号数字电视扫描线的不同分为1080P、1080I、720P(i是interlace,隔行的意思,p是Progressive,逐行的意思)。720P、1080P是一种在逐行扫描下达到1280×720、1920×1080分辨率的显示格式。是数字电影成像技术和计算机技术的融合。我们常说的720P高清摄相机或1080P高清摄相机就是按照这种标准,能够通过对视频图像的采集、编码、压缩、解码等一系列过程最终输出720P或1080P分辨率图像的摄相机。  

 Q:什么是高清摄像机的有效像素?  
 A: 数字摄像机/照相机的像素数包括有效像素(Effective Pixels)和最大像素(Maximum Pixels)。与最大像素不同的是有效像素数是指真正参与感光成像的像素值,而最高像素的数值是感光器件的真实像素,这个数据通常包含了感光器件的非成像部分,而有效像素是在感光器件真正参与感光部分的像素值,它往往会比最大像素值少很多,所以,在像素面积不变的情况下,数字摄像机/照相机能获得最大的图片像素,即为有效像素。    目前许多数码摄像机/照相机所标称的像素值往往是最大像素,而不是有效像素。另外,同时同样的感光器件在拍摄视频和拍摄照片时所使用的有效像素也是不同的。一般拍摄视频时所使用的有效像素要远远小于拍摄照片时所使用的有效像素。  

  Q:如何鉴别高清IP摄像机的性能?(标称720P/1080P的摄像机如何能够鉴别优劣)    
A:高清摄像机的属于视频监控领域里的新兴事物,目前国内还没有统一的检验与测试标准。因此,虽然同样标称为720P或1080P的高清摄像机,但是,在视觉感官上的差距却非常明显。我们大致可以通过以下五点来简单的判断高清IP摄像机的优劣 
1、             清晰度测试 可以通过普通的视频图像清晰度(线数)测试卡来简单的判断高清摄像机的清晰度。这种方法能够通过肉眼直接分辨出图像的清晰度,一般来说高清720P的摄像机测试卡指标能够清晰的分辨出大于800TVL电视线,而较差的高清摄相机这一指标会偏低,而且图像有抖动或毛边。
 2、             动态范围测试 可以通过普通的视频图像灰度等级测试卡来简单判断高清图像的灰度等级数据。 
3、             色彩还原 通过色彩测试卡或肉眼来判断比较高清视频图像的色彩还原度。一般好的高清IP摄相机的还原度非常高,几乎可以达到非常逼真的还原效果。 
4、             信噪比 相同画面情况下对噪声的抑制处理也是衡量高清IP摄相机性能优劣的重要指标之一。对于画面中暗块亮快的处理、噪声抑制直接决定了图像的画质效果,有许多低端的摄相机只能在100Lux以上的理想状态下输出较为清晰的画面,对于光线环境变化的适应能力很差,强光或者暗光的环境下没有对噪声抑制的有效手段,无法保证图像质量。这种情况下高清图像是没有意义的,我们称之为伪高清。
 5、             图像编码压缩算法 IP高清摄相机对图像的编码压缩算法的好和差也是直接影响摄相机性能的重要指标之一,目前市场上的高清摄相机视频图像的编码压缩处理芯片分成DSP芯片和ASIC芯片两种载体,两者各有千秋,DSP芯片功能应用相对灵活,开发周期短,但是编码效率偏低,且成本较高。ASIC芯片功能应用相对固定,开发周期长,但是编码效率很高,且大批量使用后成本较低。不管是哪一种载体都需要好的视频编码压缩算法,好的算法能够在保证图像质量和清晰度的情况下尽可能的减少视频码流和存储容量。较差的IP高清摄相机往往会在大运动量的情况下产生马赛克或水波纹等情况,直接影响视频图像质量。  

 Q:高清图像如何存储?   
A:高清图像的存储设备和传统的数字硬盘录像机DVR(Digital Video Recoder)不同,由于它直接输入的数字视频       图像,因此它不需要进行图像的编码压缩,而只需要存储数字视频图像资料,除此之外,它还需要能够支持对IP高清摄像机的管理,网络服务、权限管理、Web服务等后端网络服务和应用支持。这种设备我们统称为NVR(Net  Video Recorder)。目前,NVR设备按照不同的使用需求有多种产品形态,其中包括分布式NVR和集中式NVR存储系统。 

  Q:高清图像如何显示?    
A:目前高清视频图像大都以720P(1280*720)或1080P(1920*1080)分辨率为主,由于分辨率达到了甚至超过了我们传统显示设备的显示能力范围,因此在高清图像的显示方面也引入了许多新的设备、标准和接口。其中包括大屏幕高清显示器、HDMI接口等。由于传统的数字显示接口以VGA标准为主,但是VGA标准接口的输出分辨率最大也只能达到1280*1024分辨率,因此,当我们需要显示1080P分辨率的高清图像时就必须采用以HDMI标准的接口进行视频信号的传输,采用支持1080P(FULL HD)分辨率的高清显示设备进行显示。
比较内容 CCD CMOS
物理结构 由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵等多层结构 传感单元、放大器等周边电路 高度集成的单层结构
成像质量 好 一般,高端CMOS可与CCD媲美
信噪比 高,照度一般可达到0.5Lux以下 一般,高端CMOS可达0.5-1Lux
成本 工艺复杂,成本高 工艺简单,成本低
集成度 低 高
功耗 耗电量大、发热量大、寿命较短 耗电量小、发热量小、寿命较长
发展趋势 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型,高清成像应用瓶颈几乎无法解决 高端CMOS随着技术的不断改进提升将成为未来高清成像系统的主角