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網(wǎng)絡(luò)高清攝像機的技術(shù)問題
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機通常以其分辨率也就是像素數(shù)的不同來卻分不同規(guī)格和分類,比如常說的百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,即1280x720的高清分辨率,130萬像素(1280x960),200萬像素(1920x1080全高清),320萬像素(2048x1536)等乃至更高的500萬甚至800萬、1000萬像素攝像機。
除此之外,在實際應(yīng)用中,根據(jù)不同使用環(huán)境的需要,在產(chǎn)品特性上也有不同的要求,因此除了有多少萬像素之分外,還有按照主要特性的分類之別,如適用于明暗差別較大場景的寬動態(tài)攝像機,適用于光線較暗環(huán)境下的低照度攝像機,適用于特殊高危主動預(yù)警監(jiān)控場合的智能視頻分析攝像機等等。
視頻壓縮算法
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的另一個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)就是視頻壓縮算法,視頻圖像經(jīng)過數(shù)字壓縮后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸這是網(wǎng)絡(luò)攝像機zui基本的功能,因此視頻壓縮算法的好于差直接決定了視頻圖像的質(zhì)量??梢詮膬蓚€方面來看,一方面好的視頻壓縮算法,可以zui大限度的減少畫面的失真,因為*應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l壓縮均為有損壓縮,畫面信息必然會有所損失,因此需要zui大限度的在滿足壓縮比率的情況下保留zui多的畫面信息;另一方面好的視頻壓縮算法,可以在提供較好的畫面效果的情況下,使用更低的碼率,也就意味著占用更低的帶寬和更少的存儲空間。
目前主流應(yīng)用的視頻壓縮算法為H.264標(biāo)準(zhǔn),H.264定義了4種不同的Profile(類/級別),即Baseline(基線類),Main(主要類),Extended(擴展類)和HighProfile(類),級別越高相同畫質(zhì)碼率越小,計算強度越大。隨著高清應(yīng)用需求的不斷增長,視頻壓縮算法升級的腳步也沒有停止,在H.264標(biāo)準(zhǔn)被大家廣泛應(yīng)用的同時,H.265標(biāo)準(zhǔn)即將面世。2012年6月25日,電信聯(lián)盟(ITU)在其*公布了工作計劃項目,原定于2008年至2010年推出的《Highefficiencyvideocoding》(HEVC或稱H.265)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計于2013年1月推出。H.265算法標(biāo)準(zhǔn)將視頻壓縮效率比H.264提高一倍,即在保證相同視頻圖像質(zhì)量的前提下,視頻流的碼率減少50%,可以實現(xiàn)利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P,一方面節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬,另一方面節(jié)省了錄像存儲空間,將高清攝像機的應(yīng)用成本大幅降低。
圖像傳感器
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機作為攝像機的一種,就必須具備攝像機所具有的各個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),比如傳感器(sensor技術(shù))等。Sensor作為zui前端的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的環(huán)節(jié),是zui直接影響攝像機圖像質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機上,這點也不例外,并且高清攝像機上所應(yīng)用的sensor具有特定的要求,需要能夠滿足高清圖像攝取所需的大數(shù)據(jù)量處理能力,以及滿足高清大幅面圖像所需的大靶面,這些都給高清攝像機sensor的技術(shù)帶來了成本壓力和技術(shù)挑戰(zhàn)。
Sensor的種類常用的有CCD和CMOS兩種,在模擬攝像機上常見的是CCD傳感器,但是到了高清時代,大家可以發(fā)現(xiàn)CCD的應(yīng)用非常少,如果說在720P級別的高清攝像機上還能看到部分CCD產(chǎn)品的話,那么在1080P級別的高清攝像機上,幾乎清一色的CMOS產(chǎn)品。大多高清攝像機都是以CMOS傳感器為主的原因很簡單,高清大數(shù)據(jù)量的處理能力CMOS具有的優(yōu)勢,同時CCD滿足高清應(yīng)用的制造成本大幅提高,關(guān)鍵還得益于CMOS技術(shù)在近幾年的突飛猛進,早先受限的低照度視頻效果問題,寬動態(tài)問題等均逐步得以解決,再加之CMOS先天的成本優(yōu)勢使之得以在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機領(lǐng)域占據(jù)主流位置。
H.265標(biāo)準(zhǔn)的推出會給高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的發(fā)展乃至高清監(jiān)控市場帶來哪些變化,還需要拭目以待,筆者認(rèn)為短期內(nèi)或不會有太大變化,關(guān)鍵依賴于各芯片廠商的跟進程度,如果一切按計劃行進的話,H.265帶來的變化zui早也要到2013年底甚至2014年才能看到。
寬動態(tài)
此外,在滿足各類應(yīng)用場景和高清監(jiān)控建設(shè)方案方面,寬動態(tài)也是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的關(guān)鍵特性所在。很多的應(yīng)用場合都存在逆光或場景中存在明暗差別較大的區(qū)域,此時如果要想同時看清楚亮處和暗處,就需要攝像機具有良好的寬動態(tài)效果,以此來保證過亮和過暗之處均可以看清楚。
三碼流
隨著移動監(jiān)控需求的不斷增加,高清攝像機伴隨的高清視頻和高碼率與移動監(jiān)控有限的帶寬資源形成了矛盾,有人會提出來使用雙碼流,沒錯,不過這里雙碼流已經(jīng)不能滿足需要,整體高清監(jiān)控解決方案中,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機必須承擔(dān)提供一路高清視頻供錄像存儲,同時提供一路標(biāo)清視頻供遠(yuǎn)程監(jiān)控,此為雙碼流,在此基礎(chǔ)上,高清攝像機還必須支持三碼流,第三路碼流專門用于移動監(jiān)控,可以是更低分辨率和碼率的視頻,以滿足手機和移動設(shè)備的監(jiān)控所需,因此,三碼流是完成高清整體解決方案所必須具備的。
視頻主動增強
碼流和畫面質(zhì)量的有效結(jié)合也是關(guān)鍵所在。高清視頻需要高碼率,降低碼率就意味著犧牲了畫面質(zhì)量,要想畫面質(zhì)量高,就需要較高的碼率。那么有沒有一種辦法即可以保證碼率不升高,有可以保證關(guān)鍵畫面的質(zhì)量呢,答案是肯定的。VAE(videoactiveenhancement)視頻主動增強,可以讓視頻畫面中的不同區(qū)域享受不同畫質(zhì)的編碼待遇,所謂好鋼要用在刀刃上,整幅視頻畫面中我們所重點關(guān)注的區(qū)域或許只是一部分,那我們就讓有限的視頻編碼資源重點用在這部分區(qū)域,著重提升關(guān)注區(qū)域的清晰度,適當(dāng)降低非重點區(qū)域清晰度,即提升了目標(biāo)清晰度,又不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,可謂雙贏。
智能技術(shù)
高清攝像機帶來了高清晰的視頻質(zhì)量,將視頻監(jiān)控帶入了高清時代,但并未改變傳統(tǒng)的被動監(jiān)控模式?,F(xiàn)場圖像的高清晰可以使得監(jiān)控更清楚,卻無法改變眾多監(jiān)控現(xiàn)場的無重點觀察,容易遺漏等被動局面。再清晰的畫面,如果不能在出現(xiàn)警情的時候給監(jiān)控人員*時間看到,其有效價值將大打折扣。因此高清和智能的結(jié)合是zui有效的武器,利用智能視頻分析的預(yù)警功效,*時間將有警情的高清畫面彈出,其監(jiān)控效率將大大提高。
一方面可以將智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用在高清晰的畫面中,保證了智能分析的準(zhǔn)確性,較傳統(tǒng)的在標(biāo)清甚至更低分辨率的圖像上進行智能分析而言,準(zhǔn)確性的提升之大可想而知;另一方面減少了另外附加智能分析設(shè)備的成本,降低了整體監(jiān)控方案的造價。 在傳統(tǒng)模擬攝像機監(jiān)控時代,由于攝像機本身并不具備進行視頻處理的DSP芯片,因此無法將智能視頻分析算法嵌入到攝像機內(nèi),要想實現(xiàn)智能監(jiān)控,需要額外增加智能視頻分析設(shè)備,成本和維護投入均較大。而高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的出現(xiàn),其本身具有視頻處理的DSP芯片,因此可以實現(xiàn)將智能視頻分析算法嵌入到高清攝像機中。
結(jié)語
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機還面臨著諸多有待解決的問題,如高碼率帶來的帶寬壓力、存儲壓力,高清鏡頭在實際項目中的選擇和成本問題等等。目前,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的應(yīng)用還處于初期階段,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,諸多問題逐步破解,高清監(jiān)控會變得更容易,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的市場也會迅速放大。
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