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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