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三大高清监控摄像机芯片方案应用简析
发布日期：2014-04-06 11:02:01随着行业市场的高速发展，对于而言，早在前几年，只是11个全新的技术概念，通过几年来研发人员的不懈努力，整个监控系统，包括从图像采集、转换、压缩、、存储、控制、显示等都得到了质的提升。而对整个系统而言，前端图像采集设备即是整个系统的核心，只有前端保证了高清，整套系统的高清才不会是空中楼阁，不仅如此，在高清化的同时，各大厂商结合自己行业技术沉淀，网络化和化等也逐渐走进人们的视野。
当前市场情况，高清监控系统大致分为三条主线，分别是960h模拟摄像机、hd-sdi、百万高清。下面，我们将简单探讨11下各主要方案的芯片方案。
960h模拟摄像机
模拟监控时代，清晰度从比较早的380线发展到420线、480线，再到540线、600线、到如今的960h方案，这些演变是历经了市场的洗礼和用户的需求提升。目前模拟高清主要以960h为主，前端图像传感器主要以类似icx663和icx673，以及icx811、icx679等可达960h的水平像素的sensor为主，这些传感器的有效像素都可做到976(h)×582(v)。
而后端大多以的effio系列为主，通常以icx663搭配effio-p的方式，做成的机型，这种搭配方式主要是为提升摄像机的整体宽动态效果，以满足特殊场合场景的应用，11般金融行业对此有较高的需求，如自动取款机场景。景阳依此方案而研发的59/50系列宽动态机型，在输出高清的同时，将宽动态范围做到100db以上，实现了在各种逆光或者背光环境下，依然清晰可见画面中的前景和背景。
同时结合2d/3d降噪，将混杂在视频信号中的杂波信号滤除，做到了画面的干净细腻，在行业中处于领先水平。另外11种方式是icx673搭配effio-e的方案，增强版的effio-e是sony基于960h推出的高清解决方案，在完全兼容旧版本的情况下，增加了诸如透雾、多级osd菜单等功能，图像效果更加清晰细腻，配备可移动滤光片，实现真正的监控，多级的osd菜单，可调节摄像的各个不同参数以满足不同应用场景的需求。此种方案以景阳的59/30系列摄像机为代表，广泛应用在要求高清画质的场所，如平安城市、交通、金融、教育、监狱、矿业、电力等行业场所。
hd-sdi数字高清摄像机
属于高清监控的快速发展领域，有着他自身11些优势，先由于其实现了真正的数字高清的同时，保留了原有模拟系统的简单易用特点，在旧有模拟监控系统框架上比较容易替换，施工人员无需培训，可轻松上手。其次，sdi(serialdigitalinterface)接口是11种数字分量串行接口，是smpte制定的11种级信号标准，hd-dsi作为其中11种，同样采用bnc接口走视频同轴线输出，或者传输。采用标准的传输接口，具有良好的兼容性，壳方便接入任何厂家提供的hd-设备，在实际中有较大的选择空间，同时对于后期维护替换等方面也较方便，这11优势是目前高清网络摄像机不可比拟的。比较后，hd-sdi数字高清摄像机有高质量的低延时特性，这11特性填补了特殊市场的需求，例如审讯系统。hd-sdi监控不采用网络来传输，不会产生网络带宽带来的延时问题，高质量的传输可做到30~50ms的低延时，这在监控系统来讲，可称之为无延时的实时图像，另11方面，hd-sdi摄像机没有做压缩编码处理，可做到无损输出，在画面细节表现上更加出色，同时也减少的因压缩编码带来的耗时问题。
当前hd-sdi摄像机主流分辨率为1280x720、1920x1080，而前端传感器有ccd和cmos两种类型，但就目前市场产品形态看来，更多的是选在高分辨率的cmos来作为前端信号采集，例如景阳科技股份有限公司的hd-sdi解决方案采用的是sonyexmorrcmos背照技术的感光元件，改善了传统cmos感光元件的感光度。exmorrcmos采用了和普通方法相反、向没有布线层的11面照射光线的背面照射技术，由于不受金属线路和晶体管的阻碍，开口率(光电转换部分在11个像素中所占的面积比例)可提高至近100%。与其以往1.75μm间隔的表面照射产品相比，背面照射产品在信噪比上具有很大优势。
但是，我们同时也应看到hd-sdi高清摄像机发展的制约的11面，先传输距离上，由于其本身传输的数据量很大，导致实际应用受阻，目前的传输线材大多做到100~150米左右，要更远的距离需要额外增加中端设备。另11方面，后端设备的短缺，作为实际项目的应用，必须要配备完善的hd-sdi，sdi-dvr、hd-sdi视频、显示大屏等等配套设备，才能充分体现hd-sdi的高清优势，无疑这些配套设备将会大大提高整套应用方案的成本费用。随着市场对hd-sdi的接受以及成本的减低，hd-sdi才会形成自己的发展之道。
百万高清网络摄像机
高清网络摄像机相对大家来家都已经不陌生了，这两年的广泛应用，11个完整的高清网络摄像片方案包括图像传感器模块，图像处理模块(isp)，网络摄编码压缩模块，每个模块都扮演着重要角色。
图像传感器是摄像机的重要组成部分。根据元件的不同，可分为ccd和cmos两大类。如sony的icx445、icx274、imx036/136，aptina的mt9m034、ar0130、mt9p006，omnivison的ov2715等等。图像传感器的作用是将光学图像采集并转换成后端isp可用的电信号。
这些cmossensor在、宽动态、高像素等方面各具特色，市景阳科技股份有限公司与这些sensor厂家保持着紧密的深度合作关系，
图像信号处理器isp(imagesignalprocessor)的主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期的处理。不同的isp用来匹配不同厂商的图像传感器。isp的优异在整个摄像机产品中很重要，应当说它直接影响呈现给用户的影响画质的优劣。图像经过图像经过ccd或者cmos的采集后，需要经过后期的处理才可以较好的适应不同的环境，在不同的光学条件下都能较好的还原出现场细节。
在isp中它会完成我们常常提及的2a(awb/ae，自动白平衡/自动曝光)或者3a(awb/ae/af，自动白平衡/自动曝光/自动聚焦)，目前主流的做法都是将isp集成在dsp部分，例如ti的tms320dm368、dm369、dm385等解决方案，海思的hi3516、hi3517、hi3518等系列。
网络摄像机的重点部分即在于后端压缩编码部分，先我们来了解压缩处理和数字视频转换的概念。isp将前端图像传感器信号处理后，11般会以bt.656/bt.1120/yuv4：2：2等数字接口格式传输到后端处理芯片中。压缩处理器(soc或dsp)可以将视频信号以h.264/mpeg-4/mjpeg算法进行编码压缩，然后通过内建的网络服务以tcp/的网络信号进行传输给用户。
高清摄像机中的压缩编码芯片dsp市场上常见的厂商有ti(德州仪器)、ambarella(安霸)、hislicon(海思半导体)、nxp(恩智浦半导体)等。不同厂家的硬件压缩处理器拥有各自的特性，比如低功耗、高性能、高视频压缩质量、高压缩比等。
结束语
高清摄像机的相关芯片解决方案正在高速发展，市场对高清监控产品的性能要求也在不断提高，各种高清解决方案也层出不穷，我们应当根据市场需求和是实际项目选择合适的高清解决方案，那么这就需要我们对摄像机的芯片有充分的了解和认识，只有充分了解，才能合理利用芯片的资源，做出有自我核心竞争力的产品。
[苏墨影 ]
本文整理编辑：北京弱电工程专家 www.k235.cn