
網絡攝像機是在模擬攝像機的基礎上集成了視頻壓縮和網絡傳輸處理模塊,所以兼具模擬攝像機和視頻服務器的技術特點,卻不是二者的簡單組合,獨特的結構設計和實現方式決定了它有著自身的技術特點。
網絡攝像機的技術特點
從硬件結構上來說,網絡攝像機是在模擬攝像機的基礎上集成了視頻壓縮和網絡傳輸處理模塊,所以兼具模擬攝像機和視頻服務器的技術特點,卻不是二者的簡單組合,獨特的結構設計和實現方式決定了它有著自身的技術特點。
1、視頻壓縮
視頻壓縮是網絡攝像機最基本的技術要求,目前,網絡攝像機的視頻處理芯片以 ASIC為主,視頻壓縮采用MPEG-2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等標準,其中以H.264為主流。近期,基于TIDavinci芯片的網絡攝像機已經面市,Davinci是一個SoC系統,具有ASIC高效處理的特點,同時又兼顧了CPU、DSP的創新靈活性,它擁有一個DSP的主處理系統外,還有一個ARM9子系統,另外一個很重要的特點是擁有極其豐富的接口,這些接口對于網絡攝像機的功能開發相當有用,以下某些特點就是基于此特性才具備的。
2、高度集成
網絡攝像機已不僅僅具備傳統模擬攝像機圖像采集功能,它已經是一個前端處理系統,具備相當豐富的異構總線接入功能,如VOIP、報警器、232/485串行設備的接入等等,除此以外,還可以將移動偵測、視頻丟失、鏡頭遮蓋、存儲異常等報警信號通過網絡發送給后端。網絡攝像機可內嵌存儲系統,通常采用的是SD卡,目前SD卡的容量有8MB到4GB不等,SD卡可作為網絡故障時圖像的暫存設備,等網絡恢復正常,再將視頻進行上傳,可有效地保證視頻數據的連續性和完整性。SD卡的另外一個用處是將重要的報警圖像進行本地存儲,同時上傳后端,這樣不會因為網絡的不可靠傳輸導致視頻數據的缺失。
3、以太網供電(POE)
POE是最近幾年發展較快和應用較廣的網絡供電技術。POE(PowerOverEthernet)指的是在現有的以太網Cat.5,布線基礎架構不作改動的情況下,除了為一些基于IP的終端(如IP電話機、網絡攝像機等)傳輸數據信號的同時,還能為此類設備提供直流電的技術。這樣一來,網絡攝像機無需再通過其他電源來供電。通過集中使用UPS(不間斷電源)的方式可確保設備在一段時間內(根據UPS而定)不間斷的運行,同時也簡化了管理。IEEE802.3af標準是基于以太網供電系統POE的新標準,該標準要求使用POE供電的設備功耗不能超過12.95W。
現在,大多數廠商提供的網絡交換機都支持PoE功能。如果已經裝了相應的普通交換機設備,只需通過給交換機增加中跨(Midspan),即可實現PoE的功能。其中,中跨的主要作用是給網線加載電源。
4、無線接入
雖然現在的大部分建筑都安裝了有線網絡,可以通過有線的方式把網絡攝像機接入到網絡,但無線接入的網絡解決方案在降低工程復雜度和降低成本方面卻有著較強的吸引力。例如,在一些需要不定期改變攝像頭位置,卻又不想重新布線的場合(例如超市),或布線可能影響整個內部建筑美觀的地方,無線接入網絡解決方案能很輕松的解決這些難題。
網絡攝像機常用的無線接入方式為無線局域網(WLAN)接入。無線局域網指的是跨距較小,通常位于室內的無線網絡,有效距離一般不超過100米(802.11g)。無線局域網有多種規范標準,無線網絡攝像機一般采用 IEEE802.11b或IEEE802.11g標準規范,其中802.11g是802.11b的改進型,數據傳輸率最高可達54Mbps。
5、安全性
網絡攝像機可提供三種形式的安全特性。第一種,是用戶安全管理,如用戶注冊、權限管理等;第二種,是IP/MAC地址綁定,只允許綁定IP/MAC地址的電腦訪問;第三種,是根據安全等級,利用通用的網絡安全技術。
目前,已有廠家推出了基于Davinci的系列網絡攝像機,采用自主知識產權的H.264編碼引擎,具有PTZ、報警輸入/輸出、語音對講、SD存儲等功能,具有心跳、SADP、WebServer等網絡功能,支持IEEE802.11g規范的無線接入。
如何選擇IP攝像機
成像質量
成像質量是攝像機的靈魂,是需關注的重要指標之一。好的成像質量來自于鏡頭和成像器件。攝像機鏡頭的成像質量好壞將影響成像器件輸出的信號質量。我們可以將鏡頭比喻是人的眼睛,而成像器件就是視網膜。
1、鏡頭
鏡頭種類繁多,但是即使同一類型的鏡頭,其成像質量也有著很大的差異,這主要是由于材質、加工精度和鏡片結構的不同等因素造成的,同時也導致不同檔次的鏡頭價格從幾十元到幾萬元的巨大差異,比較著名的如四片三組式天塞鏡頭、六片四組式雙高斯鏡頭。一個好的鏡頭,在分辨率、明銳度、光圈系數等方面都會有很好的表現,對各種像差的校正也比較好,但同時其價格也會高幾倍甚至上百倍。
像差是影響圖像質量的重要方面,常見的像差有如下六種:球差、慧差、色差、像散、場曲、畸變。因此目前常用的鏡頭都是多片多組鏡片加多層鍍膜構成,其目的就是為了解決像差問題,使得成像更清晰銳利、色彩逼真。
2、CCD還是CMOS
CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上,而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上,工作原理沒有本質的區別。
從制造工藝上說CCD制造工藝較復雜,只有少數幾個廠商,如索尼、松下、夏普等掌握這種技術,因此CCD攝像機的價格會相對比較貴。事實上經過技術改造,目前CCD和高級CMOS的實際效果的差距已經非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD,所以很多低檔攝像頭生產廠商采用普通CMOS感光元件作為核心組件。
成像方面,在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好,色彩還原、曝光可以保證基本準確。而普通CMOS的產品往往通透性一般,對實物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,普通CMOS的成像質量和CCD還是有一定差距。但由于低廉的價格以及高度的整合性,因此在攝像頭領域還是得到了廣泛的應用。
目前,許多低檔入門型的攝像機使用廉價的低檔CMOS芯片,成像質量比較差。普及型、高級型及專業型攝像機使用不同檔次的CCD,個別專業型或準專業型數碼相機使用高級的CMOS芯片。代表成像技術未來發展的X3芯片實際也是一種CMOS芯片。綜上所述,CCD與CMOS孰優孰劣不能一概而論,但就目前而言,在監控攝像機領域中普遍使用的CCD芯片的攝像機成像質量要好一些。
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