高清摄像机组成关键技术要点

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高清摄像机组成关键技术要点

高清摄像机从早期的720P分辨率已逐步发展到当前的全高清阶段，即支持1080P制式。高清摄像机与早期的标清摄像机相比，存在以下明显区别和发展。

1、视频监控标清摄像机输出模拟信号，而高清摄像机基本为数字信号。在标清模拟信号数字化后，存在Interlace现象，一般而言，标清的数字视频信号其图像效果，无论主观还是客观指标，都不如原模拟信号，模拟视频信号数字化仅仅解决网络传输和硬盘存储等客观需求。而高清摄像机信号本质上为数字信号，不存在模拟信号变换为数字信号的问题。图像分辨率的大幅提升，带来技术上量变到质变的飞跃，可大幅提升视频主客观效果，图质更加接近自然本色。

2、随着视频尺寸向着高清演进，对摄像机CPU(DSP)处理能力的要求大幅提升，并高于图像像素分辨率提高的比例，这是标清无法比拟的。 3、由于高清摄像机本身输出数字化视频信号，传统的视频监控摄像机应用模式将发生重大变化。标清摄像机必需配合DVS/DVR等，而高清摄像机可直接完成视频的编解码，这样，高清系统将更加地被简化和集成。

HD-SDI或IP高清摄像机一般由如下主要部分组成如下：

1、摄像机CCD或CMOS成像器件，完成光学图像转换为电学信号，输出电子图像信号。

2、AFE，模拟前端，用于CCD成像时，将CCD图像信号数字化，并产生CCD控制时序。而对于CMOS型成像器件，可直接输出数字信号，故不需要AFE模拟前端。

3、CPU为整个高清摄像机核心器件，其主要完成图像信号处理(ImageSignalProcessor)和图像信号编解码(编解码为MPEG4、H.264标准图像数据等)。早期的CPU即DSP(DigitalSignalProcessor)，主要完成图像信号处理，如：透镜校正、Gamma校正、边缘校正、自动曝光、自动聚焦、自动黑白平衡、防抖动等处理及控制。

这其中IP高清摄像机的CPU还要完成图像的编码压缩，再经IP网络口输出，而HD-SDI高清摄像机不经编码压缩即以原始数字信号经HDMI或HD-SDI口输出。总体说，CPU除图像处理和编码功能外，还要完成高清摄像机系统控制及计算，充作整个系统的中央处理器。

4、存储接口：存储主要是指存储卡/硬盘等数据存储。

5、信号输出接口：HDMI为高清数字多媒体接口，支持5Gpbs以上高速信号传输速率，为民用消费电子接口;HD-SDI为高速串行接口，符合SMPTE组织制定的用于影视演播室的数字音视频信号传输，是专业标准。其早期支持标清数字电视信号的270Mbps速率，已发展到传输1.485Gbps高清数字电视信号，再发展到当前的2.97Gbps高速信号，用于传输RGB24bit以上高清数字电视信号。

从上述对高清摄像机系统介绍可知，专业高清摄像机涉及到以下主要难点和当前业界先进技术。

1、高分辨率光学镜头集成，高清摄像机必须搭配高分辨率(高达真正千万像素)和广角的光学镜头，在光学变焦等方面，均为当前技术最前沿。

   2、图像信号处理，在光学信号转换为电学信号时，需要进行信号处理，以便获得较高的图像质量，降低各种干扰和杂声等。以白平衡、自动曝光、自动聚焦、防抖动等为代表的几个技术是图像信号处理技术的几个方面。

3、高速电子图像信号的接收、处理和传输，高清摄像机在光电转换后，所得信号均为高速电子信号，这要求信号接收、处理和传输等环节，均需要考虑电磁兼容和隔离措施。

4、高清视频压缩，高清摄像机由于其视频信号速率高，数据量大，必需采用当前先进的视频压缩技术，如H.264等，才能满足存储和网络传输需求。

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