闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL

白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL提高分辨率可为最终用户带来效益的说法是谬论页码1白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL分辨率的定义 2540HTVL的极限 2 显示监控器 3 DVR输入 4总分辨率4 隔行扫描与逐行扫描图像捕捉 4结论 5作者简介 6目录页码2白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL近来，许多制造商纷纷推出分辨率规格在540HTVL以上的CCTV（闭路电视）摄像机，向视频安全系统用户暗示增强后的分辨率可为其带来效益，但是事实并非如此。即使CCTV摄像机通过测试，证实分辨率可以达到540HTVL以上，但由于现实CCTV应用中存在的常见系统限制，最终用户在正常安装的情况下也无法享受到540线以上的分辨率。分辨率的定义分辨率是指在视频显示器中显示并详细描绘摄像机所捕捉图像的能力。在视频安全监控市场中，通常用水平扫描线数(HTVL)来代指分辨率。而垂直扫描线数在总分辨率中也发挥着同等重要的作用，但却甚少被人提及。水平与垂直分辨率均可使用工业标准分辨率测试图表与特殊的（即“昂贵的”）高分辨率监控器进行测量。HTVL是一种单色规格，表明摄像机可将多少黑白交替的垂直线数捕捉并重现在监控器的3/4屏幕宽度上。之所以将宽度限制为3/4是因为传统电视监控器以前的长宽比为4:3，而且使用的实际测量单位为“扫描线数/画面高度”，因而更易于对水平和垂直分辨率进行“横向比较”。这也是将分辨率的单位指定为扫描线数而非单纯线数的原因。由于举证时更适合使用彩色图像，因此在视频安全监控系统中，无论单色摄像机是否可达到最高分辨率，更重要的还是考察其彩色图像的分辨率。540HTVL的极限摄像机制造商对外宣传的分辨率规格已达580、600、650甚至是700HTVL，其中一些制造商在所用的成像传感器无法从物理上捕捉到540HTVL以上图像的情况下，也做出类似宣传；然而所有这些规格均受到模拟CCTV系统的实用性制约。即使这些摄像机如同制造商宣传的那样，可以捕捉并提供此类分辨率的图像，却无法突破系统本身存在的物理限制，因而最终用户必然无法获得所谓的分辨率增强带来的效益。分辨率测试图表具有“楔形”线型。分辨率是在线条可目视辨别的终点处测得的。页码3白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVLÐÐ显示监控器–单色CRT（阴极射线管）监控器的分辨率规格最高可达1000HTVL。在输入S-video信号时，彩色监控器的分辨率规格最高也可达800HTVL。然而此类监控器非常昂贵，与CCTV安装中常见的监控器并不相同。NTSC和PAL彩色CRT监控器通过标准的复合视频输入端子（BNC或RCA型接头）连接时，无法提供540HTVL以上的分辨率。LCD（液晶）监控器在与高分辨率信号源（个人计算机或使用HDMI接口的高清光碟播放器）连接时可显示较高的分辨率，但是它们在通过复合视频输入端子连接时，仍然面临着与CRT监控器相同的分辨率实用性限制。从根本上说，所有模拟CCTV摄像机提供的复合视频信号均只能达到540HTVL的分辨率，这是由监控器内置的输入电路决定的。这些输入电路采用了一种低通滤波器，基本上可以将540HTVL以上的分辨率信号完全排除。这样做是为了解决其它一些对于观看者来说，比分辨率的损失更加令其难以接受的图像质量问题，例如图像底部出现的块状图形导致的混叠现象。无论监控器是采用CRT技术还是LCD技术，所有的模拟复合输入端子中均使用了此类低通滤波器。型号单色分辨率规格制造商建议零售价松下BT-H1350Y750HTVL$1,790索尼PVM14M4u800HTVL$2,490通用电器MVC-19HR800HTVL$1,340用于测试摄像机分辨率的高分辨率演播室监控器非常昂贵，仅可在显示屏幕中央显示单色视频时达到最高分辨率。需要使用低通滤波器来解决其它一些对于观看者来说，比导致分辨率损失更加令其难以接受的图像质量问题。页码4白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVLLCD监控器也需要将模拟信号转换为数字格式，转换方式与DVR（数字录像机）相同，这一点我们会稍后详加讨论。因此，即使摄像机的实际水平分辨率在540HTVL以上，您在实际安装的显示器中也看不出任何差别。就算是您安装了演播室监视器，也仅能在通过DVR录制视频之前观看到额外的分辨率。DVR会对录制视频的分辨率有限制，而且录制后的视频才是会用作举证的物品，因此摄像机的原始输出图像提升与否并不能带来效益。 ÐDVR输入 – 市面上没有任何一款CCTV用DVR的录制分辨率可超出540HTVL。DVR与显示监控器类似，在视频输入端子中置有低通滤波器。为了将模拟视频信号转换为数字格式信号，输入端子处还置有视频解码器。转换时DVR会对模拟视频采样并将其转换为数字数据，采用格式为ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）推荐的工业标准格式BT.6011，该格式将NTSC和PAL的水平分辨率限制在每水平线上720个样本的情形下(720x¾=540HTVL)。采样理论在本文中不再赘述，但是需要重点说明的是该限制不是随意设置的，它是将模拟视频转换为数字格式时所用采样率的自然生成结果。因此，这也再一次证实即使摄像机可以提供540HTVL以上的分辨率，最终用户也无从受益，因为DVR并不会录制该分辨率的视频。总分辨率虽然垂直分辨率甚少被人提及，但在计算图像的总分辨率时，其作用与水平分辨率同等重要。图像的总分辨率就是将水平分辨率与垂直分辨率相乘所得的值。在百万像素级摄像机面世之前，没有人提及总分辨率，这是因为某些图像捕捉技术在有效垂直分辨率方面一直受到制约。ÐÐ隔行扫描与逐行扫描图像捕捉–CCD传感器（如索尼的ExViewSuperHAD）使用一种称为线对累加的处理方法来捕捉隔行扫描视频。此方法与低通滤波器一样，可减少图像的闪烁，但是副作用则是会将有效垂直分辨率降低25%2。这样一来，480线的CCD仅具有360线的有效垂直分辨率，从而使图像的总分辨率降低了25%。这对于最终用户来讲很不利，因为DVR和显示监控器的输入端子其实可接收完整的480线垂直分辨率。而对于执行逐行扫描图像捕捉的成像器来讲，却可以保留完整的垂直分辨率（就像Pixim的DigitalPixelSystem®产品），因此在初始显示之时和录制之后均可提供更高的总分辨率。制造商型号默认分辨率测得的分辨率（复合输入）戴尔2700FP1600x1200540HTVL杰伟士GD-19L1GL1280x1024540HTVL三星LN22A450C1D(TV)1680x1050540HTVL索尼KLVS23A10(TV)L1366x768540HTVL在我们的实验室里，通过复合视频输入端子将许多高分辨率LCD监控器及电视与高分辨率摄像机相连，测得分辨率为540HTVL。1://broadcastengineering.com/hdtv/ccd-cmos/CCD使用隔行扫描捕捉，与使用逐行扫描捕捉的成像器相比，分辨率损失了25%。540HTVLx(0.75x480VTVL)=194,400总像素540HTVLx480VTVL=259,200总像素LostResolutionInterlineCCD–InterlacedCaptureProgressiveCapture480lines540HTVL540HTVL480VTVLTotalResolutionTotalResolution360VTVL隔行扫描CCD–隔行扫描捕捉逐行扫描捕捉480线总分辨率总分辨率损失分辨率页码5白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL需要谨记的是图像捕捉方法与图像显示方法之间是相互独立的。CCTV系统通常是以隔行扫描的格式显示视频，而摄像机捕捉视频的方式则既可以是逐行扫描也可以是隔行扫描格式。如果您预算充足，想要投巨资购买演播室级监视器来尽可能提高水平分辨率，或是您所用基于CCD的摄像机是采用隔行扫描的格式捕捉图像，那么您可以寻找分辨率在720HTVL以上的摄像机，从而在总分辨率方面达到与采用540HTVL逐行扫描捕捉传感器的摄像机相同的效果！结论CCTV摄像机的分辨率在540HTVL以上时，最终用户也无法享受到其带来的额外效益。DVR并不会录制540HTVL以上的图像，而且视频在安全监控器上显示时，除非投巨资购买专业的演播室监控器并在用DVR录制之前查看视频，否则根本无法感受到任何好处。从另一方面来看，如果您购买的摄像机具有较高的垂直分辨率，比如逐行扫描捕捉的DigitalPixelSystem摄像机，获得的总分辨率反倒会更高，因为此类分辨率可由DVR捕捉到并在主流使用的CRT和LCD监控器上显示出来。要寻找分辨率最实用的CCTV摄像机时，请留意那些分辨率规格在540HTVL左右并具备450VTVL以上分辨率的型号。CCD传感器使用一种称为线对累加的处理方法来捕捉隔行扫描视频，在消除了图像闪烁的同时却降低了25%的垂直分辨率。12345479480481123454794804811323924240页码6白皮书：闭路电视系统中摄像机的分辨率最高只能达到540HTVL作者简介JeffJones是Pixim公司的产品营销总监，为公司带来了半导体和嵌入式系统方面的产品管理经验。在加入Pixim之前，Jones先生是LSI公司的高级工程总监，主要负责消费类电子产品与专业广播应用方面的数字视频解决方案。他是美国专利产品的持有人，并先后取得美国加利福尼亚大学欧文分校的电子工程学士学位与美国加利福尼亚州立大学富尔顿分校的MBA学位。©2009PiximInc.版权所有。Pixim、Pixim标识和DigitalPixelSystem是Pixim公司的注册商标。DigitalPixelSystem标识、Orca、Seawolf、Eclipse和EveryPixelTellsaStory是Pixim公司的商标。其它所有商标的知识产权归各自所有者所有。1395CharlestonRoadMountainViewCA94043电话：650934.0550传真：650934.0560