网络高清数字IP摄像机基础知识培训资料

数字高清IP摄像机基础知识一、相关概念及要求掌握的知识1.什么是720P?720是指图像的分辨率为1280×720像素；“P”是逐行扫描，与之对应的是“i”为隔行扫描，逐行扫描比隔行扫描的数据量理论上多一倍，可以获得更多的图像细节。2.什么是高清？全高清和标清的区别。现在通常把720P作为普通高清概念的起步分辨率，也就是说分辨率起码要达到1280*720才能叫作“高清”；现在传统的TV市场已经把FULL-HD全高清作为卖点在做宣传，FULL-HD为1920*1080已经是现在广播电视图像领域的最高标准；它约是普通标清（704*576PAL,720*480NTSC）分辨率的6倍。3.百万像素的概念1080P实际是指分辨率1920*1080像素，计算一下就是1920×1080=2073600像素，大家一般都会叫1080p或1080i为200万像素分辨率。720P实际是指分辨率1280*720像素，计算一下就是1280×720=921600像素，大家一般都会叫720p或720i为百万像素分辨率。什么是H.264?•MPEG4-part10，MPEG4AVC•视频压缩标准•两大国际标准化组织合作的结晶。ITU-VCEG+ISO-MPEG=JVTH.264上述的只是让大家了解H.264的一些知识；在推广IP摄像机的时候需强调我们所研发的系列产品都是运用标准的H.264算法压缩的，辨别标准或非标准，主要是看压缩文件是否能在不加任何插件的情况下被标准的播放软件播放，比如大家应用较广的“暴风影音”，“VLCmediaplayer”等，但是微软操作系统所带“mediaplayer”现在并不支持264解码。5.网络摄像机的发展2000年，国内市场就零星出现过网络摄像机，当时多为台湾、韩国产品，M-JPEG的非实时方式，但无论从图像效果，还是配套条件看，市场的需求未成气候。02年起，国内几大生产厂家在MPEG4DVR大幅增长的同时，开始了正式的网络视频产品市场应用宣传与推广，市场逐渐开始接受并适应了网络视频编解码器与模拟摄像机配套应用的方式。04年，网络视频技术已经普遍被广大客户认可，并逐步开始大规模应用，这为网络摄像机的发展奠定了良好的技术基础和应用环境。05年和06年，在网络视频技术日渐成熟和网络视频服务器产品竞争日趋激烈的阶段，各主要厂商开始将网络视频技术转向网络摄像机，并逐步推出了各种型号的产品。现在网络摄像机的型号种类已经比较繁多，网络视频编码技术也日趋显示出同质化趋势，因此网络摄像机的工艺技术和集成技术将成为未来几年竞争的焦点。6.CCD和CMOS的区别不管，CCD或CMOS，基本上两者都是利用矽感光二极管进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近，光线越强、电力越强；反之，光线越弱、电力也越弱的道理，将光影像转换为电子数字信号。比较CCD和CMOS的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说，CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至CCD旁的放大器进行放大，再串联ADC输出；相对地，CMOS的设计中每个像素旁就直接连着ADC（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。整体来说，CCD与CMOS两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括ISO感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：ISO感光度差异：由于CMOS每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。成本差异：CMOS应用半导体工业常用的MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失；相对地CCD采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加ADC等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于CMOS每个像素的结构比CCD复杂，其感光开口不及CCD大，相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS感光原件已经可达到1400万像素/全片幅的设计，CMOS技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅24mm-by-36mm这样的大小。噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个ADC放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的ADC放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；但CCD却为被动式，必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（V）以上的水平，因此CCD还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使CCD的电量远高于CMOS。现在市面上还没有能提供给普通监控用摄像机使用的高清的CCD元件，但是CMOS确已经有了，我们使用的就是一颗500万像素专业级CMOS元件作为我们IP摄像机的高清信号采集。7.500万像素我们的IP摄像机采用的是一颗美国Aptina500万像素CMOS传感器；客户可能会提出的几个问题：a.720P摄像机只有百万像素而已，为什么用500万像素的传感器？回答：我们做高端产品要有高端的产品素质做保障，用500万像素作为100万像素的信号源做后期处理，所得到的效果一定是百万像素源所无法媲美的。正是有于这个，再配合我们的优质算法和先进的滤波技术，使我们的ip摄像机具有超越同类产品的画质。b.为什么不直接做500万像素摄像机？不是我们不能做而是提醒用户他们没有考虑到的一些问题；可以提示用户500万像素下要保证如此高的画质要求，图像数据码流巨大，现在的存储设备和网络条件是否具备，这应该是阻碍现在高码流设备发展的瓶颈。对于500万像素的摄像机我们会做，会针对特殊行业推出500万像素抓拍特种机型，以适用于道路道口监控。8.720P该机的特色功能•百万像素逐行扫描•高清实时双码流本机可提供的码流情况如下：(1)720P(1280*720)/30fps+D1(720*480)/30fps;(2)由于本机也可以作为720P高清模拟摄像机使用，所以当摄像机被设置成720P模拟摄像机时，没有网络数据流输出，也就是说此时该机为纯模拟高清摄像机而不是一台网路摄像机了。(3)当选择设置720P(1280*720)/30fps+模拟通道480P(720*480)/30fps;此时摄像机将没有第二网络数据流(4)新增1080P/12.5fps(1920*1080);当该机被设置成这个模式时，仅提供单一网络数据流。•标准H.264算法本机的压缩算法为：TrueISO标准H.264MainProfile@Level4.1现在市面上号称H.264压缩的很多，大部分都是运用DSP内嵌算法做的，都不是标准的H.264，即便有少数是H.264都只能做到Baseline(精简得不能再简的264了，再简就不能叫264了！)级别，和我们的效果相差甚远。典型例子：华为海思方案的产品，就是H.264Baseline级别的产品；市面还有许多是Mpeg4的产品也号称自己是H.264;典型代表产品有用Ti方案做的相关产品。在网络摄像机里面还有一种压缩应用也比较典型，就是大多被国外品牌采用的MJpeg，这种算法的优势在于单帧清晰度高，帧间无关联，实现技术难度较低；分帧处理比较容易；但是这种算法的致命弱点在于实时码流巨大。这种算法为国外产品广泛采用，也许是符合国外在监控领域强调图像清晰的声音远远高于每秒帧率指标的习惯。•低码流优势高清晰市面上做高清摄像机的不少，能做到低码流下图像如此清晰,现在全球公认采用Ambarella方案是最好的；此方案下的高清网络摄像机全球我们都是第一家问世的。该款摄像机能在2M码流的情况下提供727线的高清解析度。标准H.264MainProfile4.1•自动3A控制自动3A是指：自动白平衡(AWB)；自动增益(AGC)；自动曝光(AEC)该款ip摄像机具备3A自动控制功能，用于专业广播级图像处理的3A控制技术让该机的图像质量达到广播级的效果。•具备POE(PowerOverEthernet)功能(选配)此功能具备意味着该机可通过网线对其供电；这样可以大大方便工程施工，国外用户要求具备此功能的居多。此项功能需要带POE功能的网络交换机支持，此类交换机一般较普通交换机贵出不少。二、外型1.现在我们暂时能提供客户3种枪机和一种半球外壳形式。2.内部结构介绍我们的枪机板主要分为2种形式；一种是主板分为双板；一种为三板，各自的体积和尺寸不同，相互连接后再和前端的Sensor板相连。三、接口、按键及指示灯功能介绍1、DCIRIS2、YPbPr3、Ethernet4、PWRDC12V5、MiniUSB6、RS4857、Relay8、Alarmin9、Fun10、AIN11、AOUT12、SDInterface13、Status如图可见，本机包含如下界面：DCIRIS1、DCIRIS用于连接直流驱动的自动光圈镜头；本机会根据环境照度的变化适时驱动镜头光圈的收缩动作。引出的问题：本机具备自动3A控制，哪么是如何和光圈配合联动工作的？简单的说，机内自动曝光控制和驱动镜头光圈的动作是分段进行的。随着外界光照的由亮到暗，摄像机整个曝光控制分5个步骤进行。•自动曝光和自动光圈YPbPr2、YPbPr(模拟高清信号输出)(1)功能：此接口通过配备的PS2-YPbPr连线可连接到监视器的高清分量输入端；摄像机可通过软件设置让此端口输出720P和480P高清模拟信号。(2)如何设置生效通过VMP或IE登陆摄像机设置，可以使之生效，具体操作在软件篇中详细介绍。(3)设置此功能的意义a、通过设置此功能，能让该网络摄像机变身成为一台720P高清模拟摄像机。b、也可以设置成，在提供720P网络数据流传输的同时，为本地提供一个480P的模拟实时数据流，用于本地现场监看。此数据流也可以为网络摄像机现场调试提供方便。小贴士：YPbPr三条线，其中Pb=CVBSEthernet3、Ethernet此接口为10M/100M自适应网口；如果配备了POE模块的摄像机，此口也是网络供电口。小贴士：带POE供电模块的IP摄像机，如果外部再通过DC12V供电，会影响本机工作吗？答：不会有任何影响，主机内部有自动切换电路，当有外部直接DC12V供电时，会自动使用直供电源，当拔掉12V电源时，主机会自动切换至POE供电，切换过程中不会影响主机正常工作。提示：POE供电需交换机支持！POE模块的位置POE模块POE模块POE模块PWRDC12V4、PWRDC12V外部供电端口。主机功耗小于3W，仅需配备DC12V1A的开关电源模块(电源模块为选配件)小贴士：在此强调一下电源的重要性对于电脑来讲，最重要的硬件主要有两个：一个是CPU，其作用相当于人的大脑，是电脑的核心；二是电源，其作用相当于人的心脏。如果没有高品质的电源，再好的CPU及其它电脑部件都无法充分稳定的发挥作用，甚至可能对电脑主机造成伤害。MiniUSB5、MiniUSB预留接口，用于特殊行业特种机型的数据流接口；例如：机场安检口配备的需通过USB口获取图像数据流的专用高清