淺談高清攝像機的技術(shù)和發(fā)展趨勢

需求

隨著(zhù)社會(huì )不斷進(jìn)步，經(jīng)濟快速發(fā)展和技術(shù)突飛猛進(jìn)，公共秩序安全、生產(chǎn)安全、財產(chǎn)安全等越來(lái)越受到人們的重視，從而使以視頻信息為特征的視頻監控更為廣泛地被應用在各行業(yè)領(lǐng)域，如從早期金融銀行、道路交通、大型連鎖超市的安全監控向個(gè)人、家庭應用發(fā)展，從傳統的安防監控向管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)監控發(fā)展,從室內到無(wú)人值守特定場(chǎng)合應用的監控?？梢韵嘈?，市場(chǎng)的強勁需求會(huì )進(jìn)一步激勵和催化技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是最近比較熱門(mén)的平安城市監控系統需求。

閉路監控系統是隨著(zhù)電視和攝像機的出現發(fā)展壯大起來(lái)的。在這短短的幾十年的發(fā)展歷程中，從二十世紀七、八十年代開(kāi)始，隨著(zhù)新技術(shù)革命的興起，微處理器進(jìn)一步普及和發(fā)展起來(lái)，從黑白攝像機的誕生，到現在的高清晰攝像機的推出。攝像機的線(xiàn)數從380線(xiàn)發(fā)展到目前的最新的高清晰攝像機線(xiàn)數可以達到上千線(xiàn)數。

高清攝像機

圖像的清晰度主要取決于攝像機的水平分辨率和后端的顯示設備的解析能力，好的傳輸介質(zhì)可以減少圖像在傳輸過(guò)程中的信號衰減。攝像機的感光芯片分CCD與CMOS，由于CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，所以絕大部分的專(zhuān)業(yè)攝像機都是采用CCD作為感光芯片。

ＣＣＤ，是英文ChargeCoupledDevice即電荷耦合器件的縮寫(xiě)，它是一種特殊半導體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。ＣＣＤ在攝像機里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線(xiàn)轉換成電信號的作用，類(lèi)似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機的性能。

單CCD的物理機構圖

衡量ＣＣＤ好壞的指標很多，有像素數量，ＣＣＤ尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素數以及ＣＣＤ尺寸是重要的指標。像素數是指ＣＣＤ上感光元件的數量。攝像機拍攝的畫(huà)面可以理解為由很多個(gè)小的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)像素。顯然，像素數越多，畫(huà)面就會(huì )越清晰，如果ＣＣＤ沒(méi)有足夠的像素的話(huà)，拍攝出來(lái)的畫(huà)面的清晰度就會(huì )大受影響，因此，理論上ＣＣＤ的像素數量應該越多越好。但ＣＣＤ像素數的增加會(huì )使制造成本以及成品率下降，而且在現行電視標準下，像素數增加到某一數量后，再增加對拍攝畫(huà)面清晰度的提高效果變得不明顯，因此，一般一百萬(wàn)左右的像素數對一般的使用已經(jīng)足夠了。

單ＣＣＤ攝像機是指攝像機里只有一片ＣＣＤ并用其進(jìn)行亮度信號以及彩色信號的光電轉換，其中色度信號是用ＣＣＤ上的一些特定的彩色遮罩裝置并結合后面的電路完成的。

由于一片ＣＣＤ同時(shí)完成亮度信號和色度信號的轉換，因此難免兩全，使得拍攝出來(lái)的圖像在彩色還原上達不到專(zhuān)業(yè)水平很的要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，便出現了３ＣＣＤ攝像機。

３ＣＣＤ，顧名思義，就是一臺攝像機使用了３片ＣＣＤ。我們知道，光線(xiàn)如果通過(guò)一種特殊的棱鏡后，會(huì )被分為紅，綠，藍三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過(guò)這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號在內的所有電視信號。如果分別用一片ＣＣＤ接受每一種顏色并轉換為電信號，然后經(jīng)過(guò)電路處理后產(chǎn)生圖像信號，這樣，就構成了一個(gè)３ＣＣＤ系統。

和單ＣＣＤ相比，由于３ＣＣＤ分別用３個(gè)ＣＣＤ轉換紅，綠，藍信號，拍攝出來(lái)的圖像從彩色還原上要比單ＣＣＤ來(lái)的自然，亮度以及清晰度也比單ＣＣＤ好。但由于使用了三片ＣＣＤ，３ＣＣＤ攝像機的價(jià)格要比單ＣＣＤ貴很多，所以只有專(zhuān)業(yè)用的攝像機才會(huì )使用３ＣＣＤ。

由于3CCD的攝像機價(jià)格比較高，現在只有SONY推出了幾款的3CCD高清攝像機，目前市面上的攝像機主要使用的大部分是單CCD。而攝像機的水平分辨率只要高于480線(xiàn)，都可以稱(chēng)為高清晰攝像機。隨著(zhù)CCD的不斷發(fā)展，攝像機的水平分辨率從380線(xiàn)→420線(xiàn)→480線(xiàn)→500線(xiàn)→520線(xiàn)→540線(xiàn)。。。；像素從25萬(wàn)→38萬(wàn)→47萬(wàn)。。。，目前的3CCD攝像機水平分辨率可以達到1000線(xiàn)，像素在100萬(wàn)以上。

CCD芯片從普通的CCD→SUPERCCD→EX-VIEWCCD，芯片廠(chǎng)家的芯片的不斷推陳出新，攝像機的廠(chǎng)家也在新的芯片上進(jìn)行研發(fā)產(chǎn)品。