监控摄像头基础知识

监控摄像头基础知识:

监控摄像头一般分为这几个部分：外壳、支架、红外灯、镜头、电路板。电路板是监控摄像头中最为关键的部分，一款监控摄像头的外形可能是一样的，但是价格和效果却有着天壤之别，这就是电路板不同的原因，监控摄像头电路板对应的是监控摄像头的方案，也就是不同的方案有不同的电路板，目前国内监控摄像的方案有2种，一种是CMOS方案；一种是CCD方案。COMS方案在具体制作电路板时，又分为很多，如PC1030方案等，CMOS方案的监控摄像头成像效果一般，颜色普遍偏白，色彩还原度和对画面的细节处理能力都不是很强，辨别CMOS方案的方法很多，一般CMOS方案电路板由于电路简单，都是双面板，板面积小，板上的芯片少。CCD方案是目前市场上面较成熟的一种方案，CCD就是硅半导体光学成像，这种方案市场上面见的最多的就是SONY方案和SHARP方案，也就是大家说的是SONY芯片和SSHARP芯片。SHARP方案一般指的是SHARP芯片四分之一传感器，也有三分之一传感器的，不过市面上很少见，具体的芯片是SHARP38603主芯片＋

SHARP2421传感器， SHARP方案成像效果比较理想，对色彩还原度也很逼真，和SONY方案相比，就是成像颜色较艳，用这种方案的监控摄像头性价比较高，区别方法是直接拆机看电路板上的大芯片是不是SHARP38603（传感器的型号是在传感器底面，拆机是看不到的）。SONY方案相对来说就要复杂些了，有SONY420线，SONY480线，SONY540线，SONY420线又分三分之一和四分之一，这里的三分之一和四分之一指的是传感器的尺寸，就是传感器的对角线长度是三分之一或四分之一英寸。SONY420线四分之一具体的芯片是SONY3142主芯片＋CXA2096＋SONY227传感器，SONY420线三分之一具体的芯片是SONY3142主芯片＋CXA2096＋SONY405传感器，2者的区别就是传感器大小的区别，三分之一成像效果比四分之一要稍好。SONY480线就是市面上卖家强调的高清摄像头了，具体芯片是SONY4103主芯片＋CXA2096＋SONY409传感器，SONY480线的成像效果比SONY420线的成像效果就上了一个档次了，SONY480线成像比420线的要柔和，色彩还原更逼真，所以价格也要贵上不少，一定要搞清楚，是SONY420线还是SONY480线，是480线的话，芯片是什么，这个很重要哦。SONY540线和SONY480线的区别就不是很大了，SONY520线的具体芯片是SONY3172主芯片＋CXA2096＋SONY409传感器。 红外灯对于监控摄像头的夜视起着决定性的作用。红外灯从外观上面来分，有&3、&5、&8、&30，这里的数值指的是红外灯的本体直径，单位是mm。常用的&5又有度数区分度数有30度、45度、60度、75度、90度。度数越高，红外光线发射的越远相应的强度也越弱，对于15米以内的，一般是45度红外灯，中距离（15到30米）一般是60度红外灯，中远距离的话就是60度以上了，不过在中远距离的时候，为了让进距离也有好的红外效果，可以用混灯，就是灯板上面有2种以上的红外灯。目前红外灯的牌子很多，一般是台湾鼎圆灯芯质量较好，这里要说明的是是灯芯的品牌是鼎圆，而不是红外灯的品牌是鼎圆。监控摄像头红外灯的数量一般是12、24、36、48个，就&5型号的红外灯来说，12个红外灯的夜视有效距离是10到15米，24个红外灯的夜视有效距离是20到25米，36个红外灯的夜视有效距离是30到35米，48个红外灯的是40到50米，要想夜视看的远，除了选择高清晰的摄像头，还可

以选择大的红外灯，如6个&8红外灯加上6个&30红外灯配上SONY480线的方案加上25mm以上的镜头，夜视距离可以达到80到100mm。 镜头相对电路板就简单些了，镜头分为可调焦和不可调焦，对于大部分买家来说，不可调焦就可以满足要求了，不可调焦镜头又有3.6mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、32mm、50mm。焦距越小，看到的范围就越大，不过观察的物体成像越小，观察的距离也越近，一般对室内店铺，选3.6mm或是6mm，走廊或是距离远的观测点就要6mm以上的镜头了，25mm的镜头配上SONY480线或520线的方案，白天可以看清楚60M左右远人的脸。总之镜头的选择要结合自己的实际情况来选择。

1、分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上人眼能够看到的最大

1、分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上人眼能够看到的最大线数，当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再分辨出黑白相间的线条。清晰度又分为水平分辨率度和垂直分辨率。

2、测试方法，摄像机拍摄综合测试图，用目视法观察监视器上图像中心楔上能分辨的最大线数或十组中心清晰度线段能分辨的最大线数。

3、测试时应注意

（1）要使用成像质量好的镜头，因为镜头的好坏影响最终的测试结果。

（2）显示时使用黑白监视器，线数应在600线以上，如果使用彩色监视器，要将色饱和度旋纽调至最低，避免色度信号对亮度信号的干扰。

4、采购时应注意

（1）使用索尼、松下原装摄像机做横向对比，观察两种摄像机在分辨黑白线条组时差距；原装机的性能指标真实可靠，通过对比，可以对要采购摄像机的清晰度指标得出正确的结论。

（2）购买单板机时，有时配套的镜头成像质量较差，除了要测试中心分辨率外，还是测试四个角的分辨率，不能出现模糊和变形，否则，就要更换较好的镜头。

二、最低照度指标要有相关的条件

1、最低照度的概念，摄像机产生的亮度输出电平，是额定电平（700mv）的一半时，被摄物体的最小照度。

2、测试方法

十级灰度测试卡

（1）对比法：将摄像机臵于暗室，选择一部名厂的原装摄像机作

对比，使用二个同种型号的手动光圈镜头，暗室内装有调压器控制的220V白炽灯，以调压器调节电压的高低来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0V调到 220V，室内光照也可以从最暗调至最亮，将二部摄像机分别对准层次丰富的物体，调低室内的光亮度，直至看不清物体的暗部层次，或者将镜头光圈调小一级作 对比，根据名厂的原装摄像机标称的最低照度值推测出待测摄像机的最低照度值。

（2）仪器法：同样在暗室中测试，将摄像机对准十级灰度测试卡，调低室内的光亮度，直至摄像机输出的视频信号在示波器上的辐度降至350mv，再用测光表测量测试卡表面的照度值，计算出最低照度。

3、测试时应注意的是最低照度的数值与下列四个因素有关。

（1）镜头的光圈

（2）光源的色温

（3）视频信号的幅度

（4）反射率（目标的反射率和背景）

只有标明以上四个相关条件，测试出的最低照度才是有意义的，不能抛开上述四项测试条件而单纯比较某品牌摄像机的照度标称值和另一个品牌摄像机的照度标称值去比较，否则根本不能得出哪部摄像机的低照度特性更好的结论。

4、采购时应注意

选择照度摄像机：标称的最低照度只能作参考，关键还是要根据使用场合的需要选用合适的摄像机。使用测光表测量现场的最低照度。在暗室中模拟现场的光照度环境，选择不同的摄像机试验或使用大口径光圈的镜头，直至分辨清楚灰度测试卡的十级轮廓。

三、信噪比的高低和照度的关系

1、所谓“信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。信噪比又分为亮度信噪比和色度信噪比。信噪比也是摄像机的一个主要参数。

当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观 察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。 #p#分页标题#e#

2、亮度信噪比的检测方法

（1）简单判别法

亮度信噪比：将镜头的光圈关闭，或盖上镜头盖，在监视器上观察雪花状的干扰噪点的多少。

色度信噪比：将摄像机对准白平衡测试卡，观察带有颜色的噪声点的多少。

（2）对比法

将摄像机臵于暗室，选择一个名厂的原装摄像机作对比，使用二个同样型号的手动光圈镜头，将待测摄像机和原装摄像机对准黑平衡测试卡，用调光器调节光照度的大小，直至画面上明显出现雪花状的干扰噪点，比较噪声点的密度和大小，估计信噪比的数值。

（3）仪器法

亮度信噪比:将摄像机对准十级灰度测试卡,调整光圈的大小，使摄像机输出的视频电平达到350mv,将信号接入视频噪声测量仪，在仪表盘直接读取信噪比的读数

3、测试时应注意

①滤波器的选择，一般采用100KHZ的低通和fg高通，不采用视频加权曲线。 ②要考虑摄像机AGC和r校正的影响。

4、采购时应注意

由于视频噪声测量仪价格昂贵，国内厂家一般没有这样的设备，大的厂家使用示波器估计信噪比的大小，小的厂家目测摄像机的雪花点多少，随便填写一个数字，色度噪声测量更是无从谈起。

因此，在购买摄像机时，要根据使用地点的光照度条件选择摄像机，使用测光表测量并记录，使用场地在监控时段内的不同照度值。回到办公室暗室中模拟使用场地 的不同照度值，观察哪一种摄像机的噪声点多，增大镜头的光圈或使用大口径通光量的镜头，或是增加使用地点的灯光亮度，直至监视器上显示的图像质量到可接受 的程度，这就是你适合使用的摄像机。

四、自动白平衡和色彩还原的调整

彩条测试卡

1、彩色摄像机的色还原性是决定画面质量的最主要因素。人们把拍摄白色物体时摄像机输出的红、绿、蓝三基色信号电压：VR= VG=VB的现象称为白平衡。 自动白平衡，由于太阳光在早上、中午、下午的不同时段内的色温相差很大，各种人造光源的色温也高低不同，彩色摄像机在不同的环境色温下，也应该正确地重现白色，这就需要在连续工作中随时校正白平衡。

白平衡是彩色摄像机的重要参数，好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；当摄像机白平衡不佳时，重现图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物（如白色的墙壁）也着上颜色。

2、白平衡的检测方法

（1）目测法

手动白平衡：摄像机的面板开关上标有3200K、5600K字样，表明摄像机的白平衡调整是按3200K色温和5600K色温分别进行设臵的。

使用同一色温的人工光源（如卤钨灯或日光灯），摄像机对准白平衡测试卡，在监视器上观察画面是否偏色。

自动白平衡：摄像机分别对准二种不同色温光源照射下的白平衡测试卡，或在摄像机镜头前加装3200K和5600K色温转换滤色镜。在监视器上观察偏色的白平衡是否能恢复到原来的白色，观察摄像机自动白平衡的转换速度。

（2）仪器法

将摄像机对准标准色温光源箱的彩条测试卡，将信号接入到矢量示波器中，观察显示的六个光点是否落在规定的矢量点内，通过各个光点的位臵和幅度观察出摄像机拍摄的红、绿、蓝、黄、品、青六种颜色是否偏色和色饱和度的大小。 #p#分页标题#e#

3、测试时应注意的问题

摄像机白平衡性能，表现为被摄景物在监视器上的色彩还原，这就需要一个前提条件，即监视器不能偏色，否则就无法判定摄像机偏色；使用视频信号测试光碟，向监视器输出一个白场信号，观察荧屏的白色是否偏色。

4、采购时应注意的问题

选用摄像机时应注意到光源色温的变化和监视器的偏色对显示图像的影响大小，确实影响监控效果了，可以调节监视器上的白平衡调整电路或在摄像机镜头前加装色温调整滤色镜。

分辨率，最低照度，信噪比和白平衡是摄像机最重要的技术指标，购买时要根据四项指标，并结合价格高低综合考虑。

在摄像机这个圈子,一张彩页里的技术指标其实就已经涵盖了大部份的技术,不信,有几个人敢说他完全知道的,不管是销售人员或工程商,最先拿到的就是一张彩页,而那张彩页,大部份就在吹牛,只有在最后的技术指标上还”稍”有些学问,今天就带大家来搞一搞:

预计分”知识篇”及”实战篇”, 知识篇我来说,实战篇就由各位提供资料,大家一起来演练演练,有意踢馆的厂家也不妨一起参与,增加些趣味性…

在搞清楚技术指标之前,要先搞清楚下列东西:

1.成像元件

也就是CCD啦!(当然也有C-MOS),主要区分为彩色,黑白,1/3”,1/4”, 1/2”及品牌, 尺寸:

大小的差别主要在于灵敏度,也就是最低照度,1/4照度会比1/3差,原理很简单:相同数量的感 光点,摆在1/4上的每一点一定比较小点,他的受光就较少,当然照度就较差,好处是便宜一些,还有体积较小,板子可以做小一些.

品牌:

以价位来说,从贵到便宜,分别是 Sony, Panasonic,Sharp,A1(L.G)这几种,

如果用Sony 通常会标“Sony Super-HAD CCD”这是Sony的注册商标,或是低照度会标 “Sony Ex-View CCD“ 在CCD的制造过程中有一个制程叫

作”HAD”, 所以不管那家的CCD 都可称为” HAD CCD, 但索尼改进了这个制程,认为做出来的CCD品质较好,就叫做”Super-HAD”并把这名称注册, 因此只有索尼有所谓的 Super-HAD CCD, 在一般型录上常看到 “ 1/3” SONY

Super-HAD CCD” 就是这样来的,不可能标” 1/3” Sharp Super-HAD CCD” 那会闹笑话的.

Ex-view 是索尼CCD注册的专有名辞, 强调照度比 Super-HAD 更低,当然价格也贵多了,其它特性及接脚都跟原来Super-HAD 差不多.

而不是用SONY的,就只标” 1/3” Color CCD“ 了

2.像素:

在PAL制,有752(H) x 582(V),也就是所谓44万画素,及500(H) x 582(V) 也就是所谓25万画素, 在NTSC制,有768(H) x 494(V),也就是所谓38万画素,及510(H) x 492(V) 也就是所谓25万画素,44万画素,就叫高解,25万就叫低解,普解或中解.以上讲的画素是指”有效画素

3.分辩率:

这就比较好玩了,25万像素的摄像机,其技术极限大概是320条,在十多年前,台湾搞出了摄像机,大概就280-300条之间,但跟日本货比起来就差了一截,怎办?那就标350线好了,后来又有新公司及韩国搞出来了,大概在300左右,那就标380条好了,到了近几年,大陆也搞出来了,怎办?那就标420好了!,搞到现在,全部都标420了,无耻的还有标450 ,更让人搞不懂的是,不管在台湾或是大陆,送去检测,居然也是420?真让人匪夷所思!

而44万的,技术极限大概在480线,一般中,台,韩做出来大概就是400-450之间,同上理,就标480,500,520,550吧!各凭良心.

还有,最近流行所谓520线的更是个大骗局,为什么他说520线?是因为主芯片用索尼HQ1(CXD3172AR),翻遍原厂资料,找不到520这个字,只有非官方说法:是有520线,但仅限Y/C输出.所以只要是HQ1方案,大家就标520,在加上灌水法,550及560就出来了,估计580也快有了.

4.最低照度:

最简单的定义:在暗房内,摄像机对着被测物,然后把灯光慢慢调暗,直到显示器上快要看不清楚被测物为止,这时量光线的照度, 就是最低照度.够含糊了吧!,实际上还得考虑用几毫米镜头,入光量多少,摄像机AGC必须关掉,视频讯号是降到多少IRE等等.几乎没有厂家会去做这种测试,

那…..老故事又来了,很久很久以前,松下跟索尼的机子低解的标1.1Lux(F1.2),那台湾做出来就标0.5吧,后来的只好标0.2,你标0.2,我就标0.1,他标0.05…….就

还有,高解CCD照度会比低解的差,还是老话,同样芯片面积,一个摆了44万点,一个摆了25万点,那个大点?

5.讯噪比:

任何电路只要通电后都会产生噪讯,包括元件及线路本身所产生的,当然噪讯越小,画面看起来会越干净,我们用视频讯号跟噪讯的比值来表示,那当然越大越好,数学式是 20log(V2/V1), V2指视频讯号,V1指噪讯大小,单位是”dB”

还是老故事,很久很久以前,松下跟索尼的机子噪讯比标50 dB ,那台湾做出来就标……..嘿嘿! 一看起来就是比较差,不好意思吹牛了,那就标48好了,可是不好看?修饰一下:”大于48 dB “,所以 “ >48dB” 就是这样来的,不论阿猫阿狗做出来的摄像机,一律就这样标了,有去测? 我头剁给他!

6.电子快门:

为了让影像亮度正确,我们必须正确控制摄像机的入光量,要调整入光量要从镜头的光圈及像机的快门着手,一般我们用手动镜头时,光圈调固定就不动了,如果这时遇到强光怎办?很简单,在CCD还没过曝前,D.S.P就赶紧把CCD上的讯号”扫”下来吧,也就是光线强时抓快些,光线弱时抓慢些,抓一次相当于我门用单反相机时”喀嗏”一声,单反像机是机械式快门,我们这是电子式,所以叫”电子快门” 跟据D.S.P规格书,电子快门速度在PAL制时是1/50秒到十万分之一秒,所以大家就这样标了,实际应用上如果机子调校不良,是达不到十万分之一的,如果机子在太阳下看起来像蒙层细白裟,不是很清楚,那八成是快门速度不够.

还有如果用自动光圈镜头,那入光量就由镜头光圈来控制了,这时后机子本身快门速度就定在1/50 秒

7.Gamma补偿:

什么是Gamma?简单解释,CRT管子是跟据电子束打在屏幕上的强度来决定产生的亮度,打的越强就越亮,但不是1:1的,也就是说,在很强的时后并不会成比例的那么亮,这是CRT管的特性,因此视频输出就得在高亮度时做些刻意的增强,这就叫Gamma补偿,个补偿曲线叫0.45,只要给DSP下个指令就好了,一点技术都没有,有的机子会加个开关,让你选择0.45或1,1的补偿曲线是1:1的,在某些强光环境下还蛮好用的(是强光下,非逆光下)

8.背光补偿:

什么是背光补偿,这又跟快门速度有关了,举个例子,当一部摄像机装在ATM上,对着大街,在大太阳下,环境很亮,所以机子快门速度当然是很快的,才不会过曝,这时如果有人来提款,脸对着镜头,由于目前机子采全面测光,基本上受环境影响,整体还是很亮,在高速快门下,人脸的曝光量不足,就显的黑黑的,这就是摄影学上面所说的”背光”,就是:背面有强光,导致主体曝光不足而变黑.

所以问题就出在全面曝光上,假使我们只取一部份划面来测光,比如说中间,那人脸在划面中间,这时DSP会测到曝光不足,便会放慢快门速度,这时人脸就清楚了,但是因为快门速度慢了,导致背景(街上)反而过曝而白茫茫一片.

所以,背光补偿就是根据特定的测光区域,调整电子快门(或自动光圈),使得测光区域内的曝光值正常,不在测光区域内的就不管了,测光区域由DSP参数设定,一般是取中间1/9处,或加上下方1/3处成凸字型.

至于什么是”宽动态”,那会另外写篇来谈谈.

9.同步系统:

分内同步,外同步及电源同步.

说来话长,简单的说,就是使每一支摄像机丢图场出来的时间点要一致,好比对伍行进时,虽然每人速度一样,但如果没有人在旁吹哨或喊口令的话,脚步是不会一致的,这个功用是用在矩阵切换时,画面不会抖一下再恢复正常,否则管理员眼睛不花掉了,要实现电源同步就须加电源同步电路,再加个开关电源,从交流电中取同步讯号(电源是50周固定的)来当同步的依据.

另外在NTSC系统中,因D.S.P里的振荡频率无法跟市电60周一致,在灯光下会有色滚现像,尤其是SONY 2163方案更严重,这时就得加电源同步来解决,强制让

D.S.P 的频率与灯光一致.

还有我们所用的AC电源有三相,彼此差120度,如果电源同步的机子若接在不同相位电源上,会有相位差导致无法彼此同步,所以还需有一个调相旋钮,将彼此触发相位调到一致.

外同步

就是交由外步来触发丢出画面,这功能现在已经很少用了

内同步

就是自己每秒输出25张画面,不管别人了

10.AGC

就是电子自动增益,是摄像机基本功能,有人为了让画面看来亮些,刻意调的很高,这样在低照度时很容易就白茫茫一片了,所以有人干脆就在这搞个开关,要高要低,自己来吧

接下来就是些无关紧要的:

接头型式:

有C-Mount 及 C/S Mount:

又要说故事了,当初做出摄像机时,总得配个镜头,因此搞了个接口标准:

"节径为25.4mm,每英吋32个螺牙,边缘至CCD距离为17.526mm."

这就叫C接口, 机子及镜头就比照这标准,彼此才能搭配.

那时后的镜头里面有八片镜片组合而成,后来松下搞了个五片玻璃的镜头,成本是省了,但是成像距离短了约五毫米,也就是镜头要更靠近CCD 五毫米.

怎办? 那就改标准了,把上头”边缘至CCD距离为17.526mm”改为 12.5mm.不就得了, 这就叫C/S 接口 ,现在几乎所有机子都用C/S接口,再付一个C/S转C接口的加长环.

自动光圈:

也就是可接的自动光圈镜头的型式,目前有两种:视频驱动(Video)及直接驱动

(D.C)两种,因为直驱方式还得加个小电路,有些廉价机干脆就拿掉了,赌你花不起钱买DC自动光圈镜头.

视频输出:

标准是1 Vpp,也就是1伏特(峰值对峰值),标都是这样标,但常有厂家为求看起来”亮”一点,故意增加讯问号强度,在接DVR及配线时会引起一些困扰.

消耗功率:

一般机子在12V 时,大致都在90-130毫安之间

电源:

分12VDC, 24VAC, 220VAC三种,通常 24VAC还兼容12VDC