小议安防：谈网络摄像机选购与技术跃进

      网络摄像机是在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块，所以兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点，却不是二者的简单组合，独特的结构设计和实现方式决定了它有着自身的技术特点。

      网络摄像机的技术特点

      从硬件结构上来说，网络摄像机是在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块，所以兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点，却不是二者的简单组合，独特的结构设计和实现方式决定了它有着自身的技术特点。

      1、视频压缩

      视频压缩是网络摄像机最基本的技术要求，目前，网络摄像机的视频处理芯片以 ASIC为主，视频压缩采用MPEG-2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等标准，其中以H.264为主流。近期，基于TIDavinci芯片的网络摄像机已经面市，Davinci是一个SoC系统，具有ASIC高效处理的特点，同时又兼顾了CPU、DSP的创新灵活性，它拥有一个DSP的主处理系统外，还有一个ARM9子系统，另外一个很重要的特点是拥有极其丰富的接口，这些接口对于网络摄像机的功能开发相当有用，以下某些特点就是基于此特性才具备的。

      2、高度集成

      网络摄像机已不仅仅具备传统模拟摄像机图像采集功能，它已经是一个前端处理系统，具备相当丰富的异构总线接入功能，如VOIP、报警器、232/485串行设备的接入等等，除此以外，还可以将移动侦测、视频丢失、镜头遮盖、存储异常等报警信号通过网络发送给后端。网络摄像机可内嵌存储系统，通常采用的是SD卡，目前SD卡的容量有8MB到4GB不等，SD卡可作为网络故障时图像的暂存设备，等网络恢复正常，再将视频进行上传，可有效地保证视频数据的连续性和完整性。SD卡的另外一个用处是将重要的报警图像进行本地存储，同时上传后端，这样不会因为网络的不可靠传输导致视频数据的缺失。

      3、以太网供电(POE)

      POE是最近几年发展较快和应用较广的网络供电技术。POE(PowerOverEthernet)指的是在现有的以太网Cat.5，布线基础架构不作改动的情况下，除了为一些基于IP的终端(如IP电话机、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流电的技术。这样一来，网络摄像机无需再通过其他电源来供电。通过集中使用UPS(不间断电源)的方式可确保设备在一段时间内(根据UPS而定)不间断的运行，同时也简化了管理。IEEE802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，该标准要求使用POE供电的设备功耗不能超过12.95W。

      现在，大多数厂商提供的网络交换机都支持PoE功能。如果已经装了相应的普通交换机设备，只需通过给交换机增加中跨(Midspan)，即可实现PoE的功能。其中，中跨的主要作用是给网线加载电源。[page]

4、无线接入

      虽然现在的大部分建筑都安装了有线网络，可以通过有线的方式把网络摄像机接入到网络，但无线接入的网络解决方案在降低工程复杂度和降低成本方面却有着较强的吸引力。例如，在一些需要不定期改变摄像头位置，却又不想重新布线的场合(例如超市)，或布线可能影响整个内部建筑美观的地方，无线接入网络解决方案能很轻松的解决这些难题。

      网络摄像机常用的无线接入方式为无线局域网(WLAN)接入。无线局域网指的是跨距较小，通常位于室内的无线网络，有效距离一般不超过100米(802.11g)。无线局域网有多种规范标准，无线网络摄像机一般采用 IEEE802.11b或IEEE802.11g标准规范，其中802.11g是802.11b的改进型，数据传输率最高可达54Mbps。

      5、安全性

      网络摄像机可提供三种形式的安全特性。第一种，是用户安全管理，如用户注册、权限管理等;第二种，是IP/MAC地址绑定，只允许绑定IP/MAC地址的电脑访问;第三种，是根据安全等级，利用通用的网络安全技术。

      目前，已有厂家推出了基于Davinci的系列网络摄像机，采用自主知识产权的H.264编码引擎，具有PTZ、报警输入/输出、语音对讲、SD存储等功能，具有心跳、SADP、WebServer等网络功能，支持IEEE802.11g规范的无线接入。

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      成像质量

      成像质量是摄像机的灵魂，是需关注的重要指标之一。好的成像质量来自于镜头和成像器件。摄像机镜头的成像质量好坏将影响成像器件输出的信号质量。我们可以将镜头比喻是人的眼睛，而成像器件就是视网膜。

      1、镜头

      镜头种类繁多，但是即使同一类型的镜头，其成像质量也有着很大的差异，这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的，同时也导致不同档次的镜头价格从几十元到几万元的巨大差异，比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。一个好的镜头，在分辨率、明锐度、光圈系数等方面都会有很好的表现，对各种像差的校正也比较好，但同时其价格也会高几倍甚至上百倍。

      像差是影响图像质量的重要方面，常见的像差有如下六种：球差、慧差、色差、像散、场曲、畸变。因此目前常用的镜头都是多片多组镜片加多层镀膜构成，其目的就是为了解决像差问题，使得成像更清晰锐利、色彩逼真。

      2、CCD还是CMOS

      CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。

      从制造工艺上说CCD制造工艺较复杂，只有少数几个厂商，如索尼、松下、夏普等掌握这种技术，因此CCD摄像机的价格会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和高级CMOS的实际效果的差距已经非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD，所以很多低档摄像头生产厂商采用普通CMOS感光元件作为核心组件。

      成像方面，在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而普通CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，普通CMOS的成像质量和CCD还是有一定差距。但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

      目前，许多低档入门型的摄像机使用廉价的低档CMOS芯片，成像质量比较差。普及型、高级型及专业型摄像机使用不同档次的CCD，个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。综上所述，CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但就目前而言，在监控摄像机领域中普遍使用的CCD芯片的摄像机成像质量要好一些。