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        安防監控---從入門到精通

        來源:中國酒店電腦部聯盟
        內容提要:監控初學者學習園地
        監控系統常用設備介紹
        ①云臺  云臺就是兩個交流電組成的安裝平臺,可以水平和垂直的運動。我們所說的云臺區別于照相器材中的云臺,照相器材的云臺一般來說只是一個三腳架,只能通過手來調節方位;而監控系統所說的云臺是通過控制系統在遠端可以控制其轉動方向的。 云臺有多種類型: 按使用環
        監控初學者學習園地
        監控系統常用設備介紹
        ①云臺  云臺就是兩個交流電組成的安裝平臺,可以水平和垂直的運動。我們所說的云臺區別于照相器材中的云臺,照相器材的云臺一般來說只是一個三腳架,只能通過手來調節方位;而監控系統所說的云臺是通過控制系統在遠端可以控制其轉動方向的。 云臺有多種類型: 按使用環境分為室內型和室外型,主要區別是室外型密封性能好,防水、防塵,負載大。 按安裝方式分為側裝和吊裝,即云臺是安裝在天花板上還是安裝在墻壁上。 按外形分為普通型和球型,球型云臺是把云臺安置在一個半球形、球形防護罩中,除了防止灰塵干擾圖像外,還隱蔽、美觀、快速。 在挑選云臺時要考慮安裝環境、安裝方式、工作電壓、負載大小,也要考慮性能價格比和外型是否美觀。
        ②支架  如果攝像機只是固定監控某個位置不需要轉動,那么只用攝像機支架就可以滿足要求了。普通攝像機支架安裝簡單,價格低廉,而且種類繁多。 普通支架有短的、長的、直的、彎的,根據不同的要求選擇不同的型號。室外支架主要考慮負載能力是否合乎要求,再有就是安裝位置,因為從實踐中我們發現,很多室外攝像機安裝位置特殊,有的安裝在電線桿上,有的立于塔吊上,有的安裝在鐵架上……由于種種原因,現有的支架可能難以滿足要求,需要另外加工或改進,這里就不再多說了。
        ③防護罩  防護罩也是監控系統中最常用的設備之一,主要分為室內和室外兩種。室內防護罩主要區別是體積大小,外形是否美觀,表面處理是否合格。功能主要是防塵、防破壞。 室外防護罩密封性能一定要好,保證雨水不能進入防護罩內部侵蝕攝像機。有的室外防護罩還帶有排風扇、加熱板、雨刮器,可以更好的保護設備。當天氣太熱時,排風扇自動工作;太冷時加熱板自動工作;當防護罩玻璃上有雨水時,可以通過控制系統啟動雨刮器。 挑選防護罩時先看整體結構,安裝孔越少越利于防水,再看內部線路是否便于聯接,最后還要考慮外觀、重量、安裝座等等。
        ④監視器  監視器是監控系統的標準輸出,有了監視器我們才能觀看前端送過來的圖像。監視器分彩色、黑白兩,尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等,常用的是14英寸。 監視器也有分辨率,同攝像機一樣用線數表示,實際使用時一般要求監視器線數要與攝像機匹配。 另外,有些監視器還有音頻輸入、S-video輸入、RGB分量輸入等,除了音頻輸入監控系統用到外,其余功能大部分用于圖像處理工作,在此不作介紹。
        ⑤視頻放大器   當視頻傳輸距離比較遠時,最好采用線徑較粗的視頻線,同時可以在線路內增加視頻放大器增強信號強度達到遠距離傳輸目的。視頻放大器可以增強視頻的亮度、色度和同步信號,但線路內干擾信號也會被放大,另外,回路中不能串接太多視頻放大器,否則會出現飽和現象,導致圖像失真。
        ⑥視頻分配器  一路視頻信號對應一臺監視器或錄像機,若想一臺攝像機的圖像送給多個管理者看,最好選擇視頻分配器。因為并聯視頻信號衰減較大,送給多個輸出設備后由于阻抗不匹配等原因,圖像會嚴重失真,線路也不穩定。 視頻分配器除了阻抗匹配,還有視頻增益,使視頻信號可以同時送給多個輸出設備而不受影響。
        ⑦視頻切換器  多路視頻信號要送到同一處監控,可以一路視頻對應一臺監視器,但監視器占地大,價格貴,如果不要求時時刻刻監控,可以在監控室增設一臺切換器,把攝像機輸出信號接到切換器的輸入端,切換器的輸出端接監視器,切換器的輸入端分為2、4、 6、8、12、16路,輸出端分為單路和雙路,而且還可以同步切換音頻(視型號而定)。 切換器有手動切換、自動切換兩種工作方式,手動方式是想看哪一路就把開關撥到哪一路;自動方式是讓預設的視頻按順序延時切換,切換時間通過一個旋鈕可以調節,一般在1秒到35秒之間。 切換器的價格便宜(一般只有三五百元),聯接簡單,操作方便,但在一個時間段內只能看輸入中的一個圖像。要在一臺監視器上同時觀看多個攝像機圖像,就需要用畫面分割器。
        ⑧畫面分割器  畫面分割器有四分割、九分割、十六分割幾種,可以在一臺監視器上同時顯示 4、9、16個攝像機的圖像,也可以送到錄像機上記錄。 四分割是最常用的設備之一,其性能價格比也較好,圖像的質量和連續性可以滿足大部分要求。九分割和十六分割價格較貴,而且分割后每路圖像的分辨率和連續性都會下降,錄像效果不好。 另外還有六分割、八分割、雙四分割設備,但圖像比率、清晰度、連續性并不理想,市場使用率更小。 大部分分割器除了可以同時顯示圖像外,也可以顯示單幅畫面,可以疊加時間和字符,設置自動切換,聯接報警器材。
        ⑨錄像機  監控系統中最常用的記錄設備是民用錄像機和長延時錄像機,因其操作簡單易學,錄像帶也容易保存和購買。 與家用錄像機不同,延時錄像機可以長時間工作,可以錄制24小時(用普通VHS 錄像帶)甚至上百小時的圖像,可以聯接報警器材,收到報警信號自動啟動錄像,可以疊加時間日期,可以編制錄像機自動錄像程序,選擇錄像速度,錄像帶到頭后是自動停止還是倒帶重錄…… 延時錄像機的性能雖然出眾,但價格不菲,而且目前分辨率不是很高,在延時錄像時圖像也會丟失一部分,回放的圖像是一頓一頓跳躍的。
        初學者園地之弱電系統與應用電視(一)
        第一章  弱電系統與應用電視系統
            所謂弱電是針對電力、照明用電相對而言的。通常情況下,把電力、照明用的電能稱為強電;而把傳播信號、進行信息交換的電能稱為弱電。強電的處理對象是能源(電力),其特點是電壓高、電流大、功耗大、頻率低,主要考慮的問題是減小損耗、提高效率;弱點的處理對象主要是信息,即信息的傳送與控制,其特點是電壓低、電流小、功率小、頻率高,主要考慮的問題是信息傳送的效果,如保真度、速度、廣度和可靠性等。
        第一節、弱電系統的內容與分類
        一、火災自動報警與自動滅火系統
            該系統也稱火災自動報警與聯動控制系統,或火災自動報警與消防控制系統,是通過安裝在現場的各種火災探測器對現場進行監控,一旦發生火災警情產生報警并聯動相應的滅火、疏散、廣播等設備,達到預防火災的目的。
        二、通信系統
            隨著信息時代、知識經濟時代的到來,自動控制技術、計算機技術和通信技術的高度發展對建筑物內的信息系統的建設祈禱了很大的推動作用,真正實現建筑物自動化(BA)、通信自動化(CA)、辦公自動化(OA)以及住宅自動化(HA),而獨立系統之間必然要通過各種方式(如局域網)連接起來,共享所積累的數據資源,轉送和處理數據,并由通信系統與外界公用通信網連接,形成綜合通信系統。
        三、電纜電視和衛星電視接收系統
            電纜電視和衛星電視接收的應用和推廣是為了解決大城市高層建筑或電視信號覆蓋區外的邊遠地區因電視信號反射或評比嚴重而影響電視信號良好接收問題和豐富節目內容而設置的。
            電纜電視系統(Cable Television),縮寫CATV,是由早期的功用天線電視系統(Community Antenna Television)發展而來,開始時是以共用一組接收天線的系統傳送,后來發展到以閉路形式或以有線傳輸方法傳送各種電視信號,尤其是擴寬到衛星直播電視節目的接收、微波中繼、錄像和攝像、自辦節目等,使CATV系統合成信息社會綜合信息網的組成部分。
            電纜電視系統也是屬于應用電視系統,但是由于與當前使用的以監視控制為目的的電視監控系統從傳輸的信號方式到應用范圍都有很大的差別,因此現在已經單獨作為一個弱電系統出現。
        四、擴音與音響系統
            擴音與音響系統基本上有三種類型:一是公共廣播(PA),屬于有線廣播系統,包括背景音樂和緊急廣播功能;二是廳堂擴音系統;三是專用的會議系統
        五、安全防范系統
            安全防范系統的全稱為公共安全防范系統,是以保護人身財產安全、信息與通訊安全,達到損失預防與犯罪預防目的。
        ㈠防盜報警系統
            防盜報警系統是通過安裝在防護現場的各種入侵探測器對所保護的區域進行人員活動的探測(入侵),一旦發現有入侵行為將產生報警信息,以達到防盜的目的。
        ㈡電視監控系統
            電視監控系統是以圖像監視為手段,對現場圖像進行實時監視與錄像。監視監控系統可以讓保安人員直觀地掌握現場情況,并能夠通過錄像回放進行分析。電視監控系統是應用電視系統的重要組成部分,也是安防系統的重要組成部分。當前電視監控系統已經與防盜報警系統有機地結合到一起,形成一個更為可靠的監控系統。
        ㈢出入口控制系統
            出入口控制系統又稱門禁系統,其功能是控制人員的出入,還能控制人員在防范區域內的活動。在防范區域內,必須使用各類卡片、密碼或通過生物識別技術經控制裝置識別確認,才能通過。停車場管理系統實際上也屬于出入口控制系統。
        ㈣樓宇保安對講系統
            樓宇保安對講系統為訪客與室內人員提供雙向通話或可視通話、遙控開鎖以及報警功能。
        ㈤電子巡更系統
            在大型樓宇或場院中,出入口很多,來往人員復雜,必須有專人巡邏,較為重要的地點應設巡更站,定期進行巡邏。電子巡更系統是保安人員在規定的巡邏路線上,在指定的時間和地點向中心控制室發回信號以示正常。
        六、建筑物自動化系統(BA)
            建筑物設備自控系統(Building Automation System——BAS)主要是建筑物的變配電設備、應急備用電源設備、蓄水池、不停電源設備等監視、測量和照明設備的監控;給排水系統的給排水設備、飲水設備及污水處理設備等運行、工況的監視、測量與控制;空調系統的次熱源設備、空調設備、通風設備及環境檢測設備等運行工況的監視、測量與控制;熱力系統的熱源設備等運行工況的監視;以及對電梯、自動扶梯設備運行工況的監視。通過BAS實現對建筑物內機電設備的控制與管理,節約能源和人力資源,提供午夜管理水平,創造更舒適、安全的環境。
        初學者園地之鏡頭(一)
        第二節、鏡頭
            攝像機鏡頭的作用是把被觀察目標的光像呈現在攝像機的靶面上,也稱光學成像。將各種不同形狀、不同介質(塑料、玻璃或晶體)的光學零件(反射鏡、透射鏡、棱鏡)按一定方式組合起來,使得光線經過這些光學零件的透射或反射以后,按照人們的需要改變光線的傳輸方向而被接收器件接收,即完成了物體的光學成像過程。
            光學鏡頭應滿足成像清晰、透光率強、像面照度分布均勻、圖像畸變小、光圈可調等要求。
            一般來說每個鏡頭都由多組不同曲面曲率的透鏡按不同間距組合而成。間距和鏡片曲率、透光系數等指標的選擇決定了該鏡頭的焦距。
        一、鏡頭分類
            攝像機鏡頭按其功能和操作方法分為常用鏡頭和特殊鏡頭兩大類。
            常用鏡頭又分為定焦鏡頭(自動和手動光圈)和變焦鏡頭(自動和手動光圈)。
        特殊鏡頭是根據特殊工作環境而專門設計的,一般有廣角鏡頭、針孔鏡頭等。
        鏡頭
        隨著我國智能建筑行業的發展,安保技術在智能建筑中的地位與作用也與日俱增。閉路監控電視(簡稱CCTV)系統作為一種安保技術,在星級賓館、涉外辦公樓、銀行、政府機關等場所越來越發揮著它的重要作用,包括現在的智能小區亦將CCTV系統作為安保及物業管理的一個重要手段。為了讓CCTV技術在智能建筑中發揮更好的作用,在每項閉路電視監控工程中,如何正確選擇攝像機鏡頭,對于經濟指標與技術性能都是十分重要的。      
          鏡頭的分類  
          根據民用建筑的應用場合鏡頭的種類大致可分為:  
          (1)廣角鏡頭:視角在90度以上,一般用于電梯轎箱內、大廳等小視距大視角場所;  
          (2)標準鏡頭:視角在30度左右,一般用于走道及小區周界等場所;     
          (3)長焦鏡頭:視角在20度以內,焦距的范圍從幾十毫米到上百毫米,用于遠距離監視  
          (4)變焦鏡頭:鏡頭的焦距范圍可變,可從廣角變到長焦,用于景深大,視角范圍廣的區域; (5)針孔鏡頭:用于隱蔽監控。     
          鏡頭焦距的確定    
          在選擇鏡頭時,有以下五個因素確定鏡頭標準:  
          (1) 監控現場的大小;   
          (2) 被攝物體的大小;  
          (3) 物距;  
          (4) 焦距;  
          (5) CCD靶面尺寸 。  
          前4點可由現場測量并通過計算來確定鏡頭的焦距標準,其計算方法如下:  
          u 1/3″CCD F=4.8×L/W或F=3.6×L/H     
          u 1/2″CCD F=6.4×L/W或F=4.8×L/H     
          其中,W為被攝物體的寬度;H為被攝物體的高度;L為鏡頭到被攝物體間的距離;F為鏡頭焦距。   
          那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?  
          為了從1/3″與1/2″ CCD攝像機中獲取同樣的視角,1/3″ CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短;相反如果在1/3″ CCD與1/2″ CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″ CCD攝像機視角將比1/2″ CCD攝像機明顯地減小,同時1/3″ CCD攝像機的圖像在監視器上將比1/2″ CCD的圖像放大,產生了使用長焦距鏡頭的效果。     
          另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則:即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭,反之則不行。原因是:如1/2″ CCD攝像機采用1/3″鏡頭,則進光量會變小,色彩會變差,甚至圖像也會缺損;反之,則進光量會變大,色彩會變好,圖像效果肯定會變好。當然,綜合各種因素,攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。     
          手動光圈及自動光圈的選擇  
          鏡頭光圈分手動和自動兩種。以往由于攝像機的使用在室外或其它特殊場合等緣故,所以較多選用自動光圈鏡頭。在目前的監控工程中,由于智能建筑大量使用CCTV系統,室內監控點占較高的比例。而許多工程商在做工程設備報價時,也同樣喜歡采用自動光圈鏡頭。雖然自動光圈鏡頭對監控點的光線變化適應性較強,但其價格也明顯高于相同焦距的手動定焦鏡頭。而現在大多數的攝像機都有電子快門,室內的光源也較為穩定,因此,智能建筑項目中大量采用自動光圈鏡頭沒有太大的必要;另一方面,現在市場上用的自動光圈鏡頭分為二大類:a.電源驅動自動光圈鏡頭;b.視頻驅動自動光圈鏡頭。
        電源驅動自動光圈鏡頭是通過四根線控制鏡頭的,其中兩根為DC12V或DC24V電源來驅動鏡頭中的馬達,另兩根控制線通過鏡頭內的光感應點感應外部光源的照度來控制光圈的大小;視頻驅動自動光圈鏡頭則是通過三根線來控制鏡頭的,其中一根為視頻觸發信號來起動光圈,并控制光圈大小,另二根為DC12V或DC24V電源線驅動電機馬達。目前市場上大多黑白或彩色攝像機雖然有自動光圈鏡頭接口,但除了少數可以兼容二種鏡頭以外,大多數攝像機不能兼容,只能使用電源驅動自動光圈鏡頭或視頻驅動自動光圈鏡頭。如果在使用中當一些攝像機損壞時,新購入的攝像機就有與原來的自動光圈鏡頭是否兼容的問題。但當工程中的監控點在室外時,采用帶自動光圈的鏡頭是必要的,因為室外的光線的動態范圍變化較大,夏日陽光下環境照度達50000Lx-100000Lx;夜間路燈時僅為10Lx,變化幅度相當大。在這種情況下攝像機無論是否具有自動調整靈敏度功能即通過攝像機本身的電子快門已不可能適應這么寬的照度范圍,也就無法達到控制圖像效果的作用。  
          在電視監控系統中如何根據現場被監視環境,正確選用攝像機鏡頭是非常重要的,因為它直接影響到系統組成后在系統末端監視器上所看到的被監視面畫的效果能否滿足系統的設計要求(就畫面范圍或圖像細節而言),所以正確的選用攝像機鏡頭可以使系統得到最優化設計并可獲得良好的監視效果。  
          攝像機鏡頭就光圈而言可分為手動光圈鏡頭及自動光圈鏡頭兩種,就焦距而言又可分為定焦鏡頭及變焦鏡頭兩種。  
          下面就以使用環境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。  
          1、 手動、自動光圈鏡頭的選用  
          手動、自動光圈鏡頭的選用取決于使用環境的照度是否恒定。  
          對于在環境照度恒定的情況下,如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內,均可選用手動光圈鏡頭,這樣可在系統初裝調試中根據環境的實際照度,一次性整定鏡頭光圈大小,獲得滿意亮度畫面即可。  
          對于環境照度處于經常變化的情況,如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗口及大堂內等,均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的攝像機),這樣便可以實現畫面亮度的自動調節,獲得良好的較為恒定亮度的監視畫面。  
          對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種,即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上,攝像機自動光圈鏡頭插座的連接方式上,以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上,三者注意協調配合好即可。  
          2、定焦、變焦鏡頭的選用  
          定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監視場景范圍的大小,以及所要求被監視場景畫面的清晰程度。  
          鏡頭規格(鏡頭規格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下,鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為:鏡頭焦距越長,其鏡頭的視場角就越小(見圖1所示);在鏡頭焦距一定的情況下,鏡頭規格與鏡頭視場角的關系為:鏡頭規格越大,其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關系可知:在鏡頭物距一定的情況下,隨著鏡頭焦距的變大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就越小,但畫面細節越來越清晰;而隨著鏡頭規格的增大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就增大,但其畫面細節越來越模糊。在鏡頭規格及鏡頭焦距一定的前提下,CS型接口鏡頭的視場角將大于C型接口鏡頭的視場角。  
          鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角,且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角,通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。 在狹小的被監視環境中如電梯轎箱內,狹小房間均應采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭,如選用鏡頭規格為1/2″,CS型接口,鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭,這些鏡頭視場角均不小于99°或127°,這對于攝像機在狹小空間里一般標高為2.5m左右時,其鏡頭的視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監視空間。也可根據現場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產Computar T2Z2814CS-2鏡頭,這種鏡頭為1/3″CS型接口手動光圈鏡頭,其焦距2倍可調(手動調焦)。調焦范圍為2.8~6.0mm,視場角變化范圍為96°~47.2°,這種鏡頭非常適合在狹小的被監視環境中使用,在使用時可方便地根據實際需要,靈活實現對被監視場景的“點”或“面”的監視效果。  
          對于一般變焦(倍)鏡頭而言,由于其最小焦距通常為6.0mm左右,故其變焦(倍)鏡頭的最大視場角為45°左右,如將此種鏡頭用于這種狹小的被監視環境中,其監視死角必然增大,雖然可通過對前端云臺進行操作控制,以減少這種監視死角,但這樣必將會增加系統的工程造價(系統需增加前端解碼器、云臺、防護罩等),以及系統操控的復雜性,所以在這種環境中,不宜采用變焦(倍)鏡頭。  
          在開闊的被監視環境中,首先應根據被監視環境的開闊程度,用戶要求在系統末端監視器上所看到的被監視場景畫面的清晰程度,以及被監視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據,在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監視場景畫面的前提下,應盡量考慮選用長焦距鏡頭,這樣可以在系統末端監視器上獲得一幅具有較清晰細節的被監視場景畫面。在這種環境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭),這可根據系統的設計要求以及系統的性能價格比決定,在選用時也應考慮兩點:(1)在調節至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監視場景畫面的要求;(2)在調節至最長焦距時(看細節)應能滿足觀察被監視場景畫面細節的要求。通常情況下,在室內的倉庫、車間、廠房等環境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求,而在室外的庫區、碼頭、廣場、車站等環境中,可根據實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下,鏡頭倍數越大,價格越高,可在綜合考慮系統造價允許的前提下,適當選用高倍數變焦鏡頭)。  
          3、正確選用鏡頭焦距的理論計算  
          攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的參數,鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規格大小而變化(其變化關系如前所述),覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算:  
          (1)f=u?D/U  
          (2)f=h?D/H  
          f:鏡頭焦距、U:景物實際高度、H:景物實際寬度、D:鏡頭至景物實測距離、u:圖像高度、h:圖像寬度  
          舉例說明:  
          當選用1/2″鏡頭時,圖像尺寸為u=4.8mm,h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm,景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333?U,這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。  
          將以上參數代入公式(1)中,可得f=4.8?3500/2500=6.72mm,故選用6mm定焦鏡頭即可。
        攝像部分一般安裝在現場,它包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架和電動云臺。它的作用是對監視區域進行攝像并將其轉換成電信號。  
            一、像機分為彩色和黑白兩種,一般黑白攝像機要比彩色的靈敏度高,比較適合用于光線不足的地方,如果使用的目的只是監視景物的位置和移動,可采用黑白攝像機;如果要分辨被攝像物體的細節,比如分辨衣服和景物的顏色,則采用彩色的比較好。
            攝像機的規格可分為1/3〃、1/2〃和2/3〃等,安裝方式有固定和帶云臺二種。
            二、鏡頭  
            常用的鏡頭種類包括:手動/自動光圈定焦鏡頭和自動光圈變焦鏡頭兩種。  
            定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用范圍如下:
            手動光圈鏡頭:所需監視的環境照度變化不大,如室內。
            自動光圈鏡頭:所需監視的環境照度變化大,如室外。
            廣角鏡頭:監視的角度較寬,距離較近。
            標準鏡頭:監視的角度和距離適中。
            變焦鏡頭分為10倍、6倍和2倍變焦鏡頭,另一種分法是:手動變焦和電動變焦(電動光圈和自動光圈)兩種。
            變焦鏡頭在規則上可以劃分為:1/3〃、1/2〃和1〃等。
            選擇變焦鏡頭的原則是:鏡頭的規格不應小于攝像機的規格,也就是說1/2〃的鏡頭可以與1/3〃的攝像機一起使用,但是1/3〃的鏡頭就不能夠在1/2〃的攝像機上使用。
        二、鏡頭參數
        ㈠相對孔徑
            光圈的主要作用是通過控制鏡頭光量的大小滿足成像所需的合適照度。光圈越大,靶面成像照度越大,攝像機輸出信號強度越大,信噪比越高。
        若光圈的實際孔徑為ψ,由于光線通過透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑D 比實際孔徑大,光圈的相對孔徑等于有效孔徑與鏡頭焦距之比,即:A=D/f,f 為鏡頭的焦距。
        ㈡光圈系數
            通常將表征鏡頭光圈大小的參數定義成光圈系數,用F 表示。 光圈系數為鏡頭光圈相對孔徑的倒數。F值的規律是后一個值正好是前一個數值的√2 倍,這是由于成像面中心亮度與(1/F)2成正比。F值越小相應靈敏度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個等級。
        ㈢視場角
            我們常用視場角來表征觀察景物的范圍。所謂視場角是指在視場角內的景物可全部落入成像尺寸內,而視場角以外的景物將不被攝取。因此,鏡頭的視場角與攝像機的靶面及鏡頭的焦距有關。
            根據幾何原理可以得到視場角的計算公式如下:
            ωH=2tg-1(h/2f)            ωV=2tg-1(v/2f)
            式中ωH為水平視場角,ωV為垂直視場角,f 為鏡頭的焦距,h為攝像機靶面的水平寬度,v為攝像機靶面的垂直高度。具體數值可參閱攝像機一節。
            當成像尺寸確定后,焦距越短,視場角越大。因此可將鏡頭分為長角鏡頭(視場角小于45°)、標準鏡頭(視場角為45°~50°)、廣角鏡頭(視場角大于50°)、超廣角鏡頭(視場角接近180°)、魚眼鏡頭(視場角大于180° )等。
            另外,我們還可以得到如下公式以計算其中任一未知項數據。
            f/v=D/V                 f/h=D/H
        其中:       f───鏡頭焦距;       D───鏡頭至景物距離;
              h───靶面寬度;       H───靶面高度。
        三、鏡頭接口
            鏡頭的安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種。C型安裝接口指從鏡頭安裝基準面到焦點的距離為17.526mm,而CS型接口的鏡頭安裝基準面到焦點距離為12.5mm。因此將C型鏡頭安裝到CS接口攝像機時需要加裝一個5mm厚的接圈。
        四、鏡頭的發展
            鏡頭是影響圖像品質的重要關鍵,如果鏡頭品質不佳,自然難拍攝出清晰的畫面,傳統的攝像機鏡頭所采用的鏡片,可以通稱為球面鏡頭,這是以鏡頭內鏡片的表面曲線為球面形狀來命名的。顧名思義,非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線的技術,也就是鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線,這將依據設計功能上的不同而會有不同形狀的曲線,因此統稱為非球面鏡頭。
            傳統球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問題,必須采用多片鏡片來校正,這使得鏡頭的體積變的較大,由于每個鏡片多少會有精度上的誤差,因此要達到理想值并不容易,非球面鏡頭由于在設計時便已經考量到校正的因素,因此可以減少鏡片的數量,使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準確,鏡頭內的光線反射得以降低,鏡頭體積也可以縮小。
            以往非球面鏡頭多應用在儀器、機械加工設備上,但隨著加工技術的提升,使得品質、效能提升,因此應用越來越廣。目前非球面鏡頭除了具備高清晰度,錄制的圖像能夠當作法律證據外,新推出的非球面鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈大的特性,變倍高可以簡化鏡頭的種類,物距短可以應用在近距離攝像的場合,光圈大則可以適應光線較暗的場所,使得應用領域日漸寬廣。而在CCTV應用領域中也推出了非球面鏡頭,可以使用于一些如銀行這類對于攝像品質要求較高的場所。
        初學者園地之鏡頭(二)
        五、CCTV中的特殊鏡頭
            在特殊的CCTV安全鏡頭族群中,值得一提的品種包括光纖鏡頭、管道鏡頭、分像鏡頭、拐角鏡頭、中繼鏡頭、自動聚焦鏡頭、安定鏡頭和長程鏡頭。這些鏡頭各有所長,可以實現普通鏡頭所無法完成的特殊功能。
        ㈠光纖鏡頭和管道鏡頭
            設計難度較大的監控系統中往往需要使用粘連光纖束鏡頭。與通常用于視頻信號傳輸的單模光纖和多模光纖不同,這種光纖束是由上千根單獨的玻璃光纖粘連在一起組成的。它可以將物鏡得到的光學圖像傳輸到十幾厘米到幾米遠的地方。中繼鏡頭從光纖束處理到圖像后,再將其傳送到攝像機的傳感器上。通過光纖鏡頭取得的畫面,其質量不如通過普通鏡頭取得的畫面好。因此,這種鏡頭只能用在普通鏡頭無法解決問題的場合。光纖鏡頭分為剛性和柔性兩種。
            高分辨率(450線)的粘連光纖束中有幾萬根玻璃纖維,光學圖像就是通過這些纖維從一端傳輸到另一段,每根光纖在光纖束兩端的幾何陣列中所處的位置完全相同。完整的“光纖鏡頭”除了包括這個光纖束外,還需要在前面加裝成像用的物鏡,在后端加裝傳遞圖像用的中繼鏡頭(以便圖像會聚到傳感器上)。
            光纖鏡頭通常用于穿過厚墻對隔壁房間的監視,有時也用在必須將攝像機與鏡頭分開一端距離的場合。
            另一種常用的長距離采光鏡頭是管道(borescope)鏡頭。管道鏡頭由直徑為0.04~0.5英寸、長6~30英寸的通光管、桿狀鏡頭和多聯式中繼鏡頭共同組成。中間的鏡頭用于將物鏡形成的光學圖像傳送給后面的鏡頭,進而傳送到攝像機傳感器上。單桿鏡頭使用的是獨特的GRIN(graded index,漸變折射率)玻璃桿,光學圖像在通過它之間能夠重新聚焦。由于桿和鏡頭的直徑都很小,只有少量的光線能透入攝像機內部,因此這種系統的光學速度較慢,通常為f/11和f/30。這一特性使得管道鏡頭只能與光線充足的場景和高靈敏度的攝像機配用。因為管道鏡頭中使用的都是玻璃透鏡,它的圖像質量比光纖鏡頭要好一些。
        ㈡分像鏡頭
            能夠將兩個單獨場景同時成像的同一攝像機上的鏡頭稱作分像鏡頭或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個分開的透鏡或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個分開的透鏡獲取兩個場景的圖像后,再將其投射到攝像機的傳感器上,其中的兩個透鏡焦距可能相同,也可能不同;可能朝向同一方向,也可能朝向不同的方向。
            分像鏡頭的轉接器可以起到同樣的作用。除了用于連接攝像機的接口外,轉接器上還有兩個C型接口或CS接口,可以連接兩個普通鏡頭,從而實現“一機兩景”。根據雙焦鏡頭設計的不同,最后得到的雙景圖像可以是左右分割的,也可以是上下分割的。所以定焦鏡頭、變焦鏡頭、針孔鏡頭或其它鏡頭,只要其接口是C型或CS型的,就都可以用到這種轉換器上。側鏡位置安裝的可調式反射鏡可以改變鏡頭觀察的方向。在側鏡旁邊再加裝一只反射鏡,就可以讓兩中鏡頭對準同一場景。在這種情況下,如果前鏡使用廣角鏡頭(6.5mm),側鏡使用狹角鏡頭(75mm),就構成一個雙焦鏡頭,與之相連的攝像機可以同時看到同一場景的廣角和狹角的圖像。在左右分割時,每個鏡頭的水平視場都變為正常情況下的1/2(每個鏡頭只能使用傳感器的一半寬度)。將分像鏡頭旋轉90°,可以得到上下分割的圖像。雙焦鏡頭在監視器上形成的圖像是倒轉的,因此需要將攝像機倒轉過來安裝。
            三向光學分像鏡頭可以同時觀察三個不同的場景。三分鏡頭主要用于觀察丁字型走廊,但是也可以作其它用途。使用三分鏡頭,可以同時觀察三個不同的場景(放大倍數可以相同,也可以不同),而這三個場景是顯示在同一監視器上。這樣,我們就節省了兩只攝像機、兩臺監視器和一只畫面分割器。每個場景占據在監視器屏幕的1/3面積。鏡頭上的可調光學器件允許分別調節三個物鏡的仰角,以適用長短不同的走廊需要(長走廊鏡頭接近水平,短走廊需要鏡頭略微沖下)。與雙分鏡頭一樣,攝像機也要倒轉安裝。
        ㈢拐角鏡頭
            拐角鏡頭使得攝像機可以做貼墻式的安裝,即攝像機與軸線與墻面相平行。
            在墻壁后面的空間比較有限的場合,像柜員機、天花板或升降機內,拐角鏡頭將會是一個很好的解決方案。拐角光學鏡頭使得2.6mm鏡頭的軸線變得與攝像機的軸線相垂直,因為2.6mm鏡頭的視場可以達到110°,所以使用反光鏡來解決這個問題將是不可能的。因為平面反射鏡無法將全部場景反射到攝像機鏡頭上。這種黑邊(vignitting)現象將使得我們無法在監視器上看到場景的部分邊緣。
            拐角轉接器可以套接所有焦距的鏡頭,但鏡頭必須帶有C型或CS型的接口。
        ㈣中繼鏡頭
            中繼鏡頭用來將鏡頭或粘連光纖束聚焦的光學圖像傳送到攝像機傳感器上。
        這種鏡頭必須與其它物鏡一起使用,其自身不能成像。在與光纖鏡頭配用時,它將光纖束輸出端上面的圖像投射到傳感器上。與分像鏡頭或拐角鏡頭配用時,它也可以將雙景圖像或改向的圖像投射到傳感器上。中繼鏡頭可以被看作是一個沒有放大倍數的附加鏡頭,在與普通鏡頭配用時,它的主要作用是使得鏡頭和傳感器之間的距離適當增大。
        ㈤自動聚焦鏡頭
            自動聚焦鏡頭在安全方面的應用相當有限,這是因為它的價格比普通的手動調焦鏡頭要昂貴。自動聚焦鏡頭主要用于便攜式家用攝錄機。這種機器所使用的鏡頭都是變焦鏡頭。
        自動聚焦技術共有三種:主動紅外測距、超聲波定位和固態三角測量。
            主動紅外自動聚焦使用的是三角測量原理。鏡頭中有一個發光二極管,可以向變焦鏡頭場景中心區域發射一小束紅外線。接收透鏡將反射回來的紅外光投射到鏡頭旁的兩個硅探頭上。鏡頭內的微處理器電路再根據鏡頭聚焦環的物理位置和CCD傳感器上得來的數據計算出目標與攝像機之間的距離。之后,微處理器電路會控制變焦鏡頭上的電動聚焦環,使中心目標清晰地聚焦在傳感器上。
            自動聚焦鏡頭不能適用于所有的工作場合。如果目標不反射紅外光,或目標將所有紅外光都反射到了其它方向,從而致使攝像機接收不到回光,或目標超出了系統的工作范圍,都將無法觸發系統的自動聚焦功能。
        ㈥安定鏡頭
            在安全系統中,當鏡頭和攝像機在觀察場景時晃動或震動時,就需要使用安定鏡頭。安定鏡頭廣泛應用在手提式攝錄機、車載攝像機、空中平臺攝像機和船載攝像機系統中。安定鏡頭可以抵消攝像機因風吹而引起的嚴重晃動。這種鏡頭系統內部設有活動光學器件,并通過這種器件的反向移動來抵消攝像機和場景之間相對移動。
        第一步  
            拿出支架,準備好工具和零件:漲塞、螺絲、改錐、小錘、電鉆等必要工具;按事先確定的安裝位置,檢查好漲塞和自攻螺絲的大小型號,試一試支架螺絲和攝像機底座的螺口是否合適,預埋的管線接口是否處理好,測試電纜是否暢通,就緒后進入安裝程序。 

          第二步
            拿出攝像機,按照事先確定的攝像機鏡頭型號和規格,仔細裝上鏡頭(紅外一體式攝像機不需安裝鏡頭),注意不要用手碰鏡頭和CCD(圖中標注部分),確認固定牢固后,接通電源,連通主機或現場使用監視器、小型電視機等調整好光圈焦距。



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        第三步  
            拿出支架、漲塞、螺絲、改錐、小錘、電鉆等工具,按照事先確定的位置,裝好支架。檢查牢固后,將攝像機按照約定的方向裝上;

          第四步
            如果需要安裝護罩,在第二步后,直接從這里開始安裝護罩。1、打開護罩上蓋板和后擋板;2、抽出固定金屬片,將攝像機固定好;3、將電源適配器裝入護罩內;4、復位上蓋板和后擋板,理順電纜,固定好,裝到支架上。



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        第五步  
           把焊接好的視頻電纜BNC插頭插入視頻電纜的插座內,確認固定牢固。

          第六步
            將電源適配器的電源輸出插頭插入監控攝像機的電源插口,并確認牢固度。


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        第七步  
            把電纜的另一頭接入控制主機或監視器(電視機),確保牢固。

          第八步
            接通監控主機和攝像機電源,通過監視器調整攝像機角度到預定范圍


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          監 控 攝 像 機 的 使 用 常 識
           
          
          攝像機是獲取監視現場圖像的前端設備,它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件,外加同步信號產生電路、視頻信號處理電路及電源等。近年來,新型低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發展,基于MOS圖像傳感器的攝像機已開始被應用于對圖像質量要求不高的可視電話或會議電視系統中。由于MOS圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標暫時還比不上CCD圖像傳感器,因此,在監控系統中使用攝像機仍為CCD攝像機。
          攝像機具有黑白和彩色之分,由于黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優點,特別是它可以在紅外光照下成像,因此在電視監控系統中,黑白CCD攝像機仍具有較高的市場占有率。順便指出,在列出的閉路電視監控器材清單中的攝像機通常都是不帶鏡頭的(一體化攝像機除外),因此在實際應用中,應根據監控現場的實際環境及用戶要求,為攝像機配合適的鏡頭
          攝像機的使用很簡單,通常只要正確安裝鏡頭、連通信號電纜,接通電源即可工作。但在實際使用中,如果不能正確地安裝鏡頭并調整攝像機及鏡頭的狀態,則可能達不到預期使用效果。應注意鏡頭與攝像機的接口,是C型接口還是CS型接口(這一點要切記,否則用C型鏡頭直接往CS接口攝像機上旋入時極有可能損壞攝像機的CCD芯片)。


          安裝鏡頭時,首先去掉攝像機及鏡頭的保護蓋,然后將鏡頭輕輕旋入攝像機的鏡頭接口并使之到位。對于自動光圈鏡頭,還應將鏡頭的控制線連接到攝像機的自動光圈接口上,對于電動兩可變鏡頭或三可變鏡頭,只要旋轉鏡頭到位,則暫時不需校正其平衡狀態(只有在后焦聚調整完畢后才需要最后校正其平衡狀態)。
            調整鏡頭光圈與對焦 關閉攝像機上電子快門及逆光補償等開關,將攝像機對準欲監視的場景,調整鏡頭的光圈與對焦環,使監視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場合使用攝像機,最好配接自動光圈鏡頭并作攝像機的電子快門開關置于OFF。如果選用了手動光圈則應將攝像機的電子快門開關置于ON,并在應用現場最為明亮(環境光照度最大)時,將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳(不能使圖像過于發白而過載),鏡頭即調整完畢。裝好防護罩并上好支架即可
          在以上調整過程中,若不注意在光線明亮時將鏡頭的光圈盡可能開大,而是關得比較小,則攝像機的電子快門會自動調在低速上,因此仍可以在監視器上形成較好的圖像;但當光線變暗時,由于鏡頭的光圈比較小,而電子快門也已經處于最慢(1/50s)了,此時的成像就可能是昏暗一片了。

        初學者園地之攝象機(一)
        第二章  前端部分的主要設備
        第一節、攝像機
            攝像機的發展速度很快,從攝像管到CCD元件,以其構成的CCD攝像機具有體積小、重量輕、不受磁場影響、具有抗震動和撞擊等特點,同時清晰度、照度、可靠性等指標大大提高而被廣泛應用。CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
            被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下,逐點外移,經濾波、放大處理后,形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
        一、CCD攝像機的分類
        ㈠按照成像色彩劃分
            CCD攝像機按成像色彩劃分為彩色攝像機和黑白攝像機兩種。除色度處理方面不同外,其它原理基本一致。主要有光學系統、光電轉換系統、信號處理系統組成。其中光電轉換系統是攝像機的核心。
            自然圖像通過光學鏡頭成像于攝像機的光靶面上,彩色攝像機的光學系統中使用相干分色棱鏡或特殊條狀濾色鏡將光信號分成紅、綠、藍三色光信號,光電轉換系統通過攝像管或CCD元件利用電視掃描方法把光圖像信號轉換成隨時間變化的視頻電信號,再經放大、處理、編碼而成為全電視信號。
        ㈡按照分辨率劃分
            按照分辨率劃分為25萬像素左右,對應彩色330線/黑白400線的低檔型;25萬至38萬像素之間,對應彩色420線/黑白500線的中檔型;38萬像素以上,對應彩色大于或等于460線黑白570線以上的高檔型。
        ㈢按照攝像機靈敏度劃分
            按照靈敏度可分為最低照度1至3lux的普通型;0.1lux左右的月光型;0.01lux以下的星光型以及原則上可以為0Lux,采用紅外光源成像的紅外照明型。
        ㈣按照CCD靶面尺寸劃分
            攝像機攝像器件(CCD)的尺寸分為1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。其中以1/3英寸和1/2英寸最為常見。
        CCD尺寸      水平(mm)      垂直(mm)      對角線(mm)
        1英寸      12.7      9.6      16
        2/3英寸      8.8      6.6      11
        1/2英寸      6.4      4.8      8
        1/3英寸      4.8      3.6      6
        1/4英寸      3.6      2.4      4
            1/5英寸的CCD攝像機正待開發之中,將來也會在市場上占有一定比例。一般來說,大的CCD芯片,其相應的象素面積也較大,接收所攝光的面積增大,必然使象素輸出電荷增多,靈敏度上升,在弱光條件下具有較好的拍攝能力,容易使攝像機整體質量提高,圖像細部明顯細膩自然。而光學系統聚焦影像時的焦平面越小,則成像過程中丟失的細節就越多,得到的影像放大后細部過渡就可能有突變的現象,顯得不自然。另外小尺寸CCD擁有更多的象素和更高的分辨率也會導致單個像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。單個像素的面積越小,其感光性能越低,信噪比越低,動態范圍越窄。每個象素上的信息趨于與在它附近的象素的信息混合(在電子學上這個概念叫做色度亮度干擾)。
        二、CCD傳感器的技術發展趨勢
            CCD是攝像機的核心器件,因此其性能高低將直接影響攝像機的品質,并且CCD的發展是攝像機更新換代的基礎。
            CCD傳感器有兩種,第一種是特殊CCD傳感器,如紅外CCD芯片(紅外焦平面陣列器件)、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等,另外還有大靶面如2048×2048、4096×4096可見光CCD傳感器、寬光譜范圍(紫外光→可見光→近紅外光→3-5μm中紅外光→8-14um遠紅外光)焦平面陣列傳感器等。目前已有商業化產品,并廣泛應用于各個領域。第二種是通用型或消費型CCD傳感器,在許多方面都有較大地進展,總的方向是提高CCD攝像機的綜合性能。
        ㈠CCD傳感器的像面尺寸向集成化、輕量化方向的發展。
            由于制造CCD傳感器的硅片和加工成本都很高,所以很希望一片6.5英寸的硅片上光刻出更多的CCD傳感器芯片;由于光刻機的進步,所以在仍保持具有很高靈敏度的特性下,CCD傳感器的尺寸向1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸的方向發展。在1993年,1/2英寸的CCD傳感器占總產量的5%;1/4英寸的CCD傳感器占總產量的10%;1/3英寸的CCD傳感器占總產量的85%。在1997年,在總產量比1993年增加200%以上的情況下,1/2英寸的CCD傳感器仍有很大發展,已占總產量的15%(1/2英寸由于靶面較大仍有許多場合需要,尤其在科研領域中);1/4英寸的CCD傳感占總產量的60%。也就是說,1/2英寸較大靶面尺寸CCD傳感器仍有很大增長。1/4英寸的CCD傳感器的產量比1/3英寸的CCD傳感器來說,占總產量的比例在減少。
        ㈡CCD傳感器向高素數、多制式發展
            各種CCD傳感器的像面尺寸在減少,但其像素數在增加,已由早期的512(H)×596(V)向795(H)×596(V)發展,甚至出現超過百萬像素的CCD傳感器。為提高水平方向和垂直方向的分辨能力,已從通常的隔行掃描向逐行掃描格式發展。
        ㈢降低CCD傳感器的工作電壓、減少功耗
            在初期研制的CCD攝像機有+24V、+22V、+17V和+5V等,目前通用的為+12V。為配合PC攝像機和網絡圖像傳輸的應用,逐步以+12V和+5V兩種工作電壓為主。
        ⑷提高CCD攝像機的制造效率
            為了降低CCD攝像機的制造成本,實現高速自動化生產,制造廠家追求緊密性結構,致力于CCD攝像機的小型化,即由Dip On Board(DOB)過錫板工藝改進為Chip On Board(COB)板上連接IC芯片的貼片方式。到目前為止,已實現多層板的Multi Chip Module(MCM)多芯片集成模組化制造技術。
        ㈤CCD攝像機的數字化
            在制造CCD攝像機時,從以往的Analog模擬系統逐步實現DSP數字化處理,可以借助電子計算機和專門軟件系統實現對CCD攝像機,特別是對彩色CCD攝像機的各種參數的量化調整,可以確保CCD攝像機性能指標的優化一致性以及在特殊使用條件下的參數量化修改。
        三、CCD攝像機的技術性能、特點及進展
        ㈠Hyper-D高動態范圍CCD攝像機
            CCD攝像機是一種用來模擬人眼的光電探測器。但是人眼在觀察目標時,可以看清目標的最低照度為1Lux,當目標照度達到3×105Lux時,即為人眼動態范圍,這種攝像機被稱為Hyper-D CCD攝像機。
        ㈡從模擬Analog CCD攝像機向DSP數字處理CCD攝像機方向的發展
            采用DSP技術,可以使CCD攝像機在數字檢測和數字運算技術上能夠有效實現智能化逆光背景補償;能夠自動跟蹤白平衡,即可以在任何條件下檢測和跟蹤“白色”,并以數字運算處理功能來再現原始的景物色彩。
        ㈢電腦攝像機(PC camera)和網絡攝像機(Network Camera)
            由于計算機的進步和發展,可通過計算機主板上的USB接口通用串行總線和IEEE1394高速串行綜合數據傳輸接口以及PCMCIA來輸入。USB接口的傳輸速率是12Mbps,IEEE1394接口的傳輸速率是100-400Mbps。隨著國際信息高速公路的實施,對于CCD攝像機作為系統的前端圖像傳感器正向著適合網絡用戶的方向發展。CCD攝像機不僅需具有高分辨率的圖像質量,而且還需具有小巧、使用簡便、通用性強的特點。當前人們關注的Consumer CCD攝像機在不久的將來會普及到千家萬戶。
        ㈣逐行掃描(Progressive Scan)方式CCD攝像機
            Progressive Scan CCD攝像機即逐行掃描CCD,是相對通用的隔行掃描CCD攝像機而言的。CCD攝像機的垂直分辨率一般僅能達到350TV線,這是由于使用 2場,每場以311條線掃描,以2∶1隔行掃描,對運動的目標會由于奇場和偶場合為一幀,使用兩個瞬間狀態的信息被平滑了,分辨率會不降。而用PC逐行掃描方式攝像機拍攝的運動目標是在同一瞬間將兩場圖像同時采集成為一幀圖像,達到提高垂直分辨率的作用。 綜上所述,到21世紀,世界將進入信息時代,數字化、計算機化、通訊、電視融為一體的網絡化即將成為現實,讓人們去面對、去學習、去研究。從整個系統來講,CCD攝像機是核心的元件之一,但由于我國CCD攝像機制造技術和CCD傳感器生產線正處于發展和不斷完善的階段,因此,目前我國CCD產業亟待發展,才能適應市場的需求。隨著我國經濟的高速增長,信息產業化進程的加快,CCD攝像機的市場會越來越大,應用的領域將深入到每一個相關的專業領域,將給人們帶來新的概念。
        四、CCD攝像機常見性能和主要性能指標
            現在攝像機的功能很多,如自動白平衡調整、自動增益調整、電子快門、逆光補償、多種同步方式、Y/C分離輸出等等。但考察攝像機檔次的最主要指標是水平清晰度、最低照度(靈敏度)和信噪比。
        ㈠清晰度
            清晰度數是衡量攝像機優劣的一個重要參數,它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時,在監視器(應比攝像機的分辨率高)上能夠看到的最多線數。當超過這一線數時,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。
            工業監視用攝像機的分辨率通常在380~460線之間,廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。清晰度是由攝像器件像素多少決定的,顯然攝像器件的像素越多,得到的圖像越清晰,反之也然。清晰度越高,說明攝像機檔次越高,反之越低。
        ㈡最低照度
            最低照度是最低照度是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時的景物光亮度值。一般彩色攝像機的最低照度為2~3LUX, 照度的測定是以在一定的鏡頭光圈系數為前提,因此,不能只看攝像機說明書中標明的最低照度,應按攝像機在同一光圈系數下其照度值的大小。最低照度越小,攝像機檔次越高。相對于彩色攝像機而言,黑白攝像機由于沒有色度處理而只對光線的強弱(亮度)信號敏感,所以黑白攝像機的照度比彩色攝像機照度要低,一般可做到0.1LUX在F1.4時,至于微光攝像機則更低。有關光圈系數的知識請參閱鏡頭一節。
            視頻信號的標稱值為1Vp-p,標準值為0.7Vp-p,最低照度時的視頻信號值為1/3到1/2的標準植。所以攝像機在最低照度時的圖像,決不會“如同白晝一樣”。另外,攝像機在最低照度時產生的圖像清晰度,是用電視信號測試卡進行測式的,其黑白相間的條紋,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我們在現場觀察時有時不具備這樣的條件,比如:樹葉和草地的反射率很低,反差很小,就不易獲得清晰圖像。因此實際使用當中不能以攝像機標稱的最低照度作為衡量現場環境照度的標準。
        ㈢信噪比
            信噪比也是攝像機的一個重要的性能指標。當攝像機攝取較亮場景時,監視器顯示的畫面通常比較明快,觀察者不易看出畫面中的干擾噪點;而當攝像機攝取較暗的場景時,監視器顯示的畫面就比較昏暗,觀察者此時很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點。干擾噪點的強弱(也即干擾噪點對畫面的影響程度)與攝像機信噪比指標的好壞有直接關系,即攝像機的信噪比越高,干擾噪點對畫面的影響就越小。
            所謂“信噪比”指的是信號電壓對于噪聲電壓的比值,通常用符號S/N來表示。由于在一般情況下,信號電壓遠高于噪聲電壓,比值非常大,因此,實際計算攝像機信噪比的大小通常都是對均方信號電壓與均方噪聲電壓的比值取以10為底的對數再乘以系數20,單位用dB表示。
            一般攝像機給出的信噪比值均是在AGC(自動增益控制)關閉時的值,因為當AGC接通時,會對小信號進行提升,使得噪聲電平也相應提高。CCD攝像機信噪比的典型值一般為45dB~55dB。測量信噪比參數時,應使用視頻雜波測量儀直接連接于攝像機的視頻輸出端子上。
        ㈣自動增益控制(AGC)
            AGC——Automatic Gain Control的縮寫。所有攝象機都有一個將來自 CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器,其放大量即增益,等效于有較高的靈敏度,可使其在微光下靈敏,然而在亮光照的環境中放大器將過載,使視頻信號畸變。為此,需利用攝象機的自動增益控制(AGC)電路去探測視頻信號的電平,適時地開關AGC,從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作,此即動態范圍,即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度,從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。具有AGC功能的攝像機,在低照度時的靈敏度會有所提高,但此時的噪點也會比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時放大的緣故。
        ㈤背景光補償(BLC)
            BLC——BackLight Compesation的縮寫,也稱作逆光補償或逆光補正,它可以有效補償攝像機在逆光環境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。
        通常,攝象機的AGC工作點是通過對整個視場的內容作平均來確定的,但如果視場中包含一個很亮的背景區域和一個很暗的前景目標,則此時確定的AGC工作點有可能對于前景目標是不夠合適的,背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。
            當引入背光補償功能時,攝像機僅對整個視場的一個子區域(如從第80行 ~ 200行的中心區域)進行檢測,通過求此區域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由于子區域的平均電平很低,AGC放大器會有較高的增益,使輸出視頻信號的幅值提高,從而使監視器上的主體畫面明朗。此時的背景畫面會更加明亮,但其與主體畫面的主觀亮度差會大大降低,整個視場的可視性得到改善。
            當背景光補償為開啟時,攝象機僅對整個視場的一個子區域求平均來確定其AGC工作點,此時如果前景目標位于該子區域內時,則前景目標的可視性有望改善。
        ㈥電子快門(ES)
            電子快門的英文全稱為Electronic Shutter,是對比照相機的機械快門功能提出一個術語,它相當于控制CCD圖像傳感器的感光時間。由于CCD感光的實質是信號電荷的積累,則感光時間越長,信號電荷的積累時間就越長,輸出信號電流的幅值也就越大。通過調整光生信號電荷的積累時間(即調整時鐘脈沖的寬度),即可實現控制CCD感光時間的功能。
        ㈦白平衡(WB)
            白平衡(White Balance),只用于彩色攝象機,其用途是實現攝象機圖像能精確反映景物狀況,有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。
            自動白平衡(AWB,Automatic White Balance)有分為連續白平衡和自動控制白平衡。連續白平衡也稱為自動跟蹤白平衡(Automatic Tracking White balance,ATW),是隨著景物色彩溫度的改變而連續地調整,范圍為2800~6000K。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的,使色彩表現自然,但對于景物中很少甚至沒有白色時,如場景大部分是藍天白云或夕陽等高色溫物體及場景比較昏暗的場合下,連續的白平衡不能產生最佳的彩色效果。自動控制白平衡(Automatic White balance Control,AWC),需要先將攝象機對準諸如白墻、白紙等白色參考目標,然后將通過菜單或開關設置從手動改變為自動方式,保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現白色為止,在白平衡被執行后,將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設置,此時白平衡設置將保持在攝象機的存儲器中,直至再次執行被改變為止,其范圍為2300~10000K,在此期間,即使攝象機斷電也不會丟失該設置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠,適用于大部分應用場合。
            手動白平衡關閉自動白平衡,通過手動調節紅色或藍色調整裝置,以改變紅色或藍色狀況,一般可調等級多達107個,如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外,有的攝象機還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平)和5500K(日光水平)等檔次命令。
        ㈧同步方式
            攝像機的同步方式一般有內同步、電源同步和外同步。
            內同步(INT)是利用攝象機內部的晶體振蕩電路產生同步信號來完成操作。
            電源同步(LL,Line Locked),也稱之為線性鎖定或行鎖定,是利用攝象機的交流電源來完成垂直推動同步,即攝象機和電源零線同步。
            外同步(EXT)利用一個外同步信號發生器產生的同步信號送到攝象機的外同步輸入端來實現同步。同步信號可以是彩色復合視頻或黑色突法信號(VBS)、黑白復合視頻或復合同步信號(VS),也可以是如矩陣等外部設備的復用垂直驅動信號(VD2)和復合視頻輸出信號
        五、一體化攝像機
            對于廠商而言,發展一體化特殊型攝像機的本意是為了提供消費者一個使用方便、安裝簡單、功能齊全的產品。因此廠商將鏡頭內建于攝像機中,使客戶免除另外購買鏡頭及裝配的步驟。
            此外,一般傳統攝像機造型呆板,以小型或特殊設計的外觀取代舊式機種,甚至以多種附加功能,例如∶防水、防彈或電腦遙控、電源自動偵測等,提高產品價格,皆是廠商推出一體化攝像機的目的。
        ㈠產品類型
            就目前產品外型來看,一體化攝像機可大致分為特殊型以及一般型。所謂特殊型,是強調產品具備特殊防護功能,以免除防護罩的使用為設計出發點,其產品外殼多為圓柱體,項目包括防水型、防暴(爆)型、防彈型攝像機等。以防水型為例,采用特殊材質如鋁合金,增強外殼防水等級,強調不須外加防護罩。為了提升產品附加價值,進而發展自動對焦功能,或提供IR光源,在夜間也能提供清晰圖像。
            一般型則是從原有的傳統攝像機造型而來,同樣具備四方外表,而鏡頭內建,體積較小。相較于特殊型或傳統攝像機,目前一般型的一體化攝像機皆具備各式基本功能,如自動光圈、自動變焦、460電視線以上的清晰度、自動白平衡、背光補償等等。
        ㈡鏡頭為發展關鍵
            一體化攝像機的技術關鍵部分在于鏡頭以及攝像機內部的線路設計。鏡頭決定其顯像效果、光圈、對焦功能外,也是攝像機的最大成本。而線路設計則是影響攝像機各項功能運作的關鍵。
            鏡頭就鏡頭的形式來看,不論是機板型(Board Lens)或一般型鏡頭,可藉由手動調整光圈以及焦距的伸縮鏡頭(Zoom Lens)發展已久,因此使用普及。而近年來,在鏡頭制造商技術進步的情況下,變焦鏡頭(Vari-focal Lens)以其自動對焦的優點而受攝像機制造商喜愛。由于變焦鏡頭體積較小、可自動變焦,因此廣泛應用于快速球型攝像機以及一體化攝像機中。
            而伸縮鏡頭因體積大、價格較變焦鏡頭高出許多,因此一體化攝像機制造商多采用變焦鏡頭,使用率逐漸增加。據了解,目前以3.5~8mm的鏡頭使用最為普及。對一體化攝像機而言,由于體積較小,因此多半采用機板型鏡頭(Board Lens)。相較于一般鏡頭,機板型鏡頭價格便宜、尺寸較小,但由于鏡頭與攝像機的空隙較小,因此安裝制造較為困難。在鏡頭尺寸部分,過去以1/3”鏡頭使用最多,但1/4”鏡頭較小更適用于一體化攝像機,加上近年來IC廠商大量生產晶片,帶動1/4”晶片的成本降低,使用量逐漸凌駕1/3”鏡頭。然而,1/3”鏡頭所攝取的圖像效果最好,仍有不少一體化攝像機制造商使用,因此仍有相當大的發展空間。
        ㈢線路設計
            線路設計關系著如何依現有攝像機結構,搭配鏡頭的自動光圈線路,以做到最佳效果。一般而言,自動光圈有二種驅動方式,一是Video Driver,另一種是DC Driver。Video Driver鏡頭是將光圈馬達的驅動電路板安裝于鏡頭內,利用攝像機輸出圖像信號到驅動電路板,再由驅動電路板來改變光圈馬達,使光圈變化,成本與施工都比較貴。DC Driver鏡頭是配合部分攝像機制造商,將原先安裝于鏡頭中的驅動電路板轉至攝像機中,因此鏡頭不需要驅動電路板,直接由攝像機輸出DC電流來改變光圈馬達,使光圈產生變化,由于接頭固定,成本較低,施工也較為容易。目前一體化攝像機市場上兩種都有使用。
            另外,線路設計也同時影響著攝像機的附加功能,例如快門速度調整可從1/60到1/100,000,自動白平衡、自動增益,或提供屏幕菜單功能,使用者可由OSD調整各項功能。
        此外,圖像放大(Zoom)也是廠商的強調重點之一。簡單來說,放大方式有數字放大以及光學放大兩種,數字放大是以圖像模擬的方式放大,容易有畫面失真、模糊(馬賽克)的情況出現,而光學式放大則不會有此問題。因此,對使用者而言,在考慮圖像放大的倍數時,應以光學式放大倍數為準。
        ㈣發展瓶頸
            根據目前一體化攝像機發展情況來看,自動光圈鏡頭的控制、鏡頭與攝像機的搭配以及后續的擴充能力,仍是廠商的發展瓶頸。所謂后續的擴充能力,在于產品新功能開發、如何與其他周邊整合以及小系統的建置,是廠商在設計開發的重點。
            目前主要鏡頭供應地為日本及韓國,其中以日本的制造量最大、銷售量最高,然而日本鏡頭價格高,連帶的提高一體化攝像機的制造成本。
        ㈤未來發展
            一體化攝像機是為符合客戶安裝便利的需求所開發出的產品,未來也將繼續朝此目標邁進,例如∶如何讓圖像品質更真實,開發能與電腦結合的使用介面等。許多廠商表示,多工球型攝像機不但鏡頭內建,更能做到360度旋轉監視、鏡頭、光圈、快門調整,以及定位點功能,當是“一體化攝像機”的發展極致。
        六、球型攝像機
            球型攝像機是指將攝像機、鏡頭等設備組合內置在球型防護罩內的攝像設備。以球型防護罩區分,有全球型和半球型;以球型攝像機的性能區分為定焦鏡頭球型攝像機或定焦鏡頭球罩型攝像機和內置攝像機、變焦鏡頭、云臺、解碼器等設備的一體化智能球機;以安裝方式區分,有懸吊式、吸頂式和嵌入式等;以應用環境區分為室內型和室外型。
            球型攝像機造型美觀、安裝隱密、使用方便、功能齊全,深受廣大用戶的青睞。特別是一體化智能球機以單一設備取代了傳統的攝像機、變焦鏡頭、快速云臺、遙控解碼器等設備的組合,在性能價格比上占有很大的優勢,成為球型攝像機的主流,因此我們常說的球機實際上是指這種智能球機。
        ㈠智能球機的功能
            由于智能球機是多個前端設備的組合,因此需要具備這些設備的必需功能。一般來說,作為高端產品的智能球機應具有較高的攝像清晰度、自動電子快門、自動白平衡、電子與數碼變焦、自動光圈與自動聚焦、水平連續旋轉、高轉速、預置位等功能。
        智能球機還根據使用環境的不同而具備多項輔助功能以滿足不同的氣候條件,如內置風扇、加熱器等。
        ㈡智能球機的優勢與不足
            相對與傳統的攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、解碼器組合,智能球機安裝結構簡單,所需連接的線纜數量少,幾乎不需要調試的特點降低了安裝難度,減少故障發生率;其外觀精美,體積小巧便于隱蔽監視,并且不影響現場美觀程度;快速旋轉能力更能準確快速追蹤目標;造價相對低廉等。
            智能球機也同樣存在一定的不足之處。由于整機體積小,攝像機、鏡頭體積也相應變小,攝像機以1/4英寸CCD居多,其清晰度和光通量不及1/2和1/3英寸CCD的攝像機;鏡頭雖然變焦倍數較大,常見的有18倍、22倍,但起始焦距較小,一般為4mm,因此最大焦距不超過100mm,因此在需要監視大范圍、遠距離的目標時力有未逮;球機的防護罩外型為半球或球型,不能加裝雨刷器,長時間使用后會因為積垢影響圖像質量;球型罩對加工材料,光潔度、平整度、曲率、均勻度等加工工藝要求很高,劣質球罩會產生重影、透光率下降、反光、弧形失真等現象,影響監視效果。
        ㈢智能球機的發展
            未來產品將會以小型化、智能化(具備自動追蹤功能)、超低照度等功能為主。部份廠商更進一步的指出,快速球在工程中的應用已得到認同,單就利潤方面來考量,應用場所多集中在社區監控(如高速公路、街道等)為多,而日夜兩用(彩色黑白自動轉換)的快速球型攝影機勢必將更適合應用場所。另外,隨著網絡的普及,網絡化、數字化乃大勢所趨,通過網絡進行控制并現有的監控系統相兼容,也是廠商未來的發展重點之一。
        七、低照度攝像機
            顧名思義,低照度攝像機是指在較低光照度的條件下仍然可以攝取清晰圖像的攝像機,目前CCTV產業的技術規格方面對此并無統一標準,因此也無法定義在最低照度為何值可稱其為低照度攝像機。況且最低照度的數值與鏡頭的光圈大小(F值)、電子靈敏度(ELECTRONIC、SENSITIVITY)、紅外線開關狀態等條件均有關系,因此需要在相同測試條件下考察攝像機的最低照度。
            低照度攝像機在市場的演進簡單分為以下三步:白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO);低速快門(SLOW/SHUTTER)及超感度攝像機(EXVIEW HAD)。
        ㈠白天彩色/晚上黑白(晝夜型攝像機COLOR/MONO)
            此類攝像機目前在市場上仍有其特定的需求群,晝夜型(COLOR/MONO)攝像機是利用黑白圖像對紅外線感度較高的特點,在一定的光源條件,利用線路切換的方式將圖像由彩色轉為黑白,以便于搭配紅外線。在彩色/黑白線路轉換的技術演進過程中,早期像PHILIPS(飛利浦)、IKEGAMI(池上)、日本JVC曾采用2顆SENSOR(1顆彩色、1顆黑白)共用一組電路再行切換,目前此類攝像機已采用單一CCD(彩色)設計,在白天或光源充足時為彩色攝像機,當夜晚降臨或光源不足時(一般在1LUX~3LUX)即利用數字電路將彩色信號消除掉,成為黑白圖像,且為了搭配紅外線,亦拿掉了彩色攝像機不可缺的紅外線濾除器,此種作法雖可在夜晚達到“低照度”的目的,白天卻有圖像模糊,色彩不自然的缺點,并且攝像機的攝像距離會受到紅外燈照射距離的限制。然而,COLOR/MONO攝像機是否屬于“低照度”攝像機,仍相當具爭議性,專家指出真正的“低照度攝像機”應指攝像機本身 (所采用的元件、技術)可達到的功能,而白天彩色/晚上黑白的攝像機因受限于CCD靈敏度,本身并無法改變,只是利用線路切換及搭配紅外光的方式將功能提升,不能算是低照度攝像機。
        ㈡低速快門(SLOW/SHUTTER)
            此類攝像機又稱為(畫面)累積型攝像機,是利用電腦記憶體的技術,連續將幾個因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來,成為一個圖像清晰的畫面,運用SLOW SHUTTER技術降低攝像機照度至0.008LUX/F1.2(×128),并且畫面能夠累積的幀數 (128幀)是屬于甚至包括進口品牌再內的領先水平。此類型低照度攝像機適用于禁止紅、紫外線破壞的博物館,夜間生物活動觀察,夜間軍事海岸線監視等,屬性較靜態場所的監視。此類型的低照度攝像機,大多數為進口品牌價格昂貴,且累積幀數少(32幀)。
        ㈢超感度攝像機(EXVIEW/HAD)
            超感度攝像機(EXVIEW/HAD),又稱24小時攝像機,為98年全世界最熱門的機種,其彩色照度可達0.05LUX,黑白則可達0.003-0.001LUX(亦可搭配紅外線以達 0LUX)不僅能清晰的辯識圖像,更是實時連續的畫面。 此類型攝像機主要是采用SONY元件廠于97年所推出的EXVIEW/HAD/CCD(超感 CCD),其運用專利技術將CCD每一像素的開口率提高,進而達到更低照度的要求,由于該CCD的制造成本仍高,在99年統計時全球每個月的總量也還不到4000臺;相對的成品制造商要研發此類攝像機的技術門檻也較高。專業人士認為若EXVIEW/HAD/CCD一旦普及,則此類攝像機將會是最具明日之星架勢的監視攝像機。
        八、網絡攝像機
            與低照度攝像機一樣,目前業界對網絡攝像機也沒有統一的標準定義。有兩種流行的說法:第一,直接連接網絡的攝像機就是網絡攝像機;第二,使用網絡來傳輸圖像的攝像機就是網絡攝像機。
            典型的網絡攝像機包括一個鏡頭,一個濾光器,一個嵌入式圖像感測器,一個圖像數字轉換器,圖像壓縮機,和一個具有網絡連接功能的服務器。
        ㈠網絡攝像機的功能
            每一個網絡攝像機都有自己的IP網址,數據處理功能,和內置應用軟件,可擔當網絡服務器、FTP服務器、FTP用戶端和郵箱用戶端。許多高級的IP網絡攝像機還包括其他特殊功能,比如移動探測、警報信號輸出/輸入設備和郵件支持功能網絡攝像機不但支持所有的標準模擬CCTV攝像機功能,而且為使用者提供更多的系統功能并能減少更多的成本。
            網絡攝像機采用了最先進的攝像技術和網絡技術,具有強大的功能。內置的系統軟件能實現真正的即插即用,使用戶免去了復雜的網絡配置;內置的大容量內存存儲警報觸發前的圖像;內置的I/O端口和通訊口便于擴充外部周邊設備如:門禁系統,紅外線感應裝置,全方位云臺等。提供軟件包便于用戶自行快速開發應用軟件。
        ㈡網絡攝像機的優勢
            網絡攝像機最顯著的優勢之處有兩個方面:集中管理和遠距離。集中管理是指監控點很多的系統采用模擬CCTV系統是難以控制其中,集中管理是指像布魯塞爾國際機場有600個點的系統,采用傳統模擬CCTV系統是難以控制的;遠距離是指范圍超過50公里的系統,采用傳統模擬CCTV系統如光纖將使成本大大增加
            網絡攝像機除能在世界的任何一個角落通過Internet進行遠端監控之外,通過網絡監控也可能有效地降低成本,它的“即插即用”功能,無須像模擬攝像機一樣必須安裝同軸電纜,只要利用現有的網絡就可以使用,這都是網絡攝像機的優勢之處。
        ㈢網絡攝像機的壓縮方式
            無論在局域網或者其它媒體中傳輸高品質的圖像都要受到帶寬的限制,因此圖像品質與帶寬的平衡是網絡攝像機選擇圖像壓縮格式的兩難。由于MJPEG壓縮模式比起H.263和MPEG4等壓縮格式要占用大得多的帶寬,早期因為比較容易實現而受到制造商歡迎的MJPEG圖像壓縮格式正在被放棄。目前,新型的網絡攝像機產品大多都采用H.263和MPEG4等壓縮格式。
            如果網絡攝像機價格調整到下來,在后端的電腦上隨意安裝一套軟件將徹底代替目前的DVR。因此,DVR只是在數字化道路上邁出的一小步,一旦網絡攝像機的有利條件成熟,DVR將毫無疑問地被取代。
        ㈣網絡攝像機的特點
            相較其它模擬CCTV或者DVR等監控產品,網絡攝像機主要優勢是:
            節省費用:到目前為止,普通網絡圖像解決方案通常都是需要復雜的系統,涉及到PC、附加軟件和硬件、工作站,有時還有視頻電纜系統。而網絡攝像機系統往往不需要一些不必要的設備和安裝的投入,系統可以通過網絡直接連接實現遠端監控,省去了閉路電視,大幅度減少了線材及人力費用,降低了成本。
            即插即看:網絡攝像機具備了所有需要用來建立遠程監控系統的構件。內置Web server功能,只需要接入以太網,分配一個地址,就可以通過網絡可直接實現遠端監控,并隨時用瀏覽器觀察遠程傳輸過來的圖像。
            系統性能高:系統畫面設置靈活,可依應用不同及用戶喜好自行設定畫面的大小、解析度以及監控的地點,達到多點網絡控的目的。如支持W74GM網絡攝像機的NCS軟件,多用戶可同時訪問某個網絡攝像機,當觸發報警時,它可以自動存儲報警前后一定時間段內的活動圖像,具有許多功能。
            網絡中易于使用:基于全球業界標準,網絡攝像機可以與各種類型的以太網設備無縫連接。在某種意義上,網絡攝像機是一個標準的網絡設備。而一但是網絡設備,在全球單一網絡的今天,易于使用、價格低廉等都將是網絡攝像機的特點。
            靈活集成:系統可以方便地聯動其它安全防范設備,如濕度、溫度、煙感、入侵等報警器;同時可以連動燈光、警號、鎖具等動作設備,這使得它可以方便地組成一套功能強大的安全防范系統。
            相信網絡攝像機在不久的將來將在CCTV的基礎上占優勢地位。
        九、攝像機的日常維護
            由于工業CCD攝像機是24小時不間斷地工作,因此作好攝像機的日常維護將對其使用壽命和效果具有很大的影響,攝像機的日常維護應注意如下幾點:
        ㈠通電以前應保證攝像機各種狀態設置正確。
        ㈡避免在高溫、潮濕、強磁場的環境工作。
        ㈢避免陽光或強光長時間直射,以免損壞攝像靶面。
        ㈣注意攝像機的工作電源的穩定性。
        ㈤注意攝像機的日常清潔。
        ㈥注意光圈調整,降低或避免由于景物對比度的較大反差引起的“拖尾”現象。。
        初學者園地之圖象顯示設備(一)
        第二節、圖像顯示設備
        一、CRT(Cathode Ray Tube)監視器:
            監視器的功能是把攝像機輸出的全電視信號還原成圖像信號。按照使用的陰極射線管(CRT)不同可以分為高檔CRT監視器(600~800線)、高質量CRT監視器(370~500線)、圖像監視器(300~370線)和收監兩用CRT監視器(小于300線)。
            專業監視器的功能與電視機基本相同,但由于監視器的特殊使用要求和標準,所以線路結構和技術指標有較大差別。相比之下,監視器具有如下特點:
        ㈠應用電視系統中監視器的輸入信號是未經調制的正極性的全電視信號(視頻信號)。而電視機雖有視頻、音頻輸入端子(收監兩用機),但最基本的是接收射頻信號。
        ㈡監視器必須是百分之百地顯示被攝物體的原貌,不能有任何附加影響,包括被攝體的不足之處也不能加以糾正。而電視機尤其是彩色電視機是為了滿足人們視覺享受,因此盡可能的修改被攝體的缺陷并在色彩上加以處理,所以能夠觀看到鮮艷的、漂亮的圖像。
        ㈢監視器的清晰度遠高于電視機。一般電視機的清晰度只有270線而專業監視器一般都能達到400線(彩色)、500線(黑白),至于廣播級監視器可以達800線(彩色)、1000線(黑白)。
        ㈣監視器具有較多的調節裝置和外部控制機構,這主要因為監視器線路不能設計任何補償、平衡線路所致。
        ㈤一般監視器沒有高放、變頻、中放等部分,有的還不帶音頻。
        ㈥一般專業監視器的顯像管與電視機的不同,尤其是清晰度高的監視器。根據我國的電視標準,1MHZ的頻帶寬度對應于80電視線清晰度,那么6MHZ頻帶就可以通過480線的圖像信號。 但該信號能否在熒光屏上顯示出來,還需看顯像管的分辨力能否達到要求。否則再寬的頻帶的電視機也不能改裝成高清晰度的監視器。
            此外,監視器的視頻通道的頻率響應不同于一般小信號放大器的概念,其負載是顯像管,顯像管的激勵要達到一定的光亮度反差。因此,監視器的視頻末級放大器的工作狀態具有高反壓、寬頻帶、中功率、容性負載等特點。
            對于要求不算太高的監控系統,可以選用帶視頻、音頻輸入端子的收監兩用機代替價格昂貴的專業監視器。
            監視器/電視的尺寸大小不一,應根據現場情況和其它設備的配置比較選擇。除清晰度外現場觀察清楚與否和觀看的距離有著直接關系。一般說來,尺寸越大,觀看距離應越遠;尺寸越小,觀看距離越近。小于或大于合理的觀看距離都會造成圖像感覺上的不清楚,眼睛也容易疲勞。一般14寸監視器的最佳觀看距離是1.0 米~1.5 米,21寸為1.6 米~3.0米。
            另外,隨著電視技術和計算機技術的日益發展,CRT的性能也在不斷提高。當前全平顯示器的出現成為CRT新的亮點,而采用100Hz數碼掃描(Digital Scan)技術能夠完全消弱運動物體圖像的震顫現象,畫面更加穩定,更益于視力的保護。采用逐行掃描(Progressive Scan)使行水平掃描線倍增,垂直清晰度大大提高。另外減少輻射量,充實環保和健康的TCO標準將被普遍采納以及16:9、100線支持1920×1080i顯示格式的高分辨率全數字式監視器的推出都會給CRT監視器帶來新的活力,因此CRT監視器還不會很快被新型圖像顯示設備取代,并將在很長的時間內與新型顯示設備共存。
        初學者園地之圖象顯示設備(二)
        二、大屏幕投影設備
            隨著信息時代的到來,計算機多媒體技術的迅猛發展,網絡技術的普遍應用,大到指揮監控中心、網管中心的建立,小到臨時會議、技術講座的進行,都渴望獲得大畫面、多彩色、高亮度、高分辨率的顯示效果,而傳統的CRT顯示器很難滿足人們這方面的要求。近些年來迅速發展起來的大屏幕投影機技術成為解決彩色大畫面顯示的有效途徑,應用范圍進一步拓展,市場也因需求的增長日漸活躍。
            到目前為止,投影機主要通過三種顯示技術實現,即CRT投影技術、LCD投影技術以及近些年發展起來的DLP投影技術。
            按照投影方式的不同分為前投式、背投式和組合拼接三種。投影設備的顯示屏幕一般遠遠大于CRT顯示器,因此在監控系統中常常用做主監視器使用。
        ㈠CRT投影機
             CRT是英文(Cathode Ray Tube)的縮寫,譯作陰極射線管。作為成像器件,它是實現最早、應用最為廣泛的一種顯示技術。這種投影機可把輸入信號源分解成R(紅)、G(綠)、B(藍)三基色,它們控制電子束分別打在RGB三個CRT管的熒光屏上,熒光粉在高壓作用下發光,在熒光屏上重現一個較亮的圖像,經過光學系統放大、會聚,在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學系統與CRT管組成投影管,通常所說的三槍投影機就是由三個投影管組成的投影機。由于使用內光源,也叫主動式投影方式。CRT技術成熟,顯示的圖像色彩豐富,還原性好,具有豐富的幾何失真調整能力;但其重要技術指標圖像分辨率與亮度相互制約,直接影響CRT投影機的亮度值,到目前為止,其亮度值始終徘徊在300lm以下。另外CRT投影機操作復雜,特別是會聚調整繁瑣,機身體積大,只適合安裝于環境光較弱、相對固定的場所,不宜搬動。
            有兩個CRT投影機的特有性能指標值得注意:
            第一個是會聚性能,會聚是指紅綠藍三種顏色在屏幕上的重合。對CRT投影機來說,會聚控制性顯得格外重要,因為它有RGB三種CRT管,平行安裝在支架上,要想做到圖像完全會聚,必須對圖像各種失真均能校正。機器位置的變化,會聚也要重新調整,因此對會聚的要求,一是全功能,二是方便快捷。會聚有靜態會聚和動態會聚,其中動態會聚有傾斜,弓形,幅度,線性,梯形,枕形等功能,每一種功能均可在水平和垂直兩個方向上進行調整。除此之外,還可進行非線性平衡,梯形平衡,枕形平衡的調整。
            另外一個指標就是CRT管的聚焦性能。我們知道,圖形的最小單元是像素。像素越小,圖形分辨率越高。在CRT管中,最小像素是由聚焦性能決定的,所謂可尋址分辨率,即是指最小像素的數目。CRT管的聚焦機制有靜電聚焦、磁聚焦和電磁復合聚焦三種,其中以電磁復合聚焦較為先進,其優點是聚焦性能好,尤其是高亮度條件下會散焦,且聚焦精度高,可以進行分區域聚焦,邊緣聚焦,四角聚焦,從而可以做到畫面上每一點都很清晰。
        ㈡LCD投影機
            LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示)投影機是液晶顯示技術和投影技術相結合的產物,它利用液晶的電光效應,用液晶板作為光的控制層來實現投影。液晶的種類很多,不同的液晶,其分子排列順序也不同(在LCD顯示器中,采用了扭曲向列型液晶)。有些液晶在不加電場時是透明的,而加了電場后就變得不透明了;有些則相反,在不加電場時是不透明的,而加了電場后就變得透明了,透明度的變化與所加電場有關,這就是電光效應。LCD投影機按內部液晶板的片數可分為單片式和三片式兩種。現在投影機主要采用3片式LCD板,在此重點說明3片式LCD投影機的工作原理。
            三片式LCD投影機用紅綠藍三塊液晶板分別作為紅綠藍三色光的控制層。光源發射出來的白色光經過鏡頭組會聚到達分色鏡組,紅色光首先被分離出來,投射到紅色液晶板上,液晶板記錄下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。綠色光被投射到綠色液晶板上,形成圖像中的綠色光信息,同樣藍色光經藍色液晶板生成圖像中的藍色光信息,三種顏色的光在棱鏡中會聚,由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。
            LCD投影機分為液晶板和液晶光閥兩種。液晶是介于液體和固體之間的物質,本身不發光,工作性質受溫度影響很大,其工作溫度為-55℃~+70℃。投影機利用液晶的光電效應,即液晶分子的排列在電場作用下發生變化,影響其液晶單元的透光率或反射率,從而影響它的光學性質,產生具有不同灰度層次及顏色的圖像。
        ⒈液晶光閥投影機
            這種投影機也稱為圖像光學放大器ILA(Image Light Amplifier),理論上可以將亮度與圖像完全分離,從而顯示高亮度、高對比度、高分辨率的畫面。
            它采用CRT管和液晶光閥作為成像器件,是CRT投影機與液晶光閥相結合的產物。為了解決圖像分辨率與亮度間的矛盾,它采用外光源,也叫被動式投影方式。一般的光閥主要由三部分組成:光電轉換器、鏡子、光調制器,它是一種可控開關。通過CRT輸出的光信號照射到光電轉換器上,將光信號轉換為持續變化的電信號;外光源產生一束強光,投射到光閥上,由內部的鏡子反射,通過光調制器,改變其光學特性,緊隨光閥的偏振濾光片,將濾去其它方向的光,而只允許與其光學縫隙方向一致的光通過,這個光與CRT信號相復合,投射在屏幕上。它是目前為止亮度、分辨率最高的投影機,亮度可達6000lm,分辨率為2500×2000,適用于環境光較強、觀眾較多的場合,如超大規模的指揮中心、會議中心及大型娛樂場所。但其價格高,體積大,光閥不易維修。
        ⒉液晶板投影機
            它的成像器件是液晶板,也是一種被動式的投影方式。利用外光源金屬鹵素燈,通過分光鏡形成RGB三束光,分別透射過RGB三塊液晶板;信號源經過模數轉換,調制加到液晶板上,控制液晶單元的開啟、閉合,從而控制光路的通斷,再經鏡子合光,由光學鏡頭放大,顯示在大屏幕上。目前市場上常見的液晶投影機比較流行單片設計,這種投影機體積小,重量輕,操作、攜帶極其方便,價格也比較低廉。但其光源壽命短,色彩不很均勻,分辨率較低,最高分辨率為1024×768,多用于臨時演示或小型會議。這種投影機雖然也實現了數字化調制信號,但液晶本身的物理特性,決定了它的響應速度慢,隨著時間的推移,性能有所下降。
            模擬信號顯示達450線,數字信號為1600×1280以下,亮度集中在400~1200lm。LCD投影機具有體積小、便于攜帶,使用時無需調整會聚的特點,其燈泡壽命大約3000小時左右。
        初學者園地之圖象顯示設備(三)
        ㈢數字光處理DLP
            數字光處理DLP(Digital Light Processing)德州儀器公司(Texas Instruments)研發的一套全數字化顯示解決方案。DLP技術的核心是DMD(Digital Micromirror Device)——數字微鏡器件。
        ⒈DLP的工作過程
            DMD器件是DLP的基礎,一個DMD可被簡單描述成為一個半導體光開關,50~130萬個微鏡片聚集在CMOS硅基片上。一片微鏡片表示一個象素,變換速率為1000次/秒,或更快。每一鏡片的尺寸為14μm×14μm(或16μm×16μm),為便于調節其方向與角度,在其下方均設有類似鉸鏈作用的轉動裝置。微鏡片的轉動受控于來自CMOS RAM的數字驅動信號。當數字信號被寫入SRAM時,靜電會激活地址電極、鏡片和軛板(YOKE)以促使鉸鏈裝置轉動。一旦接收到相應信號,鏡片傾斜10°,從而使入射光的反射方向改變。處于投影狀態的微鏡片被示為“開”,并隨來自SRAM的數字信號而傾斜+10°;如顯微鏡片處于非投影狀態,則被示為“關”,并傾斜-10°。與此同時,“開”狀態下被反射出去的入射光通過投影透鏡將影像投影到屏幕上;而“關”狀態下反射在微鏡片上的入射光被光吸收器吸收。簡而言之,DMD的工作原理就是借助微鏡裝置反射需要的光,同時通過光吸收器吸收不需要的光來實現影像的投影,而其光照方向則是借助靜電作用,通過控制微鏡片角度來實現的。
            通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進制平面信號進行尋址,DMD陣列上的每個鏡片以靜電方式傾斜為開或關狀態。決定每個鏡片傾斜在哪個方向上為多長時間的技術被稱為脈沖寬度調制(PWM)。鏡片可以在一秒內開關1000多次,在這一點上,DLP成為一個簡單的光學系統。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統后,來自投影燈的光線被直接照射在DMD上。當鏡片在開的位置上時,它們通過投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個數字的方形像素投影圖像。當 DMD 座板、投影燈、色輪和投影鏡頭協同工作時,這些翻動的鏡面就能夠一同將圖像反射到演示墻面、電影屏幕或電視機屏幕上。
            DMD可以提供1670萬種顏色和256段灰度層次,從而確保DLP投影機可投影的活動影像畫面色彩艷麗的細膩、自然逼真。
            DMD最多可內置2048×1152陣列,每個元件約可產生230萬個鏡面,這種DMD已有能力制成真正的高清晰度電視。
        ⒉DLP技術的優點
        ⑴抹去圖象中的缺陷
            DMD微鏡器件非凡的快速開關速度與雙脈沖寬度調制的一種精確的圖像顏色和灰度復制技術相結合,使圖像可以隨著窗口的刷新而更加清晰,通過增強對比度,描繪邊界線以及分離單個顏色而將圖像中的缺陷抹去。
        ⑵避免“紗門”效應
            在許多LCD投影圖像中,我們會看到當一個圖像尺寸增加時,LCD圖像中的縫隙將變得更大,而在DLP投影機中則不會出現這樣的情況,DMD鏡面的大小和形狀決定了這一切。每個鏡片90%的面積動態地反射光線以生成一個投影圖像,由于一個鏡頭與另一個鏡頭之間是如此的接近,所以圖像看起來沒有縫隙。DMD鏡片體積微小,每一側邊的長度為16微米,相鄰鏡頭之間的縫隙小于1微米。鏡頭是方形的,所以每一個鏡片顯示的內容要比實際圖像更多。再加上當分辨率增加時大小及間距仍保持一致,因此無論分辨率如何變化,圖像始終能夠保持很高的清晰度。
        ⑶與光亮并存
            許多觀眾經常會希望在觀看投影時保持亮度或打開窗簾,與傳統投影機相比,DLP投影機將更多的光線打到屏幕上,這也有賴于DLP本身的技術特點。DMD的強反射表面通過消除光路上的障礙以及將更多的光線反射到屏幕上,而最大化地利用了投影機的光源。DLP技術依據圖像的內容對圖像進行反射,DLP的光源有兩種工作方式,或者通過一個透鏡打到屏幕上,或者直接進入一個吸光器。更為有利的是,基于DLP技術的投影機的亮度是隨著分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情況下,DMD提供更多的反射面積,如此一來就可以更為有效地利用燈光的亮度。
        ⑶圖象更加逼真自然
            DLP不僅僅是簡單地投影圖像,它還對它們進行了復制。在它的處理過程中,首先將源圖像數字化為8到10位每色的灰度圖像。然后,這些二進制圖像輸入進DMD,在那里它們與來自光源并經過仔細過濾的彩色光相結合。這些圖像離開DMD后就成像到屏幕上,保持了源圖像所有的光亮和微妙之處。DLP獨一無二的色彩過濾過程控制了投影圖像的色彩純度,此技術的數字化控制支持無限次的色彩復制,并確保了原始圖像栩栩如生地再現。隨著其它顯示技術及攝影技術的出現,DLP使得那些無生命的圖像擁有了逼真的色彩。數字色彩的再現保證了圖像與真實物質的還原性,而且沒有發亮的斑點或其它投影機典型的沖失現象。
        ⑷可靠性高
            DMD不僅通過了所有的標準半導體資格測試,系統制造非常嚴格,需要經過一連串的測試,所有元件均經過挑選證實可靠才能用作制造數碼電子部分驅動DMD,而且還證明了在模擬操作環境中,它的生命期超過10萬個小時。測試證明,DMD可以進行超過1700萬億次循環無故障運行,這相當于投影機的實際使用時間超過1995年。其它測試結果顯示,DMD在超過11萬個電力周期和11000個溫度周期下無故障,以確保在需求較大的應用領域中提供30年以上的可靠運行期。
        ⑸更便利的可移動性
            根據一般應用需求來看,一個單片DMD就可以實現大小、重量和亮度的統一,目前,大部分的家用或商用DLP投影機都采用了單片結構,而更高級的三片結構一般只應用在數字影院或高端領域,因此,用戶可以得到一個更小、更亮、更易于攜帶而且足以提供出色圖像質量的系統DLP技術是全數字底層結構,具有最少的信號噪音。
        ⒊DLP系統的分類
        ⑴單片DLP系統
            在一個單DMD投影系統中,需要用一個色輪來產生全彩色投影圖像。色輪由紅、綠、藍濾波系統組成,它以60Hz的頻率轉動。在這種結構中,DLP工作在順序顏色模式。輸入信號被轉化為RGB數據,數據按順序寫入DMD的SRAM,白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上,通過色輪的光線然后成像在DMD的表面。當色輪旋轉時,紅、綠、藍光順序地射在DMD上。色輪和視頻圖像是順序進行的,所以當紅光射到DMD上時,鏡片按照紅色信息應該顯示的位置和強度傾斜到“開”,綠色和藍色光及視頻信號亦是如此工作。人體視覺系統集中紅、綠、藍信息并看到一個全彩色圖像。通過投影透鏡,在DMD表面形成的圖像可以被投影到一個大屏幕上。
        ⑵雙片DLP系統
            這種系統利用了金屬鹵化物燈紅光缺乏的特點。色輪不用紅、綠、藍濾光片,取而代之使用兩個輔助顏色,品紅和黃色。色輪的品紅片段允許紅光和藍光通過,同時黃色片段可通過紅色和綠色。結果是紅光在所有時間內都通過,藍色和綠色在品紅-黃色色輪交替旋轉中每種光實質上占用一半時間。一旦通過色輪,光線直接射到雙色分光棱鏡系統上。連續的紅光被分離出來而射到專門用來處理紅光和紅色視頻信號的DMD上,順序的藍色與綠色光投射到另一個DMD上,專門處理交替顏色,這一DMD由綠色和藍色視頻信號驅動。
        ⑶三片DLP系統
            另外一種方法是將白光通過棱鏡系統分成三原色。這種方法使用三個DMD,一個DMD對應于一種原色。應用三片DLP投影系統的主要原因是為了增加亮度。通過三片DMD,來自每一原色的光可直接連續地投射到它自己的DMD上。結果更多的光線到達屏幕,給出一個更亮的投影圖像。這種高效的三片投影系統被用在超大屏幕和高亮度應用領域。
        ⒋DLP的潛在問題
            人們常常提到的DLP投影機弱點只有一個,即“彩虹效應”,具體表現是色彩被簡單地分離出明顯的紅、綠和藍三種單色,看起來像雨后彩虹一樣。這是由于用一個旋轉色輪來調制圖像色彩而產生的,同時因為有些人的視覺系統特別靈敏,能察覺出一種彩色轉換到另一種彩色的過程,而不是像大多數人那樣靠視覺暫留現象把幾種單色混合成新的色彩。除了某些用戶能把色彩分離出來,還有些用戶可能因為色彩的迅速變化,而產生眼睛脹痛和頭痛的情況。而LCD投影機和三片式DLP投影機都不會有這種現象,它們在物理結構上就是把三個固定的紅、綠、藍圖像疊加而成。
            但這一問題對不同的人,作用是不一樣的。某些人能看出彩虹效應,甚至嚴重到畫面幾乎不能看。有些人只是偶爾會看到彩虹痕跡,遠沒到無法欣賞畫面的程度。對于后者來說,DLP的這一缺點就沒有實用上的影響。更幸運的是大多數人既看不出彩虹痕跡,也不會被眼脹、頭痛所困惑。請想想如果人人都能在DLP投影機上看到彩虹效應,DLP投影機也就失去了存在的機會。
            但不管怎樣彩虹效應總是一個問題。德州儀器公司和用DLP技術制造投影機的廠商還是在盡力解決這一問題。第一代DLP投影機色輪每秒旋轉60次,相當于幀頻60Hz,或每分鐘3600轉。在色輪中,紅、綠、藍像素各一段,所以,每種顏色每秒刷新也是60次。這種第一代產品稱為“1X”轉速。
            第一代產品還有少數人能看到彩虹效應,改進的第二代產品的色輪轉速上升到2X,即120Hz和7200RPM,能看到彩虹效應的人就更少了。今天,很多專為家庭影院市場設計的DLP投影機用六段色輪、色輪轉一圈出現兩次紅、綠、藍,且色輪又以120Hz或7200RPM旋轉,這樣在商業上就稱之為4X轉速。不斷提高色彩刷新速度,看得出彩虹效應的人數也就愈來愈少。但到目前,彩虹疚對少部份觀眾來說還是個問題。
        初學者園地之圖象顯示設備(四)
        ㈣投影機的主要技術指標
            投影機的性能指標是區別投影機檔次高低的標志。投影機的性能指標有很多,這里只談談幾個主要指標。
        ⒈光輸出(LightOut)
            是指投影機輸出的光通量,單位為流[明](lm)。與光輸出有關的一個物理量是亮度,是指屏幕表面受到光照射時發出的光通量與屏幕面積之比,亮度常用的單位是勒[克斯](lx,1lx=1lm/m2)。當投影機輸出的光通量一定時,投射面積越大亮度越低,反之則亮度越高。決定投影機光輸出的因素有投影及熒光屏面積、性能及鏡頭性能,通常熒光屏面積大,光輸出大。帶有液體耦合鏡頭的投影機鏡頭性能好,投影機光輸出也可相應提高。
        ⒉水平掃描頻率(行頻)
            電子在屏幕上從左至右的運動叫做水平掃描,也叫行掃描。每秒鐘掃描次數叫做水平掃描頻率,視頻投影機的水平掃描頻率是固定的,為15.625kHz(PAL制)或15.725kHz(NTSC制)。數據和圖形投影機的水平掃描頻率不是一個頻率點,而是一個頻段;在這個頻段內,投影機可自動跟蹤輸入信號行頻,由鎖相電路實現與輸入信號行頻的完全同步。水平掃描頻率是區分投影機檔次的重要指標。頻率范圍在15kHz~60kHz的投影機通常叫做數據投影機,上限頻率超過60kHz的通常叫做圖形投影機。
        ⒊垂直掃描頻率(場頻)
            電子束在水平掃描的同時,又從上向下運動,這一過程叫垂直掃描。每掃描一次形成一幅圖像,每秒種掃描的次數叫做垂直掃描頻率,垂直掃描頻率也叫刷新頻率,它表示這幅圖像每秒鐘刷新的次數。垂直掃描頻率一般不低于50Hz,否則圖像會有閃爍感。
        ⒋視頻帶寬
            投影機的視頻通道總的頻帶寬度,其定義是在視頻信號振幅下降至0.707倍時,對應的信號上限頻率。0.707倍對應的增量是-3dB,因此又叫做-3dB帶寬。
        ⒌分辨率
            在投影機指標中,分辨率是較易混淆的一個概念,投影機技術指標上常給出的分辨率有:可尋址分辨率、RGB分辨率、視頻分辨率三種。
            對CRT投影機來說,可尋址分辨率是指投影管可分辨的最高像素,它主要由投影管的聚焦性能所決定,是投影管質量指標的一個重要參數。可尋址分辨率應高于RGB分辨率。
            RGB分辨率是指投影機在接RGB分離視頻信號時可達到的最高像素,如分辨率為1024×768,表示水平分辨率為1024,垂直分辨率為768,RGB分辨率與水平掃描頻率、垂直掃描頻率及視頻帶寬均有關。
            視頻分辨率是指投影機在顯示復合視頻時的最高分辨率。這里,有必要將視頻帶寬、水平掃描頻率、垂直掃描頻率與RGB分辨率的關系作一分析:首先看看水平掃描頻率與垂直掃描頻率、垂直分辨率的關系。
            水平掃描頻率=A×垂直掃描頻率×垂直分辨率
            式中A為常數,約為1.2,垂直掃描頻率一般不應低于50Hz,為了保證良好的視覺效果,希望垂直掃描頻率高一些好。為了提高圖像質量,也要提高垂直分辨率。這些都要求相應地提高水平掃描頻率。可見,水平掃描頻率是投影機的一個重要技術指標。例如:當垂直掃描頻率為70Hz,垂直分辨率為768時,行頻為64.5kHz。
            其次再來看視頻帶寬與水平掃描頻率,水平分辨率的關系。
            視頻帶寬=R×水平掃描頻率×水平分辨率/2
            式中R約為1.4,其中水平分辨率應比垂直分辨率高,這是由于圖像水平與垂直幅度之比是4:3,例如垂直分辨率為768時,水平分辨率一般是1024,此時信號帶寬是46MHz。
            綜合上述兩個公式可以得出:
            視頻帶寬=C×水平分辨率×垂直分辨率×垂直掃描頻率/2
            式中C=A×R。由該公式可以知道要提高圖像分辨率,就要提高視頻帶寬。因而視頻帶寬也是投影機的一個重要指標。因此,在區分投影機質量優劣時,應注重看行頻和帶寬,在看RGB分辨率時,還應注意它的垂直掃描頻率,在行頻一定時,垂直掃描頻率不同時,最高RGB分辨率也不同。例如一臺投影機的最高行頻是75kHz,當垂直掃描頻率為60Hz時,允許最高RGB分辨率是1280×1024。而如果將垂直掃描頻率提高至70Hz時,就達不到1280×1024。
        ⒍CRT管的聚焦性能
            我們知道,圖形的最小單元是像素。像素越小,圖形分辨率越高。在CRT管中,最小像素是由聚焦性能決定的,所謂可尋址分辨率,即是指最小像素的數目。
            CRT管的聚焦機制有靜電聚焦、磁聚焦和電磁復合聚焦三種,其中以電磁復合聚焦較為先進,其優點是聚焦性能好,尤其是高亮度條件下不會散焦,且聚焦精度高,可以進行分區域聚焦,中心聚焦,邊緣聚焦,四角聚焦,從而可做到畫面上每一點都很清晰。
        ⒎會聚
            會聚是指RGB三種顏色在屏幕上的重合,對CRT投影機來說,會聚控制性顯得格外重要,因為它有RGB三只CRT管,平行安裝于支架上,要想做到圖像完全會聚,必須對圖像各種失真均能校正。機器位置的變化,會聚也要重新調整,因此對會聚的要求,一是全功能,二是方便快捷。會聚有靜態會聚和動態會聚,其中動態會聚有傾斜,弓形,幅度,線性,梯形,枕形等功能,每一種功能均可在水平和垂直兩個方向上進行調整。除此之外,還可進行非線性平衡,梯形平衡,枕形平衡的調整。有些投影機具有點會聚功能,它將全屏幕分為208個點,在208個點上逐點進行會聚調整,所以屏幕上每一點都做到精確會聚。
        ㈤大屏幕拼接系統
            一般用戶在同時觀看的信源較少時,適合選擇單機使用。但在較為復雜的監控系統中,如大型郵電通信系統、道路交通管理、能源分配輸送、過程控制、110報警系統等領域,需全景瀏覽,統一指揮,就必須選擇大屏幕拼接系統。大屏幕拼接系統不再受單機分辨率和亮度的影響,例如一個2×2四個投影機的拼接系統,單機分辨率為800×600,亮度為500lm,則拼接后的系統分辨率為1600×1200,亮度為2000lm。拼接系統主要由三部分組成:大屏幕投影墻、投影機陣列、控制系統。其中控制系統是核心,目前世界上流行的拼接控制系統主要有三種類型:硬件拼接系統、軟件拼接系統、軟件與硬件相結合的拼接系統。
            硬件拼接系統是較早使用的一種拼接方法,可實現的功能有分割、分屏顯示、開窗口:即在四屏組成的底圖上,用任意一屏顯示一個獨立的畫面。由于采用硬件拼接,圖像處理完全是實時動態顯示,安裝操作簡單;缺點是拼接規模小,只能四屏拼接,擴展很不方便,不適應多屏拼接的需要;所開窗口固定為一個屏幕大小,不可放大、縮小或移動。
            軟件拼接系統是用軟件來分割圖像,如加拿大的M3i多屏拼接系統。采用軟件方法拼接圖像,可十分靈活的對圖像進行特技控制,如在任意位置開窗口;任意放大、縮小;利用鼠標即可對所開窗口任意拖動,在控制臺上控制屏幕墻,如同控制自己的顯示器一樣方便。主要缺點是它只能在Unix操作系統上運行,無法與Win95上開發的軟件兼容;PC機產生的圖形也無法與其接口;在構成一個幾十臺投影機組成的大系統時,其相應的硬件部分顯得繁雜。
            軟件與硬件相結合的拼接系統,可綜合以上兩種方法的優點,克服其缺點。如比利時Barco公司的X-WALL,法國Synelec的XPRISM系統。這種系統可以實時顯示多個RGB模擬信號及XWindow的動態圖形,是為多通道現場即時顯示專門設計的。通過硬件和軟件以及控制/傳輸接口,來實現不同窗口的動態顯示。它透明度高,圖像疊加透明顯示,共有256級透明度,令動態圖像和背景活靈活現。并聯擴展性極好,系統采用并聯框架結構,多可控制上千個投影機同時工作。
        初學者園地之圖象顯示設備(五)
        三、平板顯示器件
            平板顯示設備FPD(Flat Panel Display),指顯示器件的深度小于顯示屏幕對角線1/4長度的顯示器件。
        ㈠液晶顯示器(LCD)
            液晶顯示器(Liquid Crystal Display)是本身不發光的被動型顯示器件,具有低工作電壓、微功耗、體積輕薄、適于LSI驅動,易于實現大屏幕顯示。液晶顯示器的全色性能優良,現已進入薄膜晶體管驅動液晶顯示器TFT(Thin-Flim Transistor)的發展時代。沒有高壓磁場產生的輻射,沒有掃描過程所產生的閃爍,占地面積小,正面可觀看不失真圖像達160度,可直接數字傳輸。
        ㈡等離子體顯示器(PDP)
            PDP的全稱是Plasma Display Panel,中文叫等離子顯示器,與傳統的CRT顯象管結構相比,具有分辨率高,屏幕大,超薄,色彩豐富、鮮艷的特點。雖然目前PDP顯示器的價格還非常的高,尚不普及,但是由于它自身所有的一些特點,使它將有可能在將來成為一種重要的顯示輸出設備,占據大屏幕顯示市場。
        ⒈PDP的技術原理和自身特點
            PDP的基本原理是在兩張玻璃板之間注入電壓,產生氣體及肉眼看不到的紫外線,使熒光粉發光,利用這個原理呈現畫面。由于PDP各個發光單元的結構完全相同,因此不會出現顯象管常見的圖像幾何畸變。PDP屏幕的亮度十分均勻,且不會受磁場的影響,具有更好的環境適應能力,另外,PDP屏幕不存在聚焦的問題,不會產生顯象管的色彩漂移現象,表面平直使大屏幕邊角處的失真和色純度變化得到徹底改善。PDP顯示有亮度高、色彩還原性好、灰度豐富、對迅速變化的畫面響應速度快等優點。可以在明亮的環境之下欣賞大畫面電視節目。另外,PDP顯示屏的視角高達160度,觀賞范圍大大寬于顯示器。不過PDP最吸引人的地方還是它的輕薄外形。和目前普通的CRT顯示器相比,在相同的屏幕的尺寸下,PDP的厚度僅為CRT顯示器的1/6。重量為其1/10,因此非常的節省空間,可安裝在任何您需要安裝的地方,甚至可以將它掛在墻上。LCD采用的是薄膜顯示技術,無法將顯示面積做得很大,20英寸左右目前已是極限了。而PDP采用的是厚膜技術,它的尺寸可以充分的做大,目前基本上到達40英寸~70英寸。
        ⒉PDP和目前幾種主要的大屏幕輸出設備相比較
            ⑴與大屏幕CRT顯示器相比明顯體現了PDP的輕薄。由于整個產品前后基本上都是平面,因此在設計上廠商是建議用戶把它掛在墻上的,這樣幾乎不需占用什么空間。除了輕薄之外,PDP顯示器還具有無閃爍,低輻射的特點。傳統的CRT顯示器,由于是電子槍反復掃描,因此造成了畫面的輕微顫抖,長時間使用眼睛會感到疲勞,并對眼睛造成不良結果。但是在PDP中,因大幅度的增加了顯示各個色彩的熒光體單位(紅、綠、藍)的自體發光及熒光體發光次數,完全消除了畫面顫抖現象。即使長時間使用,對眼睛也不會造成傷害。同時由于是兩層玻璃板之間的紫外線、電流和熒光粉在發生作用,因此產生的輻射量非常的小。
            ⑵與多屏顯示墻相比整體視覺效果更好。多屏顯示墻是指通過多屏顯示卡的分屏技術,將一個整體畫面分割,然后通過多臺較小的顯示器分別顯示其中的一部分,然后將這些顯示器按照圖像的分割布局來擺放,最后重新組合成一個整體的圖像。由于是通過多臺顯示器分塊顯示的,因此多屏顯示墻的視覺效果比較的差,整個圖像有被分割的感覺,有些邊緣地區還有被遮蔽的現象。而PDP由于自身就是一個整體,那么就當然不可能出現這樣的情況了。
            ⑶與投影機相比顯示效果更好。投影機的圖像需要通過投影片來展現,而投影機由于多為軟性材料,因此通過都有一些凹凸不平的情況,圖像在上面便會出現一些失真,而PDP則是完全的平面,完全不會出現這樣的情況。投影機圖像的可視角度相對較小一些,只有正面的用戶可以看到比較好的效果,而偏離了一定的角度,效果便會大打折扣,而PDP的可視角度一般可以達到140~160度。同時在操作上投影機也相對繁瑣一些,使用時需要做許多調焦的設置工作,而PDP的操作則簡單得多。
        ㈢其它種類的平板顯示器件
            除了上述的液晶顯示器和等離子顯示器外還有多種平板顯示器,如電致發光顯示(ELD)、有機電致發光顯示(OELD)、場發射顯示(FED)、真空熒光顯示(VFD)、發光二極管顯示(LED)等。其中發光二極管(LED,Light Emmiting Diode)在文字、圖形顯示中更為常見。
        四、圖像的輸入
            圖像輸入顯示設備的方式有射頻、視頻、RGB、Y/C、計算機VGA等。
            射頻是圖像信號調制到載波信號上的高頻信號,輸入顯示設備后需要專門的解調電路才能還原原始的視頻圖像信號,一般專業的顯示設備上沒有高頻(射頻)輸入端子,而收監兩用機和家用的電視接收機才配置射頻輸入端子。
            視頻輸入的信號是基帶傳輸方式的復合視頻信號。
            Y/C輸入是指亮色分離輸入。普通的彩色視頻信號包括亮度信號和色度信號,是這兩種信號的復合信號。在視頻輸入方式下,亮度信號存在于4.43MHZ上,而色度信號是存在于3.1~5.7MHZ的頻率上。所以在復合視頻輸入方式下,監視器/電視在提取這兩種信號時,每種信號中都會出現另一種信號分量。為避免由于此類串擾引起的圖像干擾等質量問題,經常要將串擾部分去掉。這樣勢必會造成色度信號中的部分頻率丟失(即圖像信息丟失),得到的圖像就不會達到原有的清晰度。Y/C輸入方式就是傳輸亮度和色度分離的信號,這樣前端攝取或視頻設備播放的視頻信號中色度、亮度信號將不會有任何丟失,因此經Y/C分離傳輸或顯示的圖像,其清晰度比復合視頻信號輸入方式有大大的提高。Y/C輸入在某些電視接收機中還被稱為超級視頻端子(Super Video,S端子)。
            RGB輸入的是通過CCD或其它設備轉換的RGB三個分量電信號,可直接驅動進行顯示。RGB信號輸入對圖像的損失更少,顯示的質量更高。
        第二節、應用電視簡介
            應用電視系統是弱電系統工程的一個重要的子系統。應用電視是指除廣播電視系統以外,在其它領域中應用的一切電視系統,由于首先用于工業所以習慣上也稱工業電視隨著科學技術的發展應用電視以其傳輸質量高、系統功能強、應用范圍廣、施工方便、操作簡單、使用安全和不占空間頻率等優點,被廣泛應用于工業、農業、科研、教育、軍事等行業。目前應用電視以其獨特的功能和優點在擴展人們的視野,提高工作效率、減輕勞動強度,實現安全生產、經營等方面已經顯示出廣闊的發展前景和巨大的使用價值。
            應用電視和有線電視都采用同軸電纜或光纜作為電視信號的傳輸介質,其特點是不向空間發射頻率,故稱閉路電視。閉路電視在信號傳輸過程中普遍采用兩種傳輸方式,一種是射頻信號傳輸,又稱高頻傳輸;另一種是視頻信號傳輸,又稱低頻傳輸。有線電視系統采用射頻傳輸方式,而工業電視、交通管理電視、電視臺節目制作系統等都采用視頻信號傳輸方式。我們把采用視頻信號傳輸方式的閉路電視系統稱作應用電視系統。
            電視信號的閉路傳輸方式有視頻傳輸方式和射頻傳輸方式。其中視頻傳輸方式又稱基帶傳輸,指不經頻率變換等任何處理,直接傳送攝像機、錄像機等設備輸出的視頻信號和音頻信號。視頻傳輸方式具有如下特點。
        ?設備簡單,成本低,可直接傳輸高清晰度電視。
        ?工作穩定,圖像質量好。
        ?傳輸距離近,系統容量小。
            視頻信號頻帶很寬,并且起始頻率很低,音頻信號頻率則更低。音頻信號范圍是20HZ~20KHZ,視頻信號在30HZ~4.5MHZ之間。所以信號在電纜傳輸中其振幅在高頻端和低頻端的衰減差很大,特別是相位失真太大就難以用簡單的電路進行補償。由此傳輸干線距離受到很大限制,也決定系統用戶和傳輸路數不能太多。
        ?占有電纜多,節目換接麻煩。
        ?抗干擾能力差。
            同軸電纜的屏蔽層對于頻率越低的信號屏蔽性能越差,因此易受到載波電話、有線廣播、音頻通信等信號干擾。若線纜采用架空明線時還會因天線效應受到頻率為500KHZ~1600KHZ的中波廣播電臺信號的干擾。
        射頻信號傳輸是把射頻和音頻信號對高頻載波信號進行調制,使之成為我國標準電視廣播信號(射頻信號),然后送往干線電纜進行傳輸,與視頻傳輸相比具有如下特點。
        ?設備復雜,匹配要求嚴格。
            該傳輸方式要增加頻率變換設備。由于載波頻率高,容易產生失配反射(駐波),造成用戶收看時圖像重影,因此要求設備與設備之間、設備與電纜之間的連接要阻抗匹配,以保證圖像傳輸質量。
        ?容易與當地電視臺節目爭用頻道。
            射頻傳輸方式主要是有線電視系統采用,有線電視系統就是將多個調制在不同頻道的射頻信號混合在一起,通過一根同軸電纜或光纜傳輸到不同用戶進行收看。該系統易與廣播電視節目爭用頻道,但可通過占用當地空用頻道得到解決,具體方法可由調制器確定頻道。
        ?傳輸距離長,系統容量大。
            由于可使用同一電纜傳輸多路節目,在干線傳輸部分安裝放大器后可延長傳輸距離到幾公里。因此節省大量線纜并攜帶更多的用戶。
        ?增加節目方便,變換內容簡單。
            當節目增加時無需改動線路和增加設備,只需在前端混合部分增加一路輸入接口即可實現。接收時只需按動電視機頻道轉換器即可接收增加后的節目。
        ?容易與外界網絡并網。
            綜上所述,射頻傳輸和視頻傳輸是閉路電視系統的兩種信號傳輸方式,按傳輸方式的不同,可分為有線電視和應用電視兩大類型。在許多場合下兩者又可以結合在一起,組成一個多功能的綜合的閉路電視系統
        初學者園地之弱電系統與應用電視(二)
        第三節、應用電視的種類與發展方向
        一、應用電視的分類
            應用電視系統一般按使用部門、使用環境進行分類。
        ㈠通用工業電視
            主要用于工業生產、試驗、研究等現場的監視。安裝后可提高工作效率、保證安全生產、改善工作環境。
        ㈡教學電視
            電化教學已經逐漸地被認識和接受,并逐步得到普及。電化教學以直觀、形象、生動、感染力強等特點使學生理解深、記憶牢,有助于加快教學進度和提高教學質量。同時降低教師的勞動強度,節省師資和教學設備。
        ㈢醫用電視
            應用電視系統在醫療領域具有廣泛的發展前景。它不僅能進行一般的醫療監護,還可以配合其它電子醫療設備進行病理檢查和治療工作。另外,顯微電視還能進行高難度的手術治療。
        ㈣交通管理電視
            在交通運輸部門安裝應用電視可以實現對城市交通要道、車站、港口、機場、隧道等現場的遠距離監視,掌握交通要道的車 輛情況,起到疏導旅客、保障運輸暢通、防止事故發生的作用。
        ㈤通信電視
            通信電視又稱信息傳遞電視。在當今的信息時代,信號傳輸包括著巨大的信息流,應用電視可以傳遞圖像信息和數據資料。
        ㈥檢測電視
            應用電視不僅可以傳輸供眼睛觀看的圖像信號,而且還具有非接觸性質的電視測量,并且測量速度高、輸出信號易于處理。這種電視系統配以電子計算機可以對移動目標的檢測信號通過處理后轉變成數字信號,輸入計算機再進行處理。因此在宇宙觀測和航天工程上得到廣泛的應用。
        ㈦軍事電視
            這種電視可應用于觀察火箭發射、原子反應堆運行情況,也可用于戰場偵察、目標瞄準、電視制導、空間遙感遙測、空間攝像等方面。在國際方面,應用電視以成為現代化的偵察工具之一,尤其是紅外夜視電視。
        ㈧礦井下電視
            這種電視主要用于光照度很低的井下采礦業和地質勘探的井下現場,配以自動控制系統還可實現自動化生產。
        ㈨農業電視
            主要用于森林防火、大型養殖場和大型水庫水位及河水水位的監視。
        ㈩水下電視
            將特制的水下攝像機沉入海底,可看到美麗的海洋世界,研究海底的地質結構,探索沉船,檢查橋壩、橋墩等水下建筑物。同時水下攝像機也越來越多地使用在水上項目的體育比賽中。
        二、閉路電視的發展方向
            隨著科學技術的發展,閉路電視系統也不斷地進步,同時以其巨大的優勢而不斷得到認可和普及。
            閉路電視的發展方向可歸納為如下幾點:
        ?大型化,多路化。
        ?系統功能更強。
        ?能進行雙向傳輸。
        ?采用光纖作為傳輸介質。
            采用光導纖維作傳輸介質可為擴大用戶量、增加功能、提高傳輸質量、延長傳輸距離、實現大容量雙向傳輸提供了有利條件,是目前閉路電視的發展前途。
        ?數字化、網絡化。
        ?集成化。
            在當今的電視系統應用中,傳統意義上功能單一電視系統已經遠遠不能滿足實際需要,因此各種弱電系統與電視系統的有機結合將形成一個綜合性的弱電集成系統,如火災自動報警系統、擴音音響系統、防盜報警系統、出入口控制系統、電子巡更系統、樓宇自控系統等。
        第四節、安全防范應用電視系統的組成
            應用電視系統一般由前端信號攝取部分、信號傳輸部分、中心控制部分、信號處理顯示部分等四部分組成。小到單路系統,大到上百路、上千路系統,無論功能多少,都可以清楚地區分各部分的不同設備。
        一、前端信號攝取部分:
           這部分設備包括攝像機、鏡頭、云臺、解碼器、燈光、報警探頭、防搶開關、監聽器、支架、防護罩等等。可以根據不同的需要選擇不同的設備,如銀行柜員制系統只需選擇攝像機、鏡頭及防護裝置即可。
            該部分的器材選擇原則是能夠全方位清楚、真實地監視并反映現場情況。
        二、信號傳輸部分:
            信號的傳輸需要不同的電纜,一般需有視頻同軸電纜、帶屏蔽層的多芯控制電纜、電源線等,其選擇尤其是視頻同軸電纜應選擇優質電纜以避免由于電纜質量問題使視頻信號的傳輸質量降低。必要時還可選擇使用視頻放大器、視頻線纜補償器等器材。
        三、中心控制部分:
            中心控制部分是閉路電視系統的心臟,有了這一部分才能實現相應的控制功能,而系統功能強弱、檔次高低在很大程度上取決于中心控制部分器材的選擇。
        一般情況下,該部分包括視頻切換器、音頻切換器、報警處理器、時間日期發生器、畫面分割器、云臺鏡頭動作控制器、視頻分配器、其它自動控制設備等。
            中心控制設備的種類、品牌很多,選用原則是根據實際需要功能,選擇性價比高、能真實還原前端攝取信號的產品。
        四、圖像處理及顯示部分:
            該部分包括器材有錄像機、電視機或專業監視器等。有時也將該部分與中心控制部分合并。
            錄像機、監視器的選用原則是與前端設備相配合,做到檔次一致。如前端選擇460線以上的清晰度較高的攝像機,則監視器應選與攝像機清晰度相差不大的電視或監視器,否則不能體現攝像機的高質量。同樣若攝像機的清晰度不高,選擇高清晰度的專業監視器也無法使觀看到的圖像達到高于攝像機指標的高畫質。
        初學者園地之解碼器
        第四節、解碼器
            解碼器,國外稱其為接收器/驅動器(Receiver/Driver)或遙控設備(Telemetry),是為帶有云臺、變焦鏡頭等可控設備提供驅動電源并與控制設備如矩陣進行通訊的前端設備。通常,解碼器可以控制云臺的上、下、左、右旋轉,變焦鏡頭的變焦、聚焦、光圈以及對防護罩雨刷器、攝像機電源、燈光等設備的控制,還可以提供若干個輔助功能開關,以滿足不同能夠用戶的實際需要。高檔次的解碼器還帶有預置位和巡游功能。
            解碼器按照云臺供電電壓分為交流解碼器和直流解碼器。交流解碼器為交流云臺提供交流230V或24V電壓驅動云臺轉動;直流云臺為直流云臺提供直流12V或24V電源,如果云臺是變速控制的還要要求直流解碼器為云臺提供0-33或36V直流電壓信號,來控制直流云臺的變速轉動。
            按照通訊方式分為單向通訊解碼器和雙向通訊解碼器。單向通訊解碼器只接收來自控制器的通訊信號并將其翻譯為對應動作的電壓/電流信號驅動前端設備;雙向通訊的解碼器除了具有單向通訊解碼器的性能外還向控制器發送通訊信號,因此可以實時將解碼器的工作狀態傳送給控制器進行分析,另外可以將報警探測器等前端設備信號直接輸入到解碼器中由雙向通訊來傳誦現場的報警探測信號,減少線纜的使用。
            按照通訊信號的傳輸方式可分為同軸傳輸和雙絞線傳輸。一般的解碼器都支持雙絞線傳輸的通訊信號,而有些解碼器還支持或者同時支持同軸電纜傳輸方式,也就是將通訊信號經過調制與視頻信號以不同的頻率共同傳輸在同一條視頻電纜上。
            解碼器的電路是以單片機為核心,由電源電路、通訊接口電路、自檢及地址輸入電路、輸出驅動電路、報警輸入接口等電路組成。
            解碼器一般不能單獨使用,需要與系統主機配合使用。
        初學者園地之防護罩
        第六節、防護罩
            為了保證攝像機、鏡頭工作的可靠性,延長其使用壽命,必須給攝像機裝配具有多種特殊性保護措施的外罩,稱為防護罩。除此之外,防護罩還可以盡量防止對攝像機和鏡頭的人為破壞。與云臺設備相似,防護罩一般分為通用型和特殊用途型,又可分為室內型和室外型。
        一、通用型防護罩
            室內防護罩必須能夠保護攝像機和鏡頭,使其免受灰塵、雜質和腐蝕性氣體的污染,同時要能夠配合安裝地點達到防破壞的目的。室內護罩一般使用涂漆或經陽極氧化處理的鋁材、涂漆鋼材、黃銅或塑料制成,如果使用塑料,應當使用耐火型或阻燃型。防護罩必須有足夠的強度,安裝界面必須牢固,視窗應該是清晰透明的安全玻璃或塑料(聚碳酸酯)。電氣連接口的設計位置應該便于安裝和維護。
            攝像機工作溫度為-5℃~45℃,而最合適的溫度是 0℃~30℃,否則會影響圖像質量,甚至損壞攝像機。因此室外型防護罩要適應各種氣候條件,如風、雨、雪、霜、低溫、曝曬、沙塵等。室外型防護罩會因使用地點的不同配置如遮陽罩、內裝/外裝風扇、加熱器/除霜器、雨刷器、清洗器等輔助設備。
            首先,室外防護罩密封性要高,以避免雨水進入。同時進線口要開在防護罩的下方,避免雨水順線纜倒流入防護罩。在防護罩前方還應安裝雨刷,以便及時清理所積雨水和污垢,使攝像機能通過玻璃,攝取清晰的圖像。罩前或玻璃上除霜器,在視窗積霜、積雪時將其融化。
            其次,防護罩內應裝有加熱器,在溫度較低的環境中進行加熱,提升防護罩內部溫度,確保攝像機/鏡頭正常工作;內裝或外裝風扇可以使罩內空氣流通,降低防護罩內的溫度;在多風沙少雨水的地點還要考慮配置清洗器,以便和雨刷器配合隨時對視窗玻璃進行清潔,保證圖像監視效果。
            室外型防護罩的輔助設備控制功能有自動控制和手動控制兩種,像加熱器/除霜器、風扇都是由防護罩內部的溫度傳感器自動啟動或關閉的,而像雨刷器、清洗器等動作是由控制人員通過對控制設備的操作來實現的。
            室外護罩一般使用鋁材、帶涂層的鋼材、不銹鋼或可以使用在室外環境的塑料制造。制造材料必須能夠耐受紫外線的照射,否則回很快出現裂紋、褪色、強度降低等老化現象。在需要護罩耐用、具有高安全度、可抵抗人為破壞的環境中應該使用不銹鋼護罩;經過適當處理的鋁護罩也是一種性能優良的護罩,處理方法有三種:聚氨酯烤漆、陽極氧化、陽極氧化加涂漆。在有腐蝕性氣體的環境中不應該選擇鋁制或鋼制互助;在鹽霧環境中應使用不銹鋼或特殊塑料制成的護罩。
            另外為增加防護罩的安全性能,防止人為破壞,很多防護罩上還裝有防拆開關,一旦防護罩被打開將發出報警信號。
        監控系統中的防護罩種類繁多,一般可按照其形狀分為矩形護罩、墻壁或天花板用護罩、球型護罩、角裝護罩、坡形護罩等。
        ㈠矩形護罩
            矩形護罩是監控系統最為常見的防護罩,成本低、結實耐用、尺寸多樣、樣式美觀。室內型矩形護罩不需要進行特殊的防銹處理,一般使用涂漆或陽極氧化處理的鋁材、鋼材或高抗沖塑料,如聚氯乙烯(PVC)、工程塑料(ABS)或聚碳酸酯(如Lexan)等材料。
        矩形防護罩的開啟結構有頂蓋拆卸式、前后蓋拆開式、滑道抽出式、頂蓋撐桿式、鉸鏈懸吊式、頂蓋滑動式等,各種結構方式都是以安裝、檢修、維護方便為目的。
        ㈡球型護罩
            球型護罩有半球型和全球型兩種,一般室外應用大多采用全球型球罩,室內應用中則會根據現場環境選擇半球或全球型護罩。全球型防護罩一般使用支架懸吊式或吸頂式安裝,半球型防護罩最常見的是吸頂式和天花板嵌入式安裝。
            能夠為罩內鏡頭提供場景光線的塑料球罩有三種:透明、鍍膜(鍍有半透明的鋁或鉻)和茶色。在球罩只作為保護攝像機、鏡頭而不需要隱蔽攝像機的指向時,常采用透明球罩。透明球罩的光線損失最小(10%到15%)。如果希望隱藏攝像機的指向,以獲得附加的安全效果,就需要選用鍍膜或茶色球罩。光線通過鍍膜球罩后回衰減約兩個f-stop(約相當于衰減75%),茶色球罩相對來說效果較好,光線衰減只有約1個f-stop,約50%。
            與矩形護罩視窗使用的平面塑料或玻璃的出色光學質量和透光性能不同,所有球罩都會給圖像帶來一定程度的光學失真,高質量的球型護罩的光學失真很小。攝像機的軸線必須與球罩相交點的外切平面垂直,這樣失真至少是均勻的,最主要的影響是鏡頭的焦距產生微小的變化,這種變化一般是不易察覺或者不另人生厭,否則圖像會出現水平或垂直方向的拉伸,尤其在球罩內裝有云臺是攝像機經常轉動時,圖像的失真就很容易被發現。因此,光學失真是檢驗球罩的重要指標。
            室外型的球罩也和矩形護罩相似,除了密封防護等級要滿足室外環境使用外,內部裝有風扇、加熱器等裝置以補償室外環境溫度的變化。由于球罩不能像矩形護罩那樣安裝雨刷器,因此一般都配有如防雨檐或其它類似的裝置,以防止過多雨水經下球罩滴落,形成水漬,同時還具有一定的遮陽效果。
        ㈢角裝護罩
            角裝護罩是專為室內墻角(兩面墻和天花板的結合處)設計的護罩。一般安裝在面積較小的房間或廳內、電梯轎廂、樓梯井或監獄的囚室內。
            攝像機傾斜安裝在角裝護罩內,指向天花板下面的監視區域,護罩的觀察窗口與鏡頭軸線相垂直。還有一種角裝護罩比較特殊,攝像機在防護罩內指向天花板的上方,攝像機上方裝有前表民反射鏡,可以將天花板下的場景反射給攝像機,反射鏡的位置可以上下左右調整,以改變攝像機的視場范圍。由于反射鏡的場景圖像是倒像,因此攝像機必須顛倒安裝。
        ㈣嵌入式護罩
            嵌入式護罩通常在天花板和墻上,部分外露,部分內藏。這種防護罩適合需要較為隱蔽安裝的場合。
        二、特殊用途護罩
            有時,攝像機必須安裝在高度惡劣的環境下,不僅要像通用室外防護罩一樣具有高度密封、耐高寒、耐酷熱、抗風沙、防雨雪等特點,還要防砸、抗沖擊、防腐蝕,甚至需要在易爆環境下使用,因此必須使用具有高安全度的特殊護罩。
        ㈠高安全度護罩
            這種防護罩一般也稱作鎧裝防護罩,這種防護罩適合安裝在監獄或其它容易政治遭到破壞的場所,是由0.134英寸厚的10號焊接鋼制成,窗口材料為1/2英寸厚、經過抗磨損處理的聚碳酸酯。護罩可經受鐵錘、石塊或某些槍彈的沖擊而不會遭到洞穿或開裂。機殼以大號機械鎖封閉,不宜被拆開。
        ㈡電梯用特殊防護罩
            這是專為電梯使用,經過硬化處理設計的護罩。該護罩用不銹焊接鋼制成具有防撬功能、引入線在護罩背面,一般人無法觸及;視窗是耐磨損的聚碳酸酯。攝像機最佳指向是與兩面互相垂直的廂壁各成45°角,同時與天花板平面成向下45°角,在水平視場角超過90°(廣角)時可以觀察整個轎廂,不會有任何死角。
        ㈢高防塵護罩
            高防塵護罩與通用護罩類似,不同的是這種護罩與外界完全隔絕,可以在多沙和多灰塵的環境使用,如果使用不銹鋼材料還可以用于腐蝕性的環境中。視窗材料是回火玻璃,可提供最大的安全性、耐腐蝕和耐磨損性。為避免罩內溫度過高,常配有遮陽罩和風扇,也可以通過經過過濾的外部壓縮空氣源來維持找內溫度。
        ㈣防爆護罩
            防爆防護罩與防爆云臺的遠離相同,也必須符合防爆和防粉塵爆炸電器設備的安全規定。所用材料與云臺相同,通常為厚壁全鋁結構或不銹鋼結構。防爆防護罩的直徑一般為6”、8”、10”等,引入線借口都配有防爆密封件。如果防爆防護罩內空間在容納攝像機、鏡頭組件之外還能內裝解碼器將避免解碼器重新制作防爆外殼的煩惱。
        ㈤高壓護罩
            高壓護罩可在有害大氣中使用。通過在機殼內填充加壓惰性氣體,可以達到國家防火協會的要求。這種護罩采用經過耐腐蝕處理的厚壁鋁材制造,視窗為1/2英寸厚的回火拋光玻璃。護罩中填充壓力為15磅/平方米的低壓氮氣。氮氣是完全惰性的,可以避免護罩內的電火花或電氣故障引起的爆炸。護罩本體與外蓋之間墊有密封用的O型密封圈。所有的電氣連線都要經過氣密型密封圈引出。
        ㈥高溫護罩
            高溫護罩是指攝像機應用在大于40℃,靠自然對流和輻射換熱不能達到正常工作溫度的環境時,保護攝像機、鏡頭正常工作的護罩。對于高溫環境,防護罩應采取特殊的冷卻降溫手段。常見的冷卻系統有風冷系統、水冷系統、半導體冷卻系統,還有渦旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。
            風冷系統仍然使用的是空氣流動冷卻原理,采用強迫通風的方式將冷卻劑(凈化空氣)送入防護罩或防護罩隔層中,將防護罩內熱量帶出,達到冷卻目的。強迫通風冷卻系統有直接冷卻和間接冷卻兩種。
            在環境溫度大于80℃(如加熱爐、煉鋼爐等)靠強迫風冷已無法控制溫升時,可采用強迫水冷系統。水的導熱系數和比熱均比空氣要大,因此與風冷相比,大大減少了有關換熱環節的熱阻,提高了換熱效率。護罩含有內建的水夾套,可以有效地將攝像機和鏡頭與外界環境隔離。根據用途的不同,材料可以是鋁材或者不銹鋼。護罩內部裝有風扇,使罩內空氣往復循環,以提高熱傳遞效率。強迫水冷系統有兩種基本型式,一種是水冷防塵型,其結構較為簡單,不帶報警裝置和空氣濾清系統,鏡頭可使用定焦或變焦鏡頭,用于80℃的環境。另外一種是爐內高溫型,可用于溫度高達1600℃的環境,其結構較為復雜,整個系統有報警、空氣濾清系統、維修快門和高溫自動退出系統。
            高溫自動退出系統在探測到攝像機冷卻功能發生故障時,電動氣動控制的退出裝置會自動地把攝像機從燃燒室中退出,避免攝像機、鏡頭損壞。一般出現下列情況時退出系統啟動:⑴探頭頂部的冷卻水溫度超過預定值(≤40℃);⑵壓縮空氣故障或壓力降到預定值(≤0.4Mpa);⑶探頭處凈化空氣孔道故障或壓力降到預定值(≤0.02MPa);⑷水流量小于預定值(≤6.8升/分);⑸空氣或水監測線路中斷;⑹主電源電壓故障;⑺控制裝置或控制中心室發出退出命令。
            半導體冷卻系統又稱為溫差電致冷,是建立在幾個不同的半導體效應基礎上的冷卻方法。當兩種不同的導體組成一電偶,通以直流電流時,電偶的相應接頭處會發生吸熱和放熱現象,這種效應在金屬中很若,而在半導體中則比較顯著。半導體致冷無機械轉動部分,具有無噪音、無震動、壽命長、結構簡單、安裝容易、可靠性高等特點,不需要冷卻劑,致冷程度可根據電流進行調節,其缺點是消耗規律較大,必須使用直流電,工作電流大。
        初學者園地之紅外燈
        第七節、紅外燈與其它輔助照明設備
            為了使攝取的圖像層次清楚、對比度合適,必須保證攝像機的最佳照度,在環境照度不能滿足要求時,需要配置輔助照明設備以達到攝像要求。
            視頻信號的標稱值為1Vp-p,標準值為0.7Vp-p,最低照度時的視頻信號值為1/3到1/2的標準植。所以攝像機在最低照度時的圖像,決不會“如同白晝一樣”。另外,攝像機在最低照度時產生的圖像清晰度,是用電視信號測試卡進行測式的,其黑白相間的條紋,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我們在現場觀察時有時不具備這樣的條件,比如:樹葉和草地的反射率很低,反差很小,就不易獲得清晰圖像。因此實際使用當中不能以攝像機標稱的最低照度作為衡量現場環境照度的標準。
        一、普通照明設備
            電視監控系統使用的光源種類取決于觀察時的具體時間,尤其是是外應用場合。在白天,工作條件會隨著天氣情況的變化(晴天、陰天、雨天等)而變化,因為天氣的變化會引起室外光線光譜組成的變化。輔助照明設備很多,可以使用民用照明設備即可,在夜間,最常用的有鎢絲燈、鹵鎢燈、鈉燈、水銀燈和高強度放電金屬弧光燈等。
            每種自然光源和人造光源都有其獨特的色譜組成,這可能對某種攝像機有利,也可能對其不利。大部分黑白系統的圖像質量只取決于照明光線的總能量,或攝像機所接收到的能量,而無法辨別光纖中的不同顏色。如果光源的光譜曲線正好落在傳感器的敏感區域內,照明光線就可以得到最高效率的運用。
            彩色CCTV系統的情況就復雜多了。對于可以感知可見光譜中所有這些顏色的光。而為了取得較好的彩色平衡,光源的光譜曲線必須與傳感器的靈敏度相匹配。大多數彩色攝像機都具有自動白平衡控制功能,它可以通過電子電路自動進行調整,以實現合適的彩色平衡效果。光源中必須包括所有可見光中的彩色,這樣才能在監視器上重視這些顏色。太陽、鎢絲燈、鹵鎢燈、氙燈等寬帶光源可以產生相當好的彩色圖像,因為它們的光譜中含有所有顏色的頻率。汞弧光燈和鈉蒸氣燈等窄頻光源的光譜不連續,因此顏色再現效果較差。水銀燈發出的紅光很小,因此在汞弧燈下,紅色物體就會變成黑色的。同樣道理,高壓鈉燈發出大量的黃色光、橙色光和紅色光,藍色或藍綠色的物體在這種燈光下也會變成黑色、灰色和褐色。低壓鈉燈只產生黃色燈,因此不能用于彩色CCTV系統。
            使用人工照明時,還要考慮照明光束的角度和鏡頭的視場角。寬束泛光燈能以相當均勻的照度為大面積區域提供照明,從而產生亮度均勻的圖像。窄束光源或聚光燈只能照到小面積區域,照不到的區域會非常暗。照度不均勻的場景所形成的圖像也會具有不均勻的亮度。為了提高光線的利用率,攝像機鏡頭的視場角最好與光源的光束角相匹配。如果燈光只能照亮場景的一部分、攝像機的視場角應該調整到觀察區域所需要的角度。使用自然照明時,不存在光束角問題,自然光源通常能夠均勻地為整個場景提供照明。
            所有具有一定溫度的物體都可以發光。改變發光體的溫度可以改變光線的強度和顏色。例如,鐵塊在逐漸加熱時,首先會變成暗黑色,接著變成血橙色;在鋼鐵廠里,鐵水呈現黃白色,因為它的溫度比血橙色的低溫鐵塊高。白熾燈里的鎢絲在加熱時發出的光幾乎全是白光。物體加熱到能夠發光的狀態成為“白熾”,這也是“白熾燈”的由來。彩色電視系統中常用到的“色溫”就是指物體被加熱到不同顏色時的溫度。
            有的發光物體被加熱時會同時在不同頻率上發出同等強度的光。科學家稱該物體為黑體輻射體。黑體輻射體根據一定的物理定律發射紫外光、可見光和紅外光。
            鎢絲燈和太陽的發光特征與黑體類似,它們能夠發出含有連續光譜的光,也就是說,它們所發出的光包括所有波長的單色光。其它像水銀燈、熒光燈、鈉燈和金屬弧燈等光源發出光在光譜上就不是連續的它們的發光頻帶較窄,水銀燈只發出藍綠色光,鈉燈則只發出橙黃色。
        二、紅外燈的原理
            采用常規的可見光照明,不僅不能隱蔽,反而更加暴露監控目標(在居民小區還有擾民問題)。隱蔽的夜視監控,目前都是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術。被動紅外攝像技術是利用任何物質在絕對零度以上都有紅外光發射,人體和熱機發出的紅外光較強,其它物體發出的紅外光很微弱,利用特殊的紅外攝像機可以實現夜間監控。但是,這種特殊的紅外攝像機造價昂貴,而且不能反映周圍環境狀況,因此在夜視系統中不被采用。在夜視系統中經常采用主動紅外攝像技術,即采用紅外輻射“照明”,產生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外光,輻射“照明”景物和環境,應用普通低照度黑白攝像機、白天彩色夜間自動變黑白攝像機或紅外敏感型低照度彩色攝像機,感受周圍環境反射回來的紅外光實現夜視。
            光是一種電磁波,它的波長區間從幾個納米(10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可見的只是其中一部分,我們稱其為可見光,可見光的波長范圍為380nm - 780nm,可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光,波長比紫光短的稱為紫外光,波長比紅外光長的稱為紅外光。
            普通CCD黑白攝像機不僅能感受可見光,而且可以感受紅外光。這就是利用普通CCD黑白攝像機,配合紅外燈可以比較經濟地實現夜視的基本原理。而普通彩色攝像機不能感受紅外光,因此不能用于夜視。
        三、紅外燈的種類
            紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導體固體發光(紅外發射二極管)紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。其原理及特性我們介紹如下:
        ㈠紅外發射二極管(LED)紅外燈
            由紅外發光二極管矩陣組成發光體。紅外發射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結,外加正向偏壓向PN結注入電流激發紅外光。光譜功率分布為中心波長830 -- 950nm,半峰帶寬約40nm左右,它是窄帶分布,為普通CCD黑白攝像機可感受的范圍。其最大的優點是可以完全無紅暴,(采用940~950nm波長紅外管)或僅有微弱紅暴(紅暴為有可見紅光)和壽命長。
            紅外發光二極管的發射功率用輻照度μW/m2表示。一般來說,其紅外輻射功率與正向工作電流成正比,但在接近正向電流的最大額定值時,器件的溫度因電流的熱耗而上升,使光發射功率下降。紅外二極管電流過小,將影響其輻射功率的發揮,但工作電流過大將影響其壽命,甚至使紅外二極管燒毀。
            紅外發光二極管的伏安特性與普通硅二極管極為相似。當電壓越過正向閾值電壓(約0.8V左右)電流開始流動,而且是一很陡直的曲線,表明其工作電流對工作電壓十分敏感。因此要求工作電壓準確、穩定,否則影響輻射功率的發揮及其可靠性。
            紅外發光二極管輻射功率隨環境溫度的升高(包括其本身的發熱所產生的環境溫度升高)會使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠距離紅外燈,熱耗是設計和選擇時應注意的問題。
            紅外發光二極管最大輻射強度一般在光軸的正前方,并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強度為最大值的50%的角度稱為半強度輻射角。不同封裝工藝型號的紅外發光二極管的輻射角度有所不同。
        ㈡熱輻射紅外燈
            熱輻射現象是極為普通的,物體在溫度較低時產生的熱輻射全部是紅外光,所以人眼不能直接觀察到。當加熱500度左右時,才會產生暗紅色的可見光,隨著溫度的上升,光變得更亮更白。在熱輻射光源中通過加熱燈絲來維持它的溫度,供輻射繼續不斷的進行。維持一定的溫度而從外部提供的能量與因輻射而減少的能量達到平衡。
            輻射體在不同加熱溫度時,輻射的峰值波長是不同的,其光譜能量分布也是不同的,
        經特殊設計和工藝制成的紅外燈泡,其紅外光成分最高可達92 - 95%。其光譜范圍是很寬的,普通黑白攝像機感受的光譜頻率范圍也是很寬的,且紅外燈泡一般可制成比較大的功率和大的輻照角度,因此可用于遠距離紅外燈,這是它最大的優點。其最大不足之處是包含可見光成份,即有紅暴,且使用壽命短,如果每天工作10小時,5000小時只能使用一年多,考慮散熱不夠,壽命還要短。
            在克服熱輻射紅外燈缺點方面,首先是研制和應用了高通紅外濾波鋼化玻璃。波長愈長,紅暴愈小,甚至可達到全無紅暴,但是,紅外光的效率愈低,紅外燈發熱就愈高。紅外玻璃的波長可根據用戶對紅暴要求高低加以選擇,一般而言,相同有效輻照距離時,對紅暴要求愈高,造價愈高。紅外玻璃經過鋼化,可以耐受急冷急熱的變化,在內部紅外燈泡由于可見光濾除的部分,轉化產生熱量,溫度會很高,外部冷風及雨雪的突襲下,急冷而不致損壞。為提高熱輻射紅外燈的壽命,采用了光控開關電路,以減小其工作時間;采用了變壓穩壓整流電路,使其發光功率得以充分發揮而且提高了紅外燈的壽命;而更重要的是考慮燈絲冷阻是非常小的,如 100W紅外燈泡,燈絲熱阻為529Ω,這時的工作電流只有0.4348A,而冷阻只有36Ω,紅外燈接通電源瞬間為6.39A瞬時功達到1470W,這一瞬間燈絲負荷過載達幾十倍,這對燈絲壽命有非常大的影響。人們研制的燈絲保護電路,相信紅外燈燈泡的工作壽命會成倍增長。此外,還增加了延時開關電路以防環境的光干擾。
        四、紅外燈的選擇與使用
            紅外燈的選擇最重要的問題是成套性,即紅外燈與攝像機、鏡頭、防護罩、供電電源等的成套性。在設計方案時對所有器材綜合考慮設計,把它作為一個紅外低照度夜視監控系統工程來考慮設計。有的人買完了攝像機、鏡頭、防護罩、電源之后甚至安裝之后才去考慮購買紅外燈,這是不正確的,在考慮成套性時,特別要注意以下幾個問題。
        ㈠用黑白攝像機或特殊彩色攝像機
            CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍,其感光光譜不但包括可見光區域,還延長到紅外區域,利用此特性,可以在夜間無可見光照明的情況下,用輔助紅外光源照明也可使CCD圖像傳感器清晰的成像。而普通彩色攝像機為了能傳輸彩色信號,從CCD器件的輸出信號中分離出綠藍紅三種基色視頻信號,然后合成彩色電視信號,其感光光譜只在可見光區域。
            隨著技術的進步出現白天彩色/晚上黑白攝像機,它采用兩個CCD進行切換或采用一個CCD利用數字電路的切換來實現,但是存在黑白照度偏高、有的對彩色色彩的不利影響等缺點。而紅外低照度彩色攝像機紅外感度比一般攝像機高4倍以上,隨著成本的降低,會成為發展趨勢的。
        ㈡要求選用低照度攝像機
            攝像機的最低照度是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時的景物光亮度值。測定此參數時,還應特別注明鏡頭的光圈F的大小。例如使用F1.2的鏡頭, 當被攝影景物的照度值低到0.02Lux時,攝像機輸出的視頻信號幅值為標準幅值700mv的50%-33%,則稱此攝像機的最低照度為0.02Lux/F1.2。有的攝像機生產廠家給出不同光圈F時的最低照度。當選擇攝像機最低照度高于紅外燈要求時, 紅外燈的有效距離將受到一定影響。應當提醒用戶的是市場上出售的攝像機技術性能標出的最低照度有兩種不正常情況,一種是攝像機制造商所標的最低照度是所謂的靶面照度,即CCD圖像傳感器上的光照度, 它比景物照度低10倍左右;另一種是有個別攝像機制造商或銷售商虛報最低照度。目前市場上比較經濟的黑白攝像機,有的最低照度標為0.01~0.02lux,它們的實際最低照度僅為0.1~0.2Lux, 如果,使用的紅外燈要求攝像機的最低照度為0.02Lux,必然影響紅外燈的有效照射距離,而購買最低照度0.02Lux的攝像機,價格可能比0.1~0.2Lux攝像機最少高一倍左右。
        ㈢要求攝像機的尺寸規格
            攝像機標稱尺寸日趨小型化,目前市場上的攝像機尺寸規格有1/2"、1/3"、1/4",攝像機尺寸大,接收的光通量大,攝像機尺寸小,接受的光通量少,如紅外燈標稱的有效距離是1/2"攝像機條件下試驗的,如采用1/3"或者1/4"攝像機,有效距離也將受到一定影響。1/3"攝像機光通量只有1/2”攝像機光通量的44%。
        ㈣鏡頭的尺寸規格
            與攝像機的尺寸規格同理,不再贅述。需要注意的是紅外光源由于波長長,反映到普通非紅外鏡頭上會比可見光焦點略深一些,所以在用了紅外燈夜間成像時,會感覺焦距稍微模糊一點。
        ㈤攝像機和鏡頭的功能要求
            攝像機有自動電子快門功能,AGC自動增益控制功能,鏡頭有自動光圈,以適應晝夜照度很大的變化。
        ㈥電源供應
            電視監控系統前端設備的電源供應要統一考慮設計。紅外燈的電源供應,考慮到紅外管的工作電流對供電電壓十分敏感,而電纜長度不同對直流電壓衰減不同。在多個紅外燈距控制室的距離相差較大時,采用DC12V集中供電可能使距控制室近的紅外燈供電電壓高,距控制室遠的紅外燈供電電壓低。加之電源電壓調整上的偏差,可能造成電壓過高的紅外燈壽命縮短甚至燒壞,電壓低的紅外燈發射功率不足。因此建議盡可能采用AC22V供電或配一對一的直流穩壓電源,這種直流穩壓電源有的在電網電壓波動在AC100V-245V時輸出直流電壓都是穩定的,保證紅外燈紅外輻射功率都是穩定可靠的。
            防護罩對紅外燈的效果也有影響,紅外光在傳輸過程中,通過不同介質,透射率和反射率也不同。不同的視窗玻璃,特別是自動除霜鍍膜玻璃,對紅外光的衰減也不同。
        畫面分割器
            在有多個攝像機組成的電視監控系統中,通常采用視頻切換器使多路圖像在一臺監視器上輪流顯示。但有時為了讓監控人員能同時看到所有監控點的情況,往往采用多畫面分割器使得多路圖像同時顯示在一臺監視器上。當采用幾臺多畫面分割器時,就有可能用與多畫面分割器相同數量的監視器將所有攝像機傳送來的多個畫面同時顯示。這樣,既減少了監視器的數量,又能使監控人員一目了然地監視各個部位的情況。常用的畫面分割器為四畫面、九畫面和十六畫面。
        畫面分割器的基本工作原理
          采用圖像壓縮和數字化處理的方法,把幾個畫面按同樣的比例壓縮在一個監視器的屏幕上。有的還帶有內置順序切換器的功能,此功能可將各攝像機輸入的全屏畫面按順序和間隔時間輪流輸出顯示在監視器上(如同切換主機輪流切換畫面那樣),并可用錄像機按上述的順序和時間間隔記錄下來。其間隔時間一般是可調的。
        主要性能:
          1.全壓縮圖像,數字化處理的彩色/黑白畫面分割器;
          2.四路(或九、十六路)視頻輸入并帶有四路(或九、十六路)的環接輸出;
          3.內置可調校時間的順序切換器和獨立的切換輸出。根據攝像機的編號對全屏畫面按順序切換顯示,敏路畫面的顯示時間可由用戶自己進行優化編程調整;
          4.高解像度以及實時更新率。畫面指標為512×512象素,更新率為25-30場/秒;
          5.錄像帶重放時可實現1/4(或1/9、1/16)畫面到全屏畫面變焦(還原為實時全屏畫面);
          6.與標準的SUPER-VHS錄像機兼容(有的還具有S-VHS接口);
          7.有報警輸入/輸出接口,可與報警系統聯動。報警時可調用全屏畫面并產生報警輸出信號啟動錄像機或其它相關設備。也就是說,當報警信號產生時,與該警報相關區域的場景將以全屏畫面顯示出來,并可自動錄像。用戶可自行設定警報的持續時間和錄像的持續時間。報警輸入接口數目與畫面輸入數目相同;
          8.八個字符的攝像機名稱。用戶可自已編程設定給每個攝像機最多達八個字符的名稱;
          9.報警畫面疊加、視頻信號丟失指標。該功能可方便用戶快速檢查出現丟失的原因;
          10.設置屏幕菜單編程/調用。編程簡單、操作容易,人-機界面友好;
          11.電子保險鎖。用戶可自行設定密碼,被允許的操作者才能進行系統的操作。
        云臺其實云臺就是兩個交流電組成的安裝平臺,可以水平和垂直的運動。監控系統所說的云臺是通過控制系統在遠程可以控制其轉動以及移動的方向的。
        云臺有多種類型:
        ?按使用環境分為室內型和室外型,主要區別是室外型密封性能好,防水、防塵,負載大。
        ?按安裝方式分為側裝和吊裝,就是把云臺是安裝在天花板上還是安裝在墻壁上。
        ?按外形分為普通型和球型,球型云臺是把云臺安置在一個半球形、球形防護罩中,除了防止灰塵干擾 圖像外,還隱蔽、美觀、快速。
          在挑選云臺時要考慮安裝環境、安裝方式、工作電壓、負載大小,也要考慮性能價格比和外型是否美觀等因素。
        是安裝、固定攝像機的支撐設備,它分為固定和電動云臺兩種。   
        固定云臺適用于監視范圍不大的情況,在固定云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機的水平和俯仰的角度,達到最好的工作姿態后只要鎖定調整機構就可以了。   
        電動云臺適用于對大范圍進行掃描監視,它可以擴大攝像機的監視范圍。電動云臺高速姿態是由兩臺執行電動機來實現,電動機接受來自控制器的信號精確地運行定位。在控制信號的作用下,云臺上的攝像機既可自動掃描監視區域,也可在監控中心值班人員的操縱下跟蹤監視對象。   
        云臺根據其回轉的特點可分為只能左右旋轉的水平旋轉云臺和既能左右旋轉又能上下旋轉的全方位云臺。一般來說,水平旋轉角度為0°~350°,垂直旋轉角度為+90°。恒速云臺的水平旋轉速度一般在3°~10°/s,垂直速度為4°/s左右。變速云臺的水平旋轉速度一般在0°~32°/s,垂直旋轉速度在0°~16°/s左右。在一些高速攝像系統中,云臺的水平旋轉速度高達480°/s以上,垂直旋轉速度在120°/s以上
        初學者園地之中心控制設備(一)
        第四章  中心控制部分
            中心控制部分是整個監控系統的核心,系統的各項功能均由控制部分的各種設備實現。中心控制設備接收傳輸設備傳送的視頻、音頻、數據、報警等各種信號,對接收的信號進行各種方式的控制、操作、處理、整合以實現系統所需要的功能并使的信號的格式符合重現設備的要求。
        第一節、四畫面分割器
            四畫面分割器是一種專業的視頻處理設備。它可以將四個畫面壓縮組合后顯示在同一個畫面上。其優點是節省多個其它的視頻設備,直觀性強。
            考察畫面分割器的質量和檔次的標準是:
        ㈠顯示圖像是否為實時圖像,包括錄像的重放。
        ㈡每幅小畫面的圖像信息量的多少。
        ㈢時基較正性能是否良好。
        ㈣亮度、色度、灰度級別。
        ㈤錄像回放功能。
        ㈥字符設定、調整功能。
        ㈦其它諸如報警、操作、時間日期發生等功能。
        ㈧尺寸、外觀等物理特性。
        ㈨工作電壓、功耗等電器特性。
            畫面分割原理是這樣的:外來的圖像信號經模擬/數字轉換器(A/D)轉換為數字信號后,分別在水平和垂直方向上按照2:1的比率壓縮、取樣、存儲。存儲器內的各路樣點信號在同一時鐘的驅動下順序輸出,再經數字/模擬轉換器(D/A)轉換成一路的模擬信號進行顯示。
            畫面分割器除具有分割圖像顯示外,還可通過操作設定視頻圖像的順序切換、單畫面顯示、分割顯示等。較高檔次的畫面分割器可使錄像機錄制的分割圖像進行單畫面的放大回放。
        第二節、多畫面處理器
            這里所講的多畫面處理器是另外一種高級的視頻圖像處理設備。在港臺稱之為畫框處理器(Frame Processor),歐美地區稱之為數字多工處理器(Digital  Multiplexer)。由于采用的是場切換或幀切換技術,因此也可以稱之為幀場切換處理器。
            一幀圖像是由兩場掃描組成,因此幀切換的時間間隔為40ms,場切換的時間間隔為20ms。
            在實際應用中,幀場切換器必須與錄像機配合使用,它可以將各監控點傳來的多路視頻信號以幀/場間隔進行切換并用一臺錄像機進行記錄。回放時通過幀場切換器進行多畫面或單畫面的回放。錄制的單幀圖像是與實際監視相同的未壓縮畫面,對細節分析十分有利。但是由于是切換式錄像,存在丟幀/場現象,因此同一監視點記錄的圖像在回放時會產生卡通效應。
            在幀場切換器中經常會提到單工與雙工類型。所謂雙工處理從電路結構上看,其一部分電路要處理送往錄像機的視頻信號,另一路要處理送往監視器的視頻信號。但是對于雙工的定義,各個廠家定義不同,我們習慣于美國公司的定義方式,即能夠在記錄或重放錄像帶的同時可以監看多路圖像分割顯示。這樣的雙工處理器可實現兩臺錄像機同時放像和錄像而互不影響,同時在錄像的同時不影響觀看分割圖像。
            可以講,幀場切換器的性能和檔次要高于四畫面分割器,但是其錄像的丟幀現象卻給安防記錄帶來不便。因此歐美國家的一些廠家采用了一種基于視頻圖像移動監測技術的“動態時間分配”輸出方式,通過對畫面的活動情況進行連續分析,并根據畫面的活動狀況確定優先處理的攝像機,使該路圖像獲得更多的錄像時間。這樣就能有效降低活動畫面的丟幀數量,使錄制的圖像接近于實時。
            幀切換器一般有4路、8路、9路、16路等,場切換器一般有4路和8路。
            幀場切換器除為我們帶來強大的錄像功能外,還具有多項畫面處理和其它操作功能,如畫中畫顯示、單畫面顯示、多畫面任意組合分割顯示、圖像數碼變焦放大、視頻信號丟失檢測、時間發生、圖像通道名稱標題編輯以及報警處理功能等。
        第三節、視頻/音頻切換器
            視頻和音頻切換器電路基本一樣,由于視頻處理比音頻處理要復雜得多,因此以視頻切換器為例講述其工作原理。
            我們知道,原始的監控系統是沒有切換器的,是一臺攝像機接駁一臺錄像機或監視器。即使現在,在需要的場合如柜員制系統中仍有使用。但當通道數量增多,如成百上千并且無需逐一不間斷監視時,一對一實現勢必造成監視器、錄像機增多,從造價、監控室布局等方面形成浪費、臃腫的狀態。同時現代多功能監控系統需要的多種聯動功能也無法實現。所以視頻/音頻切換器應運而生。
            經過多年的探索和努力,切換器從簡單的琴鍵開關式、繼電器切換式發展到大規模模擬開關集成電路切換式。
            從輸入輸出的切換方式分類有矩陣式切換器、順序切換器、分組切換器。順序切換器功能簡單,已經成為監控系統中的一種附屬設備,而不再作為系統主控制器使用。分組切換器的多項功能已經在矩陣切換器中得到應用,所以使用的場合較少。現在最為常見的是矩陣式切換器。
            矩陣是一個數學名詞,下面給出了一個n列、m行的矩陣。其中元素用a來代表。
              1       2    . . . . . . n
        1    a11     a12   . . . . . . a1n
        2    a21     a22   . . . . . . a2n
        3    a31     a32   . . . . . . a3n
        .     .       .    . . . . . .  .
        .     .       .    . . . . . .  .
        .     .       .    . . . . . .  .
        m    am1     am2   . . . . . . amn
            從這個矩陣可以看出,矩陣中的每一種元素均代表一種狀態。我們把行作為矩陣式切換器的輸入,那么矩陣中行的數量m就代表攝像機的數量或系統輸入通道數量;把列作為矩陣式切換器的輸出,那么矩陣中列的數量n 就是監視器的數量。因此矩陣中每一種狀態代表系統的輸入、輸出狀態。如a32代表第三路攝像機圖像在第二個監視器上顯示,依次類推。因此所有通道的圖像都可以在任何一個監視器上顯示;同理所有監視器都能顯示任何一個通道的圖像,而相互不影響。這就是矩陣式切換器的巨大優勢,有時也可以講具有這樣的高級圖象切換功能的才是矩陣切換器。基于此功能,矩陣切換器對于圖象的切換就不僅僅是原始的手動定點切換,而增加了更多的如序列切換、分組切換、群組切換、圖象巡游等功能,有的矩陣廠家干脆稱為“萬能切換”。同時輸出口的增多,又可以增加分控顯示的數量,滿足了現代監控系統的需要。
            視頻/音頻切換器的電路大同小異,只是矩陣電路規模不同。一般分為輸入、切換、輸出電路。在輸入電路中主要解決視頻圖像信號的阻抗匹配和放大。輸出電路同樣解決的是阻抗匹配和放大問題。在矩陣電路中,除必須的模擬開關集成電路或專用視頻矩陣切換集成電路外,多用微處理器通過軟件程序進行控制,數據信息的交換在數據總線上進行,各對應選擇地址將在地址總線上進行通訊。在當前的矩陣切換器中絕大多數都采用了模塊化設計,除了必須的CPU控制卡外,分別有視頻輸入卡、視頻切換輸出卡、云臺鏡頭控制的通訊卡、報警接口卡、與計算機通訊的通訊卡等。模塊化的設計對于系統的擴容、維護都極為方便。
            現階段的控制器對前端的操作都使用標準計算機通訊編碼,另外報警等功能的聯動使得控制器中還應有編碼電路和報警信息接收電路。這部分電路根據報警處理方式的不同和編碼的特殊性而具體分析。總的來說,切換器接收到報警信息(包括報警通道的號碼和報警類型等)后,將其置入數據總線,CPU按軟件程序的設定進行響應,在地址總線上輸出對應通道的地址碼,使矩陣電路將對應通道的圖像顯示于主監視器上,完成報警后圖像自動切換功能。
           鍵盤動作一般來說是這樣實現的:鍵盤的每一個鍵都有自己的鍵值,CPU按軟件程序中的約定隨時對鍵盤進行掃描或者在按鍵動作時向CPU發出響應請求由CPU進行瞬時響應。當按下某鍵后,CPU得到該鍵的鍵值,并進行相應的標準編碼,編碼過程可以在切換器中進行,也可在鍵盤中直接完成。動作命令經編碼后從線纜傳至前端解碼器,得到了動作的遙控實現。若屬對視頻或報警的操作,則切換器將該編碼通過數據總線送入CPU處理,得到對應動作的地址碼或通訊數據,來使其它電路及矩陣電路響應。有的控制器鍵盤并不是隨時對鍵盤進行掃描,而是當鍵盤發出控制命令時,CPU卡接收分析加以響應的。
        初學者園地之中心控制設備(二)
        第四節、報警處理器
            報警處理器是將所有前端報警信號收集,將發生報警通道的信號進行處理并輸出多個開關量控制燈光、錄像機等設備的自動啟動,同時輸出報警通道編碼并傳送至主控器(切換器)。
            報警處理器按處理方式的不同分為總線式和多線式。
            總線式是指所有前端探頭的信號均由一根雙絞線傳輸,各探頭有自己的地址,處理器將傳來的信號進行分析,得到報警探頭的地址碼,再按多線方式進行響應。總線式報警處理設備多、結構較復雜,尤其是前端需有解碼器對探頭信號進行變換,同時對地址碼進行設置。處理器中也要有相應的信號變換和識別電路。總線制的優點是可大大節省電纜,降低費用,并給施工帶來方便。十分適用于前端探頭較多并且較為集中的情況。
            多線式處理方式就是各個探頭互不干擾地將信號線和電源線匯集至控制室,并分別將探頭信號線與報警處理器的對應通道輸入端相連。多線式方式仍為現今報警處理的主導方式。
            報警處理器電路可分為信號輸入、信號識別、響應輸出等部分。信號輸入部分的作用是將各種報警信號變成微處理器或邏輯電路能夠處理的電平信號;信號識別電路將信號進行分析,確定報警與否,同時將該報警信息按設定的方式提取對應的地址;響應輸出部分電路的作用是將得到的地址信息轉換成與切換器對應的編碼信息并送入切換器,同時對報警信息進行響應觸發報警輸出電路,如警報聲音、繼電器輸出等。
            報警處理器可以作為單一的控制設備使用,也可以與切換器等其它設備共同組成綜合性監控系統。
        第五節、多媒體控制設備
            多媒體監控系統是集中了多媒體計算機技術,尤其是數字圖像處理及圖像傳輸的最新技術的新一代監控系統。它融音視頻處理、系統信息管理、系統控制及網絡通信于一體,代表了監控系統的發展潮流,且被越來越多的閉路電視監控系統所選用。
            對于簡單的多媒體系統來說,僅僅是在原來的監控系統中添加多媒體計算機和相應的控制軟件以及圖像采集卡,仍然保留原系統中的控制器。計算機與系統控制器之間通過RS-232串行通信口實現控制。系統控制軟件的界面類似于系統控制鍵盤(模擬鍵盤),或根據矩陣控制器的協議將控制命令編輯在多媒體顯示/操作界面中,當用鼠標點擊模擬鍵盤或控制界面的相應按鍵時,系統控制軟件即可根據控制協議將控制指令通過RS-232通信口送入系統主控制器完成控制操作。系統的前端解碼器仍然靠RS485通信口與主控制器連接。這種多媒體實際上只是為用戶提供了一個更為友好的人機操作界面,并增加了一些信息管理、電子地圖等功能,同時計算機的使用也為將來的功能擴展提供方便。通常這種多媒體控制方式稱為圖形用戶界面(Graphic User Interface,簡稱GUI)
            而真正意義的多媒體監控系統是指系統的主控制器由高性能的工控機取代,并且將主控端的全部設備(如視頻矩陣切換卡、音頻矩陣切換卡、遠程通信卡、數字化視頻處理卡、漢字疊加卡、網絡通信卡等)都以功能卡的形式裝進工控機的機箱中,因而系統的集成度更加完善、穩定性進一步提高。當整個監控系統中各分控端也是由多媒體計算機承擔時,如果這些計算機已經聯網,則各個分控計算機與系統主機的通信可以直接根據TCP/IP協議經由網絡傳輸,實現對整個監控系統的控制。
        一、多媒體監控系統所具備的功能:
            ㈠對安裝者、系統管理員、各級操作員可分別授予不同的權限,以適應安全保密的要求,防止系統被非法使用。
            ㈡授權安裝者可使用軟件對整個系統進行任意設置。
            ㈢系統軟件窗口具有很強的系統編程設置功能,具有了工程應用中二次開發能力。
            ㈣可使用電子地圖了解監控區域的全貌,同時使用鼠標器點擊監控點后的圖像、聲音自動彈出,操作更加直觀、方便。
            ㈤真正意義的多媒體系統在圖像處理中還加入了多畫面分割顯示功能,取代了由幀場切換器或四畫面分割器實現的原有功能。
            ㈥圖像觀察尺寸可以在一定要求下由用戶自行設定。
            ㈦具有短時間的壓縮或未壓縮的數字錄像功能,十分利于報警后錄像的要求。
            ㈧操作的界面集成于顯示器的屏幕上,操作靈活。
            ㈨采用工控機的多媒體監控系統還加入了視頻報警功能。
        二、多媒體監控系統的特點:
        ㈠安全性
            多媒體監控系統提高了對災害和突發事件的防御能力,它不受各種人為因素的干擾,按部就班地按照預先設定的程序完成每一步工作;電子地圖的引入使監控布局更加合理、直觀,能最大限度地避免遺漏;視頻報警功能使布防更加靈活,報警更為可靠。
        ㈡靈活性
            模塊化的設計大大降低了施工難度,給維護也帶來極大的便利。因此從系統配置、工程安裝調試到系統擴容都更為靈活。
        ㈢信息化
            計算機和網絡建設的發展為多媒體監控系統提供了一個以計算機為中心的監控平臺,為今后網絡信息化的建設奠定了堅實的基礎。
        ㈣智能化
            以多媒體計算機為控制中心,通過系統軟件實現控制界面的可視化及控制環境的多媒體化,可方便地實現靈活機動智能化控制。各部分有機地組合,由計算機統一分析、統計、處理,完成預定的每一步操作,真正實現臨危不亂。
        ㈤現代化
            多媒體技術的應用不僅使安防理論上升到一個新的高度,而且從系統的結構、技術的實現到通信接口技術的應用無不體現了最現代化技術的實際應用。
        三、多媒體監控系統控制部分的組成:
        ㈠圖形用戶界面(GUI)
            在GUI監控系統中,除了原有的主控制器(包括視頻切換、音頻切換、報警處理各個單元)外,增加了多媒體計算機、圖像捕捉設備以及控制軟件。多媒體運行的軟件環境多以Microsoft  Windows軟件作為操作平臺。
            圖像、聲音采集卡是多媒體系統中不可缺少的專業設備。圖像卡主要用于在屏幕上開窗口以顯示切換器輸出的活動視頻圖像,并進行凍結、實時采集、存儲;聲卡則用于對輸入的音頻信號通過有源音箱還原監聽。一旦音視頻信號以文件形式被采集到計算機中,就可以用計算機對其進行各種處理。
        ㈡多媒體監控系統
            這里以工控機為核心,包括遠程通信卡、視頻矩陣切換卡、音頻矩陣切換卡、數字化視頻處理卡等。除了組成部分與功能的不同外,其它的軟件運行環境、硬件配置等與普通多媒體系統相同。
        第六節、其它設備
            視頻處理產品很多,如時間日期發生器、字符(中、英文)發生器、視頻分配器、線纜補償器、時基校正器、視頻存在丟失檢測器、云臺鏡頭控制器以及高速數字圖像傳輸系統等,由于有的技術原理十分復雜,有的在實際中不常應用,有的屬于較低檔產品,因此其工作原理在這里不作專門討論。現就一些主要設備的功用作一下介紹。
        一、時間、日期發生器:
            該設備可產生與實際相吻合的時間和日期,并能通過簡單操作進行調整,再通過內部視頻、字符疊加電路將產生的時間、日期字樣顯示到屏幕上。這樣,使用時間日期發生器后,圖像就有了時間記錄,方便了檔案存儲和查詢。
        二、字符疊加器:
            這個設備與時間日期發生器一樣,可產生英語或漢語字符顯示在圖像上,使用戶觀看一目了然。漢字字符有兩種實現形式。一種是固定的,需要將所需漢字固化在存儲器中,這種方式簡單、價格低、實現容易,但不能修改,一旦前端設備由于需要作位置變動時,字符的修改就需要專業的廠家或原廠家實施,過程麻煩、時間長,現在已經逐漸被淘汰。另一種是動態字符疊加器,可以與PC機相連,由用戶使用字符設置軟件進行字符的動態設置,字符的內容、顯示方式等都可以由用戶設定,這種方式操作靈活、易于擴充、修改方便,是當前字符疊加器的主流。
        三、視頻分配器:
            由于系統中某路圖像可能需要供多個處理設備,如監視器、矩陣切換器、多工器、錄象機等,根據視頻信號的特點,必須加入視頻分配器對視頻信號進行分配。其作用是對分配后視頻信號進行阻抗匹配、放大、同步調整等,避免視頻信號衰減、阻抗不配引起的圖像質量下降。
        四、時基校正器:
            電視圖像信號在電-磁和磁-電的變化過程以及傳輸過程中會產生特殊的相位畸變,引起單位時間內的圖像信號不能在單位時間內轉化或恢復,我們稱其為時基誤差。嚴重時會使圖像出現錯誤的色調和同步丟失,造成信號滾動、跳動、閃爍等現象。
            時基校正器是一種校正時基誤差的專用設備。這種設備可將信號重新排列整齊,即給信號不同的延時,使提前的部分多延時一些,滯后的部分少延時一些,所以時基校正器是一個延時量可控的延時設備。
            現在應用的時基校正器多是數字式,校正范圍寬。其校正方法是對重放信號進行脈碼調制(PCM),將其變為數字信號,然后存入與該信號同步的時鐘存儲器中,同時由基準同步信號產生的讀出時鐘又連續地從存儲器中取出數字信號,由于讀出速度是均勻的,所以信號的排列是整齊的。將讀出的信號再進行數字/模擬轉換輸出,從而保證了圖像信號的傳輸質量。
        五、云臺、鏡頭控制器:
            該設備適用于規模較小,無解碼器的前端使用。一般都采用多線制控制,其原理也極其簡單,只是將云臺和鏡頭的工作所需電壓產生,通過線纜傳至前端與對應動作連接即可。操作則使用按鍵或一般的琴鍵開關即可實現。
        網絡攝像機問答1
        網絡視頻產品可能碰到的常見問題及回答
        一、 如何解決動態IP問題?
        我們提供三種解決方案:1、用我們電信機房提供的域名解析服務器,給客戶免費提供一個二級域名 ;2、用花生殼來做域名解析;3、自建域名解析服務器,我們提供軟件。
        二、為什么遠程傳輸會出現不連貫現象?
        無論是M—JPEG還是MPEG4的壓縮格式的視頻服務器,在圖像色彩和傳輸速度都達到人們完全滿意的程度,至少需要1。5M的上傳帶寬,現在上傳帶寬都小于512k,所以在實際應用中會出現圖像不連貫的現像。
        三、 能不能IE瀏覽?
        能,網眼視頻服務器和網絡攝像機都有WEB功能,我們直接用IE就可以瀏覽。
        四、 錄像錄在什么地方?
        錄像方式靈活,可以錄在專用的監控服務器上,也可存儲在磁盤陣列中,而且網絡內的任一臺電腦,只要安裝了網眼監控軟件就可以進行錄像。
        五、軟件收不收費?
        軟件是我們自己的開發的,所以我們向客戶免費提供軟件。如需更改,按難易程度收費,簡單的修改不收取任何費用。
        六、可不可以傳輸聲音
        M-jpg格式網絡攝影機沒有語音,可配音頻服務器實現IE瀏覽器雙工語音通訊;或選用mpeg-4網絡攝像機或者網眼視頻服務器。
        七、網絡攝像機鏡頭是CCD,還是CMOS?
        我公司提供的是CMOS網絡攝影機,而且支持。
        八、網絡攝像機傳輸距離受不受限制?
        網絡攝影機與普通攝影機不同,只要網絡連接得到,就能獲取遠程影像。只要網絡攝像機和交換機之間的網線不超過一百米就沒有問題。
        九、網絡攝像機能不能控制云臺、鏡頭(PTZ)?
        有的可以,有的不可以,根據客戶的具體需求,而且網絡攝影機內部帶有多種協議,支持多種解碼器PTZ控制
        十、網絡攝像機有沒有報警功能?
        我們一路的網絡攝像機有一個報警輸入輸出接口,可以外接紅外煙感警笛等報警器。智能聯動各種自動化設備,而且都支持動態偵測。
        網絡攝像機問答(二)
        一、實時傳輸一路圖像占用多少網絡帶寬?
        我們建議正常使用要求200KB以上,完全達到實時25偵每秒,上行帶寬不要低于1。5M。目前,一般的局域網,xDSL、有線電視或小區寬帶等能提供國際真實IP的寬帶即可使用;
        二、錄像硬盤容量空間要多大?
        根據客戶錄像的天數來選擇硬盤的大小,我們可以對照下表來選擇:(單位G)
        三、 如何實現多點統一管理?
        將所有的網絡攝像機和視頻服務器通過軟件集中到一起,我們的軟件最多可以同時看25路畫面。方便監控和管理。(詳情請看軟件介紹)
        四、網絡攝像機有沒有USB接口接到電腦上?
        網絡攝像機與普通的攝像頭(USB攝像頭)不同 網絡攝像機是因為內部裝有網絡視頻服務器,故不用增添另外的計算機或軟件,只要連接電源和LAN電纜就能在遠處看到影像。 但是,USB攝像頭是因為自身沒有服務器,而是以用戶PC機的Windows操作系統為基礎的, 所以網絡攝像機通過網線和電腦相連,不用USB線和電腦相連。
        五、 網絡攝像機上使用的影像壓縮方式是什么,那種方式好?
        日前網絡攝像機主要有兩種壓縮方式,M – JPEG壓縮方式MPAG4壓縮方式,不能說好種方式好,主要根據客戶的不同需求來選擇那種壓縮方式。在帶寬足夠的情況下,兩種壓縮方式都可以。在帶寬不足時,如果要看到清楚的畫面為主,就選擇M–JPEG壓縮方式;如果要看到流暢的畫面就選擇MPAG4壓縮方式。
        六、網絡攝像機圖像的傳送速度多快?
        最多每秒可壓縮、傳送30畫面影像。?但是,傳送速度是隨著接入者的PC規格和網絡容量以及線路狀態的不同而不同,所以不可能每位接入者都能看到以最大傳送速度傳送的影像。
        七 同時接入的用戶最多可以達到多少名?
        可以同時接入的接入者數是指多人瀏覽而不影響瀏覽的速度。在多人瀏覽的情況下,我們一般采用服務器轉發的方式,這樣可以做到100人同時瀏覽。
        網絡攝像機問答(三)
        一、網絡攝像機和視頻服務器可以連接的網絡種類都有哪些?
        網絡攝像機和視頻服務器支援所有網絡種類的訪問。 * ADSL, Cable Modem, ISDN,
        等基本全都包括。
        二、安裝在外部時,網線可以延長多少米?
        根據網線的質量好壞,我們建議電纜最長不要超過100m。
        三、 網絡攝像機 是否可以安裝在室外使用?
        因為 網絡攝像機 是不防水的,所以安裝在室外時要罩上可防水的護罩才能使用。
        四、有沒有利用Netscape瀏覽器接入 網絡攝像機 的方法?
        網絡攝像機 可以利用 Netscape 瀏覽器看影像,版本要在5.0以上。
        五、網絡攝像機可不可以在外接攝像機?
        可以,網眼的webcam 540就可以另外在接三部攝像機,而且IE瀏覽時,可以單畫面循環看,也可以四畫面同時瀏覽。
        六、可以遠程存儲嗎?
        使用webcam專用錄像軟件就可以在遠程把實時傳送的影像儲存起來, 而且圖像清晰。
        七 、網絡攝像機 分辨率可調嗎?
        我們的網絡攝像機分辨率調節一共有三種:160x120 320x240 640x480 ,而且
        八、 網絡攝像機支持視頻輸出到監視器嗎?
        有的可以,有的不可以,網絡視頻服務器都可以。
        九、網絡攝像機動態偵測可以畫分區域嗎,并錄像?
        整個監控畫面被分成25個小區域,用戶可以任意選區其中的區域,并且可以對選中的監控區域進行1-20級的敏感度設置。 這樣當有東西移動時將被網絡攝像機檢測到,同時進行錄像。
        十、 網絡攝像機可以制定錄像計劃嗎?
        可以。用戶可以預約錄像、設定每周的錄像計劃。
        網絡攝像機問答(四)
        一、 當某個區域有意外情況發生時網絡攝像機如何提醒用戶?
        有意外情況發生的監控畫面將彈出到屏幕的最前端,并發出警報聲。警報聲可以自己設定。 如果有電子地圖,電子地圖會彈出報警視頻窗口。
        二、網絡攝像機的管理員密碼可不可惜更改?
        當您購買了我們的網絡攝像機和網絡視頻器后,我們建議你更改管理員的密碼,這樣您就有最高的管理權限,非受權用戶就無法看到監控的圖像。
        三、 如果忘了管理員密碼怎么辦?
        沒關系, 網絡攝像機 后有一個reset鍵,簡單一按一切又回到從前。
        四、網絡視頻服務器可以控制廣場上的燈的開關嗎?
        我們網絡視頻服務器有一個開關量輸出,不但可以控制燈的開關,只要是開關信號我們都可以用視頻服務器進行遠程控制。
        五、網絡攝像機和網絡視頻服務器可不可以遠程升級?
        可以,我們的產品都可以進行遠程升級,方便快捷。
        六、可不可以把視頻嵌入到我們的軟件中去?
        可以,我們給您提供一個SDK開發包,您可以按您的軟件要求進行二次開發,我們和天津雅閣合作的地磅監控系統就很好的和地磅信息管理系統結合在一起了。
        七、監控圖像可以看到網絡中去嗎?
        完全可以,沒有問題,我們做了許多網眼直播,比如做一個公司網上直播宣傳,新聞發布會的現場網絡直播,幼兒園網上看寶寶(收費的)。
        工程抗干擾四大基本要領—— “一防,二避,三抗,四補”[原創]
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        一防:設防,將干擾拒之門外,措施:
        1. 線纜穿鍍鋅鐵管,走金屬線槽;
        2. 線纜埋地;
        3. 采用雙絕緣雙屏蔽抗干擾同軸電纜;
        4. 攝像機與護罩絕緣,護罩接大地;
        二避:改變視頻原信號傳輸頻帶或傳輸方式,避開視頻帶寬內的干擾,措施:
        1.采用光纜,微波、射頻等調制方式;
        2.采用數字變換、處理和傳輸方式;
        三抗:外界電磁干擾已經通過傳輸電纜“混入視頻信號中”,解決辦法就是“抗”,措施有:
        l 傳輸變壓器抑制50/100Hz低頻干擾;
        l “斬波”技術;
        l 視頻預放大提高“信號/干擾”比(信噪比)技術:理論上實踐上都應該是可行的。但在處理線纜傳輸失真和附加放大失真問題上,還有待完善。
        l “加權抗干擾器”,不調制不變換,保持原視頻基帶傳輸方式,同時具有抑制干擾和視頻恢復雙重功能。
        四補:抗干擾是提高圖像質量的措施之一,還要同時考慮到補償傳輸線纜和設備引入的衰減和失真,恢復視頻信號原有特性,確保圖像質量。“加權抗干擾器”和“視頻恢復主機”,都具有圖像質量控制恢復功能;
        ………………
        抗干擾四大基本要領,是從不同的技術側面采取的不同措施,掌握了它們的原理、性能和使用方法,在工程中靈活運用,才能立于不敗之地。
        關于抗干擾四大基本要領,這種提法還只是個人意見,不一定確切。目的是對工程抗干擾技術措施的認識和選擇,力求探討出一種清晰明了概念和要領。不再茫然,不再無所適從,不再為誤導宣傳所左右,做出更多、更高水平的樣板工程。

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        監控系統防雷保護設計

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