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安防培训一1. 什么是CCD摄像机？CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。2. CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。3. 分辨率的选择 评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。4. 成像灵敏度通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.4。 参考环境照度：夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux 电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux 室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux20cm处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux5. 电子快门电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。 6. 外同步与外触发外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。7. 光谱响应特性 CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm)，分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。8. CCD芯片的尺寸 CCD的成像尺寸常用的有1/2、1/3等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 芯片规格 成像面大小(宽X高) 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm防培训二CCD摄像机质量对网络摄像机的影响提要：网络摄象机(网络摄象服务器、视频服务器、网络视频转换器等)采用的CCD摄像机的质量对带宽的影响很大，采用优质的CCD摄像机可以大大减少网络摄象机的带宽。 1. 问题的提出 网络摄象机技术的发展，特别是宽带网络的普及，使得基于网络的网络监控应用正在普及。灵活的监视和控制配置、与信息网络紧密融合、长距离远程监控等优势都是传统监控所不可比拟的。如何正确掌握及合理应用网络摄象机是用户面临的新课题。 网络摄象机实际应用中的主要问题，第一是图像压缩技术问题：第二就是网络带宽数据传输问题。所谓解决带宽问题的实质就是如何在有限的带宽上传输更高质量的图像，当然还有计算机操作系统软件管理能力的提高（解压）问题；图像数据压缩技术的发展以及高速中央处理器的应用等都是解决网络摄象机图像压缩问题的基础技术，许多技术（特别是MPEG4）的发展，无疑使我们今天的网络摄象机能够比以前取得更大的图像压缩比。但是否有了这些就足够了呢？答案是否定的。 2. 提高原始参考图像质量是图像压缩的关键 在一定的压缩技术和一定的应用环境下，是什么因素影响网络摄象机的带宽呢？这就是系统前端使用的CCD摄像机是否能够送出稳定干净的图像，即每一帧都作为新增加原始参考图像呢，还是作为不变的可压缩的变异图像，这个因素往往被大家忽视。不稳定不干净的图像输入到网络摄象机后，网络摄象机识别为新增加的原始参考图像而被重新传输。本来不变的可压缩的变异图像被误判成新增加原始参考图像，表现为带有色偏、色滚、画面扭曲或滚动、干扰条纹、噪点等等。实践证明，网络摄象机传输的这些不稳定不干净的图像本来应该作为没有变异的图像传输，那么这些图像数据所占用的传输带宽就一定很大。为什么会出现这个结果呢？这要从图像数据压缩原理去理解。 图像数据压缩通常主要通过两个环节来实现：第一个环节是对图像尺寸的压缩，图像尺寸越小，图像数据就越短，从而达到压缩数据量的目的。第二个环节是对图像形成过程的压缩，就是在连续图像传输的过程中，我们只传输图像中变化的部分，而使相对静止的部分不传输，这样使图像数据变短而实现了压缩，也就减少占用过多的带宽，。 比如，我们监控一个房间里的情况。在房间里没有人或动物走动时，我们看到的图像是静止的，此时网络摄象机没有必要重复传输那么多相同的画面，所以静止状态所占用的带宽很小。而当有人或动物走动时，网络摄象机只需传输图像变化的部分，这样就使整个图像数据大为减短。图像数据虽然减短了，但是仍然忠实的记录了房间内的全部情况。网络摄象机在识别图像是静止还是活动的依据主要是检测图像的灰度（或色阶）是否发生变化，没变化就是静止的，反之就是活动的。可是影响灰度变化的因素不仅是移动的人和物体，而且还有光线的变化和我们上面提到的不稳定和不干净图像噪声信号的影响，在网络摄象机的眼里，即使是静止的房间，对于这些不稳定不干净的图像它也认为是变异的画面而增加了图像的数据，而这些是我们不需要的。 3. 采用优质CCD摄像机确保变异图像减少 采用优质CCD摄像机可以提高信噪比和实现高速追踪白平衡是确保变异画面减少，从而减少网络摄象机带宽的关键。 没有噪声的画面就是干净的画面，表现的指标就是信噪比高，相反，信噪声比不好的CCD摄像机的画面中充满噪点，而噪点在画面中的位置是没有重复性的，每一祯画面都不一样，在网络摄象机看来每幅都是全屏变化的图像，压缩后数据最大，占用的带宽也最多。实验表明，这样的画面数据比干净画面的数据要大30%以上甚至更多，这就是我们很多用户的网络摄象机带宽增大的主要原因之一。 另外一个参数是CCD摄像机的追踪白平衡的速度，这个参数实际上反映的是CCD摄像机中所用的DSP芯片的运算速度指标，普通CCD摄像机的DSP的运算速度为10万次/秒，优质CCD摄像机中的DSP的运算速度可达1000万次/秒，整整差100倍。DSP快了有什么好处呢？比较容易想到的是色彩漂移问题，因为运算速度快慢直接影响到它对白平衡跟踪的速度。我们可以用日光灯环境来说明这个问题。 一般的CCD摄像机白平衡速度通常是在120毫秒到160毫秒之间，也就是说大致需要68个图场（PAL制为50场/秒）才能完成1个白平衡的变化，这样的速度肯定跟不上日光灯光源的变化。日光灯1秒钟亮灭的变化为100次，也就是20毫秒就要变化一次，显然一般摄像机是跟不上这个变化速度的，因此在日光灯照明的环境下，所摄图像就会产生色偏和色漂移的现象，原本静止的画面就会变成颜色周期性变化的“活动“图像，这样受骗的自然又是网络摄象机了。但是如果CCD摄像机的DSP的运算速度快，如仅用1毫秒就可以平衡一次白平衡的变化，就完全可以得到非常稳定的图像。这个例子的启示是：随着环保和节能要求的不断提高，脉冲式照明的应用也会日益广泛，而在这样的形势下，网络摄象机对采用的CCD摄像机的DSP的运算速度的要求就会变成必须了，也就是说，对CCD摄像机DSP的运算速度的要求将成为网络监控（硬盘录像机也一样）的一项指标。 从以上的分析可以看出，优质CCD摄像机（提供52db-60db的信噪比指标和1000万次/秒DSP运算速度）可以大大提高网络摄象机的应用质量。 当然，影响CCD摄像机画质的指标还有CCD的灵敏度指标，灵敏度指标高的CCD摄像机可以提高照度低时的信噪比。 值得说明的是，CCD摄像机的清晰度指标对画质的影响不大，而对网络摄象机的带宽的利用有极大影响。清晰度越高的图像占用存储空间越大，盲目追求网络摄象机的高清晰度不仅提高了使用造价，而且增加了图像的传输、处理和存储数据，这是不科学的选择。安防培训三当CCTV Monitor接上摄影机或录放影机后，现场或所录的影像便呈现在Monitor上，就像平时所看到的电视屏幕，那究竟影像是如何形成 的？ 影像形成的动作原理影像信号输入Monitor后，Monitor必须将此复合信号（comp。site signal）给予分离并解码。主要分 离出 R、 G、 B三原色信号与H（水平）、 V（垂直） 二个同步信号。 R、 G、 B三原色信号经过解码后， 并加以放大以便推动 CRT的阴极（cathode），释放 出电子束。此电子束经过 Mask（屏幕）后撞击萤光(phosphor），而产生亮点。H（水平）与V（垂直）二个同步信号则分别经 过放大处理以便使 Monitor的偏向线圈产生扫瞄电 流，此电流所产生的磁力带动电子束的运行方向。 如此配合便是我们所看到的影像画面了！ 萤幕（Display）分类 市面上的萤幕种类有大家最为熟悉的电视萤 幕，还有个人的PC Monitor，以及CCTV产业中的 Monitor。而萤暮又区分为数种类型，例如一般的 CRT映像管萤幕及新流行的液晶显示萤幕等等，以 下便是更详细的分类： 基本上监视器的萤幕分为发光型与非发光型。 一、发光型 1CRT（Cathode Ray Tube）阴极射管线 2VFD（VACuum FIuorescent DispIay）萤光显 示管 3LED（Light Emitter DispIay）发光二极体 4PDP（PIasma DispIay PaneI）电浆显示板 5EL（EIectro Luminecent）电光光面板） 其中CRT是CCTV监视器最常采用的萤幕映像管，另外VFD与CRT类似，多用於小型管与数字显示；PDP分有AC与DC型，具有高亮度、多色彩、高解析度的侵点，常用於战斗机上的仪表版：EL於1935年为法国Destriau所发明，分有AC与DC型及有机无机型。可以作为 LCD的光源，柔软可弯曲、色彩多、价格低、轻、薄、省电，如常用於车上的冷光仪表板。 二、非发光型 此种萤幕本身不具有发光的功能，包括： 1LCD（Liquid CrystaI DispIay）液晶显示 2ECD（EIectro Chromic ChemicaI DisPIay） 电化著色显示 3EPID（EIectrophoretic Indication DispIay） 电泳动显示 LCD是属於较新的萤幕显示方式，具有省电与轻薄的优点。PC Camera所采用就是LCD，而一些 C C T VM O n i t o r也开始采用。虽然LCD是监视器萤幕的趋势，但是它仍然无法取代传统的CCTV Monitor。因为LCD本身不发光，如果装於室外，便无法辨识；另外，LCD有视角上的问题，角度一偏斜，就会看不清楚。而监视器多半置於室外，观看距离较长，装置LCD Monitor就会产生上述的问题。 另外，ECD属於电化学，是使用氧化还原法，可以著色与消色（On、O的达到显示效果。 目前仅CRT、LED、LCD、PDP可以达到高解析度的要求；CRT、LED、PDP、VFD可达到高亮度的要求；CRT、LED、VFD、EL、LCD可达到多色彩的要求。 系统分类 一、电源系统 1电压系统：100V127V220V260V 2频率系统：5050Hz 3插头型式：A、B、C、D、E、F等六种。 由於各地区的电压系统、频率系统、插头型式不一，因此监视器的制造必须符合各地区的标准而生产不同规格的监视器。例如澳洲与南非的电压系统高达250V，如果要外销至澳洲与南非就必须生产符合260V的产品。在频率与插头型式方面也是如此，有些国家的插头是3孔插头，而台湾明年规定所有新的建筑物都要改成3孔插头，这样也较符合用电安全。 二、彩色系统 世界上有3种彩色方式即NTSC方式，以L方式及SECAM方式，彩色方式及采用国家如下： 1NTSC：NatiOnaI TV Svstem Committee， F H（Horizontal）水平频率：157 K H z， FV（VErtical Frequency）垂直频率：60Hz， Burst（系色信号）：358MHz 采用国家包括美国、加拿大、瓜地马拉、台 湾、日本、夏威夷、波多黎各、墨西哥等。 2PAL：PhaSe AIternating Line， FH：15.625KHz，FV：5OHz，Burst：斗斗3MHz 采用国家包括英国、荷兰、澳大利亚、瑞士、 瑞典、丹麦、西德、挪威、比利时、西班牙、 葡萄牙及其属地，如曾是属地的香港及印尼。 （法国除外之欧洲自由国家） PAL系统是全世界最多国家采用的系统，而 paL系统中又区分成数个系统，如中国大陆所 采用的是自行研发的PAL。D系统，英、德则 是PALB或PALG系统。 3SECAM：SequentiaI CoIor And MOduIation，FH：15625KHz，FV：主OHz 采用国家包括法国、苏俄、甸牙利、东德、保 加利亚、波兰。（主要地区为法国及东欧国 家）。由以上得知，每个地区的系统不尽相 同，而中东地区因为受到来自各国驻军的影 响，包括了数种以上的系统。 为了适应各国不同的系统，目前较先进的 CCTV Monitor朝向多系统发展，如此不仅可 符合外销多国的需求，也能减少库存的压力。 在售价上现在多系统的监视器已与单系统的监 视器价格并核差别。 三、扫瞄系统 1InterIace：交织扫瞄，如NTSC，趴L， 1Frame：2FieId，NTSC有307固画面SEC。 InterIace是二个FieId曼起来形成一个画面，容 易有书面闪烁的情形，一般电视所采用的就是 InterIace，不过因为距离远及动态书面，所以 较感觉不出闪烁的情形。InterIace比Non InterIace能达到较高的解析度。 2NonInterIace：非交织扫瞄，如：VGA， 1 Frame：1FieId，不闪烁 非交织扫瞄如办公室的电脑萤幕属於此类。 四、色温 Monitor为了有统一的颜色标准，所以制订了 色温，将颜色数字化，如国际照明协会所定的仄、 座标图，利用X座标与Y座标标示出颜色的标准范 围。人眼睛所看的颜色又因种族眼球颜色及年龄有 所差别。比如西方人蓝眼球所看的白色会稍微偏 红，而东方人黑眼球所看的白色会稍微偏蓝。因此就有： 19300。K：东方黑眼球，在0300。K色温下， 为东方黑眼球所看到的白色 25500。K：西方蓝眼球，在5500。K色温下， 为西方蓝眼球所看到的白色。 五、地磁 地球上除了南北二极磁场不同外，还包括其他小的磁场，共有大小57固磁极。磁场的不同会影响CRT Monitor的电子束运行，因此在不同的地区Monitor就要调整适合当地的磁场，否则画面将出现弯曲、倾斜或模糊的情形。 目前已有飞利浦（PhiIips）的CRT技术，可以适合任何的地区。 六、频宽与解析度 一、频宽Band Width：MHz解析度：BW SO：TVL 所谓的频宽就像一条管子的大小，所能进出的资料容量。如NTSC系统的频宽最窄，最高只有6MHz：PAL系统最高可达7MHz：YC信号可达10MHz：而电脑的VGA信号可高达斗O200MHz。 解析度的大小依照频宽 8 0换算得来，如NTSC系统为6 80一480，最高解析度为480条：PAL系统为7 80：560，最高解析度为560条。 七、控制方式 是指在Monitor上可控制的方式，包括：VR：VariabIe Resistance可变电阻式。为类比方式，通常以手动旋纽方式控制。DigitaI：数位控制。可以将控制信号数位化后，容易做各种处理，如记隐储存，同时可以减少VR零件可靠度较差的问题。SD： Screen DispIay。例如电视的萤幕上有音量、色彩、选台等符号大小的显示，PCMonitor更是直接在萤幕上操作，目前 CCTVMonitor也朝此方向发展。 八、输入信号 CVBS：COmp。site Video Bar SignaI 。728（Video）十0.272（Sync）：1 Vpp CVBS是一般录放影机或摄影机最常用的输入 信号，也是最常见的输入信号。信号大小为1 Vp 一输入阻抗：75 Q及Hi。Impedance串接时使 吊目前CCTV M0nitor都有输入阻抗切换SW，主 要提供当一支摄影机必须连接二台以上的Monitor 时串接使用。YC信号：Y：Luminance，C：CoIor。 YC信号是将亮度与彩色信号分离，是高解析度的 信号。目前较新技术的Monitor皆可以适用此种信 号。 九、CRT。 TVGrade：14”：O63mm屏距， TV等级的1斗”CRT点距为O63mm，目前有 90的CCTV Monitor为此种较低解析度的等级。 HiResoIution：14”：O28mm屏足臣 19：O27mm屏距 PC Monitor大都为1 4。，O28mm屏距，高解 析，或是近年流行的1977t O27mm屏距。 目前低解析与高解析的CRT价格已所差无几， 因此现在新的CCTV Monitor都开始使用1斗 n： 。28mm屏距的CRT。 十、系统搭配 1With Quad 2WithtCher 3Sp。t。utput 通常多支摄影机都会搭配四分割器或跳台器， 再接Monitor使用，现在有些Monitor已把四分割与 跳台的功能包括在内。另外，Sp。t Output功能的Monitor可接2个信号，用手动的方式选择跳台。 十一、黑白系统 1BIA：EIectronics IndHstry Association 如同彩色信号NTSC系统。EIA扫瞄线为525 条。 2CCIR：COInmittee ConsuItatif InternationaI Des Radiocommunique 如同彩色信号PAL系统。CCIR扫瞄线为625 条。 CCTV MOnitor与PC Monitor的差异 一般PC用Monitor的解像度（ResoIution）较 高，且会随著使用者的VGA卡（显示介面卡）与显 示程式而改变。常见的有：640 4 8 0、8 00 6。、1。4 7 6 8、1 2 S O1 024等，而CCTV Monitor则因其信号源（摄像机Camera）通常采用 电视系统的讯号编码方式来记录并传输影像；所 以，CCTV Monitor的解像度便较固定，即 NTSC、PAL或SECAM等系统。 产品发展趋势 CCTV Monitor产品发展趋势最重要的是朝向数位化的发展，亦即类似PC Monitor的一些指令直接屯萤幕上的符号或数据来操作，不再由手动来转动萤幕的旋转钮，其次CCTV Monitor将朝向与Camera等影像传输设备做整合性的发展，使Monitor不只具备监看的功能，同时也拥有其他附加的功能，综合说来主要方向如下： 1monitor加装四分割器或自动跳台器：一台 monitor可以同时监看多个区域为产品发展趋 势，而整合性产品其成本可以比分开来购买省下 约307。的成本，且易於施工安装不占用太多空 间。 2monitor加装喇叭与自动警报设备。 3结合数位化技术与DSC（Digital still Camera）结 合或以数位化控制方式来操控monitor。 4黑白与彩色CCTV monitor并存发展。不过彩色 的数量或有渐多的趋势。 5高解析度彩色CCTV monitor渐受重视。安防培训四CCTV即Closed Circuit Television 的缩写，是闭路电视系统的意思。其利用电学原理，透过光学镜头所摄取的影像光能，经由摄影机内的芯片(CCD)或摄像管(tube)转变为电能，再经由电缆线及一些用途不同的辅助器材传送到监视器上，使电能回复光能呈现在屏幕上。 目前大多数新式系统中，除特殊运用外，多采用CCD摄影机，此种趋势在将来会更普遍。所谓CCD(charge coupled device，电荷耦合组件)为一摄像组件，此组件可将光线变成电荷，并可将电荷储存及转移，且能令储藏之电荷取出，使电压发生变化。 CCD摄影机与摄像管摄影机比较时，具有下列优点：(1) 体积小，重量轻。(2) 低残像。(3) 磁场不会影响到画面。(4) 抗震动、抗撞击。(5) 寿命长。 CCD尺寸 摄影机所使用之CCD可分为2/3、1/2、1/3等尺寸类别。因为影像表面变小，图素数量及敏感度(sensitivity)随之减少。最近已将此问题解决，为了节省成本，制造商多采用1/3CCD。 电源 (1) 交流电源(AC mains) (2) 24V交流电源(24V AC)此类摄影机另需加装一个24V AC的转接器。 (3) 单电缆(one cable)此类摄影机之电源(DC power)来自同轴电缆(需加装控制器)，此电缆供视频信号输出使用。 分辨率(resolution)通常是指水平解晰度，除非特别指定垂直时。 (1) 水平解晰度(horizontal resolution) 其数目是由明显的垂直交互黑白线条之最大数目乘以0.75而得。一般以CCD之图素(pixel)数量及摄影机的电子特性决定。(2) 垂直解晰度(vertical resolusion) 其数目是由明显的水平交互黑白线条之最大数目而得。一般以扫描线的数目及扫描方法而得。 黑白 / 彩色若监视一个景物的位置或景物的移动时，建议选用黑白摄影机。彩色摄影机适用于景物细部辨别做实时(real time)的监视。通常黑白摄影机比彩色摄影机更为敏感，所以黑白摄影机适用于光线不足之地区或夜晚无法安装照明设备之地点。 照度(illumination)依照安装地点的亮度来选择摄影机。如果地点的亮度超过最低物体亮度10倍以上时，画面一定清晰 。 同步系统(synchronization system) 进行发射机及接收机同步时，须完成信号同步。水平同步信号控制水平扫描，垂直同步信号控制垂直扫描。 同步系统分为下列四种： 内同步(internal synchronization)藉由摄影机的内同步信号产生电路之同步信号来完成操作。 外同步(external synchronization)藉由一个外部的同步信号产生器，将同步信号分送到摄影机的外同步输入来完成同步。 电源（行锁定）同步(power（line-lock）synchronization)利用摄影机的AC电源周波来完成垂直驱动(VD)同步。 功能 电子快门(electronic shutter)固体摄像素子的电荷累积时间，依电子的可变性而控制曝光时间的功能。此一功能可使摄影机捕捉快速移动之物体。 白平衡(white balance)对于彩色摄影机为配合光源而调整颜色再现的功能。 (1) 自动白平衡(automatic white balance；AWB) 自动储存物体预设的白平衡。适用于固定光源的地方。(2) 自动追踪白平衡(automatic tracking white balance；ATW)可经常对一个物体的色温变化追踪和侦测，并自动调整白平衡。适用于定期光源改变的地方，例如夜间用萤光灯来替代天然光线之地方。 光圈(iris)(1) 手动(manual)光圈 当亮度变更时需手动调整光圈，所以适用于亮度不变的地方。(2) 自动(auto)光圈 因亮度变更时光圈可自动调整，所以适用于每天定时光源会变换的地方。 Video input型式镜头内有电路来侦测进入镜头里的光度。 DC input型式镜头内无光度侦测电路，反之有些摄影机内部加上了光度侦测电路，故镜头本身较便宜。 镜头之选择 镜头选择与摄影机选择同样重要。依照监视时被观察物体之尺寸(观察范围)、物体亮度变化及CCD尺寸来选择镜头的型式。一般有下列几项选择条件： 焦距(focal length) 必须注意物体到摄影机之距离及观察尺寸。 镜头种类 可分为广角(wide angle)、望远(telephoto)、标准(standard)、伸缩(motorized)、针孔(pin-hole)、棱镜(prism)。 安装座分为C mount及CS mount。 孔径比(aperture ratio)孔径比可指示镜头的亮度，亦即我们在规格上所见的F值(F-stop number)。此比率是镜头的光圈直径(D)与镜头焦距(f)之比；数值愈小，光圈愈大，透过的光线愈多。F=f/D 监视器之选择依照黑白或彩色及屏幕大小来选择监视器。 外围设备因安装位置环境需要及监视作业周全与便利，必须加装许多外围设备，如回转台、防护罩、跳台器，甚或矩阵控制器。 监视摄影机所需之明亮度 最低被照体照度 在摄影机的可辨识范围内，被照体需要一定之明亮度，摄影机才可输出被照体之影像，此明亮度称之为最低被照体照度。各型号摄影机可摄得影像所需之明亮度皆不相同，因此明亮度即成为摄影机感度之标准。最低被照体照度会随着镜头之F值(最大口径比)、光源之色温、被照体之反射率、增益的最大值等条件不同而改变。镜头之F值（最大口径比） 将镜头之明亮度数值化 光源之色温 人类肉眼不可辨识光源之色温数值化 被照体之反射率 被照体入射光线和反射光线之比率 增益的最大值 摄影机感度之最大值 镜头之明亮度（F值） F 值即指镜头之明亮度。镜头规格中所显示最大口径比1:1.2之1.2即为F值。F值越小表示镜头之明亮度越高。F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。镜头之射入光量与光束之断面积镜头的有效口径D的平方成比例，因此影像明亮度为F值平方之反比。由此推算，F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。 最低被照体照度之换算方式 摄影机规格记载之最低被照体照度，是使用F1.4镜头所测定之值。实际使用时，根据所组合镜头之F值不同，最低被照体照度也有所不同。安防培训五DVR的基本分类DVR在发展初期由于百家争鸣、种类繁多，让业内相关人士颇有眼花撩乱之感，在经过一段时间的变化后，各种型态的分类也大致成形。根据台湾工业技术研究院光电工业研究所光电产业发展剖析报告中，大致将所有的DVR分成三个类别：一数字STB类型STB指的是Set-top Box（一般译成：数字卫星接收器、机顶盒、电视上网机、随选视讯盒等，由于译名分歧，故在此以STB统称之）。数字STB类型的DVR在性质上属于功能整合性的讯号接收平台，以提供数字录像功能与接收数字广播及互动应用的讯号为主，可选择接收数字无线地面传播（Digital Terrestrial）、数字有线电视传播（Digital Cable）、数字卫星传播（Digital Satellite）等不同种类的传播讯号。二PC-based类型PC-based类型的DVR其应用平台为一般的PC、手提电脑等。在PC内装置一片或多片影像撷取卡，利用软件进行影像压缩并执行影像编辑功能，系统较不稳定。三单机（Standalone）类型单机型的DVR乃重新利用CPU及RAM来开发设计，采用专属的软件程序，研发成本较高。采用硬件压缩，品质稳定，不会有死机的问题产生，且在影像储存速度、分辨率及影像画质上都有较大的改善。这类型的产品只单纯提供数字录放影功能，而不附加其它如广播讯号接收、上网际网络等功能。由于应用在安全监视领域的产品多属于上述的第2类及第3类，因此本文将仅就这两个类型做探讨。PC-based类型与单机类型系统孰优孰劣的争议，到目前为止仍无法下定论。目前虽以PC-based的DVR占市场多数，但据观察，两种类型的产品将各自产生市场区隔。1995年即投入DVR领域发展的日本Ikegami公司，其海外部经理Yasuhiko Saito就指出：DVR市场将朝向两个不同方向发展，一方面，由于RTOS(Real time Operation System，实时操作系统)在运作时的可靠性，预料会有很大的发展；但另一方面，对强调可联网工作的DVR产品，Windows操作系统则因为操作简单而将成为另一种主流。DVR的技术目前仍不断在发展中，而其中的关键技术在于操作系统及影像压缩技术。一操作系统1. 以Windows为操作接口对于以PC为主要架构的DVR来说，Windows平台以其使用简单、应用普遍等特点而名列各种操作系统名单的榜首。韩国3R集团总裁Sung-Ik Chang表示：目前大多数DVR及其相关产品的厂商都采用基于Windows的操作系统；尤其在美国这样的大市场，用户为了日后维护方便，多倾向于使用基于Windows的DVR产品。韩国Digital Logic公司海外市场部经理Jonathan Kim也说：我们认为Windows操作系统是最适合DVR系列产品的。因为Windows是目前较通用的操作系统，因此具备较高的支持性，不论任何地方Windows都可以支持大部分相关产品。此外，Windows在软件升级方面，也强于其它操作系统。由于近年来IT产业与安防产业密切相关，因此当数字技术在IT产业日进万里的同时，相关技术发展势必影响安全产业。Windows之所以会被众多厂商所爱用，乃是因为它具有强大的可升级性。厂商认为，由于DVR系统不可能长期停留在固定水平，因此可升级性势必成为系统发展的关键点。如果考量汰旧成本，一旦用户对于既有系统产生更高的要求或者原有的系统暴露出一些缺陷，大部分的用户不太可能去买一套全新的系统来替换，如此一来，产品的升级就成为首要的解决方案。尽管供货商认为，系统的稳定性取决于用户的实际操作方式，然而，Windows操作系统本身的不稳定性，仍令使用者相当质疑。有厂商就表示，如果只单纯使用监控系统，Windows 98系统相当稳定；但如果在Windows平台上同时运行别的程序，系统不稳定、甚至死机就无可避免。2. 以Linux为操作接口IT业界中Windows和Linux操作平台的激烈竞争也延烧到安防产业。Linux是一种可多人使用的作业环境，可让多位使用者在同一时间内同时使用计算机主机的资源。Linux提供完整的多人(Multiuser)、多任务(Multitasking)及多行程(Multiprocessing)环境，可由网络上下载使用。由于其原始程序代码（Source Code）是公开的，因此可以任意开发、修改，故Linux的使用者并不须烦恼缺乏需要的应用程序，加速了研发的速度，且系统本身以及大部分的应用程序是免费的，让开发者省下大笔的研发费用。此外，对硬件需求较低的Linux，可令使用者节省更多的硬件成本投入，整体产品成本随之降低。随着网际网络的盛行，全球使用Linux的人愈来愈多，也吸引了无数的开发人员投入改良核心、发展应用软件以及硬件周边驱动程序的行列，使Linux功能和完整性日益扩大，成为各方注目焦点。此外，Linux是以网络环境为基础的操作系统，具有完整的网络功能，使用者可以在Linux下以单机连上Internet，也可架设局域网络（LAN）；还可以以Linux架设各种Server，提供在Internet以及Intranet的邮件、FTP、Web.各种服务。 在这样的趋势之下，Linux成为DVR制造商跃跃欲试的操作系统。有些供货商甚至表示Linux比Windows更适合应用在DVR上。韩国Eastern Info-Com公司海外市场部协理Hyoksang Kwon即表示：由于Windows较不稳定，且价格颇高，相形之下，Linux看起来是最有发展潜力的主流操作系统。实际上，现在就下Linux作为DVR的操作系统会优于Windows这样的结论仍嫌太早。据其它制造商反应，Linux在兼容性方面仍存在着一些问题，如打印机支持、Internet联接等方面，都不如Windows。此外，对于已习惯使用Windows应用程序的使用者而言，刚开始会不适应Linux的作业方式；而针对Linux可读取Windows的档案，但目前Linux仍有无法让Windows系统读取档案的缺点，加上Linux为后来崛起之操作系统，故在目前维护人员并非十分充足的情形下，许多使用厂商在选择使用Linux系统时也会有一定的心理障碍。3. 以RTOS为操作接口对于单机型或非PC-based的DVR来说，RTOS（Real Time Operation System）是最佳的操作系统，目前市面上这种类型的供货商以韩国和日本为主。许多韩国厂商如3R、Korea Computer Technologies、 Kodicom、Artinix等认为，单机型DVR具有高经济效益、稳定性高及与既有的安防控制器有高兼容性等特点，因此在前一阵子都陆续推出了单机型的DVR。对于日本厂商而言，会致力于发展单机型DVR主要是基于对图像清晰度的考量，目前，大多数PC-based DVR的图像品质都不如单机型的DVR。然而，单机型DVR目前面临的最大挑战在于联网功能。在联网工作普及的今天，已有越来越多的用户使用网络，韩国Digital Logic公司的Jonathan Kim即表示：当我们谈论单机型DVR时，经常遗漏掉网络化的远程控制部分。但DVR系统如果不能和网络衔接，坦白说，那就不能称为DVR系统。部份西方的制造商也有相同的观点，例如美国、德国、英国以及其它北欧国家，已经将网络功能视为是数字CCTV产品的关键。英国Dedicated Micros执行总经理Mike Fawcett举例说明：英国的化工、制药厂采用了具备网络功能的DVR设备，除了节省大量人力的开销外，更可以在任何地方监看工作人员和生产线状况，因此节省不少成本。可联网的特性让用户可以透过LAN/WAN、Internet等网络进行远程监看。这个特性已被预测成为将来CCTV市场的主流。为了让产品具备联网功能，单机型DVR制造商陷入价格vs.功能的两难局面。韩国Korea Computer Technology公司总经理Y. H. Min指出：为了让DVR具备联网功能，我们必须在单机型DVR中添加某些芯片。为此，我们必须增加投资金额及成本，在价格竞争日益剧烈的情况下，成本的增加对我们相当不利。二压缩技术现阶段DVR所采用的压缩技术以JPEG、MPEG1、MPEG2为主。严格说起来，这些压缩技术都未必能完全符合长时间录像的需求。1. JPEGJPEG的压缩倍数为2080倍，适合静态画面的压缩，分辨率没有选择的余地。以往的JPEG压缩技术是直接处理整个画面，所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。而新一代的JPEG是采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送细部之资料，使画面品质改善。这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样，但由于可以先看到画面，所以使用者会觉得这种方式较好。2. MPEG1及MPEG2而MPEG1、MPEG2在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为100倍（一般VCD、DVD约为35倍），若从VCD、DVD的规格来看，MPEG1的分辨率为320 240（或以下），MPEG2则通常为720 480。MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。3. MPEG4至于压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)，分辨率输入可从320 240到1280 1024的MPEG4，则是专为移动通信设备(例如移动电话)在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之处在于MPEG4使用图层(layer)方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。有人认为MPEG4的出现，对于DVR厂商而言无疑是一大福音，然而也有厂商认为，MPEG4规格虽已定出，但实际应用于DVR的技术上却尚未成熟，现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破（详情技术篇MPEG4压缩技术于DVR的应用一文）。 对于哪种压缩方式较适用于DVR产品的看法，厂商的意见相当分歧。韩国3R公司的Sung-IK Chang具体指出：大体来说，压缩技术采用两种方法，一种是intraframe，另一种是Interframe。Interframe可区分每幅影像的差异，并只传送影像不同的部分，H.263和MPEG是这种格式的代表。而Intraframe方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输，以Wavelet 和Motion JPEG为此方式的代表。从传输效率考量，Interframe在性能上要远远优于Intraframe；而且，Interframe技术在画面变动较小情况下，能提供相当不错的画质。然而，安全产品的用户必须考虑到图象画质的问题，在这一点上MPEG较Wavelet和JPEG要逊色。Digital Logic公司的Jonathan Kim就表示：我们承认MPEG4在视频压缩方面比较优秀，但MPEG系列皆存在着图象干扰和画面扭曲失真的情况。如果用户想购买存储量大的DVR，他可以考虑MPEG压缩格式；但如果用户希望能有良好的画质，则应该考虑其它的压缩方式；至于那种方式好，则取决于客户需求。Eastern Info-com公司的Hyoksang认为：图象清晰度，和图象的压缩率、CPU以及其它相关硬件的负载是成反比的，由于MPEG4具有极高的压缩率，因此导致图象的不清晰，要达到安防产业对于图象要求的标准，还有很大的改进空间。DM公司的执行总裁Mike Fawcett进一步指出：对于静止的画面，不论用JPEG方式压缩还是MPEG方式压缩，传输的速度都是一样的。然而，如果物体是呈现运动状态，则MPEG格式不会立即反应传输，这是因为MPEG格式传输的速度较慢，或者监控中的场景容易出现干扰。他认为，JPEG压缩技术不论在图象画质还是在传输速度上，都更加适合安防产业。他说：我认为JPEG的品质较好，较具有竞争力，也较安全。随着DVR技术的不断发展、存储容量逐步扩大，用户会对画质的要求必然越来越高。英国Visionfactory董事长David Beanland表示：尽管JPEG和Wavelet格式的图象需要占用较大的存储空间，但这种压缩技术在DVR产业仍然是主流。毫无疑问地，DVR的存储容量会逐步扩展，存储容量达200GB以上的DVR最慢会在2、3年后出现于市面上。一旦容量问题得到解决，使用者便会将焦点放在图象的画质，而MPEG压缩技术方式将会被淘汰。Beanland也同时质疑MPEG压缩技术录制的图象是否能作为可靠的法庭证据，目前在欧美市场还值得商榷。现任职于飞利浦公司，具有14年经验的Alan Everid则认为对于DVR产品而言，Wavelet是最好的压缩方式。主要原因在于Wavelet移除了图象的高频成分(high frequency components)，仅保留单帧图象信号。这个特点，特别适用于画面变更频繁的场合，例如多画面分时显示。不过，Wavelet虽然符合安防产业的图象要求，但在考量联网与否的因素下，读者需注意Wavelet并非现行的IT网络所普遍支持的格式，所以在联网的使用上会有所限制。安防培训六H.264视频编码基本知识一、视频编码技术的发展历程 视频编码技术基本是由ISO/IEC制定的MPEG-x和ITU-T制定的H.26x两大系列视频编码国际标准的推出。从H.261视频编码建议，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一个共同的不断追求的目标，即在尽可能低的码率（或存储容量）下获得尽可能好的图像质量。而且，随着市场对图像传输需求的增加，如何适应不同信道传输特性的问题也日益显现出来。于是IEO/IEC和ITU-T两大国际标准化组织联手制定了视频新标准H.264来解决这些问题。 H.261是最早出现的视频编码建议，目的是规范ISDN网上的会议电视和可视电话应用中的视频编码技术。它采用的算法结合了可减少时间冗余的帧间预测和可减少空间冗余的DCT变换的混合编码方法。和ISDN信道相匹配，其输出码率是p64kbit/s。p取值较小时，只能传清晰度不太高的图像，适合于面对面的电视电话；p取值较大时（如 p6），可以传输清晰度较好的会议电视图像。H.263 建议的是低码率图像压缩标准，在技术上是H.261的改进和扩充，支持码率小于64kbit/s的应用。但实质上H.263以及后来的H.263+和H.263+已发展成支持全码率应用的建议，从它支持众多的图像格式这一点就可看出，如Sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF甚至16CIF等格式。 MPEG-1标准的码率为1.2Mbit/s左右，可提供30帧CIF（352288）质量的图像，是为CD-ROM光盘的视频存储和播放所制定的。MPEG-l标准视频编码部分的基本算法与H.261