工业电视系统工程设计规范标准宣贯录像机(ppt 40页).ppt

工业电视系统工程设计规范 GB50115 2009 标准宣贯 9 录像机 第9讲 录像机 在本单元中您能了解如下知识点 1 录像机的结构2 磁带录像系统的组成3 长时间录像机4 数字硬盘录像系统5 嵌入式数字硬盘录像机6 怎样选择PC式数字硬盘录像机 录像机是指用来探测入侵者的移动或其它行动的录像 10 1录像机的结构录像有数字视频录像与模拟视频录像 录像机有磁带录像机与模拟视频录像 数字硬盘录像系统 1 磁带录像机磁带录像机有3个要素 磁性记录 记录过程 磁性重放 磁性记录录像机的磁性记录有三个基本要素 即磁头 磁带和磁头与磁带之间的相对运动 1 磁头磁头是实现电磁转换的器件 它是在环形铁芯上绕有一组线圈的电磁铁 铁芯中央有一缝隙 2 磁带磁带是贮存图像和声音的载体 它是涂有磁性层的塑料软带 3 磁头与磁带之间的相对运动通过磁头和磁带作相对运动 实现信号的记录和重放 记录过程当信号电流通过磁头线圈时 把电信号的信息记录在磁带上 磁性重放磁带上贮存信号的重放是信号记录的逆过程 即磁电转换过程 也就是在录像机中把记录在磁带上的磁信号复原成彩色全电视信号 它是通过磁头和磁带来完成的 10 2磁带录像系统的组成磁带录像系统的组成有 电视解调器 射频 RF 变换器 视频信号处理系统 音频信号处理系统 机械系统 伺服系统 控制系统 电源系统 其它辅助系统 电视解调器电视解调器的作用是把天线接收到的射频电视信号变成视频信号和音频信号 在广播级和专业级的录像机中 一般没有电视解调器 其信号的输入与输出均为视频和音频的基带信号 或视频的R G B信号和复合同步信号 射频 RF 变换器射频变换器是将录像机重放的视频信号和音频信号调制成某一电视频道的射频信号 以便供普通电视机接收 如果采用具有视频和音频输入插孔的电视机或监视器 可直接从录像机的视频和音频输出端引入 视频信号处理系统视频信号处理系统的作用是将视频信号处理变换成符合磁头磁带要求的信号 在记录时 将视频输入端或解调器输出的视频信号的亮度和色度信号分别进行的号调频和信号降频处理 然后再混合一起记录在磁带上 重放时 磁头从磁带上拾取的混合信号 分别再进行亮度解调和色度升频处理 恢复成彩色全电视信号输出 音频信号处理系统音频信号处理系统在记录时 将音频输入信号或解调器输出的音频信号经过处理 加入偏磁信号记录在磁带上 重放时 将音频磁头拾取的信号加以放大和处理 然后再输出 机械系统机械系统是完成录像机内部所有机械运动的机构 伺服系统伺服系统作用是对磁头 磁带相对运动进行自动控制 使其速度误差和相对误差自动保持在所允许的误差范围之内 进而使磁头在记录时形成标准的磁迹格式 重放时准确地跟踪磁迹 以减小时基误差 控制系统控制系统是录像机运行的指挥中心 它对录像机的各种工作方式 保护电路和控制电路发出指令 使其按预定的程序工作 从而协调和控制机械部分及电路的工作状态 完成各种操作 控制及保护功能 电源系统电源系统的任务是向录像机的各部分提供所需的交流电压和直流电压 其它辅助系统有些型号的录像机增加了报警信号检测和报警信号输出及自动启动录像功能等 10 3长时间录像机长时间录像机有模拟式记录和数字式记录两大类 利用长时间可以减少不断更换与储存录像带的麻烦 10 3 1模拟式长时间录像机模拟式长时间录像机最基本的特征是由伺服马达 servomotor或steppingmotor 直接驱动磁头 使其逐格地转动 每记录一幅图像磁头就转动一格 长时间录像机的类别有 24小时时滞式 72 960小时时滞式 1 24小时时滞式 timelapse 长时间录像机24小时时滞式录像机有0 02s 0 2s的时间间隔 在回放录像带时影像有不连续感 是动画效果 产品有3小时 6小时 12小时和4小时四种时间记录方式 2 24小时实时型 realtime 长时间录像机24小时实时型录像机回放时画面连续 在要求不高的小型监控系统中 能完整地捕捉该报警事件 3 72 960小时时滞式长时间录像机时滞式长时间录像机工作时间间隔可以3小时连续记录 也可以间隔长达数秒钟记录一幅图像 长时间录像机中录像时间最长的是用一盘正常记录为3小时 E 100 的录像带能记录960小时 其录像模式有3 12 24 36 48 72 84 120 168 240 480 720和960小时 并带有报警功能 其他长时数录像机还有168小时 7天 720小时等几种 它们主要用在自动取款机ATM等场合 10 3 2数字式录像机随着图像压缩技术和计算机硬件技术的发展 推出了数字录像机 其图像压缩格式有MPEG1 JPEG JPEG1 JPEG2 JPEG4等多种方式 以计算机硬盘作为存储介质 同时可存储多路图像 在计算机网络技术的支持下 通过网络进行远程监控 图像经过计算机处理后 检索查询 备份 打印变得十分方便 作为廉价存储的有效媒体 磁带录像机在电视监控行业仍然发挥着很大地作用 随着技术的不断更新 它将还有一定的生存时间 但从总的发展趋势来看 数字录像机终将取代模拟录像机 10 4数字硬盘录像系统10 4 1数字硬盘录像系统模拟视频监控系统大多数是采用录像机作为存储工具 磁带作为存储介质 这种方法不仅记录信息量受限制 信号数据的存储会消耗大量的存储介质 录像机 磁带 受环境 温度的影响后易变形 磁头 磁带间磨损质量大 加上采用模拟信号方式记录的读取 失真严重 重放的音像质量满足不了现场的要求 查询 复核 取证时也有麻烦 而数字化电视监控是以计算机为中心 数字视频技术为基础利用图像压缩的国家标准 TPEG MPEG 1 MPEG 2或MPEG 4 综合利用图像传感器 计算机网络 自动控制和人工智能等技术的新型监控系统 数字化监控系统将摄像机获得的模拟电视信号转变为数字视频信号供计算机处理 或者由数字摄像机直接输出数字视频信号 在计算机控制下 显示多路活动图像的同时 可将各路信号分别存储于计算机的硬盘内或在网络上进行传输 在实时情况下 每路信号在监视 记录 回放时都能达到最大为25f s的活动图像的效果 各路信号自成整体 连续 便于复核 为现场状况提供有力的证据 数字视频监控系统除了具有模拟电视监控系统的功能外 还具有视频传输与回放 自动异常检测与报警 结构化的视频数据存储功能等 数字视频监控系统与模拟视频监控系统在性能等方面的比较如表10 1所示 10 4 2数字视频监控系统的组成数字视频监控系统是采集的是模拟视频信号 经数字化进行图像压缩 然后进行存储 传输及相关控制处理 数字视频监控系统将视频图像保存在硬盘里这种方法 通常称为DVR DigitalVideoServer 如果在中心端的数字视频系统直接将控制指令送往受控设备 如控制云台的上 下 左 右 摄像机的聚焦 远近 变焦 摄像机的雨刷 红外开关等 这些功能便称为数字视频控制DVC DigitalVideoControl 常用的数字视频监控系统组成的图如图10 1 图10 2所示 显示 数字摄像机将产生真正的全数字视频监控系统 数字摄像机直接传输数字化后并经过压缩编码的数字视频图像流 通过网络将视频流传输到计算机中 这种数字摄像机还可以就地输出空中信号控制云台解码器 目前 大多数的数字视频监控系统还是采用图10 1的方式 通过模拟摄像机采集图像 通过传输介质传送到图像采集压缩 转换为数字视频图像信号 进入计算机处理 显示 存储 图像采集编码卡便成为计算机数字视频监控系统中关键设备之一 一块卡通常支持一路到四路视频采集压缩 一台计算机上可以插1 4快卡 以支持1路 16路视频采集和输出 10 4 3数字硬盘录像系统的构成与功能1 数字硬盘录像系统的构成DVR以工控机或PC机为工作平台 最好选择工控机 由于视频数据量大 如果采用软件压缩的话 对计算机的性能要求比较高 因此利用硬件压缩视频的方法 减轻CPU的负荷 提高计算机的性能 利用软件控制视频流的存取 播放及其辅助功能 数字硬盘录像系统实现的主要功能和指标如下 预览功能 可同时实现1 2 2 3 3 4 4路实时视频图像预览 录像功能 可实现最大16路实时录像 包括正常录像 动态录像 定时录像三种录像方式 检索回放功能 可在规定时间段内 检索符合要求的视频图像 也可根据摄像机名称进行检索 进行任一路图像的回放 速度可调 安全功能 可实现报警输出 2 主要性能指标视频输入 1 16路Video 视频制式 PAL NTSC 图像分辨率 352 288像素 768 576像素 每路图像帧数 25f s 最大显示和压缩帧数 400f s 压缩记录标准 MPEG 1 预览功能 可实现1 4 9 16路实时预览 录像功能 可实现最大16路实时录像 颜色设置 可动态调整录像和预览颜色 操作系统 Windows2000 屏幕显示 图像显示和图像记录同时进行 画面分割 可同时显示1 2 2 3 3 4 4路视频图像 图像播放 可进行任一路图像的回放 速度可调 检索标准 摄像机编号和时间段 记录方式 连续记录 占用磁盘空间 视频60 600MB 路 小时 外型尺寸 标准上驾式2U机箱 DVR系统的主要性能技术指标常用的DVR系统的主要性能技术指标如表10 2所示 表10 2常用的DVR系统主要性能技术指标 数字硬盘录像系统的录像文件搜索查询功能做到强大 高效 准确 方便实用 对用户而言 一切与Windows系统有关的文件操作都应是透明的 即用户无需知道文件怎样放置 怎么样查询 以及如何自动覆盖 当用户查找到某一文件时他甚至无需知道文件存放在哪个硬盘上 这样就增强了对系统的安全保护 也极大地方便了用户 数字硬盘录像系统的文件系统要给用户一个安全 快速 方便的文件操作手段 10 4 5硬盘录像机技术要求1 硬盘录像机分类硬盘录像机以计算机硬盘为载体 可记录 回放视 音 频信号的设备硬盘录像机分为 1 A类机每路图像帧频数不低于12帧 秒的硬盘录像机 2 B类机每路图像帧频数不低于24帧 秒 且每路均具有音频输入 输出的硬盘录像机 2 硬盘录像机技术要求 1 硬件和软件应符合GB T9813 2000的要求 2 外观和结构应符合GB T9813 2000的要求 并应具备记录文件的视频模拟输出接口和数字数据输出接口 B类机还应有音频输出接口 3 基本技术参数和功能 PAL制式 1 水平分辨力 监视水平分辨力在处于记录的状态下 单路监视图像的水平分辨力 应大于或等于240电视线 回放水平分辨力在所有视音频通道处于记录的状态下 单路全屏回放图像的水平分辨力 应大于或等于220电视线 2 亮度鉴别等级记录回放时 亮度鉴别等级应大于或等于4级 帧频数在接入并开启所有视频源的条件下 硬盘录像机帧频数应满足 A类机每路大于或等于12帧 秒 B类机每路大于或等于24帧 秒视音频同步记录在所有视音频通道处于记录的状态下 回放任意时间段的视音频记录 不应有明显的不同步现象 探测记录功能在开启所有信号源通道的状态下 每一路均能接收来自摄像机或其他入侵探测器发出的探测响应联动信号 并进行图像记录 探测预录功能应具有自探测响应启动前5秒视 音 频记录的功能 图像质量在所有视音频通道处于记录的状态下 单路监视 回放图像画面中的信息不应有明显的缺损 物体移动时图像边缘不应有明显的锯齿状 拉毛等现象 视 音 频检索功能在所有视 音 频通道处于记录的状态下 应能按日期 时间及视频通道标号便捷检索回放 并具有正常速度 快进 快返 慢进 慢退 单帧进退 暂停 单路全屏回放等基本功能 最大记录间隔记录采用自动分段时 相邻两段间最大记录间隔时间应小于或等于0 4秒 操作权限操作权限至少为两级或两级以上 并设置相应级别的口令 三次错误输入口令应发出声 光报警 报警声级应大于40分贝 并保持3分钟 光信号应能保持至被授权消除 数据安全性应有以日志形式 年 月 日 时 分 秒 显示和自动保存用户对系统每一步操作过程的功能 以及防止记录数据被篡改的保护措施 防破坏报警功能当摄像机及其他入侵探测器的信号线 电源线被切断或硬盘录像机出现其他电 机械 操作系统的故障时 应发出声 光报警 报警声级应大于40分贝 并每隔10秒发出1次持续3 5秒的报警声 且保持30分钟 光信号应能保持至被授权消除 硬盘录像容量硬盘录像容量应符合产品说明书的相关要求 硬盘记录满时 应能循环覆盖起始数据 4 安全性应符合GB T9813 2000的要求 5 电源适应能力应符合GB T9813 2000的要求 6 噪声应符合GB T9813 2000的要求 7 电磁兼容性应符合GB T9813 2000的要求 8 环境条件适应性应符合GB T9813 2000级别1的要求 9 稳定性产品在正常工作条件下 不应出现电 机械或操作系统的故障 10 可靠性应符合GB T9813 2000的要求 3 硬盘录像机检验分类硬盘录像机的检验项目分为 外观和结构 基本技术参数和功能 安全性 接地连续性 对地漏电流 抗电强度 电源适应能力 噪声 电磁兼容性 环境 稳定性 可靠性 10 5嵌入式数字硬盘录像机1 系统概述嵌入式数字硬盘录像机是采用专用的图像处理芯片和多媒体控制芯片 采用专用的系统构架和特殊嵌入式操作软件组成的硬盘录像机 嵌入式硬盘录像机采用最新的MPEG4硬件压缩编码技术 可实现多路音视频信号的采集 压缩 存储 检索及多画面的实时显示 可将压缩后的音 视频数据通过以太网接口在远程客户端方便地查看 检索和设置 系统采用嵌入式脱离PC平台的设计 嵌入式软件平台选用PSOS实时操作系统 用以构建一个稳定可靠的嵌入式系统 嵌入式数字硬盘录像机使用标准的多PCI槽工业控制底板 采用模块化的设计 控制板有 主控板 音视频编码板 非实时视频编码板 语音编码板 IDE接口板和网络接口板四种类型插板 用户可根据需要灵活地进行选配 最大支持16路全实时 25帧 秒 路 音视频同步录像 2 系统配置 1 主控模块主控模块负责系统各单板的管理控制并提供与用户的交互控制接口 是整个系统的核心 视频编码模块音视频编码模块有两种型号 四路实时音视频编码 实现四路视频实时编码 四路音频编码 25帧 秒 路 单路实时音视频编码 实现单路视频实时编码 单路音频编码 25帧 秒 路 3 IDE接口模块 IDE硬盘接口模块用于实现对硬盘的管理和控制 支持UtraDMA 100协议 可同时挂接4 8个IDE硬盘 硬盘容量不限 用户可通过扩展IDE接口卡的数目以挂接更多数量的硬盘 4 太网接口模块 以太网接口模块实现一个10 100M的以太网接口 5 E1 V 35接口卡 E1 V 35接口卡实现E1和V 35两种接口 6 ISDN接口卡 ISDN通讯接口卡提供1至4个ISDNBRI通讯接口 可使用1至4条基本速率的ISDN线路 用于在ISDN信道上传输系统信号 包括视频流 音频流及数据 3 系统特性 1 高可靠性嵌入式数字硬盘录像机采用专用高速嵌入式数字信号处理器和嵌入式实时PSOS操作系统 超强可靠性 不死机 系统启动快速 系统参数均保存在FLASH中 掉电不丢失 2 MPEG 4压缩编码技术采用最新的MPEG 4硬件压缩编码技术 各通道独立压缩 可分别设定画质 帧率 录像时间等相关参数 压缩率高 节省硬盘空间 音频压缩算法音频压缩算法为G 722 多画面视频多画面视频实时监视分辨为704X576 清晰度大于300线 四路 八路 十六路音视频同时独立全实时录像 帧频为25帧 秒 路 分辨率为352X288 独立的硬盘减震系统独立的硬盘减震系统内置4块 8块硬盘两种结构可选 每个硬盘接口均可直接支持160GB以上超大容量的硬盘 可记录1 3个月图像数据 提供多种传输接口提供多种网络传输接口 V 35 E1 LAN ISDN PSTN 7 具有图像动态区域移动检测及图像丢失报警 8 支持多种传输复用协议支持多种传输复用协议 可在一条线路上同时传送视频 音频 控制三种数据 用红外遥控器配合图形化电视屏幕菜单进行操作控制 支持三种录像方式 手动录像 报警录像 定时录像 多功能快进 快退 快放 慢放功能 在监视器上可实现1 4 9 16画面实时监视方式 同时具备实时音频监听功能 适合于银行柜员制 图像监控及远程图像传输等 4 技术规格AB8198 B嵌入式数字硬盘录像机技术规格如表10 3所示 10 6怎样选择PC式数字硬盘录像机目前市场上的硬盘录像机产品品种很多 如何选择一款最合适的硬盘录像机 对于很多工程商们来说是一个难题 特别是新手 更是无从下手 选择硬盘录像机 应重点考察该硬盘录像机图象压缩技术 实时性 稳定性 操作系统 1 图象压缩技术压缩技术是硬盘录像机的核心 选择何种压缩方法最为关键 这里既要考虑到图像的画质 又要顾及图像的存储量和传输速度 目前市面上出现的硬盘录像卡压缩方式主要有M JPE 小波算法 MPEG 1 H263 MPEG 4 H 264等 1 M JPEG是一种基于静态图象压缩技术JPEG发展起来的动态图象压缩技术 其缺点一是压缩效率低 M JPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩 而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩 因此造成了大量冗余信息被重复存储 存储占用的空间大到每帧8 20k字节 最好也只能做到每帧3k字节 另外一点是它的实时性差 在保证每路都必需是高清晰度的前提下 很难完成实时压缩 而且丢帧现象严重 如果采用高压缩比则视频质量会严重降低 该类卡趋于淘汰 但价格便宜 2 小波算法技术是使图像信号的时域分辨率和频域分辨率同时达到最高 内核是采用行进中压缩和解压缩方式 压缩比可达70 1或更高 压缩复杂度约为JPEG的3倍 它为MPE引采用 因为图像的小波分解非常适宜于视频图像压缩 使图像压缩成为小波理论最成功的应用领域之一 该类卡受MPEG 4硬盘录像卡冲击 也趋于淘汰 3 MPEG 1与M JPEG技术相比较 MPEGI在实时压缩 每帧数据量 处理速度上均有显著的提高 PAL制时 MPEGI可以满足多达16路以上25帧 秒的压缩速度 的压缩码流和352像素x288行的清晰度下 每帧大小仅为2k 但MPEG 1也存在着诸多不足 一是压缩比还不够大 在多路监控情况下 录像所要求的磁盘空间过大 二是图像清晰度还不够高 最大清晰度仅为352x288 三是对传榆图像的带宽有一定的要求 在普通电话线窄带网络上无法实现远程多路视频传送 四是MPEGI的录像帧数固定为每秒25帧 不能丢帧录像 使用灵活性较差 目前市场上采用MPEG1的板卡主要是国内MPEG1硬压缩板卡 该类卡趋于淘汰 完全被MPEG 4产品取代 4 H 263具有较高的压缩比 但图像质量不如MPEG4 5 MPEG 4具有很高的压缩比 图像质量可变 VCD到DVD画质 MPEG4的压缩比远高于MPEG1 更是M JPEG所不能比拟的 采用MPEG4的视音频全同步录像所需的硬盘空间约为相同图像质量的MPEG1或M JPEG所需空间的1 10 故用户尽量选择采用MPEG 4压缩格式的硬盘录像机 采用MPEG 4压缩的硬盘录像卡有软压缩与硬压缩两类板卡 MPEG 4硬压缩板卡市面上很多 但MPEG 4硬压缩软件基本属于二次开发 图象质量也是硬盘录像机的一个非常重