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安防监控系统硬件学习资料硬件学习资料1. Cctv2-132. 镜头13-203. 摄像机21-354. 探测器36-455. 线缆45-546. UPS.54-577. 防护罩578. 监控系统设备介绍58-609. 控制系统6110. 显示与记录设备61-6211. 云台62-6312. 画面分割处理器63-6613. 彩色监视器66-6814. 光纤68-7015. 矩阵的选择及安装70-71Cctv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。 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。在C-CC350摄影机最低被照体照度：3Lx(50IRE)(F1.4)上加装CT-0312G(F1.2)之镜头时，其换算之最低被照体照度为：(3Lx)(1.21.2)/(1.41.4)2.2Lx 使用比 F1.4明亮度更高之镜头（非球面镜头等），最低被照体照度也随之下降，即使是昏暗的物体，摄影机也可清楚地输出被照体之影像。闭路电视监控系统是在小区主要通道、重要公建及周界设置前端摄像机，将图像传送到智能化管理中心，中心对整个小区进行实时监控和记录，使中心管理人员充分了解小区的动态。同时采用多媒体控制平台与周界防越报警系统及住宅室内报警系统联动。当发生警情时 ，中心监视器将自动弹出警情发生区域的画面，并进行记录。 小区闭路电视监控系统的主要目的是将重要观察点(主要分布在小区主干道及小区出入口、其它重点部位等重点区域)的被检测的图像传送到设在物业管理中心的控制室， 中心控 制室可以对所控制的摄像点进行遥控，并可在非常事件突发时及时将叠加有时间、地点等信息内容的现场情况记录下来，以便重放时分析调查，并作为具有法律效力的重要证据，这样 既提高了保安人员处警的准确性，也可为公安人员迅速破案提供有力证据。 小区周界防盗报警系统还可以与闭路电视监控系统联动，一旦报警，监控中心图像监视 屏上立即出现与报警点相关的图像，并自动以高密度方式录像。值班保安人员可以通过云台和变焦镜头监视报警区域的所有情况，以便及时发出报警信息。电视监控系统基本结构系统组成： 摄像 传输 控制 显示（记录） 系统功能： 摄像部分是安装在现场的，它包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台，它的任务 是对被摄体进行摄像并将其转换成电信号。 传输部分的任务是把现场摄像机发出的电信号传送到控制中心，它一般包括线缆、调制 与解调设备、线路驱动设备等。 显示与记录部分把从现场传来的电信号转换成图像在监视设备上显示，如果有必要，就 用录像机录下来，所以它包含的主要设备是监视器和录像机。 控制部分则负责所有设备的控制与图像信号的处理。 系统规模： 小型电视监控系统一般摄像机数量10个。 中型电视监控系统一般摄像机数量在10100个范围内。监控系统可根据管理需要设置若干级管理的控制键盘及相应的监视器。 大型电视监控系统一般摄像机数量100个，它是将中型监控系统联网组合而成的，系统设总控制器和分控制器进行监控管理。 电视监控系统设备 摄像机 传输电缆 控制设备 显示终端 录像机 1.摄像机 根据摄像机的性能、功能、使用环境、结构颜色等有以下分类。 1)按性能分类 普通摄像机：工作于室内正常照明或室外白天。 暗光摄像机：工作于室内无正常照明的环境里。 微光摄像机：工作于室外月光或星光下。 红外摄像机：工作于室内、外无照明的场所。 2)按功能分类 视频报警摄像机：在监视范围内如有目标在移动时，就能向控制器发出报警信号。 广角摄像机：用于监视大范围的场所。 针孔振摄像机：用于隐蔽监视局部范围。 3)按使用环境分类 内摄像机：摄像机外部无防护装置，使用环境有要求。 室外摄像机：在摄像机外安装防护罩。内设降温风扇、遮阳罩、加热器、雨刷。适应室外温、湿度等环境的变化。 4)按结构组成分类 固定式摄像机：监视固定目标。 可旋转式：带旋转云台摄像机，可做上、下、左、右、旋转。 球形摄像机：可做360水平旋转，90垂直旋转，预置旋转位置。 半球形摄像机：吸顶安装，可做上、下、左、右旋转。 5)按图像颜色分类 黑白摄像机：灵敏度和清晰度高，但不能显示图像颜色。 彩色摄像机：能显示图像颜色，灵敏度和清晰度在同种情况下比黑白摄像机低。 2.传输电缆 (1)同轴电缆用于传输短距离的视频信号，当传输黑白视频信号时，在5.5z点不平坦度6时，需加均衡放大器。 (2)光缆当需要长距离传输视频及控制信号时，采用光缆传输。传输距离在几十公里内无需加中继器。 3.控制设备 (1)视频切换器具有画面切换输出，固定画面输出等功能。 (2)多画面分割控制器具有顺序切换、画中画、多画面输出显示回放影像，互联的摄像机报警显示，点触式暂停画面，报警记录回放，时间、日期、标题显示等功能。 (3)矩阵切换系统 分区控制功能：对键盘、监视器、摄像机进行授权。 键盘到监视器：设定哪些键盘可以控制哪些监视器。 监视器到摄像机的分区：设定哪些监视器可显示哪些摄像机的图像。 键盘到摄像机的分区：设定哪些键盘可调用哪些摄像机的图像。 键盘到摄像机控制的分区：设定哪些键盘可控制哪些摄像机的动作。 分组同步切换。将系统中全部或部分摄像机分成若干组，每一组摄像机可以同步地切 换到一组监视器上。 任意切换。是指摄像机的任意组合，而且任一台摄像机画面的显示时间独立可调，同 一台摄像机的画面可以多次出现在同一组切换中，随时将任意一组切换调到任意一台监视器上。 任意切换定时自动启动。任意一组万能切换可编程在任意一台监视器上定时自动执行 。 报警自动切换。具有报警信号输入接口和输出接口，当系统收到报警信号时将自动切 换到报警画面及启动录像机设备，并将报警状态输出到指定的监视器上。 报警状态自动输出系统。可将报警状态自动输出到打印机和监视器上。 报警处理。报警显示： 时序显示方式：时序显示多个报警点，每一点的显示时间独立可调。 固定显示方式：显示第一个报警点，直到确认为止。 双监视显示方式：多个报警点分组时序显示在一组监视器上。 报警复位：具有手动复位、延时自动复位、报警信号消失自动复位。 多个控制键盘输入接口。 -485输出接口及控制输出接口。 (4)其它控制 电动变焦镜头的控制。变焦镜头是在固定成像面的情况下能够连续调整焦距的镜头， 它与电动旋转云台组合可以对相当广阔的范围进行监视，而且还可以对该范围内任意部分进行特写。对它的控制就是变焦、聚焦和光圈三种功能，每种有长短、远近或开闭两种控制， 总计六种控制。 云台的控制。电动旋转云台需要左右和上下四种控制，有些云台还有自动巡视功能， 所以要增加云台自动控制。 切换设备的控制。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图 像，就控制哪一路的设备。 电视监控系统还有许多高级的控制。比如现在一些把云台、变焦镜头和摄像机封装在一 起的一体化摄像机，它们配有高级的伺服系统，云台可以有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径，这样，平时可以按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地 对准报警点，进行定点的监视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。 4.显示终端及录像机 (1)显示终端(监示器)前端摄像机传送到终端的视频信号由监视器再现为图像。按功能的不同可分为图像监视器和电视监视器。 图像监视器。它与电视接收机相比不含高频调谐、中频放大、检波、音频放大等电路 。其特点是：视频带宽可达78z，水平清晰度达500600线以上。显像管框内的画面 在水平和垂直方向的大小可以自由调整，以便于对图像的全部画面进行检查。 电视监视器。这种监视器兼有图像监视器和电视接收机的功能。其特点是：可作为录 像机的监视接收机，将广播电视信号转换为视频信号，在屏幕显示的同时送往录像机进行录像。作为录像机的录像信号重放时的图像显示设备。可以输入摄像机直接传送来的视频信号 和音频信号，进行监视和监听，并同时送往记录设备录音、录像。 (2)录像机录像机的工作原理是通过磁头与涂有强磁性材料的磁带之间的作用，把视频和音频信号用磁信息方式记录在磁带上，并可将磁带上的磁信息还原为音视频电信号。 电视监视系统中一般都采用长时间录像机，它除了以标准速度进行记录和重放之外，还 具有下述功能： 以标准速度记录的图像可以用慢速度或静像方式进行重放。 以长时间记录的图像可以用快速或静像方式重放。镜头1.镜头的种类(根据应用场合分类) 广角镜头：视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。 标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。 长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。 变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。 针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系设被摄物体的高度和宽度分别为H、W，被摄物体与镜头间的距离为D，镜头的焦距为f。靶面成像的高度和宽度分别为h、w，则计算公式如下： f=hD/H f=wD/W根据上述公式，也可以很容易地计算出视场角，下表为靶面尺寸和成像大小对照表 靶面规格 1 2/3 1/2 1/3 h 9.6mm 6.6mm 4.8mm 3.6mm w 12.8mm 8.8mm 6.4mm 4.8mm3.相对孔径 为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，比d大，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的平方成正比，一般习惯上用F=f/D，即相对光径的倒数来表示镜头光圈的大小。F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好。4.镜头的焦距1)定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。 有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节。人为手工调节光圈的，称为手动光圈；镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。 无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。2)变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。 常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。 三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。 二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。5.选配镜头原则为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素： A)被摄物体的大小 B)被摄物体的细节尺寸 C)物距 D)焦距 E)CCD摄像机靶面的尺寸 F)镜头及摄像系统的分辨率 注释：变焦镜头-焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。焦距-透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。光圈-位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制通过镜头的光线的多少。自动光圈-镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是10000-1到300000-1。 镜头是摄像机的眼睛，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。当前，13镜头是应用的主流，自动光圈镜头销售量最多，变焦镜头是应用发展的趋势。 1)应依据摄像机到被监视目标的距离，来选择定焦镜头(Fixed Focal Lens)的焦距。 从焦距上区分有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦距通常用值来表示，镜头光圈一般用F表示，F取值以镜头的焦距和通光孔径d的比值来衡量，F=f/d，每个镜头上均标有其最大的F值。2)摄像机的镜头规格应与摄像机CCD靶面尺寸(12为6.4hX4.8、13为4.8hX3.6、14为3.2hX2.4)相对应。如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。3)摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机CCD靶面尺寸hX及镜头焦距f之间有如下关系：水平视觉度数=2arctan (h2f)； 垂直视觉度数=2arctan (/2f)。4)镜头有自动光圈(auto iris)和手动光圈(manual iris)之分。自动光圈用于被照物光线变化较多场合，手动光圈用于被照物光线稳定之处。自动光圈镜头有二种驱动方式： 一类为视频输入型Video driver(with Amp)，它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制， 另一类称为DC输入型(DC driverno Amp)，它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。5)镜头安装有C型和CS型两种，C型安装的镜头在CCD摄像机与镜头间多了5mm 调整光圈值的环。C型安装的摄像机可用CS型镜头，但CS安装的摄像机不能使用C型镜头。Philips公司推出革命性的Wizard镜头安装向导，保证镜头与摄像机的完全兼容，这使得在任何环境下都可得到最优图像。6)变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如620倍等不同档次，并以电动缩放镜头(Zoom Lens)应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有： 三可变镜头光圈、聚焦、焦距均需人为调节。 二可变镜头通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。 单可变镜头一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。7)缩放/变焦镜头(Vari Focal Lens)是变焦镜头配合缩放镜头功能，焦距连续可变，可将远距离物体放大，又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。日本Kowa公司提供从1.63.4mm的宽角度镜头到15.0300mm的远距镜头。8)除传统的球面镜头外，新一代的是非球面镜头(Aspherical Lens)，镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确、镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也相应缩小。非球面镜头具有变倍高、物距短、光圈大的特点。变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，因此应用领域日渐宽广。日本AVENIA的非球面镜头产品SSV0770，近摄距离可到30cm， 光圈值也可到F1.6，变焦范围可从7.070mm，变倍率高达十倍，可用于电视监控等领域。镜头的选择和主要参数 摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量(指标)优势直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。 镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像；就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。 当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置)，可以将模糊的图像变得清晰。 由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。 一、镜头的分类 按外形功能分、按尺寸大小分、按光圈分、按变焦类型分、按焦距长矩分： *球面镜头1”25mm自动光圈电动变焦、长焦距镜头女非球面镜头12”3mm手动光圈手动变焦标准镜头 *针孔镜头13” 85mm固定光圈固定焦距广角镜头 *鱼眼镜头23”17mm (1)以镜头安装分类 所有的摄象机镜头均是螺纹口的，CCD摄象机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。 C安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17526mm。 C S安装座：特种C安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是125mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个C S安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。 (2)以摄象机镜头规格分类 摄像机镜头规格应视摄象机的C C D尺寸而定，两者应相对应。 即： *摄像机的C C D靶面大小为12英寸时，镜头应选12英寸。 *摄像机的C CD靶面大小为13英寸时，镜头应选13英寸。 *摄像机的C C D靶面大小为14英寸时，镜头应选14英寸。 如果镜头尺寸与摄像机C C D靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。 (3)以镜头光圈分类 镜头有手动光圈(manual iris)和自动光圈(autoiris)之分，配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为D C输入型。 自动光圈镜头上的A L C(自动镜头控制)调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分(峰值)来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，A L C已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节A L C来变换画面。 另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即： F=f(焦距)D(镜头实际有效口径)， F值越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是：在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。 (4)以镜头的视场大小分类 标准镜头：视角3 0度左右，在12英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为1 2 mm，在13英寸C CD摄像机中，标准镜头焦距定为8 mm。 广角镜头：视角9 0度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。 远摄镜头：视角2 0度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。 变倍镜头(zoom lens)：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。 可变焦点镜头(varifocus lens)：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置 自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。 针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。 (5)从镜头焦距上分 短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。 中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视C C D的尺寸而定。 长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。 变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。 二、选择镜头的技术依据 (1)镜头的成像尺寸 应与摄像机C C D靶面尺寸相一致，如前所述，有1英寸、23英寸、12英寸、13英寸、14英寸、15英寸等规格。 (2)镜头的分辨率 描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对拥护而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率N二1 8 0画幅格式的高度。由于摄像机CCD靶面大小已经标准化，如12英寸摄像机，其靶面为宽6.4mm*高4.8mln，13英寸摄象机为宽4.8mm高36mm。因此对12英寸格式的C C D靶面，镜头的最低分辨率应为3 8对线mm，对13英寸格式摄像机，镜头的分辨率应大于5 0对线，摄像机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。 (3)镜头焦距与视野角度 首先根据摄像机到被监控目标的距离，选择镜头的焦距，镜头焦距f确定后，则由摄像机靶面决定了视野。 (4)光圈或通光量 镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量，以F为标记，每个镜头上均标有其最大的F值，通光量与F值的平方成反比关系，F值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。 三、变焦镜头(zoom lens) 变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有6倍(6.0-36mm，F1.2)、8倍(45-36mm，F16)、1 0倍(80-80mm，F12)、12倍(6.0-72mm，F12)、2 0倍(10-200mm，F1.2)等档次，并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。 在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚