宝典数字与模拟摄像机画面

宝典数字与模拟摄像机画面 细说高清摄像机之前世今生 2010-11-9 11:06:11 直到10年前摄像机系统还只能产生大约320×240像素的影像——或者称之为VGA标准。随后，文件格式被更特别地引向采用诸如ITU-R PAL制式的352×288像素的视频标准(这有赖于它们是否采用PAL或NTSC视频标准)，画面大小就是众所周知的1CIF。为节省存储空间，通常就采用标准尺寸四分之一的影像(称为QCIF)。如果将一个QCIF或1CIF的影像不管用什么方法放大，画面将会充满颗粒感，这是因为像素数并没有随画面放大而增加。为解决这一局限性，许多制造商研发了能拍出更多像素的摄像机系统。 最初，分辨率增大至1CIF尺寸的4倍的分界点，即704×576像素/帧，称之为4CIF，以及720×576像素/帧，称为D1。如果要计算1CIF影像中的像素数，结果大约是0.1百万像素，一幅4CIF的画像也仅有0.4百万像素。 如今的百万像素摄像机每帧都拥有更多的像素(名副其实地超过百万)。事实上，在笔者写此文时，300万和500万像素的摄像机已经随处可见了，而且数家制造商已发布了其高分辨率的摄像机系统，分辨率越高，图像越清晰，影像能被放大很多倍而细节依然清晰可辨。这就使得识别系统(比如人脸识别或车牌识别系统)和其它需要获取影像细节以便作视频分析的系统，甚至那些只依靠工作人员手动放大影像来获得更多细节以作证据用的非智能系统都能显著获益。 有两类芯片技术普遍流行于摄像机制造业:CCD和CMOS。CCD芯片广泛用于较低分辨率的摄像机。 制造商采用CCD芯片是因为它较之CMOS芯片感光更为敏感，在光线较暗的地方仍能获得到较好的影像。相比CMOS芯片，CCD芯片还能提供更为“干净”的图像，它显示的影像具有较少的细小的瑕疵——通常称为“噪点”，而对于CMOS芯片显示的噪点就相对较多。 而另一方面，CMOS芯片制造成本更低，耗能少，节省成本即能转化成低价格。 现在，绝大多数较新的摄像机都采用CCD技术，但无论如何，多数百万像素摄像机制造商都采用CMOS技术以降低价格。传统摄像机和大多数百万像素摄像机所得到的图像之间有品质上的差异。因而，百万像素图片(如果它们是用CMOS摄像机拍的)可能会拥有更高的分辨率，但也潜在地会有更多的噪点，在低照明度环境下图片会不够清晰。 模拟高清与数字高清摄像机的区别 在安防行业内，我们对高清摄像机的理解分为两种，一种为模拟高清摄像机，一种为数字高清摄像机。模拟摄像机受其本 身性能的限制，其分辨率达到D1或4CIF的产品(4CIF分辨率:PAL制 704×576，NTSC制704×480;D1分辨率:PAL制720×576，NTSC制720×480)我们便可以称之为高清。 而对于数字高清摄像机的定义，我们主要指分辨率为720P与1080P两种格式，其画面宽高比定义为16:9。720P即是1280*720分辨率，而1080P则是1920*1080，其中后缀“P”代表的是逐行扫描。 人们往往难以区别模拟高清摄像机与数字高清摄像机之间的区别，下面就让我们从分辨率、清晰度、色彩等几个方面进行区分对比。 1. 分辨率 传统模拟摄像机采集垂直分辨率，PAL制式下625线，去消隐后575线，最高达到540线左右已经是目前的极限，而数字高清摄像机最低可达800线以上，并且从分辨率上来看，传统模拟摄像机最高分辨率可以达到D1或者4CIF左右，约合(40万像素)，而数字摄像机则没有此项限制，可以达到百万级像素甚至千万级像素。 2. 清晰度 数字高清摄像机采用逐行扫描，每一帧图像均是由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成。而模拟摄像机则采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半,隔行扫描会带来许多缺点，如会产生行间闪烁效应、出现并行现象及出现垂直边沿锯齿化现象等不良效应.隔行扫描会导致运动画面清晰度降低。 3..色彩 数字高清摄像机的色彩可以做到比模拟摄像机更加逼真，模拟视频信号中的亮度信号与色度信号由于占用了相同的频带，在由视频采集芯片做梳状滤波(亮色分离)时，很难将色度与亮度信号彻底分离，导致画面出现杂色斑点与色渗透现象，而数字高清摄像机则没有这个烦恼，色彩更加的逼真、更加富有层次感、画面饱和度更佳