模擬監(jiān)控?cái)z像機(jī)技術(shù)應(yīng)用以及發(fā)展新觀察

在監(jiān)控?cái)z像機(jī)領(lǐng)域，近兩年來(lái)雖然網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清攝像機(jī)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)最熱門的話題，不過(guò)在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)幾年內(nèi)，模擬攝像機(jī)仍將占有重要的市場(chǎng)份額。特別是對(duì)于一般的民用需求，常規(guī)的紅外模擬攝像機(jī)有其適用場(chǎng)所廣、價(jià)格低廉、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，仍將會(huì)是廣大普通用戶的首選。所以對(duì)常規(guī)紅外攝像機(jī)繼續(xù)保持關(guān)注有其現(xiàn)實(shí)意義，本文嘗試對(duì)一年來(lái)相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用上的發(fā)展進(jìn)行一些分析。

1、SONY方案的升級(jí)

索尼公司推出Effio-E650線方案雖然已經(jīng)有三年的時(shí)間，但前期因?yàn)榧夹g(shù)還不成熟以及價(jià)格太高，加上其DSP芯片的BGA①加工工藝難度較大、方案對(duì)線路設(shè)計(jì)整體要求較高，所以在開(kāi)始的前兩年采用該方案的廠家并不多。隨著該方案成熟度的提高、價(jià)格的不斷下調(diào)以及各廠家對(duì)其相關(guān)技術(shù)掌握的加強(qiáng)，到2011年中期出現(xiàn)SONY3172芯片短缺時(shí)，多數(shù)CCD板或攝像機(jī)大廠開(kāi)始大力推廣Effio-E方案。由于其更高的畫面解析度、色彩還原度以及更高的信噪比，Effio-E方案的應(yīng)用很快得到市場(chǎng)的認(rèn)可;SONY又于2011年底推出增強(qiáng)版的Effio-E方案。到目前單從材料成本上來(lái)講，其價(jià)格已經(jīng)和SONY3172方案沒(méi)有區(qū)別，但Effio-E方案CCD板往往銷售價(jià)格稍高的主要原因在于其BGA工藝導(dǎo)致其返修的維修成本高。

除了Effio-E方案，索尼公司另外推出的數(shù)字寬動(dòng)態(tài)Effio-S方案、具有真正寬動(dòng)態(tài)功能的Effio-P雙掃描方案，也得到了不同程度的推廣。并且在CCD上，近期索尼已經(jīng)發(fā)布了替換673的811CCD，在該系列方案上持續(xù)進(jìn)行完善。

注①：BGA是“BallGridArrayPackage”的縮寫，即球狀引腳柵格陣列封裝技術(shù)。是將原來(lái)芯片傳統(tǒng)的從四周引出的J形或翼形的陣腳改為從芯片底部平面引出的球形引腳，使芯片本體腹底之下成為全平面的格柵式引腳陣列。它的主要優(yōu)點(diǎn)是在引腳數(shù)量很多的時(shí)候可以增大引腳之間的距離，提高了芯片加工的成品率;另外信號(hào)延遲減小，適應(yīng)的頻率大大提高。

2、CMOS的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大

這一年來(lái)變化最大的應(yīng)該就是CMOS芯片在業(yè)內(nèi)地位的提升。以前在人們的概念中CMOS感光芯片是和效果差、便宜關(guān)聯(lián)在一起的，但隨著高清攝像機(jī)的應(yīng)用被大力推廣，CMOS感光芯片相對(duì)于CCD感光芯片的優(yōu)越性伴隨著“高清”同時(shí)被市場(chǎng)所認(rèn)知。

首先我們需要了解一下CMOS和CCD工作機(jī)制的不同。CCD在工作時(shí)上百萬(wàn)個(gè)像素感光生成的上百萬(wàn)個(gè)電荷，全部由一個(gè)放大器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變、形成電子信號(hào)由一個(gè)通道輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)量大就容易發(fā)生信號(hào)擁堵。CMOS傳感器每個(gè)像素點(diǎn)由一個(gè)單獨(dú)的放大器轉(zhuǎn)換輸出，能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)。這樣在面對(duì)高清影像大數(shù)據(jù)傳輸性能要求時(shí)，CCD因其自身傳送瓶頸的限制無(wú)法滿足高清攝像機(jī)的需求。

到了2012年，在模擬攝像機(jī)領(lǐng)域，由于業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍廠家對(duì)600TVL的CMOS1089方案的推廣，在業(yè)內(nèi)知名品牌的信譽(yù)支持下，工程商和用戶層面才開(kāi)始客觀看待CMOS1089極高的性價(jià)比。而用戶的認(rèn)可反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了CMOS600TVL攝像機(jī)的需求和生產(chǎn)，以致于到目前出現(xiàn)了芯片供應(yīng)緊張的局面。

3、NextChip方案的日趨成熟

NextChip是韓國(guó)一家芯片研發(fā)公司，在監(jiān)控?cái)z像機(jī)方面推出的DSP可以搭配索尼CCD。但由于其初期的方案整體效果較差，盡管開(kāi)始時(shí)有一些廠家在推廣，但并未得到市場(chǎng)的認(rèn)可。但經(jīng)過(guò)NextChip公司連續(xù)十多次的持續(xù)版本升級(jí)，其性能已有了大的改善，白天的色彩、清晰度已經(jīng)非常接近甚至超過(guò)同級(jí)的SONYDSP的效果，非常適合應(yīng)用于模擬監(jiān)控系統(tǒng)中。到2012年初，NextChip進(jìn)一步發(fā)布了NVP2030E、NVP2040E等新方案，新的方案解決了NextChip相對(duì)于SONYDSP最大的不足：即當(dāng)采用大通光量鏡頭時(shí)白天室外過(guò)曝的問(wèn)題。再加上NextChip所具有的菜單功能，如鏡頭類型可選、曝光處理方式可選、白平衡、背光處理、日夜切換、亮點(diǎn)修復(fù)等，以及比較專用的倒車輔助線功能，為在一些要求不很高的特殊環(huán)境應(yīng)用提供了可能。另外NextChip公司制定的芯片銷售價(jià)格相對(duì)于索尼公司來(lái)說(shuō)也要低很多，對(duì)攝像機(jī)廠家進(jìn)行方案選擇時(shí)顯現(xiàn)出了良好的高性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4、AVS等具有特殊功能的新方案

有別于傳統(tǒng)的方案，升級(jí)重點(diǎn)在清晰度不斷提升方面，臺(tái)灣的AVS公司新發(fā)布的DSP具有全新人臉識(shí)別功能，非常引人注目。該方案提前內(nèi)置人臉畫面的圖像特征，然后在攝取的圖像中搜索具有人臉特征的區(qū)域，找到后將該區(qū)域定位并將其進(jìn)行電子放大，置于畫面中央呈現(xiàn)出來(lái)。在前期的AVS方案中，人臉被電子放大后往往清晰度不夠高;在新的升級(jí)方案中由于整體畫面清晰度得到了大幅的提升，放大后的人臉圖像仍可以保持比較高的清晰度。另外在AVS的新方案中，還具有可以連續(xù)存儲(chǔ)抓取到的人臉的“臉書”功能，以及可以設(shè)置虛擬分割線的“電子?xùn)艡?rdquo;功能。AVS方案另外所能提供的120幀/秒拍攝速度的寬動(dòng)態(tài)功能，也呈現(xiàn)出了十分理想的效果。

盡管該新方案在技術(shù)細(xì)節(jié)上還有不少需要改進(jìn)的地方，但通過(guò)DSP芯片實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別及放大的這一嶄新思路，給長(zhǎng)期以來(lái)缺少新意的DSP方案演化進(jìn)程增添了一個(gè)亮點(diǎn)。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟、該類新的功能應(yīng)用場(chǎng)合的增加，該方案的產(chǎn)品會(huì)被用戶大量的采用。

5、IR-CUT性能的提升

為了提升圖像的色彩，尤其是在CMOS的方案中，IR-CUT裝置(即雙濾光片切換器)被廣泛采用。IR-CUT是由一片紅外屏蔽濾光片和一片全透光譜濾光片加切換動(dòng)力部分組成。決定IR-CUT質(zhì)量的關(guān)鍵因素在于切換動(dòng)力部分，目前主要有兩種：電磁式和電機(jī)式?？偟膩?lái)說(shuō)電磁式成本較低，但穩(wěn)定性較差;電機(jī)式成本較高、機(jī)械部分工作的穩(wěn)定性會(huì)更高。很多IR-CUT廠家稱自己的產(chǎn)品可以正常切換超過(guò)十萬(wàn)次，但對(duì)于攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，即便按較長(zhǎng)的5年工作壽命來(lái)說(shuō)，也只需要4000次的切換就足夠了。所以對(duì)于IR-CUT裝置來(lái)說(shuō)，重要的不是在最佳的工作條件下切換次數(shù)，而是在可能的安裝擠壓、較高溫度環(huán)境下的工作壽命。不過(guò)從目前實(shí)際使用的市場(chǎng)反應(yīng)看，目前攝像機(jī)中適用的IR-CUT穩(wěn)定性已經(jīng)得到了大幅提升。

6、常規(guī)固定鏡頭清晰度進(jìn)一步提升

對(duì)于常規(guī)的紅外攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，在MTV鏡頭上一些廠家推出了價(jià)格與普通鏡頭差別較小的百萬(wàn)像素鏡頭，為常規(guī)的普通攝像機(jī)性能提升創(chuàng)造了便利條件。另外現(xiàn)在出現(xiàn)了新的200萬(wàn)像素的鏡頭，其上部的形狀如CS鏡頭、接口部分為MTV接口。目前該類鏡頭只有4mm、6mm、8mm三種規(guī)格。該高清鏡頭采用六層高透玻璃鍍多層膜技術(shù)，比之前的百萬(wàn)像素鏡頭成像清晰度更高、夜視效果真實(shí)柔和、色彩還原度更好。

7、IR-III大功率紅外燈質(zhì)量的整體提升

雖然IR-III大功率紅外燈(市面上很多人稱之為“第三代點(diǎn)陣紅外”，實(shí)際這二者并不相同②)出現(xiàn)已經(jīng)有兩年多的時(shí)間了，但業(yè)內(nèi)很多廠家是直到近一年來(lái)才真正把這種新的紅外燈板做成熟。由于IR-III紅外燈板的主要零部件成本相對(duì)比較高，去年很多廠家為了提升產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)，紛紛采用各種手法節(jié)約成本。不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)思路往往埋下很多隱患，在使用一段時(shí)間后很多問(wèn)題都暴露出來(lái)。最終能夠立于不敗之地的產(chǎn)品必然是遵循規(guī)律、基于品質(zhì)優(yōu)先的原則科學(xué)設(shè)計(jì)、精心選材，從燈芯、鋁基板、透鏡、控制板等每一個(gè)部件的每一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)下功夫，真正解決好燈芯高標(biāo)準(zhǔn)選擇、控制板的穩(wěn)定供電、透鏡二次配光、以及良好散熱性等關(guān)鍵問(wèn)題，才能把IR-III大功率紅外技術(shù)的亮度高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在IR-III技術(shù)的整體掌握程度已經(jīng)大大提升，各廠家IR-III燈板的穩(wěn)定性普遍有所提升。

注②：陣列紅外技術(shù)是通過(guò)將多個(gè)高效率和高功率的晶元封裝在一個(gè)平面上，由多顆芯片組成的。由于一個(gè)透鏡只有一個(gè)圓心，眾多的發(fā)光源并不能將所有光線都聚集到透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)上發(fā)射出去，因而光線比較分散，從而造成大量紅外光被浪費(fèi)，導(dǎo)致紅外光有效利用率不高。IR-III技術(shù)是單顆芯片發(fā)光源，通過(guò)透鏡發(fā)送出去，光線集中、均勻，達(dá)到100%的利用，故IR-III技術(shù)的亮度比陣列式的亮度要高。

8、新外殼的大量涌現(xiàn)

在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈的市場(chǎng)下，各攝像機(jī)廠家除了在攝像機(jī)機(jī)芯上下功夫之外，也努力尋求在外觀上的變化。相對(duì)于攝像機(jī)內(nèi)核性能的難以突破，盡管模具開(kāi)發(fā)的成本很高，但從技術(shù)角度講外觀上的突破往往比方案、紅外燈等的突破要容易得多。加上點(diǎn)陣紅外燈對(duì)散熱有更高要求的情況，很多新的外殼設(shè)計(jì)不僅出于對(duì)美觀、特別的目的，更好的處理紅外燈的散熱性也成了一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力。這一年來(lái)新出現(xiàn)的外殼數(shù)量，可以說(shuō)遠(yuǎn)超過(guò)之前的年份。新的外殼出現(xiàn)有三種形式，最簡(jiǎn)單的是在原來(lái)模具上更改顏色方案，如除了原有的氧化方式顏色加工外，噴油、噴粉的工藝被大量采用，甚至出現(xiàn)了“迷彩裝”的噴油處理方式;第二是在原有外殼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行小的改動(dòng)，如把尾部從平的改為凸出的、凸出的再改為平的，或者雨罩做一些變動(dòng);第三就是全新的模具設(shè)計(jì)，在這一類全新設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了很多富有想象力的產(chǎn)品。但并不是所有的改動(dòng)、創(chuàng)新都能得到市場(chǎng)的認(rèn)可，有的改動(dòng)或創(chuàng)新并不能打動(dòng)用戶，最終無(wú)法被真正使用起來(lái)。

由于各類新外觀的不斷涌現(xiàn)，使得攝像機(jī)這一工業(yè)類產(chǎn)品也變得越來(lái)越充滿現(xiàn)代時(shí)尚氣息。