视频基础知识培训

摄像机基本构成
• 摄像机：将光信号转变为视频信号 摄像机： • 镜头：可选用固定镜头或二可变镜头，三可镜头（调焦距、调聚焦、 镜头：可选用固定镜头或二可变镜头，三可镜头（调焦距、调聚焦、 调光圈） 调光圈） • 云台：用于承载摄像机上下左右移动，可不选用 云台：用于承载摄像机上下左右移动，
摄像机 镜头 云台
模
图像 传感器 A/D 转换器
增益 背光补偿 降噪 。。。。
D/A 转换器
拟 视 频 输 出
CCD
信号处理
摄像机组成
• 光学系统 组成：变焦距镜头、色温转换片、分色棱镜 作用：成像、色温转换、分光。
• 光电转换器件 作用：光电转换。 组成：CCD摄像器件 作用：对视频信号进行放大、校正处理；编码输出。 • 视频处理电路 组成：预放器、视频信号处理电路、编码器等 • 调整与控制 • 寻像器 • 电源部分 作用：监控摄像头状态调整和功能控制。 组成：黑、白平衡调整、光圈、增益、聚焦调整等 组成：电子取景器、LCD液晶显示屏 作用：取景、回放 组成：电池、交流适配器 作用：为监控摄像机提供动力。
摄像机原理
• 摄像机主要由镜头、影像传感器（主要是CCD器件）、DSP等组 摄像机主要由镜头、影像传感器（主要是CCD器件）、DSP等组 CCD器件）、DSP 成，被摄物体反射光线经过镜头聚焦至CCD上，CCD由多个X-Y 被摄物体反射光线经过镜头聚焦至CCD上 CCD由多个X CCD 由多个 纵横排列的像素点组成， 纵横排列的像素点组成，每个像素都由一个光电二极管及相关电 路组成，光电二极管将光线转变成电荷， 路组成，光电二极管将光线转变成电荷，收集到的电荷总量与光 线强度成比例，所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点移出， 线强度成比例，所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点移出， 经滤波、放大，再经过DSP处理后形成视频信号输出。 经滤波、放大，再经过DSP处理后形成视频信号输出。 DSP处理后形成视频信号输出 摄像机
• 摄录一体机：信号记录存储片是摄像机的核心部件，目前摄像机常用的感光芯片有 感光芯片是摄像机的核心部件， CCD和CMOS，DPS（ 超宽动态应用）， ），主流 CCD和CMOS，DPS（数字成像系统 ，超宽动态应用），主流 为以下两种： 为以下两种：
CMOS 名词 输出 灵敏度 成本 功耗 图像质 量 信噪比 互补性金属氧化物半导体 CCD 电荷耦合器件
CCD尺寸
1/4in
1/3in
1/2in
2/3in
摄像机主要参数
• 扫描制式
– 有PAL制和NTSC制之分。
• 摄像机电源
• S_video信号 S_video信号
– 亮度信号和色差信号分别独立传输的一种视频信号。它的优点： 减少了亮色串扰，不必用专用电路对亮度和色差信号进行分离， 提高了亮度的带宽，从而提高了图像的清晰度。
• RGB信号 RGB信号
– 将三基色电信号作为独立的视频信号而直接进行传输的一种视频 信号。该类型的视频信号所提供的图像清晰度最高，但带宽最宽 ，主要用于电视台。
analog signal Sampler
sampled signal
Quantizer & Coder
digitized signal
视频输出信号
• 复合视频信号
– 包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一信号，其中色差 信号通过彩色负载波调制之后和亮度信号的高频端进行混合。所 需带宽资源少，兼容黑白和彩色视频显示设备，但清晰度低，亮 色串扰。
视频基础知识培训
深圳同尊数字技术有限公司 2011年 2011年7月
汇报提纲
视频基础知识 摄像部分基础知识 控制显示基础知识
视频监控系统概述
• 视频监控
利用视频探测手段对目标进行监视、控制和信息记录。
• 组成
一般由前端、传输、控制及显示记录四个主要部分组成。
• 视频监控系统原理
控制部分
摄像部分
传输部分
显示与记录
视频
• 视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示。 视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示。
– 利用人眼视觉暂留的原理，通过播放一系列的图片，使人眼产生运动的 感觉。
• 视频的三要素： 视频的三要素：
– 空间分辨率（即屏幕上的点数） – 颜色分辨率（即每个点的颜色位数） – 时间分辨率（即每秒的帧数）
TV制式 帧频(Hz) 行/帧 亮度带宽(MHz) pal: 25帧/秒 ntsc:30帧/秒 彩色幅载波 (MHz) 声音载波(MHz) 3.58 4.43 4.25 NTSC 30 525 4.2 PAL 25 625 6.0 SECAM 25 625 6.0
4.5
6.5
6.5
各种图像分辨率介绍
• 按信号组成和存储方式的不同： 按信号组成和存储方式的不同：
– 模拟视频：由连续的模拟信号组成的图像序列，像电影、电视和录像的画 面； – 数字视频：一系列连续的数字图像序列。
图像扫描方式
• 帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧。根据视觉暂留原理，要使人 一段视频中的每一幅图像称为一帧。根据视觉暂留原理， 的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24 30帧频 24～ 的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24～30帧频 每秒播放的帧数）。 （每秒播放的帧数）。 • 扫描方式：传送视频图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个 扫描方式：传送视频图像时，将每幅图像分解成很多像素， 一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。扫描行数（ 一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。扫描行数（扫描分辨率 越多，清晰度越高。分隔行扫描和逐行扫描。 ）越多，清晰度越高。分隔行扫描和逐行扫描。
• QCIF(176 x144) • CIF（common intermediate format）通用中间格式 format） CIF（ NTSC） 352 x 288 （PAL NTSC） 10 万像素 • 2CIF 704 x 288 20万像素 20万像素 • 4CIF 704 x 576 40万像素 40万像素 • DCIF 528×384 20万像素（double cif） 528× 20万像素 万像素（ cif） • D1 704 x 576 (PAL) 40万像素 40万像素 • VGA (Video-Graphics-Array) 640 x 480 (Video-GraphicsCIF录像分辨率是主流分辨率 绝大部分产品都采用CIF分辨率。 录像分辨率是主流分辨率， CIF分辨率 CIF录像分辨率是主流分辨率，绝大部分产品都采用CIF分辨率。 • 以下视频传输带宽选择模式： 以下视频传输带宽选择模式： • 1.5Mbps≤视频传输带宽≤8Mbps时：可实现全实时25帧/秒，即25fps 1.5Mbps≤视频传输带宽≤8Mbps时 可实现全实时25帧 视频传输带宽 25 图像分辨率为D1 704×576）的视频图像传输。 D1（ ，图像分辨率为D1（704×576）的视频图像传输。 • 512Kbps≤视频传输带宽≤1.5Mbps 时：可实现全实时25帧/秒，即 512Kbps≤视频传输带宽 视频传输带宽≤ 可实现全实时25 25帧 25fps，图像分辨率为CIF 352×288）的视频图像传输。 CIF（ 25fps，图像分辨率为CIF（352×288）的视频图像传输。 • 视频传输带宽≤512Kbps时：可实现抽帧，图像分辨率为CIF（ 视频传输带宽≤512Kbps时 可实现抽帧，图像分辨率为CIF CIF（ 352×288）的视频图像传输。 352×288）的视频图像传输。
逐行扫描 帧
隔行扫描 （PAL）
奇数场
偶数场
帧
电视制式
• TV制式 TV制式
– NTSC(美国、日本）30帧/秒，525行/帧 – PAL (西欧、中国）25帧/秒， 625行/帧 – SECAM（俄、法） – 注：电影是24帧/秒
• 标准数字化电视分辨率： 标准数字化电视分辨率：
– PAL：720*576 – NTSC：720*480
• 原理 ： 被摄物体反射的光线传播到镜头 ， 经镜 原理： 被摄物体反射的光线传播到镜头， 头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚 CCD芯片上 头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚 相应的电荷， 相应的电荷 ， 各个像素积累的电荷在视频时序 的控制下， 逐点外移， 经过滤波、 放大处理， 的控制下 ， 逐点外移 ， 经过滤波 、 放大处理 ， 通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视 频信号。 • 品牌：Sony、 Panasonic、Sharp、L.G 、日立 品牌：Sony、 Panasonic、Sharp、 • 三洋
一般内置A/D，图像输出已数字 输出为模拟信号 化 感光开口小，灵敏度低 工艺简单，成本低 直接放大，功耗低 色彩还原能力偏弱，曝光差 信噪比低 同等面积下，灵敏度高 成本高 需外加电压， 功耗高 色彩还原好，曝光好 信噪比高
CCD
• 摄像机采用主流CCD全称为Charge Device， 摄像机采用主流CCD全称为Charge Coupled Device，中文翻译 CCD全称为 为电荷藕合器件。有时摄像机又叫CCD 为电荷藕合器件。有时摄像机又叫CCD。
摄像机参数点MAP
摄 像 机
主要参数
CCD尺寸 CCD像素 扫描制式 摄像机电源 视频输出 水平分辨率 分辨率 最低照度
可调参数
自动增益控制AGC 背光补偿BLC 宽动态范围WDR 自动白平衡WDR 电子快门 同步方式
摄像机主要参数
• CCD像素：CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清 CCD像素：CCD的主要性能指标， 像素 的主要性能指标 晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是由点 晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是由点 阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多， 阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像 越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万 25万和38万像素为划界 越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万 像素以上者为高清晰度摄像机。 像素以上者为高清晰度摄像机。 • CCD尺寸：即摄像机靶面，原多为1/2英寸，现在1/3英寸 CCD尺寸：即摄像机靶面，原多为1/2英寸，现在1/3英寸 尺寸 1/2英寸 1/3 的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化 英寸和1/5英寸也已商品化。 的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。尺寸越大越 好。