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：李殷杰，：
[CCD摄像机的分类]
安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件（charge coupled deice）的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。
CCD摄像机大致可分为下列几大类：
依成像色彩划分
（1）彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。
（2）黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 依摄像机分辨率划分
（1）影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型。
（2）影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型
（3）影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，600线以上的高分辨率。
依摄像机灵敏度划分
（1）普通型：正常工作所需照度为1~31x
（2）月光型：正常工作所需照度为0.1x左右
（3）星光型：正常工作所需照度为0.01x以下
（4）红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。
按摄像元件的CCD靶面的大小划分
（1）lin靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm
（2）2/3in靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm
（3）1/2in靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm
（4）1/3in靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm
（5）1/4in靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm
（6）1/5in正在开发之中，尚未推出正式产品
此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。
[为什么摄像机在两台不同牌子的监视器效果相差很远？]
我们的摄像机的输出是标准的75欧，而一些杂牌的监视器，电视输入内阻不标准。解决办法：在监视器的视频输入端并联一只75欧的电阻。
[摄 像 机]
1. 什么是CCD摄像机？
CCD是Charge Coupled Device（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
2. CCD摄像机的工作方式
被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3. 分辨率的选择
评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4. 成像灵敏度
通常用zui低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.
参考环境照度：
夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux
电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux
室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux
20cm处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux
5. 电子快门
电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。
6. 外同步与外触发
外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号（C-sync）或复合视频信号。外同步并不能保证用户从时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。
7. 光谱响应特性
CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光（550nm），分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
8. CCD芯片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 芯片规格 成像面大小（宽X高） 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
[低照度摄像机的正确认识]
目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004LUX～1LUX，黑白摄像机从0.0003～0.1LUX均有，（若搭配红外线，则均可达0LUX），这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。 行业内人士强调，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（F值），更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX值，否则只是流于数字的游戏罢了！以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。另外电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）是否提高，单一画面累积帧数为多少？红外线是ON还是OFF？……等都应了解清楚，才不致被规格所标示的照度数值所混淆。 低照度摄像机在中国市场的演进过程 低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快门（SLOW/SHUTTER）及超感度摄像机（EXVIEW/HAD）。
一、白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机COLOR/MONO）
此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群。 昼夜（COLOR/MONO）摄像机的照度在国内市场上zui低标示数值甚至为0LUX，我们不禁要问：“摄像机乃光学原理制成，0照度下如何成像？” 白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。 在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，此类摄像机已采用单一CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在1LUX～3LUX）即利用数位电路将彩色信号消除掉，成为黑白影像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机*红外线滤除器，真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身 （所采用的元件,技术）可达到的功能,而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于CCD感度,本身并无法改变,只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升,不能算是低照度摄像机。
二、低速快门（SLOW/SHUTTER）
此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用电脑记忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个影像清晰的画面，运用SLOW SHUTTER技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2（×128），并且画面能够累积的帧数 （128帧）是属于甚至包括进口品牌再内的水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。
三、超感度摄像机（EXVIEW/HAD）
超感度摄像机（EXVIEW/HAD），又称24小时摄像机，其彩色照度可达0.05LUX，黑白则可达0.003-0.001LUX（亦可搭配红外线以达 0LUX）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。
[如何正确选用摄像机]
摄像部分一般安装在现场,它包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。
像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，可采用黑白摄像机；如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服和景物的颜色，则采用彩色的比较好。
摄像机的规格可分为1/3〃、1/2〃和2/3〃等，安装方式有固定和带云台二种。
[摄像机测试步骤]
测试摄像机主要测试晰度和色彩还原性、照度、逆光补偿，其次是测其球型失真、耗电量、zui低工作电压，下面先把清晰度和色彩还原性以及照度、逆光补偿的测量步骤先介绍一下。
1．清晰度的测量
多个摄像机进行测试时，应使用相同镜头，（推荐使作定焦、二可变镜头），以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准，清晰准确的数出已给的刻度线共10组垂直线和10组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度，并相应的一组已给出了线数。如垂直350线水平800线，此时用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。能两者兼用，可看出此摄像机的差异（对远近会聚）。 2．彩色还原性的测试
测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、服饰，看有无颜色失真，拿色彩鲜明的物体对比，看摄像机反应灵敏度，拿彩色画册放在摄像机前，看画面勾勒得清晰程度，过淡或过浓，再次应对运动的彩色物体进行摄像，看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如此摄像zui代照度在50V时应在50+10V照度情况下测量，即每摄像机zui代照度基础上加十伏，且光圈应保持zui接近状态。
3．照度
将摄像机置于暗室，暗室前后为有源220V自炽灯，处设调压器，以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0V调到250V。室内光照也可从zui暗调至zui明，测试时把摄像机光圈均开至zui大时记录下一个zui低照度值（把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面）再把光圈打至zui小再记录下一个zui低照度值，也可前后灯分别调压明灭。
4．逆光补偿
测试此参数有两种方法：一种是在暗室内，把摄像机前侧调压灯打开，调至zui亮时，然后在灯的下方放置一图画或文字，把摄像机迎光摄像，看图像和文字能否看清，画面刺不刺眼，并调节AL、AX拔档开关，看有无变化，哪种效果。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照，此时看图像和文字能否看清楚。 5．球型失真
看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上，看圆球形有无椭圆，把摄像机前移，看圆中心有无放大，再远距离测试边、角、框有无弧形失真等。
6．耗电量
zui低工作电压，使用万用表测量电流，使用小稳压器调节电压看。
[监控系统设备介绍]
①云台
在前面的介绍中我们常提到云台，但有的人对它没有什么感性认识，其实云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。 云台有多种类型： 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。 按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。 在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。
②支架
如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。 普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上……由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。
③防护罩
防护罩也是监控系统中zui常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。 室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。 挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，zui后还要考虑外观、重量、安装座等等。
④监视器
监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。 监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。 另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。
⑤视频放大器
当视频传输距离比较远时，采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。
⑥视频分配器
一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。 视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。
⑦视频切换器
多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、 6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。 切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。 切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。
⑧画面分割器
画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示 4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。 四分割是zui常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。 另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。 大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。
⑨录像机
监控系统中zui常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。 与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通VHS 录像带）甚至上百小时的图像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，录像带到头后是自动停止还是倒带重录…… 延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的。
[防护罩及防护罩的选择]
防护罩是监控系统中重要的组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。
防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格便宜。其主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。另一类是室外用防护罩，这种防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同时，为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。 目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元体，既可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。
另外，还有半球形、球形防护罩，这种防护罩内置万向可调支架，造型美观。
防护罩分为室内型和室外型两种。室内的防护罩主要是防尘，有的也有隐蔽作用，使监视场合和对象不易察觉受监视。室外防护罩的功能有防晒、防雨、防尘、防冻和防凝露等作用。一般室外的防护罩都配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，温度低时自动加热。下雨时可以人为控制雨刷器刷雨。有的室外防护罩的玻璃还可以加热，当防护罩上有结霜时，可以加热除霜。
[摄像机镜头选购指南]
在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求（就画面范围或图像细节而言），所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到*化设计并可获得良好的监视效果。
摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种，就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。
下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。
1、 手动、自动光圈镜头的选用
手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。
对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。
对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头（必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机），这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。
对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。
2、定焦、变焦镜头的选用
定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的清晰程度。
镜头规格（镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等）一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小（见图1所示）；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接*头的视场角将大于C型接*头的视场角。
镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。
在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2″，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些镜头视场角均不小于99°或127°，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS－2镜头，这种镜头为1/3″CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调（手动调焦）。调焦范围为2.8～6.0mm，视场角变化范围为96°～47.2°，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。
对于一般变焦（倍）镜头而言，由于其zui小焦距通常为6.0mm左右，故其变焦（倍）镜头的zui大视场角为45°左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价（系统需增加前端解码器、云台、防护罩等），以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦（倍）镜头。
在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦（倍）镜头（电动三可变镜头），这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：（1）在调节至zui短焦距时（看全景）应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；（2）在调节至zui长焦距时（看细节）应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可（一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，适当选用高倍数变焦镜头）。
3、正确选用镜头焦距的理论计算
摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化（其变化关系如前所述），覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算：
（1）f=u•D/U
（2）f=h•D/H
f：镜头焦距、U：景物实际高度、H：景物实际宽度、D：镜头至景物实测距离、u：图像高度、h：图像宽度
举例说明：
当选用1/2″镜头时，图像尺寸为u=4.8mm，h=6.4mm。镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际高度为U=2500mm（景物的实际宽度可由下式算出H=1.333•U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定）。
将以上参数代入公式（1）中，可得f=4.8•3500/2500=6.72mm，故选用6mm定焦镜头即可。
[浅谈CCTV系统中摄像机镜头的选择]
随着我国智能建筑行业的发展，安保技术在智能建筑中的地位与作用也与日俱增。闭路监控电视（简称CCTV）系统作为一种安保技术，在宾馆、涉外办公楼、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能小区亦将CCTV系统作为安保及物业管理的一个重要手段。为了让CCTV技术在智能建筑中发挥更好的作用，在每项闭路电视监控工程中，如何正确选择摄像机镜头，对于经济指标与技术性能都是十分重要的。
镜头的分类
根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为：
（1）广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；
（2）标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所；
（3）长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视
（4）变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域；
镜头焦距的确定
在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准：
a.监控现场的大小；
b.被摄物体的大小；
c.物距；
d.焦距；
e.CCD靶面尺寸 。
前4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下：
a.1/3″CCD F=4.8×L/W或F=3.6×L/H
b.1/2″CCD F=6.4×L/W或F=4.8×L/H
其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L为镜头到被摄物体间的距离；F为镜头焦距。
那么为何在镜头的选用中考虑CCD靶面的尺寸呢?
为了从1/3″与1/2″ CCD摄像机中获取同样的视角，1/3″ CCD摄像机镜头焦距必须缩短；相反如果在1/3″ CCD与1/2″ CCD摄像机中采用相同焦距的镜头，情况又如何呢?1/3″ CCD摄像机视角将比1/2″ CCD摄像机明显地减小，同时1/3″ CCD摄像机的图像在监视器上将比1/2″ CCD的图像放大，产生了使用长焦距镜头的效果。
另外我们在选择镜头时还要注意这样一个原则：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。原因是：如1/2″ CCD摄像机采用1/3″镜头，则进光量会变小，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之，则进光量会变大，色彩会变好，图像效果肯定会变好。当然，综合各种因素，摄像机还是选择与其相匹配的镜头。
手动光圈及自动光圈的选择
镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故，所以较多选用自动光圈镜头。在目前的监控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系统，室内监控点占较高的比例。而许多工程商在做工程设备报价时，也同样喜欢采用自动光圈镜头。虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强，但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，智能建筑项目中大量采用自动光圈镜头没有太大的必要；另一方面，现在市场上用的自动光圈镜头分为二大类：a.电源驱动自动光圈镜头；b.视频驱动自动光圈镜头。电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V或DC24V电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为DC12V或DC24V电源线驱动电机马达。目前市场上大多黑白或彩色摄像机虽然有自动光圈镜头接口，但除了少数可以兼容二种镜头以外，大多数摄像机不能兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。如果在使用中当一些摄像机损坏时，新购入的摄像机就有与原来的自动光圈镜头是否兼容的问题。但当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx－100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。
[简介超低照度摄像机与红外灯]
超低照度摄像机是近年来随着半导体技术发展而推出的监控行业热点产品。目前已广泛用于金融、文博、酒店、写字楼、 住宅小区物业管理等领域。由于传统的摄像机难以满足24小时连续监控（因为不可能在任何地点都做到24小时开灯）的需求，新技术型的超低照度摄像机抓住这一良机迅速发展起来。
一般的超低照度摄像机大都采用Exview HAD 技术，采用Exview HAD CCD的摄像机，对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍，如（图1）。因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出*的效果，特别是配合的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控（*无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。
类似地获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指标，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但都不能从根本上解决照度问题。
另外，在选择使用低照度摄像机和红外线灯时要注意几点。
*，必须选择适当的镜头。为了提高摄像机对红外灯以及景物的敏感度，应尽可能选用通光量大的镜头，并注意在使用自动光圈或电动二可变镜头时，要尽可能开大光圈的驱动电平值。因为一般随着镜头焦距的增加，其通光量会相对减少，在选择红外灯时要留一定的余量，并注意红外灯的标称指标。
第二，红外灯的选配电源应尽可能要满足其所需的zui小电功率，经常发生照射距离不够的情况。
第三，要考虑被摄像景物的反光程度，由于红外线具备可见光相同的如反射、折射等特性，因此，在目标景物周围如果没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量。
[监控设备维护注意事项]
1、对每个摄像机所供电源的插座要经常检查，防止插头脱落。
2、保证对每个摄像机和监控中心的供电电压较恒定。
3、对低矮位置的摄像机尽量设有明显标志，提醒非监控管理人员触碰。
4、对监控中心的监控控制设备派专人专管，要求非监控人员禁止操作。
5、监控中心在每晚无人的情况下一定要对监控设备断电。
6、对监控设备经常擦拭保养。
[数字录像机格式简述]
从世界上*台数字录像机诞生到现在，已经过了十几年的时间，数字录像机已开始普及，并成为今后的发展方向。数字录像机的优势十分明显，它可消除复制时图像质量的降低，并可直接进入计算机和由计算机控制的数字化设备。目前，数字录像机可分为非压缩格式和压缩格式两大类。记录载体可分为磁带、硬盘和光盘，常用的记录载体是磁带。
非压缩格式诞生较早，它把全部的图像信息未经压缩地记录到载体上。在非压缩格式中，zui早诞生的专业数字录像机D1格式，，并成为标准。现在对于许多非线性编辑系统来说，在评价它所输出的视频质量上，往往都要与D1格式相比较。D1格式按ITUR601标准，以4∶2∶2采样、8比特量化进行分量编码记录视频。对于音频，采样频率48KHZ、20比特量化，具有4个独立的音频通道。除D1格式外，还有D2、D3、D5格式的数字录像机，其中D2、D3格式记录复合视频，D5采用了分量记录方式。非压缩格式的数字录像机，图像质量很高，但其昂贵的价格，使大多数用户望而却步，即使在那些发达国家，情况也是如此。因此，这种类型的数字录像机我们很难见到。
采用压缩格式的数字录像机，主要有数字Betacam模式、Digitial－s格式、Betacam－SX格式、DVCPRO格式、DVCAM格式和家用DV格式。它们都采用了数字分量记录方式，所以也称为数字分量录像机。
数字Betacam的信噪比能达到62dB，采用4∶2∶2采样格式，10比特量化的数字分量处理，并使用基于DCT的电平自适应帧内压缩方式，压缩比为2.3∶1，采用1/2英寸金属带，具有4通道48KHZ采样，20比特线性量化的数字音频。具有复制30代而无质量损失的图像质量，并能兼容重放Betacam－SP模拟分量格式的录像带。
Digitial－S的信噪比优于55dB，采用4∶2∶2采样格式，8比特量化的数字分量处理，使用DCT帧内压缩方式，能达到广播级质量。其压缩比为3.3∶1，记录码率为50MB/S，具有2通道48KHZ采样，16比特量化的数字音频。Digitial－S格式充分考虑了与S－VHS录像带的互换性，采用1/2英寸金属带，机械结构与VHS相同，具有编辑处理图像功能，向下兼容重放S－VHS录像带。其图像质量接近数字Betacam水平。
Betacam－SX采用4∶2∶2采样格式，8比特量化的数字分量处理，压缩采用MPEG－2442P@ML方式，输入的图像以2帧为1GOP（图像组），每个GOP的数据为固定长度。其压缩比达10∶1，记录码率为18MB/S，图像质量优于标准型Betacam－SP。对于音频采用4通道48KHZ采样，16比特量化的数字音频。Betacam－SX格式采用1/2英寸金属带，其DVW－A系列录像机可向下兼容重放Betacam－SP录像带。Betacam－SX录像机还采用了无循迹重放方式，通过加装4个重放磁头，提高了可靠性。
DVCRPO是在后面要讲的家用DV格式的基础上，开发成功的专业用数字分量录像机。它采用4∶1∶1采样格式，8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，记录码率为25MB/S，信噪比大于54dB，具有2通道48KHZ采样，16比特量化的数字音频。它使用1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度18微米，具有兼容重放家用DV格式录像带的能力，其图像质量相当于标准型Betacam－SP。另外，松下公司在DVCPRO的基础上还推出了4∶2∶2采样、记录码率为50MB/S的DVCPRO50格式，图像信号压缩为比3.3∶1，旋转磁头数和走带速度都比DVCPRO增加了一倍。
DVCAM也是在家用DV格式的基础上，开发成功的专业用数字分量录像机。和DVCRRO一样，其目标是高画质、小型、轻量和低价格。它采用4∶2∶0采样格式，8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，记录码率为25MB/S，信噪比大于54dB，具有2通道48KHZ采（下转第50页）（上接第48页）样，16比特量化的数字音频。它采用1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度15微米，与家用DV格式双向兼容，即DV格式磁带可以在DVCAM录像机上重放，DVCAM录像机也能在DV格式录像机上重放。其图像质量相当于标准型的Betacam－SP。
家用DV格式，是在家用数字录像机开发研制阶段，为了避免重演模拟录像机格式之争，由世界上一些的电器公司共同制定的一个标准。目前，已有55家大公司宣布支持这一格式，使其成为标准。对于PAL制信号来讲，它采用4∶2∶0的采样格式、8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，记录码率为25MB/S，信噪比可达54dB。对于音频，可采用32KHZ采样，16比特量化的双声道立体声方式，也可采用32KHZ采样，12比特量化的四声道方式。家用DV格式的图象质量是相当高的，远远超过了常见的S－VHS和Hi8，因为其亮度信号频带带宽达6MHZ，色差信号的带宽也分别达到了1.4MHZ和3MHZ。家用DV格式也采用1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度10微米。
数字录像机的发展方兴未艾，但在目前仍是模拟与数字共存的时代，模拟录像机在今后相当长的时期里不会退出历史舞台。不过数字化的序幕已经拉开，自然就会有好戏连台。对于广大中、小型用户来说，应该将关注的目光投向DVCPRO和DVCAM格式。它们完够满足专业级的制作需要，而且具有兼容重放家用DV格式录像带的能力，可实现家用DV格式向专业制作领域的顺得过渡。
[如何选择数字监控主机]
智能数字监控主机分为两大类
一类是用于保安监控项目（如楼宇、机场、博物馆等保安监控项目）中的智能监控主机，它的特点是，功能齐全，具有良好的网络传输功能，录像速度慢，通过与传感器、移动帧侧的联动，也能使录像资源分配到zui需要的地方；
另一类数字监控系统主要用于银行柜员制监控项目中的智能数字监控系统，它的特点是录像速度高，每路每秒25帧，具有音频输入。如何选择智能数字监控主机，首先应明确设备用在哪里，是保安监控项目，还是对录像速度要求较高的银行柜员项目，在不同类型的项目中应使用不同类型的智能数字监控主机，在保安项目中使用*类设备即可，而在银行柜远志监控项目上使用*类设备，录像速度无法满足用户要求，需要使用第二类数字主机。
选择经过稳定性验证的设备
智能数字监控主机的稳定性要从两方面考察：
一是从硬件机构上看智能数字监控主机均是多路输入，硬件可采用多卡方式，也可采用单卡方式，由于智能数字监控系统基本上都是PC机，且多以WIN98为操作平台，因此采用单卡方式集成度高，稳定性会优于多卡方式，有些采用一路一卡的方式，很容易形成硬件冲突。
二是考察其软件编程是否规范,这主要是通过长时间运行和操作来验证，应对各项功能的长时运行进行观察。
[数字化硬盘录像机的选择]
目前可谓进入了数字化监控主机的春秋战国时期,。客观地说，数字化产品因为紧跟计算机技术的快速发展，在硬盘录像，网络互动，视频报警，工作时间表，多画面显示等方面都有突出的表现，赢得了不少人的青睐，在保安监控,柜员监控,民用监控等众多领域逐渐占有一席之地。也因为该领域发展太快，至今没有出台国家或行业标准，本文介绍了一些在选择及评测数字化产品方面的注意事项和技巧,希望对大家选择数字化监控主机有所帮助。
一、观界面的选择
多数数字化监控主机选择了工控机箱作为外壳，外观作工印字要精致美观，将软驱和电源开关用一道机械锁锁起来哪种款式对减少人为故障有一定帮助。如果能打开机盖，应注意观看一下用的什么风扇和电源，像奔腾ⅢCPU上的风扇平均*工作时间在3年以上，而一般风扇平均*工作时间可能说不准确，这对每天都连续开机的数字化监控主机而言是一个故障隐患，另外，注意观看后排的接口接线方式是否可靠便利。
为了操作方便，界面应是汉化的，将主要功能都能一目了然地反映在主界面上，建议选择看上去很专业很漂亮操作直观的界面。能像WINDOWS操作菜单化。
功能扩展性较强，主要功能分为监视功能，录像功能，报警功能，控制功能，网络功能，身份识别功能，工作时间表功能，如能有矩阵，双工对讲，这两点很多难做到。下面分别作一介绍。
二、功能的多样化
1、监视功能
监视功能是矩阵主机和数字化主机zui主要的功能之一，监视功能无非是看全、看清楚现场的景物，必要时应该有声音，注意是否视音频同步。主要通过清晰度、画面实时程度和显示形式来决定监视的效果，和电视机显示不同，不同显卡和采集卡观察的效果是不一样的。像测量CCD摄像机的清晰度一样，建议选用专业图形测试卡和线数较高的摄像机作为观察对象，准确读出可以观察到的水平和垂直分辨率，作为监视清晰度的依据，一般每秒图像超过17帧时肉眼看上去是比较实时的图像，而柜员制和一些特殊的监控场所要求每秒图像要达到 25帧或更高，通常可做一些手的快速动作来观察此功能，比如快速数数、拍手等，此效果应记录下来作为录像的回放记录。显示形式一般有1、4、7、9、10、16等画面分割形式，也可将屏幕切到全屏。每一路的亮度、对比度、色彩、饱和度等参数都应是连续可调的，不然在多画面时因为光线不均等原因无法很好观看，这也是数字主机优于普通画面分割器的地方。
在全屏观察时，可以比较准确地反映画质、录像速度及显卡质量。
2、录像：
录像效果是数字主机的核心和生命力所在，在监视器上看去实时和清晰的图像，录下来回放效果不一定好，而取证效果zui主要的还是要看录像效果，一般情况下录像效果比监视效果更重要。
清晰度和实时程度的观察方法和监视效果相似。单位时间录像所用内存，及单幅画面的内存也是反映录像效果的zui主要参数。单位时间录像所占内存和单幅面所占用空间对同样硬盘可以录像多长时间和网上传输图像的速率都有决定影响。一般标准MPEG格式，每小时每路要录到600M，而MJPEG格式同时记录16路画面标准情况下占150M，占用空间差别是相当大的，对于静态画面占多大内存取决于画面尺寸图像压缩比（画面质量）和图形格式。对于动态画面占多大内存取决于画面尺寸图像压缩比，图像格式和画面是否变化及变化快慢，笔者曾对一种数字主机测试，使用MJPEG格式，图像尺寸设为800×600，图像运动时占到3K字节，而不运动时占到180字节。
另 外对一些保安监控用主机应具备预置报警录像功能，它可以将和报警无关的信息滤去不录，大大减低对存储容量的要求。有些主机还具备报警后自动增加录制帧数的功能。这对有效信息的存储也很有帮助。
特别提醒注意的是：同样的看起来画质差不多的图像，而所占的空间大小可能相差很大（70M-550M/路/小时）。这时就不能看该机监控界面的显示了，只能退到操作系统（如WINDOWS，NT，UNIX...）下查看文件的大小才准确。
3、报警功能：
报警功能主要指探测器的输入报警和图像视频帧测的报警，报警后系统会自动开启录像功能，并通过报警输出功能开启相应射灯，警号和联网输出信号。
图像视频帧测报警是数字监视所*的功能，他可以方便地设定视频触发区域和灵敏度，在一定意义上可以起到探测器的作用。
按时间段进行自动布撤防功能，预置报警录像功能和自动对报警录像进行加帧是传统报警系统不具备的功能。
报警信号的输出时间应是可调整的，同时各种报警结果应在计算机中有明确记载。
4、控制功能：
主要指通过主机对于摄像机云台，镜头进行控制，这一般要通过解码器完成，主要观察一下操作是否灵活可靠。
5、网络功能：
通过局域网拨号上网经过简单身份识别可以对主机进行各种监视录像控制的操作
[硬盘录像机]
产品特性：
硬盘录像机的基本功能是将模拟的音视频信号转变为MPEG数字信号存储在硬盘（HDD）上，并提供与录制、播放和管理节目相对应的功能。
其突出特性体现在以下几个方面：
1.实现了模拟节目的数字化高保真存储 能够将广为传播和个人收集的模拟音视频节目以*的数字化方式录制和存储，一次录制，反复多次播放也不会使质量有任何下降。
2.全面的输入输出接口 提供了天线/电视电缆、AV端子、S端子输入接口和AV端子、S端子输出接口。可录制几乎所有的电视节目和其它播放机、摄像机输出的信号，方便地与其它的视听设备连接。
3.多种可选图像录制等级 对于同一个节目源，提供了高、中、低三个图象质量录制等级。选用zui高等级时，录制的图象质量接近于DVD的图象质量。
4.大容量长时间节目存储，可扩展性强 用户可选用20.4GB、 40GB或更大容量的硬盘用于节目存储。以20.4GB 容量计算，在选定的码率下可录制节目时间的关系如下表所示：
码率（Mbps） 可录制节目时间（小时）
6 7
4 10
2 20
1.15 38
5.具有*的时移（Timeshifting）功能 当不得不中断收看电视节目时，用户只需按下Timeshifting键，从中断收看时刻开始的节目都将被自动保存起来，用户在处理完事务后还可以从中断的位置起继续收看节目，而不会有任何停顿感。
6.*的预约录制/播放节目功能。 用户可以自由的设定开始录制/播放节目的起始时刻、时间长度等选项。通过对预约节目单的编辑组合，可以系统化地录制各种间断性的电视节目，包括电视连续剧。
7.*的网络信息家电中心 用户通过网络通讯接口，使用DVR度身定制的网络浏览器，配备相应的网络资源，将可以享用丰富的网络在线信息。
8.提供便捷的管理已录制节目的方法 用户可以按照录制时间、节目种类等方式对已录制的节目进行组织和分类，随意在喜好的位置设定书签。
9.提供随心所欲的播放方式 由于硬盘快速、随机存储的特点，欣赏录制好的和正在录制的节目时，都可以用比当前DVD播放机更多种、更灵活的方式进行特技播放，快速播放时图像更加平滑，慢速播放时具有更高的细节分辨率。
[画面分割器]
在有多个摄像机组成的电视监控系统中，通常采用视频切换器使多路图像在一台监视器上轮流显示。但有时为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况，往往采用多画面分割器使得多路图像同时显示在一台监视器上。当采用几台多画面分割器时，就有可能用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示。这样，既减少了监视器的数量，又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。常用的画面分割器为四画面、九画面和十六画面。
画面分割器的基本工作原理
采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。有的还带有内置顺序切换器的功能，此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上（如同切换主机轮流切换画面那样），并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来。其间隔时间一般是可调的。
主要性能：
1.全压缩图像，数字化处理的彩色/黑白画面分割器；
2.四路（或九、十六路）视频输入并带有四路（或九、十六路）的环接输出；
3.内置可调校时间的顺序切换器和独立的切换输出。根据摄像机的编号对全屏画面按顺序切换显示，敏路画面的显示时间可由用户自己进行优化编程调整；
4.高解像度以及实时更新率。画面指标为512×512象素，更新率为25-30场/秒；
5.录像带重放时可实现1/4（或1/9、1/16）画面到全屏画面变焦（还原为实时全屏画面）；
6.与标准的SUPER-VHS录像机兼容（有的还具有S-VHS接口）；
7.有报警输入/输出接口，可与报警系统联动。报警时可调用全屏画面并产生报警输出信号启动录像机或其它相关设备。也就是说，当报警信号产生时，与该警报相关区域的场景将以全屏画面显示出来，并可自动录像。用户可自行设定警报的持续时间和录像的持续时间。报警输入接口数目与画面输入数目相同；
8.八个字符的摄像机名称。用户可自已编程设定给每个摄像机zui多达八个字符的名称；
9.报警画面叠加、视频信号丢失指标。该功能可方便用户快速检查出现丢失的原因；
10.设置屏幕菜单编程/调用。编程简单、操作容易，人-机界面友好；
11.电子保险锁。用户可自行设定密码，被允许的操作者才能进行系统的操作。
[视频切换器]
视频切换器是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备，是选择视频图像信号的设备。简单地说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选择其中一路视频信号输出。
在多路摄像机组成的电视监控系统中，一般没必要用同摄像机数量一样的监视器一一对应显示各路摄像机的图像信号。如果那样，则成本高，操作不方便，容易造成混乱，所以一般都是按一定的比例用一台监视器轮流切换显示几台摄像机的图像信号。视频切换器目前多采用由集成电路做成的模拟开关。这种形式切换控制方便，便于组成矩阵切换形式。切换的控制信号可采用编码方式。
目前所使用的主控制台上的视频切换器，一般都做成矩阵切换形式以及积木式。可根据系统中摄像机的多少以及摄像机对监视器的比例来选用视频切换器的输入输出路数及任意组成切换比例。
视频切换器的主要技术指标：
1.切换比例，此指标即指切换器的输入路数及切换后输出的路数。如果是矩阵形式的视频切换器，可通过编码任意选择切换比例。如果切换比例是固定的，一般常用的有“四选一”、“六选一”等等。
2.隔离度：这项指标是衡量多路视频信号输入到切换器上时，各路视频信号之间以及它们与切换后输出的信号之间隔离的程度。一般用分贝（dB）表示，此项指标值越高越好。
3.微分增益DG、微分相位DP 微分增益DG是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在幅度上的失真程度。此指标值越小，表明失真越小。
微分相位DP是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在相位上的失真。此指标值越小，表示在相位上失真越小。一般要求电视监视控系统中使用的视频切换器的DG≤8%，DP≤8°。
4.输入电平与输出电平 有些视频切换器还给出输入电平（或输入电压）和输出电平（或输出电压）的技术指标。输入电平是指视频切换器输入端对输入视频信号电压幅度的要求，一般为0.8Vp-p至1.2Vp-p；输出电平是指视频切换器输出端输出电压的幅度标准，一般为1Vp-p至1.2Vp-p。
[图像数码基础 ]
一、光和颜色
1 光和颜色
可见光是波长在380 nm～780 nm之间的电磁波，我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的。如果光源由单波长组成，就称为单色光源。该光源具有能量，也称强度。实际中，只有极少数光源是单色的，大多数光源是由不同波长组成，每个波长的光具有自身的强度。这称为光源的光谱分析。
颜色是视觉系统对可见光的感知结果。研究表明，人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞。红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同。
自然界中的任何一种颜色都可以由R，G，B这3种颜色值之和来确定，以这三种颜色为基色构成一个RGB颜色空间，基色的波长分别为700 nm（红色）、546.1 nm（绿色）和435.8 nm（蓝色）。
颜色＝R（红色的百分比）＋G（绿色的百分比）＋B（蓝色的百分比）
可以选择不同的三基色构造不同的颜色空间，只要其中一种不是由其它两种颜色生成。例如Y（Yellow,黄色），C（ Cyan，青色），M（Magenta，品红）。
2 颜色的度量
图像的数字化要考虑到如何用数字来描述颜色。照明委员会CIE （International Commission on Illumination ）对颜色的描述作了一个通用的定义，用颜色的三个特性来区分颜色。这些特性是色调，饱和度和明度，它们是颜色所固有的并且是截然不同的特性。
色调（hue）又称为色相，指颜色的外观，用于区别颜色的名称或颜色的种类。色调用红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫等术语来刻画。用于描述感知色调的一个术语是色彩（colorfulness）。
饱和度（saturation）是相对于明度的一个区域的色彩，是指颜色的纯洁性，它可用来区别颜色明暗的程度。*饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色，例如仅由单一波长组成的光谱色就是*饱和的颜色。
明度（brightness）是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。它和人的感知有关。由于明度很难度量，因此照明委员会定义了一个比较容易度量的物理量，称为亮度（luminance） 来度量明度，亮度（luminance）即辐射的能量。明度的一个是黑色（没有光），另一个是白色，在这两个之间是灰色。
光亮度（lightness）是人的视觉系统对亮度（luminance）的感知响应值，光亮度可用作颜色空间的一个维，而明度（brightness）则用于发光体,该术语用来描述反射表面或者透射表面。
3 颜色空间
颜色空间是表示颜色的一种数学方法，人们用它来和产生颜色，使颜色形象化。颜色空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来，这些参数描述的是颜色在颜色空间中的位置，但并没有告诉我们是什么颜色，其颜色要取决于我们使用的坐标。
使用色调、饱和度和明度构造的一种颜色空间，叫做HSB（hue, saturation and brightness）颜色空间。RGB（red，green and blue）和CMY（cyan, magenta and yellow）是zui流行的颜色空间，它们都是与设备相关的颜色空间，前者用在显示器上，后者用在打印设备上。
RGB（red，green and blue）和CMY（cyan, magenta and yellow）是zui流行的颜色空间，前者用在显示器上，后者用在打印设备上。
从技术上角度区分，颜色空间可考虑分成如下三类：
? RGB型颜色空间/计算机图形颜色空间：这类模型主要用于电视机和计算机的颜色显示系统。例如，RGB，HSI, HSL和HSV等颜色空间。
? XYZ型颜色空间/CIE颜色空间：这类颜色空间是由照明委员会定义的颜色空间，通常作为性的颜色空间标准，用作颜色的基本度量方法。例如，CIE 1931 XYZ，L*a*b，L*u*v和LCH等颜色空间就可作为过渡性的转换空间。
? YUV型颜色空间/电视系统颜色空间：由广播电视需求的推动而开发的颜色空间，主要目的是通过压缩色度信息以有效地播送彩色电视图像。例如，YUV，YIQ，ITU-R BT.601 Y'CbCr, ITU-R BT.709 Y'CbCr和SMPTE-240M Y'PbPr等颜色空间。
4 颜色空间的转换
不同颜色可以通过一定的数学关系相互转换：
? 有些颜色空间之间可以直接变换。例如，RGB和HSL，RGB和HSB，RGB和R'G'B', R'G'B'和Y'CrCb，CIE XYZ和CIE L*a*b*等。
? 有些颜色空间之间不能直接变换。例如，RGB和CIE La*b*, CIE XYZ和HSL，HSL和Y'CbCr等，它们之间的变换需要借助其他颜色空间进行过渡。
R'G'B'和Y'CbCr两个彩色空间之间的转换关系用下式表示：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
Cr = （0.500R - 0.4187G - 0.0813B） + 128
Cb = （-0.1687R - 0.3313G + 0.500B） + 128
二、彩色电视的制式及其颜色空间
1、彩色电视制式
目前世界上现行的彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制。这里不包括高清晰度彩色电视HDTV （High-Definition evision）。
NTSC（National evision Systems Committee）彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的中国台湾采用这种制式。
NTSC彩色电视制的主要特性是：
（1） 525行/帧, 30帧/秒（29.97 fps, 33.37 ms/frame）
（2） 高宽比：电视画面的长宽比（电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9）
（3） 隔行扫描，一帧分成2场（field），262.5线/场
（4） 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。Laser disc约~420线，S-VHS约~320线
（5） 每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒（包含5微秒的水平同步脉冲），所以显示时间是53.5微秒。
（6） 颜色模型：YIQ
一帧图像的总行数为525行，分两场扫描。行扫描频率为15 750 Hz， 周期为63.5μs；场扫描频率是60 Hz，周期为16.67 ms；帧频是30 Hz，周期33.33 ms。每一场的扫描行数为525/2=262.5行。除了两场的场回扫外，实际传送图像的行数为480行。
由于NTSC制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此德国（当时的西德）于1962年制定了PAL（Phase-Alternative Line）制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。
PAL电视制的主要扫描特性是：
（1） 625行（扫描线）/帧，25帧/秒（40 ms/帧）
（2） 长宽比（aspect ratio）：4:3
（3） 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场
（4） 颜色模型：YUV
法国制定了SECAM （法文：Sequential Coleur Avec Memoire）彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制。法国、苏联及东欧国家采用这种制式。世界上约有65个地区和国家试验这种制式。
这种制式与PAL制类似，其差别是SECAM中的色度信号是频率调制（FM），而且它的两个色差信号：红色差（R'-Y'）和蓝色差（B'-Y'）信号是按行的顺序传输的。法国、俄罗斯、东欧和中东等约有65个地区和国家使用这种制式，图像格式为4:3，625线，50 Hz，6 MHz电视信号带宽，总带宽8 MHz。
2、彩色电视的颜色空间
在彩色电视中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体的应用有关。在NTSC彩色电视制中，C1，C2分别表示I、Q两个色差信号；在PAL彩色电视制中，C1，C2分别表示U、V两个色差信号；在CCIR 601数字电视标准中，C1，C2分别表示Cr，Cb两个色差信号。所谓色差是指基色信号中的三个分量信号（即R、G、B）与亮度信号之差。
NTSC的YIQ颜色空间与RGB颜色空间的转换关系如下：
Y=0.30R+0.59G+0.11B
I=0.74（R－Y）－0.27（B－Y） = 0.60R+0.28G+0.32B
Q=0.48（R－Y）－0.27（B－Y） = 0.21R+0.52G+0.31B
PAL的YUV颜色空间与RGB颜色空间的转换关系如下：
Y=0.30R+0.59G+0.11B
U=0.493（B－Y） = －0.15R－0.29G+0.44B
Q=0.877（R－Y） = 0.62R－0.52G－0.10B
三、视频图像采样
模拟视频的数字化包括不少技术问题，如电视信号具有不同的制式而且采用复合的YU号方式，而计算机工作在RGB空间；电视机是隔行扫描，计算机显示器大多逐行扫描；电视图像的分辨率与显示器的分辨率也不尽相同等等。因此，模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。
模拟视频一般采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到YUV或YIQ分量，然后用三个模／数转换器对三个分量分别采样并进行数字化，zui后再转换成RGB空间。
1、图像子采样
对彩色电视图像进行采样时，可以采用两种采样方法。一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号（Y）和色差信号（Cr，Cb）进行采样，另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同的采样频率进行采样。如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低，这种采样就称为图像子采样（subsampling）。由于人的视觉对亮度信号的敏感度高于对色差的敏感度，这样做利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率，通过选择合适的颜色模型，可以使两个色差信号所占的带宽明显低于Y的带宽，而又不明显影响重显彩色图像的观看。
目前使用的子采样格式有如下几种：
（1） 4:4:4 这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、4个红色差Cr样本和4个蓝色差Cb样本，这就相当于每个像素用3个样本表示。
（2） 4:2:2 这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2个红色差Cr样本和2个蓝色差Cb样本，平均每个像素用2个样本表示。
（3） 4:1:1 这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。
（4） 4:2:0 这种子采样格式是指在水平和垂直方向上每2个连续的采样点上取2个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。
2、CIF、QCIF和SQCIF格式
为了既可用625行的电视图像又可用525行的电视图像，CCITT规定了称为公用中分辨率格式CIF（Common Intermediate Format），1/4公用中分辨率格式（Quarter-CIF，QCIF）和（Sub-Quarter Common Intermediate Format，SQCIF）格式对电视图像进行采样。
CIF格式具有如下特性：
（1） 电视图像的空间分辨率为家用录像系统（Video Home System，VHS）的分辨率，即352×288。
（2） 使用非隔行扫描（non-interlaced scan）。
（3） 使用NTSC帧速率，电视图像的zui大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。
（4） 使用1/2的PAL水平分辨率，即288线。
（5） 对亮度和两个色差信号（Y、Cb和Cr）分量分别进行编码，它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16，白色=235，色差的zui大值等于240，zui小值等于16。
下面为5种 CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数（dx） 亮度取样的行数 （dy） 色度取样的象素个数（dx/2） 色度取样的行数（dy/2）”。
sub-QCIF 128 96 64 48
QCIF 176 144 88 72
CIF 352 288 176 144
4CIF 704 576 352 288
16CIF 1408 1152 704 576
H.263数字视频压缩
一、视频压缩编码的基本概念
视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩比一般指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。
在视频压缩中常需用到以下的一些基本概念：
1 有损和无损压缩：在视频压缩中有损（Lossy ）和无损（Lossless）的概念与静态图像中基本类似。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据*一致。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比越小，丢失的数据越多，解压缩后的效果一般越差。此外，某些有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这样还会引起额外的数据丢失。
2 帧内和帧间压缩：帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内压缩一般达不到很高的压缩。
采用帧间（Interframe）压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩（Temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。
3 对称和不对称编码：对称性（symmetric）是压缩编码的一个关键特征。对称意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩和传送视频，如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为好。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，也即以不同的速度进行压缩和解压缩。一般地说，压缩一段视频的时间比回放（解压缩）该视频的时间要多得多。
二、H.263压缩编码格式
1 H.263压缩编码格式
H.263 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。H.263 采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部分。I帧内用改进的DCT 变换并量化，在帧间采用1/2 象素运动矢量预测补偿技术，使运动补偿更加，量化后适用改进的变长编码表（VLC）地量化数据进行熵编码，得到zui终的编码系数。
2 H.263 帧类型
A 内码帧（I帧）不能由任何其它帧构造出来，包含所有可显示它的信息。
I帧编码过程：
? 每个光亮度和色差平面被分成8＊8的块
? 各块使用DCT转换成频率域
? 利用量化表进行量化。
? 对各块中zui重要系数序列（DC系数）用DPCM技术进行编码，且仅编码两个相邻DC值的差
? 各块中的系数是按锯齿形次序进行行程编码
? zui后进行类哈夫曼编码
预测帧（P帧）：由前面的帧构造所得。
P帧编码：
P帧编码过程：
? 在基准帧中对每个宏块均查找其*匹配宏块
? 计算实际宏块和*匹配宏块的差，作为运动向量
? 误差项用DCT进行转换
? 接着进行量化步，形成“锯齿形次序”行程编码，zui后进行类哈夫曼平均信息量编码。注意量化表与I帧所用的不同，DC系数的编码与其他系数的编码方式相同
3 h.263特点
与H.261 的p×64K 的传输码率相比，H.263的码率更低，单位码率可以小于 64K，且支持的原始图像格式更多，包括了在视频和电视信号中常见的QCIF，CIF，EDTV，ITU－R 601，ITU－R 709 等等。
H.263的编码速度快，其设计编码延时不超过150ms；码率低，在512 K 乃至 384K 带宽下仍可得到相当满意的图像效果，十分适用于需要双向编解码并传输的场合（如:）和网络条件不是很好的场合（如:远程监控）。
H．263图象被编码为一个亮度信号和两个色差成分（Y，CB和CR）。
4 H.263的数据结构
H.263采用句法和语义学的方法对多路视频来管理的。
句法被划分为四层，四个层分别是图象、块组、宏块、块。图象层每帧图象的数据包含一个图象头，并紧跟着块组数据，zui后是一个end-of-sequence码和填塞位。其中包括有图象开始码（PSC） （22 bits）、时域参照（TR）（8 bits）、类型信息 （PTYPE） （13 bits） 和量化器信息 （PQUANT） （5 bits）等十三个选项。
每个块组层（GOB）包含了一个块组层头，紧跟着宏块数据。每个GOB包含了一行或多行宏块。对于每帧图象的*个GOB（0号），不需要传送GOB头。而对于其它的GOB，GOB头可以为空，这决定于编码策略。译码器可以通过外部手段发送信号给远程变码器要求只传送非空GOB头，例如建议H.245。
每个宏块中包含了一个宏块头和后续的块数据。COD只出现在用PTYPE为"INTER"的图象帧中，对于这些图象中的宏块，当COD或PTYPE指示为"INTRA"时会出现宏块类型 & 色度的编码块样式（MCPBC）。如果PTYPE指示了"PB帧"，对于B块的宏块 （MODB）会出现。只有在MODB中时才会出现CBPB（指示将传送宏块的B系数）和B宏块的运动矢量数据 （MVDB） （变长）。当MCPBC和CBPY中时会出现"块数据"。
块层如果不在PB帧模式，一个宏块包含四个亮度块和两个色差块。在PB帧模式下，一个宏块包含12个块。在缺省H.263模式下，首先传送6个P块数据，然后是6个B块数据。
