摄像机基本知识培训.docx

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摄像机基本知识培训

摄像机基本知识培训

一、什么是CCD摄像机？

　　CCD是ChargeCoupledDevice（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。

60年代末期由贝尔试验室发明,开始是作为一种新型的PC储备电路，专门快便发觉CCD具有许多其他潜在的应用，包括信号和图像〔硅的光敏性〕处理。

现在，CCD的应用领域差不多今昔对比，在我们熟习的数码相机上，他扮演着举足轻重的作用。

他接收透过镜头的光，并将光讯号转换为电信号，再由模拟数字转换器〔A/D〕将这些电信号转变成数码相机能识别的数字信号，这些数字信号最后就会还原为我们最终期待的照片图像。

在像素数一样的情形下，CCD尺寸越大单位像素就越大。

如此，单位像素能够收集更多的光线，因此，理论上能够说有利于提高画质。

CCD片的大小与摄像成效与紧密的关系，CCD片越大在低照度下表现的越比较好，画面更清晰明亮。

CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。

当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。

在安全防范系统中，图像的生成当前要紧是来自CCD摄像机，CCD是电荷耦合器件〔chargecoupleddeice）的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷储备及转移，也可将储备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、部受磁场阻碍、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。

二、CCD摄像机的工作方式

　　被摄物体的图像通过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD依照光的强弱积存相应比例的电荷，各个像素积存的电荷在视频时序的操纵下，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能够看到与原始图像相同的视频图像。

摄像机结构，如以下图：

里头每一块确实是一颗晶片，全部合起来确实是一个〞方案〞，先说明各晶片的功能：

CCD:

就像是人的眼睛，把光影像转成电子讯号，靠的确实是上头的感光点，每一点就像一颗太阳能电池，被光照到后会产生电能，依照光的强度不同，会产生不同大小的电能。

V-Driver：

CCD里头每一点被光照到产生电能，那如何取出来？

确实是靠这颗V-DRIVER，它会产生不同的脉波，把CCD每点的讯号〞挤〞出来。

CDS/AGC：

CCD挤出来的讯号，在这颗晶片内做〞修整〞，送进D.S.P.

到以上时期，记住！

全差不多上模拟讯号。

D.S.P：

重头戏来了，D.S.P是DigitalSignalProcessor的缩写，也确实是数位讯号处理器，但是不是说CDS/AGC出来是模拟讯号吗？

因此DSP里头包了一颗Decoder（A/DConverter，模拟数位转换器），先把模拟转成数位，再做一大堆的运算（颜色，亮度，白平稳…..），然后再把数位转模拟（Encoder，也是包在DSP里头），确实是视频输出了。

挺复杂的，我们所谓的方案确实是以用那颗DSP来说的）。

T.G:

TimingGen:

这是在操纵整个处理过程的快慢用的，现在一样看不到了，都包在DSP内了。

简单说明了一下，我们会发觉一件事，事实上摄像机内大部份依旧模拟电路。

言归正传，开始讲各方案，先从SONY讲起:

三、CCD摄像机的参数：

1.成像元件

a）尺寸事实上是说感光器件的面积大小，那个地点就包括了CCD和CMOS。

感光器件的面积越大，也即CCD/CMOS面积越大，捕捉的光子越多，感光性能越好，信噪比越高。

CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。

（1）l"靶面尺寸为宽12.7mmx高9.6mm，对角线16mm

（2）2/3"靶面尺寸为宽8.8mmx高6.6mm，对角线11mm

（3）1/2"靶面尺寸为宽6.4mmx高4.8mm，对角线8mm

（4）1/3"靶面尺寸为宽4.8mmx高3.6mm，对角线6mm

（5）1/4"靶面尺寸为宽3.2mmx高2.4mm，对角线4mm

CCD因此也有CMOS，要紧区分为彩色，黑白，1/3”，1/4”，1/2”及品牌；大小的差别要紧在于灵敏度，也确实是最低照度，1/4照度会比1/3差，原理专门简单:

相同数量的感光点，摆在1/4上的每一点一定比较小点，他的受光就较少，因此照度就较差，好处是廉价一些，还有体积较小，板子能够做小一些。

b）品牌:

目前的CCD，有：

SONY（高低解），SHARP（高低解），Panasonic（高低解），韩国A1+（低解），三星（低解，本来已停产，听说又卷土重来），还有在韩国封装，号称松下芯片的，共以上6种品牌。

而D.S.P呢，就多了：

SONY有SS-1（CXD2163R），SS-11（CXD3141R/2R），SS-11X（CXD4103R），SS-HQ1（CXD3172R），SS-2，Sharp有D4（LR38603R），D5（LR38627R），松下以D5为主，还有日立（某台资大厂用的），韩国NEXTCHIP，台湾A-NOVA，差不多上不出那个范畴。

解析摄像机的参数

以价位来说，从贵到廉价，分别是SONY，PANASONIC，SHARP，A1（L.G）这几种，内置应用"SuperHoleAccumulationDiode（HAD空穴累积二极管）"电子画质提升技术的CCD影像感应器，提高CCD的感应性能及加强数码信号处理功能，有效地于拍照影像时降噪及减低不必要的干扰，令画面更清晰鲜艳，色彩层次更分明，对现场光源不足或拍照夜景时成效专门显着，SONY通常会标〝SONYSUPER-HADCCD〞这是SONY的注册商标，或是低照度会标〝SONYEX-VIEWCCD〝在CCD的制造过程中有一个制程叫作〞HAD〞，因此不管那家的CCD都可称为〞HADCCD，但索尼改进了那个制程，认为做出来的CCD品质较好，就叫做〞SUPER-HAD〞并把这名称注册，因此只有索尼有所谓的SUPER-HADCCD，在一样型号上常看到〝1/3〞SONYSUPER-HADCCD〞确实是如此来的，不可能标〞1/3〞SHARPSUPER-HADCCD〞那会闹见笑的.EX-VIEW是索尼CCD注册的专有名辞，强调照度比SUPER-HAD更低，因此价格也贵多了，其它特性及接脚都跟原先SUPER-HAD差不多.而不是用SONY的，就只标〞1/3〞COLORCCD〝了。

再谈谈方案，一样人认为不确实是SONY，SHARP，Panasonic方案?

事实上里头还有玄机：

理论上，任何CCD是能够搭配任何D.S.P的，而其中一样有在生产的组合：

SONY低解CCD：

可配SONYSS-11，SS-1（专门少），SS-11X，NEXTCHIP，HITACHI，A-NOVA

SONY高解CCD：

可配SONYSS-1，HQ1，SS-11X，NEXTCHIP，HITACHI，A-NOVA

SHARP高低解：

可配SHARPD4，HITACHI，NEXTCHIP，A-NOVA

Panasonic高低解：

目前以配PanasonicD5为主

A1+低解：

配SONYSS-11　〔混充SONY卖〕

三星低解：

配SONYSS-11（往常SONYCCD缺货时最常拿来混的）

因此不是说是不是索尼CCD就能了事了，各种搭配事实上只是成本上的不同，而品质呢？

完全靠功力，做的好的SHARP机品质绝对比做的差的SONY机还好还廉价。

各位同事，常遇到一件困扰的事：

〞我摄像机到底是什么方案的?

CCD又是如何辨论?

〞在此做个简单的介绍：

先从CCD看起：

，假如是枪机，打开防尘盖，看CCD表面，就如此了!

看久就可不能被骗了！

看到没?

上下两排接点，中间缺了个大门牙，这确实是SONYCCD的特点，没缺门牙，SHARPCCD

一样没缺门牙，但线条较粗，这是松下CCD

开始讲摄像机的各方案，先从SONY讲起:

SS-1：

CXD2163BR这颗DSP推出也有10年了，起初把这方案叫SS-1，差点害的一堆工程师切腹自杀，因为一直搞不定，做出来的机子一直有问题，索尼也不承认，过了一阵子又推出一颗新的，确实是CXD2163BR叫SS-1M，只是大伙儿叫适应了，依旧说SS-1SS-1可接高解CCD（ICX408AKNTSC，ICX409AKPAL）及低解CCD（ICX404AKNTSC，ICX405AKPAL），因为是早期的DSP，这颗特难搞定，要想出来的产品能有良好的一致性，须花专门多精神，相对的成本就高，又因为索尼长久以来只有这颗DSP能接高解CCD（有够不争气的），因此大伙儿只要想到索尼高解就会想到这颗DSP。

只是这颗DSP有个特点，确实是能做电源同步，导致现在还剔除不了。

SHARP目前只有一颗:

D4 LR38603A 

看起来是2002年推出的，刚好索尼CCD大缺货，给了SHARP爬起来的机会，那时又有几个台湾人为了卖芯片，拿了现成的线路方案到处兜，因此应该说国内摄像机厂百花齐放，SHARP这颗晶片功不可没（那几个台湾人也有功劳，呵呵!

），也确实是这缘故，搞的劣等品一堆，让人一听到SHARP确实是烂货廉价货的感受，事实上这颗晶片还不错，要紧是专门容易就上手，不像SS-1及SS-11那么难搞定，而且这颗DSP能接高低解CCD.只是，电源同步依旧不行，还有搭配的SHARPCCD品质没有SONY好，加上烂厂一堆，无形中让SHARP有矮了一截的感受，是有点惋惜.因此，这颗DSP也能接SONYCCD，只是没有人那么二百五罢了.D4还有一颗BGA版，把CDS/AGC，V-DRIVER都包进来了，只是噪讯太大，只有专门用途才用到还有，SHARP新的DSPD5也快出来了.

SS-11 CXD3141R 或是CXD3142 

这颗DSP在1999年推出，起初把这方案做为低价机种，只能接低解CCD，那时是CXD3140，依旧问题一堆，直搞不定，出来的机子依旧有问题，尼依旧不承认，来年又偷偷推出一颗新的，确实是CXD3141R，总算稳固了（也没听过索尼向做3140的白老鼠道歉!

），后来又出了CXD3142，多了镜像功能。

其他两颗都一样，叫SS-11，SS-11只能接低解CCD，但在那时品质依旧比其他牌子好些，所谓420线的机子确实是如此来的，拿低解机来冒充高解机也是从这方案来的，最先搞这花样的是深圳的一家大厂（目前也挺大的），SS-11不能做电源同步（不是不行，是噪讯太大），现在SONY420线的几乎就用这方案。

接下来是松下部分，目前松下就剩D5独撑大局：

D5MN673276 

大约2000年左右推出的，索尼SS-11确实是要跟这颗兢争才推出的，可能是松下无心在这市场的关系，推的不是挺成功，而且松下CCD有照度较差的缺点，加上起初价格比索尼还高，除了几家重点厂家外，用的厂不多，一样，电源同步不行，其他特性还不错.而且能够接高低解CCD除了SONY，SHARP，Panasonic外。

SS-HQ1 CXD3172AR

这颗DSP在2004年推出，距离SS-1已有8，9年了，因此总得大大炒做，确实是所谓的520条机种，但翻遍技术资料，跟本看不到〞520”那个字眼，这颗DSP依旧承袭索尼优良传统：

有问题!

!

!

!

确实是过热!

DSP本身温度会高到60多度，不怕的就去用吧，卖到俄罗斯确信没问题，事实上只要不碰到较差的环境，要撑过保固期应该是没问题的， SS-HQ1能接高低解CCD，而且电源同步也没问题，差不多上比SS-1好多了（除了发热外）

NEXTCHIP

韩国NEXTCHIP公司在几年前推出的，要紧接SHARP低解或SONY低解CCD，也确实是一样说的半索尼，索尼缺货时可用韩国A1pro代，就成了〞假索尼〞，品质嘛。

。

。

就见人见智啰!

SS-11X CXD4103R

这颗DSP在2005年推出，是目前索尼最新的DSP，在结构上专门像是SS-HQ1的改良版（不热了!

）应该有把2163剔除掉的架式，嗯！

假如没问题就不叫索尼了！

这颗目前的缺点是电源同步杂讯太大。

SS-11X能接高低解CCD，还有颗BGA版的，只是没植球，贴片厂看了直犯愁！

（说确实，索尼搞D.S.P的啥时后才能正经些！

好好搞嘛!

）事实上中间漏了一颗SS-2，只是那颗要紧做宽动态用的，以后再专门说说完索尼。

A-NOVA ADPXXXX

这是台湾去年出的D.S.P，在功能上，是专门夸张的一颗，可接SONY，SHARP，松下，三星，A1，及高低解CCD，可做电源同步. 以上说到的差不多上目前厂家有用到的，至于像敏通用的DSP是他们业务隐秘，韩国M6是卖板子的，还有三星用ICX409AK带菜单号称540线的板子，那就不说了，别阻碍人做生意！

2.      成像色彩

（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，信息量一样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，可选用辨论率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。

3.      PAL制与NTSC制

专门多人都明白有NTSC和PAL两大制式，那到底什么是NTSC制式？

什么是PAL制式呢？

简单的说，NTSC和PAL属于全球两大要紧的电视广播制式，然而由于系统投射颜色影像的频率而有所不同。

NTSC是NationalTelevisionSystemCommittee的缩写，其标准要紧应用于日本、美国，加拿大、墨西哥等等，PAL那么是PhaseAlternatingLine的缩写，要紧应用于中国，香港、中东地区和欧洲一带。

这两种制式是不能互相兼容的，假如在PAL制式的电视上播放NTSC的阻碍，画面将变成黑白，NTSC制式的也是一样。

4.      像素

CCD像素，是CCD的要紧性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，辨论率越高，图像细节的表现越好。

CCD是由面阵感光元素组成，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，38万像素以上者为高清晰度摄象机。

（1）影像像素在25万像素〔pixel〕左右、彩色辨论率为330线、黑白辨论率420线左右的低档型。

（2）影像像素在25万~38万之间、彩色辨论率为420线、黑白辨论率在500线上下的中档型

（3）影像在38万点以上、彩色辨论率大于或等于480线、黑白辨论率，570线以上的高辨论率。

在PAL制，有752（H）X582（V），也确实是所谓44万画素，及500（H）X582（V）也确实是所谓25万画素，在NTSC制，有768（H）X494（V），也确实是所谓38万画素，及510（H）X492（V）也确实是所谓25万画素，44万画素，就叫高解，25万就叫低解，普解或中解，以上讲的像素是指〝有效像素〞。

5.      分辩率

表示摄像机辨论率细节的能力，通常用电视线〔TVL〕表示。

它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。

彩色摄象机的典型辨论率是在320到520电视线之间，要紧有330线、380线、420线、480线、520线等不同档次。

辨论率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直截了当相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线，频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。

彩色摄像机水平清晰度一样要选择420TVL左右的，考虑到施工等因素，系统的最终清晰度能满足我国行业标准GB/T16676-1996中规定的380TVL。

彩色摄像机水平清晰度一样要选择大于380TVL的，因为人眼对彩色难于辨论更细，如此选择也能满足GB/T16676-1996中对彩色监视系统270TVL的要求。

25万像素的摄像机，其技术极限大致是320条，在十多年前，台湾搞出了摄像机，大致就280-300条之间，但跟日本货比起来就差了一截，怎办?

那就标350线好了，后来又有新公司及韩国搞出来了，大致在300左右，那就标380条好了，到了近几年，大陆也搞出来了，怎办?

那就标420好了!

，搞到现在，全部都标420了，无耻的还有标450，更让人搞不明白的是，不管在台湾或是大陆，送去检测，难道也是420?

真让人匪夷所思!

而44万的，技术极限大致在480线，一样中，台，韩做出来大致确实是400-450之间，同上理，就标480，500，520，550吧!

各凭良心.还有，最近流行所谓520线的更是个大骗局，什么缘故他说520线?

是因为主芯片用索尼HQ1（CXD3172AR），翻遍原厂资料，找不到520那个字，只有非官方说法：

是有520线，但仅限Y/C输出.因此只要是HQ1方案，大伙儿就标520，在加上灌水法，550及560就出来了，估量580也快有了。

6.      最低照度

照度是测量摄像机感光度的单位，用勒克司〔Lux〕表示，也确实是摄像机能在多暗的光照条件下拍照到图像。

勒克司〔Lux〕的值越低，说明摄像机能在光照条件更低的情形下拍照到清晰的图像。

我们明白摄像机产生的视频信号标称值为1v，标准值为700mv，比如采纳光圈为F1.2的镜头，当被拍照景物的照度值为0.02Lux时，摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的33%-50%，这时摄像机的最低照度为0.02Lux/F1.2。

测试最低照度值必须注意镜头光圈大小，F值越小，光圈越大，需要的照度越低。

不同的光圈，最低照度值是不同的。

在镜头光圈大小一定的情形下，猎取规定信号电平所需要的最低靶面照度。

例如：

使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lux时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，那么称此摄像机的灵敏度为0.04Lux/F1.2。

假如被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅专门难辨论层次的灰暗图象。

依照体会一样所选摄像机的灵敏度为被摄物体表面照度的1/10时较为合适。

室内的光照度参考：

仓库20—75Lux  紧急通道30—75Lux  楼梯走廊75—200Lux  商店75—300Lux  办公室及接待室300—500Lux  银行200—1000Lux  会议厅300—1000Lux

室内的光照度参考：

晴天10000—1000000Lux  阴天100—10000Lux  清晨黄昏1—10Lux  满月之夜0.1—1Lux  多云之夜0.01—0.1Lux  晴天时星光下0.001—0.01Lux  阴天时星光下0.0001—0.001Lux

（1）一般型：

正常工作所需照度为1~3Lux

（2）月光型：

正常工作所需照度为0.1Lux左右

（3）星光型：

正常工作所需照度为0.01Lux以下

（4）红外照明型：

原那么上能够为零照度，采纳红外光源成像，在没有光线的情形下也能够成像〔黑白〕。

最小照度，也称为灵敏度。

是CCD对环境光线的敏锐程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。

照度的单位是勒克斯〔LUX〕，数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。

月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在专门暗条件。

最简单的定义：

在暗房内，摄像机对着被测物，然后把灯光慢慢调暗，直到显示器上快要看不清晰被测物为止，这时量光线的照度，确实是最低照度.够模糊了吧!

，实际上还得考虑用几毫米镜头，入光量多少，摄像机AGC必须关掉，视频讯号是降到多少IRE等等.几乎没有厂家会去做这种测试，那…..老故事又来了，专门久专门久往常，松下跟索尼的机子低解的标1.1LUX（F1.2），那台湾做出来就标0.5吧，后来的只好标0.2，你标0.2，我就标0.1，他标0.05…….就如此了.还有，高解CCD照度会比低解的差，依旧老话，同样芯片面积，一个摆了44万点，一个摆了25万点，那个大点?

7.      信噪比

即信号电压与噪声电压的比值，噪声包括电源杂波、随机杂波、单频杂波等。

CCD摄像机信噪比的典型值在45~55dB之间。

一样的电视监控系统中要选50dB左右的，如此不仅能满足行业标准中规定系统信噪比不小于38dB的要求，更重要的是当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图象就越清晰。

信噪比。

典型值为48db，假设为48db，那么图像有少量噪声，但图像质量良好；假设为50db，那么图像质量优良，不显现噪声。

任何电路只要通电后都会产生噪声，包括元件及线路本身所产生的，因此噪声越小，画面看起来会越洁净，我们用视频讯号跟噪声的比值来表示，那因此越大越好，数学式是20LOG（V2/V1），V2指视频讯号，V1指噪声大小，单位是〞DB〞。

依旧老故事，专门久专门久往常，松下跟索尼的机子噪讯比标50DB，那台湾做出来就标……..嘿嘿!

一看起来确实是比较差，不行意思吹牛了，那就标48好了，但是不行看?

修饰一下：

〞大于48DB〝，因此〝>48DB〞确实是如此来的，不论阿猫阿狗做出来的摄像机，一律就如此标了，有去测?

我头剁给他!

8.      电子快门

电子快门〔ElectronicShutter〕是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于操纵CCD图像传感器的感光时刻。

由于CCD感光的实质是信号电荷的积存，那么感光时刻越长，信号电荷的积存时刻就越长，输出信号电流的幅值也就越大。

通过调整光生信号电荷的积存时刻〔即调整时钟脉冲的宽度〕，即可实现操纵CCD感光时刻的功能。

在CCD摄象机内，是用光学电控影像表面的电荷积存时刻来操纵快门。

电子快门操纵摄象机CCD的累积时刻，当电子快门关闭时，对NTSC摄象机，其CCD累积时刻为1/60秒；关于PAL摄象机，那么为1/50秒。

当摄象机的电子快门打开时，关于NTSC摄象机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范畴；关于PAL型摄象机，其电子快门那么以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范畴。

当电子快门速度增加时，在每个视频场承诺的时刻内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄象机的灵敏度，然而，较高的快门速度关于观看运动图像会产生一个〝停顿动作〞效应，这将大大地增加摄象机的动态辨论率。

ALC/ELC〔自动亮度操纵/电子亮度操纵〕：

当选择ELC时，电子快门依照耀入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时刻〔一样从1/50到1/10000秒连续调剂〕。

选择这种方式时，能够用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

需要注意的是：

在室外或明亮的环境下，由于ELC操纵范畴有限，依旧应该选择ALC式镜头；在某些专门的照明条件下，可能显现以下情形：

（1）   在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。

（2）   图象显著地闪耀和色彩重现性不稳固。

（3）   白平稳有周期性变化，假如发生这些现象，应使用ALC镜头。

以固定光圈镜头采纳ELC方式时，图象的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。

因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采纳ELC方式时。

景深会比使用ALC式镜头时小，而且图象上远处的物体可能不在焦点上。

当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。

为了让影像亮度正确，我们必须正确操纵摄像机的入光量，要调整入光量要从镜头的光圈及像机的快门着手，一样我们用手动镜头时，光圈调固定就不动了，假如这时遇到强光怎办?

专门简单，在CCD还没过曝前，D.S.P就赶忙把CCD上的讯号〞扫〞下来吧，也确实是光线强时抓快些，光线弱时抓慢些，抓一次相当于我门用单反相机时〞喀嗏〞一声，单反像机是机械式快门，我们这是电子式，因此叫〞电子快门〞，