文/吳洪勝

面對視頻監(jiān)控高清化、網(wǎng)絡化和智能化的發(fā)展趨勢，隨著百萬高清監(jiān)控以成熟的技術和合理的價格對整個視頻監(jiān)控市場的滲透，百萬高清的數(shù)字視頻監(jiān)控時代已經(jīng)來臨，并在進一步完善和提高。

目前，傳統(tǒng)機芯的價格每年約有10%左右的下降，但是新的高像素、高清晰度的機芯價格仍舊比較高，利潤豐厚，從2009年下半年開始，國外廠商加大對高清產(chǎn)品的開發(fā)和推廣力度，日韓主流機芯公司率先推出了高清機芯產(chǎn)品。2010年索尼和三星主推540線以上的模擬高清機芯，而日立公司則推出了數(shù)字高清機芯。百萬像素的數(shù)字高清將原來D1的40萬像素提高到百萬像素，使得日立的130萬像素高清一體化攝像機（DI-SC110-C）迅速占領了高清機芯的市場，并且供不應求。2011年索尼、日立先后又推出了200萬像素數(shù)字高清一體化機芯，市場反應良好。2012年三星也推出了自己的200萬像素機芯，13年日本松下、韓國LG、CNB相繼推出自己的200萬像素機芯。

隨著2012年高清市場的不斷預熱鋪墊，技術方案趨于成熟，鏡頭廠商開發(fā)合作，除了日韓機芯廠家外，國內(nèi)其他機芯企業(yè)大多快速都推出了130萬像素、200萬像素的高清數(shù)字機芯，性價比相對國外品牌機芯高很多，已經(jīng)在開始大規(guī)模使用。不過，由于日韓機芯的質(zhì)量在穩(wěn)定性方面優(yōu)于國內(nèi)機芯，所以，在一些由政府投資建設的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，仍然以索尼、日立等品牌為主導。

高清一體化機芯之所以很受市場歡迎，除了因百萬高清一體化機芯的關鍵技術和選擇標準有模擬機芯不能比擬的圖像清晰度外，還因為其配上球機后優(yōu)秀的控制功能，能針對一些場景進行快速的跟拍、抓拍。目前，在社會治安監(jiān)控、平安城市、平安校園等項目的建設中，很多客戶指明必須使用高清機芯，以便為查處違法車輛、犯罪嫌疑人等提供重要的技術手段和證據(jù)。

高清機芯技術發(fā)展更為嚴格

高清機芯是集嵌入式系統(tǒng)技術、圖像處理技術、鏡頭控制技術、自動聚焦技術等結(jié)合在一起的新技術。近兩年來，機芯產(chǎn)品雖是在不斷推陳出新，但圖像質(zhì)量、變焦速度、聚焦速度依然是衡量高清機芯性能的重要指標。圖像質(zhì)量的好壞是用戶最直觀的體驗。圖像質(zhì)量大致可以分為兩方面，白天用戶會強調(diào)圖像的清晰度、色彩還原；夜晚會強調(diào)低照效果。如何才能獲取更好的圖像質(zhì)量，這是一個很難回答的問題，它與傳感器，鏡頭、圖像處理等都有很大的關系。

一體機鏡頭及相關光學部分是一體化攝像機機芯的成像系統(tǒng)，其直接影響一體化攝像機機芯的品質(zhì)。由于一體機鏡頭受到體積及成本的限制，鏡頭要做到長焦距，高解析，同時保證進光量等難度相對較大。目前高端的鏡頭主要被日本廠商所掌握，如佳能200萬像素20倍，騰龍百萬像素18倍、200萬像素30倍、富士能22倍等。標清一體機鏡頭焦距已經(jīng)有10倍、12倍、18倍、22倍、28倍、26倍、36倍，37倍甚至更高。但是隨著一體化攝像機機芯對圖像效果要求越來越高，日韓的機芯廠商如三星已經(jīng)自己著手開發(fā)鏡頭，如改大標清鏡頭光學孔徑，配合1/3英寸的圖像傳感器來提升機芯的圖像效果，研制高解析的標清鏡頭提高圖像線數(shù)，開發(fā)百萬像素高清鏡頭來降低成本，這些都使得機芯產(chǎn)品更有競爭力。

一體化機芯用的圖像傳感器主要有CCD和CMOS兩種，由于CCD工藝復雜、成本較高，像素提升難度大，后端DSP處理技術較CMOS難度大，同時，最新的CMOS在低噪度方面有很大提高，CMOS傳感器用于高清一體化攝像機機芯越來越多。日立最先推出的130萬像素的機芯是采用CCD傳感器，后續(xù)索尼、日立、三星推出的200萬高清機芯都是采用CMOS作為傳感器，而且隨著CMOS傳感器技術的積累與發(fā)展，如索尼的ExmorTM”CMOS技術，飽受詬病的CMOS的低照效果等都有了很大改善，有些甚至好于CCD，現(xiàn)在CMOS圖像傳感器已逐漸成為高清機芯的主流。

對國內(nèi)廠家而言，傳感器和鏡頭都是選用別家的，而將精力集中在圖像處理上，以提高自己的核心競爭力。每家的圖像處理技術都是各有千秋，圖像風格也不盡相同，有些廠家喜歡柔和的畫面，有些廠家喜歡對比度高的圖像，有些以索尼套片為平臺，有些采用FPGA作為平臺。圖像的清晰度不能只靠實驗室測試的線數(shù)作為標準，還要看實際場景。因為某些高清機芯燈箱線數(shù)很高，但看實際場景圖像卻顯的很不透徹。各家對圖像色彩還原性的理解上也不一樣。由于算法原理上的原因，無論哪家機芯都不能保證對每個顏色的還原都是正確的。比如日立130萬機芯的白平衡主要是針對西方人，所以東方人看起來就覺得顏色就偏黃，偏亮。

自動聚焦技術可以說是機芯的核心技術，百萬像素級的聚焦算法更是需要有獨到之處。目前國內(nèi)只有少數(shù)廠家有自己的自動聚焦技術，多數(shù)廠家還是購買日韓的聚焦方案。使用別人的聚焦方案開發(fā)產(chǎn)品雖快，但因為靈活性差，不能根據(jù)市場、客戶需求持續(xù)優(yōu)化，使用別人的聚焦方案不是長久之計，久而久之，能在日益激烈的機芯市場競爭中存活下來的只有那些有自己聚焦算法的公司。自動聚焦不僅需要速度快，比如用戶使用機芯做道路監(jiān)控，需要大倍抓拍遠處車牌，當他從小倍變倍到大倍后，圖像一般不是最清楚，需要聚焦才能最清楚，聚焦的時間就要求很快，否則需要抓拍的車輛已經(jīng)開過了。除了快外，自動聚焦還需要穩(wěn)定，同樣以道路監(jiān)控為例，就不能受來來往往的人、車的影響，不能總是反復觸發(fā)聚焦。

高清機芯的選擇標準

對機芯廠家來說，支持哪些控制協(xié)議、電源電壓范圍、使用什么線纜傳輸?shù)榷紝⑹且紤]的問題。因為這將決定使用機芯做二次開發(fā)的球機客戶的工作量，這些客戶通常都是先采用過索尼，日立的機芯。事實上，索尼接口與日立接口已經(jīng)成為公認的行業(yè)標準，國內(nèi)廠家在開發(fā)自己機芯的時候通常兼容他們的接口以及協(xié)議。

作為監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛，機芯的穩(wěn)定性相當重要。構成機芯的每個部件都是相當精密的儀器，不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡攝像機等產(chǎn)品，機芯鏡頭上有可運動的部件馬達。我們見到過某些廠家的機芯在東北等寒冷天氣的地區(qū)因為鏡頭馬達被凍住不能聚焦，見過機芯在廣東等熱帶地區(qū)下死機，這些都是因為機芯廠家研發(fā)過程中沒有做充分的測試，也是對客戶不負責的做法。機芯需要在各種環(huán)境下正常工作，以大華為例，他們的樣機都要經(jīng)過-10～60攝氏度的高低溫測試、更高溫度的可靠性測試、30天無故障的穩(wěn)定性測試，生產(chǎn)上嚴格的質(zhì)量控制，保證批量出廠的每一臺機芯都能達到最佳效果。

機芯的功能，目前各家的產(chǎn)品都相差不多，比如背光補償、曝光補償?shù)龋@些都是標配，每個機芯都會有。為了突出自己的產(chǎn)品，各家開始著手與新功能的開發(fā)，比如寬動態(tài)、隱私遮擋等。但也有只為了吸引眼球不實用的功能，比如防抖動，這個功能的效果目前都不明顯。一些廠家玩起了“概念”，對舊的概念做下保證，然后當做新功能推出。這對客戶在產(chǎn)品的選擇上也找成了一些困擾。產(chǎn)品的選擇上，建議按需選取，這樣既能保證滿足需求，又能節(jié)省整個監(jiān)控工程的費用。比如，在人流量、車流量多的廣場、路口，推薦使用分辨率更高的200萬像素高清機芯；如果機芯經(jīng)常工作在背光場景，寬動態(tài)機芯是個很好的選擇，而在非背光場景，就不用選擇帶寬動態(tài)機芯，因為帶寬動態(tài)功能的相機普遍會比非寬動態(tài)的價格貴；某些山寨公司的機芯雖然價格便宜，但穩(wěn)定性差，重要監(jiān)控點就需要選擇大品牌、有質(zhì)量保證的機芯。

整理市場日韓主流品牌高清機芯，相關差異如右表所示：

創(chuàng)新高清機芯的發(fā)展動力

現(xiàn)在的高清機芯市場上主要還是以130萬像素、200萬像素為主，倍數(shù)有3倍、10倍、12倍、18倍、20倍、22倍、28倍、30倍。機芯的核心部件鏡頭、傳感器、圖像處理技術、聚焦技術等，每一個模塊都制約著機芯的發(fā)展。創(chuàng)新是機芯發(fā)展的唯一出路，只有不斷創(chuàng)新，持續(xù)改進才能在日益激烈的安防行業(yè)生存下去。不創(chuàng)新，像Nokia、Motorola這樣的巨頭也會落后。雖然目前國內(nèi)市場還是以日韓的高清機芯居多，但昂貴的價格、偏慢的客戶響應速度都制約著它的發(fā)展，國產(chǎn)高清機芯雖是后來者，但追趕之勢很猛，正在逐步縮小與日韓巨頭的差別。

隨著機芯鏡頭與傳感器技術的發(fā)展，肯定會有更高分辨率、更高倍數(shù)、更低照度的機芯面世來滿足用戶更高的監(jiān)控需求。圖像處理技術會更智能，使得圖像還原更佳，并能根據(jù)場景自動調(diào)節(jié)圖像參數(shù)，比如現(xiàn)在機芯的寬動態(tài)功能，需要針對寬動態(tài)場景手動開啟，并調(diào)節(jié)強度，今后的機芯將會更加智能，能做到自動識別出寬動態(tài)場景并調(diào)整圖像參數(shù)。聚焦也會越來越快，為用戶帶來更好的用戶體驗。總之，高清機芯的性能會越來越強，價格卻會越來越便宜。模擬機芯逐步會被高清機芯所取代，推出曾經(jīng)屬于自己的舞臺。