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转载    CPS中安网    马晓东   2011-02-12

 

  (CPS中安网记者 马晓东)随着国际市场和国内市场对监控系统的大量使用,人们对图像的要求越来越高,从最开始的能看到图像,到现在的要清晰的图像,到今后的能进行处理分析的高清晰图像。在数字监控潮流下,对图像的清晰度的追求成为视频监控一个重要的发展趋势,高清摄像机已在诸多领域得到广泛认可。


  如何定义高清摄像机


  高清摄像机传统上分为模拟高线摄像机和数字百万像素摄像机,在百万像素高清网络摄像机技术产生之前,高线CCD摄像机一般也被称为高清摄像机,由于传输接口限制,其像素在44万左右,而线数只有540线。之后市场出现了CCD和CMOS两种百万像素摄像机,像素至少为130万,高像素可达500万像素,若按模拟标识值,可达800线左右。


  国际上,SMPTE(美国电影电视工程师万博备用网址多少)定义的两个HDTV标准是SMPTE 296M和SMPTE 274M。SMPTE 296M(HDTV 720P)定义的主要参数有:分辨率为1280×720像素、16:9格式的高保真色彩、25/30Hz顺序扫描频率(即每秒25-30帧)。SMPTE 274M(HDTV 1080)则要求:分辨率为1920×1080像素、16:9格式的高保真色彩、使用25/30Hz和50/60Hz的交错或顺序扫描频率。符合SMPTE标准的摄像机表示遵从HDTV质量,并应提供HDTV的所有分辨率、色彩保真度和帧速率优点。


  从这个标准上看,目前的高清摄像机一般是网络摄像机来实现。参考国际上HDTV高清电视公认标准,针对目前国内对高清网络摄像机的需求,高清网络摄像机的定义为“录像视频分辨率达到或超过720P(1280×720,25fps),水平解析度达到或超过700TVL的网络摄像机”。


  高清摄像机市场概况及竞争格局


  视频监控用户一般需要更好的录像画质以满足对事件识别的需求。在一些中小规模的视频监控项目上,用户往往沿袭传统视频监控的建设思路。而具有一定规模或者安全等级要求更高的视频监控项目,用户往往更关注图像质量以及监控企业的整体服务能力,因此在这此领域,高清数字视频整体解决方案具备更多的优势。

  高清网络摄像机的研发和生产需要较高的技术实力,目前仅有几家国际大厂和国内少数几家公司具备研发生产实力,而具有硬件和软件整体解决方案实力的少之又少。

  虽然很多公司推出了高清摄像机,但是真正有核心开发能力的并不多。目前在高端高清摄像机市场,还是以境外品牌为主,如安讯士、索尼、松下、ACTi、Maxfort等,国内的海康威视、艾普视达、美电贝尔、天地伟业、景阳、黄河等也有较强的研发实力。

  由于高清摄像机占用带宽和存储空间大,使得在实际应用上会有所限制,而较高的价格也使得用户会有所考量。

  今年受国庆庆祝活动、第十一届全运会召开以及明年manbetx万博苹果app世博会和广州亚运会等大型活动场馆建设和城市安防设施的改造,国内百万像素高清摄像机市场需求量有来明显增长。

  调查显示,预计今年高清摄像机市场需求量约为1.2 万台,市值约5000万元,比去年大幅增长约40%,幅度高于2008年25%的增长率(图1)。

  调查统计,目前主流摄像机厂商,高清摄像机的份额占公司所有摄像机的比例约为8%。价格方面,预计2009年高清摄像机产品的总体价格将会下降11%。

  百万像素高清摄像机属于绝对的高端市场领域,受其成本及定位影响,同等规格情况下,高清摄像机的价格比普通摄像机价格最多可高出10 倍左右。

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  高清摄像机的技术发展趋势

  首先让我们看看高清摄像机的“眼睛”——镜头。目前市场的镜头已经分为普通的模拟摄像机镜头和百万像素镜头,在同样的环境中测试这两者镜头,百万像素镜头可以更好的配合百万像素传感器,获取到焦距更清晰的图像。百万像素镜头的技术和产品现在还是以日系的TAMRON、Computar、FUJINON等厂商为主。

  而在传感器方面,百万像素的传感器分为CMOS和CCD两种,CMOS以Micron(美光)的产品为主,CCD部分SONY也推出了IT1 Megapixel的产品。CMOS在像素密度上暂时领先,目前美光已经推出500万像素的传感器,CMOS在成本和功耗上都具备优势。不足之处在于低照度或黑暗的环境下噪点较多,如果没有补光措施无法在夜间达到理想效果。而CCD很好地解决了这个问题,低照度下的噪点相对CMOS要少很多,所以更适合全天候的应用环境。

  由于CMOS的价格优势,CMOS百万像素高清摄像机增长非常快,但CCD对光照的适应更好,CCD高清摄像机仍将在一定时期内保持其领先地位(图2)。另外,目前主流的高清摄像机以100万-200万像素为主,但市场对高清的追求,后续将出现越来越多更高像素比如500万、1000万像素的高清产品。

  目前高清摄像机产品中,枪机型摄像机仍占近一半的市场。根据调查统计,46%的高清摄像机为枪机,其他类型所占比例依次为:半球17%、球机16%、一体机13%、其他8%。(图3)

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  此次我们也对目前国内40万像素及以上的摄像机的情况进行了调查。数据显示,市场中此范围内的摄像机产品中,40万像素的占到八成,位居其二的100万像素的产品仅占到十分之一强。(如图4)

  随着传感器技术的发展,以及高清网络摄像机的广泛应用,在未来一两年内,高清的网络摄像机市场也将细分为宽动态、低照度、强光抑制、感红外、日夜型(双滤光片切换)等。各个厂家也将在这些领域展开竞争。

  市场推广和应用以及面临的主要挑战

  由于高清摄像机的高清画质,其在平安城市(包括大型场馆)、道路交通、金融、港口机场等领域已得到高度认可。(图5)

  尽管高清监控一定会成为市场的主流选择,但目前来说还不具备大规模应用的条件,主要是网络带宽的有限制,产品价格较高,可选机型不多,周边设备配套不完善。

  总体看,国内的高清视频监控市场尚未形成规模化效应,许多用户仍持观望态度。较多的客户仍在小规模测试或试用阶段。高清网络摄像机市场毕竟是一个新兴市场,对于致力于高清网络视频产品研发的企业来说既是机遇,在推广和应用上也面临诸多挑战。如许多传统做模拟摄像机的工程商和集成商对网络架构不熟悉,不愿轻易尝试,需要高清摄像机研发生产厂商对他们进行强有力的培训和技术支援。而国内高清摄像机检测标准缺失,在用户认识不深的情况下,少数商家混淆概念以低价次品误导客户。

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  在销售方面,统计显示,2008年国内摄像机企业高清产品外销比例占16%,预计今年还会略有提高,主要外销区域为北美、东南亚、欧洲、中东、南美等地区。

  调查显示,目前国内高清摄像机产品的销售方式中,通过工程商、经销商和运营商销售还是主要方式。(图6)

  厂家认为高清摄像机主要的功能/性能包括:是否支持双码流、超宽动态、网络适应性、自动白平衡、智能数字自动测光补偿、图像的锐利度调整、亮度信号、画质是否实时、接口是否丰富,是否有配套管理软件等。

  结论和建议

  就如网络监控产品新兴之时,新技术新应用总被市场所追捧,但新技术总面临着是否能真正被接受并大规模应用的问题。

  目前,高清摄像机面临的最大问题是,如何应付产生的海量数据,它需要更多的宽带和大容量存储。对此,更先进的压缩算法,广泛应用的千兆以太网,以及存储价格的降低都使得这些问题逐步被解决。百万像素摄像机也遭受低照度的考验,这影响到其被采用和对最终用户的吸引力,而当前传感器制造商正在试图解决这个问题。

  除此之外,图像质量的标准化也非常重要。同样分辨率的摄像机在实际应用中的图像效果差别很大。特别是低照度情况下,对摄像机是一个比较大的考验,虽然很多摄像机标称的最低照度参数非常惊人,但这些参数是在各种条件都很理想的情况才能达到的,而现实应用却是非常苛刻。另外在不同光线条件下,特别是光线反差很大的场合,摄像机的宽动态性能就很有用了,如何保证明、暗区域都有好的效果对安防监控非常重要。

  单纯追求的高分辨率并非就能提供保品质的高清视频图像。简单来讲,真正的高清视频监控,要在最高分辨率、16:9的显示模式下可以达到全帧速。因此百万像素并不意味着就是高清。另外,并非像素越高越好。比如一台200万像素的IP摄像机,在全帧速时对网络带宽和存储空间的需求是海量的,目前还没有大规模实际应用的可能。高清摄像机在高清晰图像显示的同时,也带来了更高的带宽和CPU的占用率。

  目前,国内已有摄像机厂商经过数年的技术积累和经验,进一步为高清网络摄像机优化带宽占用,可将720P的标清画质压缩到只有1.5倍D1的带宽占用,为大规模应用扫清障碍。而一些国际厂商所提供的HDTV IP摄像机,在全帧速时对带宽占用与标清的IP摄像机几乎相同,在4M左右。这显然大大降低了带宽和存储的压力,为高清IP监控大规模使用创造了必要的条件。 (文/马晓东)




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