網(wǎng)絡(luò)高清紅外球的特征及趨勢(shì)

文/劉志強(qiáng)

隨著安防監(jiān)控的不斷發(fā)展，用戶對(duì)晝夜24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)控需求愈發(fā)強(qiáng)烈，這給攝像機(jī)技術(shù)的研發(fā)帶來更高的要求，由于夜間大部分場(chǎng)景光線都很差，僅憑自然光很難讓攝像機(jī)獲取好的圖像效果。

在這一背景下，紅外攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，07年前后，部分IP監(jiān)控廠商開始推出了早期的IP紅外攝像機(jī)。但是這一批IP紅外攝像機(jī)一般都只支持到CIF分辨率，也沒雙濾光片設(shè)計(jì)，紅外燈也采用最普通的技術(shù)，屬于早期試驗(yàn)性的產(chǎn)品。

到08、09年，視頻編碼處理技術(shù)的應(yīng)用日益成熟，支持D1分辨率的IP紅外攝像機(jī)開始比較多的出現(xiàn)了，并且隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的普及獲得了越來越多的應(yīng)用。這一批IP紅外攝像機(jī)采用專業(yè)的LED紅外技術(shù)，紅外工作距離可覆蓋15米到80米。

2010年，隨著高清視頻監(jiān)控的快速崛起，新一代的IP紅外攝像機(jī)——高清紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)開始涌現(xiàn)，這些攝像機(jī)不僅圖像清晰度實(shí)現(xiàn)了720p、1080p高清效果，而且也采用了最新一代的紅外燈技術(shù)，配備了高端的雙濾光片設(shè)計(jì)。

一直以來，紅外攝像機(jī)以槍機(jī)和半球居多，但球機(jī)相較于固定類IPC有PTZ功能，該功能大幅減少了攝像機(jī)的部署數(shù)量，從而減少成本消耗，同時(shí)讓使用者操作更便利，而隨著技術(shù)的日益成熟，高清高速球的高成本也在日漸下降。因此，近兩年來，網(wǎng)絡(luò)高清紅外球得到了很多IP監(jiān)控廠商的重視，很多產(chǎn)品開始涌現(xiàn)并成為紅外攝像機(jī)中的明星。這里面尤以科達(dá)近期推出的IPC423高清紅外球?yàn)榈湫痛怼?/p>

從定位上看，科達(dá)這款網(wǎng)絡(luò)高清紅外球?qū)閼敉庖归g遠(yuǎn)距離使用，它既具有云臺(tái)結(jié)構(gòu)，又具有夜視、透霧的功能，能在霧、雨、沙塵等惡劣氣象環(huán)境下取得良好的影像效果，夜間無光源的地方也能夠使用，同時(shí)，在道路卡口、公園廣場(chǎng)、企業(yè)廠區(qū)、崗哨、港口碼頭等大范圍內(nèi)場(chǎng)景使用時(shí)，其30倍光學(xué)變焦，高清圖像，可讓細(xì)節(jié)之處清晰可見。

下文將以該款產(chǎn)品為基準(zhǔn)，與大家共同討論高清紅外球的應(yīng)用特征及趨勢(shì)。

清晰度與變焦倍數(shù)

隨著高清的逐漸普及以及價(jià)格逐步下調(diào)，目前網(wǎng)絡(luò)高清紅外球的圖像清晰度正在從720p（對(duì)應(yīng)100萬(wàn)像素）向1080p（對(duì)應(yīng)200萬(wàn)像素）過渡。接下來，根據(jù)監(jiān)控應(yīng)用需求不同，高清紅外球還將要發(fā)展出更高的清晰度，如300萬(wàn)、500萬(wàn)像素。

IPC423采用了200萬(wàn)像素逐行掃描視頻傳感器，最高支持輸出1080P分辨率，即1920×1080分辨率視頻。視頻圖像的分辨率提高了，使得攝像機(jī)擁有更強(qiáng)的細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，同時(shí)也帶來更高的清晰度，IPC423的清晰度可以達(dá)到1000線以上，至少相當(dāng)于傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)420線或480線的兩倍，可以捕捉到更多模擬攝像機(jī)無法捕捉到的視頻細(xì)節(jié)。

圖像清晰度的大幅提升，使得更高的變焦倍數(shù)變得很有意義，意味著數(shù)百米以往的物體細(xì)節(jié)也能在放大后辨認(rèn)清楚。目前IP高清高速球大多能實(shí)現(xiàn)20倍變焦，而IPC423高清紅外球能在全高清下實(shí)現(xiàn)30倍光學(xué)變焦，焦距在4.3～129mm，觀看距離更遠(yuǎn)。

網(wǎng)絡(luò)帶寬占用

網(wǎng)絡(luò)高清紅外球基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信息，通常圖像越清晰，其占用的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬就越大，相應(yīng)的錄像存儲(chǔ)空間要求就越高。比如，采用以往的H.264視頻編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)720p/1080p高清一般要4Mbps～6Mbps以上的帶寬，無論是網(wǎng)絡(luò)傳輸還是存儲(chǔ)空間，成本都非常高昂。因此，如何在提升圖像質(zhì)量的同時(shí)降低帶寬占用，是IP高清高速球下一步要重點(diǎn)考慮的。

IPC423則采用H.264 High Profile技術(shù)實(shí)現(xiàn)了帶寬的優(yōu)化。H.264定義了4種不同的類：Baseline Profile、Extended Profile、Main Profile、High Profile。在這4種類中，以往用的主要是Baseline Profile和Main Profile，而High Profile才是最高階的一類。H.264 High Profile可以在不降低圖像質(zhì)量的前提下大幅降低編碼速率（一般可降低30%～50%），從而降低傳輸帶寬和存儲(chǔ)空間，進(jìn)而降低成本。通過優(yōu)化的編碼技術(shù)，IPC423在2M帶寬下實(shí)現(xiàn)的1080P效果接近同類產(chǎn)品在4M帶寬下實(shí)現(xiàn)的1080P效果。

云臺(tái)效能

以前標(biāo)清的高速球由于數(shù)據(jù)量不大，對(duì)滑環(huán)的工藝要求并不是非常高，而在高清高速球中，數(shù)據(jù)量非常大，相應(yīng)的對(duì)滑環(huán)的工藝要求也就非常高了，否則難以保證視頻信息傳遞的質(zhì)量。清晰度越高，這個(gè)要求也就越高。

科達(dá)IPC423高清紅外球則采用了全新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，精良的內(nèi)部設(shè)計(jì)和工藝，體現(xiàn)出這款工業(yè)級(jí)產(chǎn)品精密、高度機(jī)械化的特質(zhì)。該產(chǎn)品采用業(yè)內(nèi)先進(jìn)的電機(jī)部件，云臺(tái)精度小于0.1°，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，控制精密；可水平360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直-5°-90°自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。水平鍵控速度0.1°～220°/s，速度可設(shè)；水平預(yù)置點(diǎn)最高速度可達(dá)240°/s。垂直鍵控速度0.1°～120°/s，速度可設(shè)；垂直預(yù)置點(diǎn)最高速度可達(dá)200°/s?？焖俚脑婆_(tái)速度和精準(zhǔn)的云臺(tái)精度，配合3D定位技術(shù)，使該款球機(jī)可以快速跟蹤和定位移動(dòng)目標(biāo)。

透霧性能

近來，霧霾天氣在全國(guó)不同區(qū)域蔓延，空氣污染指數(shù)持續(xù)攀升，巨大霧霾的籠罩下室外能見度大大縮小，能見度的降低也給城市防盜帶來了極大的挑戰(zhàn)，大霧天氣下物體表面反射的光在到達(dá)成像設(shè)備的過程中會(huì)受到空氣懸浮顆粒的影響，從而使得設(shè)備無法獲得清晰圖片。

這樣在大霧天氣下普通攝像機(jī)的有效距離和圖片清晰度都會(huì)受到很大的影響，普通攝像機(jī)在有霧的天氣，只能看到白茫茫的霧和近處景象。這是由于光學(xué)采集波長(zhǎng)原因造成的，攝像機(jī)的感應(yīng)傳感器只能在一個(gè)較窄的波段內(nèi)使用才能發(fā)揮出效果，通常是將短波的紫外光和長(zhǎng)波的紅外光過濾掉，只接受中間一段在350nm-650nm這個(gè)光譜的光。霧是由水珠形成的，當(dāng)遠(yuǎn)處的景象光經(jīng)過這些水珠向達(dá)攝像機(jī)方向傳播過程中，大部分都被水珠折射掉了，攝像機(jī)也自然就看不到遠(yuǎn)處景象了。但是在近紅外波段，有一種名為“子彈光”的光線可以穿透霧氣，而這種光線就是我們實(shí)現(xiàn)透霧功能的關(guān)鍵。

一般的攝像機(jī)鏡頭，透過光譜的中心波長(zhǎng)在500～600MM之間，而為了保證這種紅外光的透過率，透霧攝像機(jī)的鏡頭必須在780～900MM之間。因此，很多透霧鏡頭采用了多層鍍膜技術(shù)，讓500～900MM波段的透過率達(dá)到80%以上，最終實(shí)現(xiàn)透霧效果。這種透霧方式，俗稱為物理透霧。采用這種方式雖然可以達(dá)到真正的透霧效果，但是，這種方式需要昂貴的鏡頭，價(jià)格上有局限性，大眾范圍內(nèi)很難以普及。

科達(dá)為了降低成本，研究出更據(jù)性價(jià)比的數(shù)字處理技術(shù)，讓IPC423通過視頻分析算法來達(dá)到透霧功能，清晰還原霧氣、陰霾、雨雪、沙塵暴等天氣下的圖像效果。

紅外燈的綜合性能

根據(jù)工藝和技術(shù)紅外攝像機(jī)可分為L(zhǎng)ED紅外、LED陣列紅外、激光紅外。LED紅外燈由發(fā)光二級(jí)管發(fā)出紅外線。由于成本低廉和技術(shù)門檻低，目前市場(chǎng)絕大部分紅外攝像機(jī)均采用的是這種紅外燈。形態(tài)上就是攝像機(jī)鏡頭周圍有很一排小小的燈。但它的局限在于紅外燈的電光轉(zhuǎn)換率低，照射距離短，發(fā)熱量大，壽命短，監(jiān)視的畫面亮度也不均勻。使用這種紅外燈的攝像機(jī)多用于室內(nèi)通道、倉(cāng)庫(kù)，室外圍墻、大門口、干道等，比較適用于面積小，距離相對(duì)短的監(jiān)控場(chǎng)景。激光紅外燈是由半導(dǎo)體激光器與鏡頭搭配形成。激光光束的角度小、能量集中，非常適合遠(yuǎn)距離照明；配合變焦鏡頭，可實(shí)現(xiàn)激光與攝像機(jī)隨動(dòng)，讓光線根據(jù)攝像機(jī)的焦距變動(dòng)相應(yīng)變化。但激光紅外燈目前成本還比較高，市場(chǎng)普及度還比較低。陣列式LED紅外技術(shù)在原有LED紅外基礎(chǔ)上，將更多的紅外晶體原封裝在一個(gè)燈內(nèi)。使紅外燈的功率更大，夜視距離更長(zhǎng)，光照束更均勻。這類紅外攝像機(jī)在鏡頭周圍的紅外燈體積大，它比較適合應(yīng)用在面積大、距離長(zhǎng)的場(chǎng)合。

綜合應(yīng)用效果與性價(jià)比，科達(dá)IPC423采用國(guó)際品牌陣列式LED紅外燈，紅外距離達(dá)到150米，并可根據(jù)機(jī)芯變倍情況調(diào)整紅外燈組開關(guān)情況，讓紅外燈照射角度與鏡頭視角更統(tǒng)一，確保夜間監(jiān)控的圖像效果。同時(shí)，IPC423的紅外模式可自由設(shè)置，當(dāng)定為自動(dòng)時(shí)，機(jī)芯智能聯(lián)動(dòng)，當(dāng)需要自己設(shè)置紅外燈燈光強(qiáng)弱時(shí)，用戶可以選擇手動(dòng)模式，自由設(shè)置紅外燈光強(qiáng)弱。

對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力

球機(jī)多數(shù)應(yīng)用于戶外，并且24小時(shí)運(yùn)行，這就對(duì)球機(jī)產(chǎn)品的可靠性提出了很高的要求。科達(dá)IPC423采用雨刷設(shè)計(jì)，讓用戶不必再擔(dān)心雨水粉塵使球罩變臟，影響監(jiān)控圖像效果，支持IP66防護(hù)等級(jí)，表示完全防止外物侵入，完全防灰塵，防止大浪級(jí)別的水的侵入，同時(shí)采用TVS6000V防雷、防浪涌、防突波的電路設(shè)計(jì)。適應(yīng)的寬溫環(huán)境更是達(dá)到了嚴(yán)酷的-40℃-70℃。

拆裝便捷性和可維護(hù)性

球機(jī)性能和功能是產(chǎn)品好壞的關(guān)鍵部分，但是否易用、易安裝同樣重要?？七_(dá)IPC423在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初就考慮了安全性、易用性、易維護(hù)性等方面。在安全方面，IPC423外部設(shè)有掛鉤，配有安全繩，安裝好后即使支架部分被撞斷仍不擔(dān)心球機(jī)會(huì)掉下來。為了安裝方便，球機(jī)配合有轉(zhuǎn)接環(huán)，一方面可兼容標(biāo)準(zhǔn)的支架，另一方面在安裝時(shí)也會(huì)更方便。無尾線設(shè)計(jì)，讓安裝人員省去了外部接線防水的復(fù)雜工作。鉸鏈?zhǔn)娇焖俳Y(jié)構(gòu)，讓安裝人員單手即可操作安裝。同時(shí)內(nèi)部SD卡插槽的位置很方面安裝SD卡。