模拟监控摄像机技术应用以及发展新观察

在监控摄像机领域，近两年来虽然网络摄像机、高清摄像机已经成为业内最热门的话题，不过在可以预见的未来几年内，模拟摄像机仍将占有重要的市场份额。特别是对于一般的民用需求，常规的红外模拟摄像机有其适用场所广、价格低廉、安装及维护方便等优点，仍将会是广大普通用户的首选。所以对常规红外摄像机继续保持关注有其现实意义，本文尝试对一年来相关技术和应用上的发展进行一些分析。

1、SONY方案的升级

索尼公司推出Effio-E650线方案虽然已经有三年的时间，但前期因为技术还不成熟以及价格太高，加上其DSP芯片的BGA①加工工艺难度较大、方案对线路设计整体要求较高，所以在开始的前两年采用该方案的厂家并不多。随着该方案成熟度的提高、价格的不断下调以及各厂家对其相关技术掌握的加强，到2011年中期出现SONY3172芯片短缺时，多数CCD板或摄像机大厂开始大力推广Effio-E方案。由于其更高的画面解析度、色彩还原度以及更高的信噪比，Effio-E方案的应用很快得到市场的认可;SONY又于2011年底推出增强版的Effio-E方案。到目前单从材料成本上来讲，其价格已经和SONY3172方案没有区别，但Effio-E方案CCD板往往销售价格稍高的主要原因在于其BGA工艺导致其返修的维修成本高。

除了Effio-E方案，索尼公司另外推出的数字宽动态Effio-S方案、具有真正宽动态功能的Effio-P双扫描方案，也得到了不同程度的推广。并且在CCD上，近期索尼已经发布了替换673的811CCD，在该系列方案上持续进行完善。

注①：BGA是“BallGridArrayPackage”的缩写，即球状引脚栅格阵列封装技术。是将原来芯片传统的从四周引出的J形或翼形的阵脚改为从芯片底部平面引出的球形引脚，使芯片本体腹底之下成为全平面的格栅式引脚阵列。它的主要优点是在引脚数量很多的时候可以增大引脚之间的距离，提高了芯片加工的成品率;另外信号延迟减小，适应的频率大大提高。

2、CMOS的应用进一步扩大

这一年来变化最大的应该就是CMOS芯片在业内地位的提升。以前在人们的概念中CMOS感光芯片是和效果差、便宜关联在一起的，但随着高清摄像机的应用被大力推广，CMOS感光芯片相对于CCD感光芯片的优越性伴随着“高清”同时被市场所认知。

首先我们需要了解一下CMOS和CCD工作机制的不同。CCD在工作时上百万个像素感光生成的上百万个电荷，全部由一个放大器进行电压转变、形成电子信号由一个通道输出，当数据量大就容易发生信号拥堵。CMOS传感器每个像素点由一个单独的放大器转换输出，能够在短时间内处理大量数据。这样在面对高清影像大数据传输性能要求时，CCD因其自身传送瓶颈的限制无法满足高清摄像机的需求。

到了2012年，在模拟摄像机领域，由于业内领军厂家对600TVL的CMOS1089方案的推广，在业内知名品牌的信誉支持下，工程商和用户层面才开始客观看待CMOS1089极高的性价比。而用户的认可反过来又促进了CMOS600TVL摄像机的需求和生产，以致于到目前出现了芯片供应紧张的局面。

3、NextChip方案的日趋成熟

NextChip是韩国一家芯片研发公司，在监控摄像机方面推出的DSP可以搭配索尼CCD。但由于其初期的方案整体效果较差，尽管开始时有一些厂家在推广，但并未得到市场的认可。但经过NextChip公司连续十多次的持续版本升级，其性能已有了大的改善，白天的色彩、清晰度已经非常接近甚至超过同级的SONYDSP的效果，非常适合应用于模拟监控系统中。到2012年初，NextChip进一步发布了NVP2030E、NVP2040E等新方案，新的方案解决了NextChip相对于SONYDSP最大的不足：即当采用大通光量镜头时白天室外过曝的问题。再加上NextChip所具有的菜单功能，如镜头类型可选、曝光处理方式可选、白平衡、背光处理、日夜切换、亮点修复等，以及比较专用的倒车辅助线功能，为在一些要求不很高的特殊环境应用提供了可能。另外NextChip公司制定的芯片销售价格相对于索尼公司来说也要低很多，对摄像机厂家进行方案选择时显现出了良好的高性价比竞争优势。

4、AVS等具有特殊功能的新方案

有别于传统的方案，升级重点在清晰度不断提升方面，台湾的AVS公司新发布的DSP具有全新人脸识别功能，非常引人注目。该方案提前内置人脸画面的图像特征，然后在摄取的图像中搜索具有人脸特征的区域，找到后将该区域定位并将其进行电子放大，置于画面中央呈现出来。在前期的AVS方案中，人脸被电子放大后往往清晰度不够高;在新的升级方案中由于整体画面清晰度得到了大幅的提升，放大后的人脸图像仍可以保持比较高的清晰度。另外在AVS的新方案中，还具有可以连续存储抓取到的人脸的“脸书”功能，以及可以设置虚拟分割线的“电子栅栏”功能。AVS方案另外所能提供的120帧/秒拍摄速度的宽动态功能，也呈现出了十分理想的效果。

尽管该新方案在技术细节上还有不少需要改进的地方，但通过DSP芯片实现人脸识别及放大的这一崭新思路，给长期以来缺少新意的DSP方案演化进程增添了一个亮点。相信随着技术的进一步成熟、该类新的功能应用场合的增加，该方案的产品会被用户大量的采用。

5、IR-CUT性能的提升

为了提升图像的色彩，尤其是在CMOS的方案中，IR-CUT装置(即双滤光片切换器)被广泛采用。IR-CUT是由一片红外屏蔽滤光片和一片全透光谱滤光片加切换动力部分组成。决定IR-CUT质量的关键因素在于切换动力部分，目前主要有两种：电磁式和电机式。总的来说电磁式成本较低，但稳定性较差;电机式成本较高、机械部分工作的稳定性会更高。很多IR-CUT厂家称自己的产品可以正常切换超过十万次，但对于摄像机来说，即便按较长的5年工作寿命来说，也只需要4000次的切换就足够了。所以对于IR-CUT装置来说，重要的不是在最佳的工作条件下切换次数，而是在可能的安装挤压、较高温度环境下的工作寿命。不过从目前实际使用的市场反应看，目前摄像机中适用的IR-CUT稳定性已经得到了大幅提升。

6、常规固定镜头清晰度进一步提升

对于常规的红外摄像机来说，在MTV镜头上一些厂家推出了价格与普通镜头差别较小的百万像素镜头，为常规的普通摄像机性能提升创造了便利条件。另外现在出现了新的200万像素的镜头，其上部的形状如CS镜头、接口部分为MTV接口。目前该类镜头只有4mm、6mm、8mm三种规格。该高清镜头采用六层高透玻璃镀多层膜技术，比之前的百万像素镜头成像清晰度更高、夜视效果真实柔和、色彩还原度更好。

7、IR-III大功率红外灯质量的整体提升

虽然IR-III大功率红外灯(市面上很多人称之为“第三代点阵红外”，实际这二者并不相同②)出现已经有两年多的时间了，但业内很多厂家是直到近一年来才真正把这种新的红外灯板做成熟。由于IR-III红外灯板的主要零部件成本相对比较高，去年很多厂家为了提升产品价格优势，纷纷采用各种手法节约成本。不严谨的产品设计思路往往埋下很多隐患，在使用一段时间后很多问题都暴露出来。最终能够立于不败之地的产品必然是遵循规律、基于品质优先的原则科学设计、精心选材，从灯芯、铝基板、透镜、控制板等每一个部件的每一个技术要点下功夫，真正解决好灯芯高标准选择、控制板的稳定供电、透镜二次配光、以及良好散热性等关键问题，才能把IR-III大功率红外技术的亮度高、寿命长的优势发挥出来。在不断总结经验的基础上，现在IR-III技术的整体掌握程度已经大大提升，各厂家IR-III灯板的稳定性普遍有所提升。

注②：阵列红外技术是通过将多个高效率和高功率的晶元封装在一个平面上，由多颗芯片组成的。由于一个透镜只有一个圆心，众多的发光源并不能将所有光线都聚集到透镜的一个焦点上发射出去，因而光线比较分散，从而造成大量红外光被浪费，导致红外光有效利用率不高。IR-III技术是单颗芯片发光源，通过透镜发送出去，光线集中、均匀，达到100%的利用，故IR-III技术的亮度比阵列式的亮度要高。

8、新外壳的大量涌现

在当前竞争越发激烈的市场下，各摄像机厂家除了在摄像机机芯上下功夫之外，也努力寻求在外观上的变化。相对于摄像机内核性能的难以突破，尽管模具开发的成本很高，但从技术角度讲外观上的突破往往比方案、红外灯等的突破要容易得多。加上点阵红外灯对散热有更高要求的情况，很多新的外壳设计不仅出于对美观、特别的目的，更好的处理红外灯的散热性也成了一个重要的驱动力。这一年来新出现的外壳数量，可以说远超过之前的年份。新的外壳出现有三种形式，最简单的是在原来模具上更改颜色方案，如除了原有的氧化方式颜色加工外，喷油、喷粉的工艺被大量采用，甚至出现了“迷彩装”的喷油处理方式;第二是在原有外壳结构上进行小的改动，如把尾部从平的改为凸出的、凸出的再改为平的，或者雨罩做一些变动;第三就是全新的模具设计，在这一类全新设计中出现了很多富有想象力的产品。但并不是所有的改动、创新都能得到市场的认可，有的改动或创新并不能打动用户，最终无法被真正使用起来。

由于各类新外观的不断涌现，使得摄像机这一工业类产品也变得越来越充满现代时尚气息。