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非常类似于彩色视频复合信号同步。
一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频信号,一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号,提取水平和垂直同步信号来做同步。
直流线锁定
是一种古老的技术,利用直流50/60赫兹电源线电流来同步摄像机。
因为直流24伏电源广泛使用于多数建筑物防火警报系统,由于非常容易获得。
由于老型号的切换器和分割系统没有数字记忆功能,要保持稳定的影像,摄像机之间的同步非常必要,直流线锁定就是摄像机同步于交流50/60赫兹,彩色信道之间时间的关联和水平/垂直信号没有约束会导致糟糕的色彩转换(色彩阶段设计),因此所有使用交流线锁定的用户不可避免地失去很好的色彩转换。
幸运的是,现在的分割器和16通道复合处理器以及硬盘录象机都有内部记忆体来克服这个问题,不再需要同步信号,因此交流线锁定可能若干年后会被淘汰掉。
像素
就是CCD/CMOS上光电感应元件的数量,一个感光元件经过感光,光电信号转换,A/D转换等步骤以后,在输出的照片上就形成一个点,我们如果把影像放大数倍,会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。
像素分为CCD像素和有效像素,现在市场上的数码相机标示的大部分是CCD的像素而不是有效像素。
分辨率
指的是单位长度中,所表达或撷取的像素数目。
和像素一样,分辨率也分为很多种。
其中最常见的就是影像分辨率,我们通常说的数码相机输出照片最大分辨率,指的就是影像分辨率,单位是ppi(PixelperInch)打印分辨率也是很常见的一种,顾名思义,就是打印机或者冲印设备的输出分辨率,单位是dpi(dotperinch)显示器分辨,就是Windows桌面的大小。
常见的设定有640x480、800x600、1024x768…等。
屏幕字型分辨率:
PC的字型分辨率是96dpi,Mac的字型分辨率是72dpi。
通常来说200万像素的数码相机,最大影像分辨率是1600×
1200=192万像素,也就是说,实际的有效像素就是192万。
通常所说的300万像素的数码相机,最大影像分辨率是2048×
1536=3145728像素,也就是说有效像素为314万。
其他像素级的数码相机,其分辨率和有效像素的换算也是如此。
可以看出,像素越高,最大输出的影像分辨率也越高
VGA输入接口
VGA接口采用非对称分布的15pin(针)连接方式,其工作原理:
是将显存内以数字格式存储的图像(帧)信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号,然后再输出到等离子成像,这样VGA信号在输入端(LED显示屏内),就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。
从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的,所以VGA接口拥有许多的优点,如无串扰无电路合成分离损耗等。
DVI输入接口
DVI接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接,显示计算机的RGB信号。
DVI(DigitalVisualInterface)数字显示接口,是由1998年9月,在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组(DigitalDisplayWorkingGroup简称DDWG),所制定的数字显示接口标准。
DVI数字端子比标准VGA端子信号要好,数字接口保证了全部内容采用数字格式传输,保证了主机到监视器的传输过程中数据的完整性(无干扰信号引入),可以得到更清晰的图像。
标准视频输入(RCA)接口
也称AV接口,通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口,它通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接,使用时只需要将带莲花头的标准AV线缆与相应接口连接起来即可。
AV接口实现了音频和视频的分离传输,这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降,但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号,仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像,这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失,色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。
AV还具有一定生命力,但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追求视觉极限的场合中使用。
S视频输入:
S-Video具体英文全称叫SeparateVideo,为了达到更好的视频效果,人们开始探求一种更快捷优秀清晰度更高的视频传输方式,这就是当前如日中天的S-Video(也称二分量视频接口),SeparateVideo的意义就是将Video信号分开传送,也就是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离,再分别以不同的通道进行传输,它出现并发展于上世纪90年代后期通常采用标准的4芯(不含音效)或者扩展的7芯(含音效)。
带S-Video接口的显卡和视频设备(譬如模拟视频采集/编辑卡电视机和准专业级监视器电视卡/电视盒及视频投影设备等)当前已经比较普遍,同AV接口相比由于它不再进行Y/C混合传输因此也就无需再进行亮色分离和解码工作,而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真,极大地提高了图像的清晰度,但S-Video仍要将两路色差信号(CrCb)混合为一路色度信号C,进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理,这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现),而且由于CrCb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制,所以S-Video虽然已经比较优秀但离完美还相去甚远,S-Video虽不是最好的,但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素,它还是应用最普遍的视频接口。
视频色差输入接口:
目前可以在一些专业级视频工作站/编辑卡专业级视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUVYCbCrY/B-Y/B-Y等标记的接口标识,虽然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口色差端口(也称分量视频接口)。
它通常采用YPbPr和YCbCr两种标识,前者表示逐行扫描色差输出,后者表示隔行扫描色差输出。
由上述关系可知,我们只需知道YCrCb的值就能够得到G的值(即第四个等式不是必要的),所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg而只保留YCrCb,这便是色差输出的基本定义。
作为S-Video的进阶产品色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb,这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程,也保持了色度通道的最大带宽,只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像,这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道,避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真,所以色差输出的接口方式是目前各种视频输出接口中最好的一种。
HDMI接口
HDMI是基于DVI(DigitalVisualInterface)制定的,可以看作是DVI的强化与延伸,两者可以兼容。
HDMI在保持高品质的情况下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频数据,最高数据传输速度为5Gbps。
HDMI能够支持所有的ATSCHDTV标准,不仅可以满足目前最高画质1080p的分辨率,还能支持DVDAudio等最先进的数字音频格式,支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送,而且只用一条HDMI线连接,免除数码音频接线。
同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。
与DVI相比HDMI接口的体积更小而且可同时传输音频及视频信号。
DVI的线缆长度不能超过8米否则将影响画面质量,而HDMI基本没有线缆的长度限制。
只要一条HDMI缆线,就可以取代最多13条模拟传输线,能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。
HDMI可搭配宽带数字内容保护(High-bandwidthDigitalContentProtection;
HDCP),以防止具著作权的影音内容遭到XX的复制。
正是由于HDMI内嵌HDCP内容保护机制,所以对好莱坞具有特别的吸引力。
HDMI规格包含针对消费电子用的TypeA连接器和PC用的TypeB连接器两种,相信不久HDMI将会被PC业界采用。
BNC端口
通常用于工作站和同轴电缆连接的连接器,标准专业视频设备输入、输出端口。
BNC电缆有5个连接头用于接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。
BNC接头有别于普通15针D-SUB标准接头的特殊显示器接口。
由R、G、B三原色信号及行同步、场同步五个独立信号接头组成。
主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。
BNC接头可以隔绝视频输入信号,使信号相互间干扰减少,且信号频宽较普通D-SUB大,可达到最佳信号响应效果。
IP代码
又名外壳防护等级、IP防护等级、防尘防水或者IP等级。
IP防护等级是由两个数字所组成,第一个数字表示灯具防尘、防止外物侵入的等级;
第二个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度。
数字越大,表示其防护等级越高,两个标示数字所表示的防护等级如表一及表二。
第一个标示数字:
0无防护对外界的人或物无特殊之防护IP0-
1防止大于50mm的固体物体侵入,防止人体(如手掌)因意外而接触到灯具内部之零件。
防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入IP1-
2防止大于12mm的固体物体侵入,防止人的手指接触到灯具内部之零件。
防止中等尺寸(直径大于12mm,长度大于80mm)的外物侵入IP2-
3防止大于2.5mm的固体物体侵入,防止直径或厚度大于2.5mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件IP3-
4防止大于1.0mm的固体物体侵入,防止直径或厚度大于1.0mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件IP4-
5防尘,完全防止外物侵入。
虽不能完全防止灰尘侵入,但侵入的灰尘的量并不会影响灯具的正常操作IP5-6尘密完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘侵入IP6-第二个标示特性号码(数字)所指的防护程度
第二个标示数字:
0无防护对外界的人或物无特殊之防护IP-0
1防止滴水侵入,垂直滴下的水滴(如凝结水)对灯具不会造成有害影响IP-1
2倾斜15°
时仍可防止滴水侵入,当灯具由垂直倾斜至15°
时,滴水对灯具不会造成有害影响IP-2
3防止喷洒的水侵入,防雨或防上与垂直的夹角小于60°
之方向所喷洒的水进入灯具造成损坏IP-3
4防止飞溅的水侵入,防止各方向飞溅而来的水进入灯具造成损坏IP-4
5防止喷射的水侵入,防止来自各方向由喷嘴喷射出的水进入灯具造成损坏IP-5
6防止大浪的侵入,装设于甲板上的灯具,防止因大浪的侵袭而浸水造成损坏IP-6
7防止浸水时的水侵入,灯具浸在水中一定的时间或水压在一定的标准以下能确保不因进水而造成损坏IP-7
8防止沉没时的水侵入,灯具无限期的沉没早指定水压的状况下,能确保不因进水而造成损坏IP-8
NTSC
NationalTelevisionStandardsCommitteee国际电视标准和员会)由国际电视标准委员会规定的彩色电视广播标准。
它规定第秒30帧图像,广泛用于北美,日本和南美的许多国家。
PAL
PhaseAltermationbyLine隔行倒相)使用50Hz交泫电的国家采用的一种彩色电视标准,包括英国,中东,远东,欧洲和非注洲。
它规定每秒25帧图像。
CCD
英文全称:
Charge-coupledDevice,中文全称:
电荷耦合元件。
可以称为CCD图像传感器。
CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。
一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。
CCD上有许多排列整齐的电容,能感应光线,并将影像转变成数字信号。
经由外部电路的控制,每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。
CMOS
ComplementaryMetalOxideSemiconductor),互补金属氧化物半导体,电压控制的一种放大器件。
是组成CMOS数字集成电路的基本单元。
C
式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米。
CS
式距焦点距离为12.5毫米。
景深
概念:
当某一物体聚焦清晰时,从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。
焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。
景深分为前景深和后景深,后景深大于前景深。
景深越深,那么离焦点远的景物也能够清晰,而景深浅,离焦点远的景物就模糊。
焦距
是一个任何的光学仪器都有的不折不扣的光学参数。
从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。
对于镜头来说,焦距有着非常重要的意义。
焦距长短与成像大小成正比,焦距越长成像越大,焦距越短成像越小。
镜头焦距长短与视角大小成反比,焦距越长视角越小,焦距越短视角越大。
焦距长短与景深成反比,焦距越长景深越小,焦距越短景深越大。
焦距长短与透视感的强弱成反比,
焦距越长透视感越弱,焦距越短透视感越强。
焦距长短与反差成反比,焦距越长反差越小,焦距越短反差越大。
对焦距离越远景深越深,对焦距离越近景深越浅。
因此在拍摄远景时应该选择较大对焦距离的镜头,而在拍摄近景时则应该使用较小对焦距离的产品。
镜头对焦距离是用cm(厘米)表示的,可谓一目了然。
色温
简而言之,就是定量地以开尔文温度(K)来表示色彩。
英国著名物理学家开尔文认为,假定某一黑体物质,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。
例如,当黑体受到的热力相当于500—550摄氏度时,就会变成暗红色,达到1050-1150摄氏度时,就变成黄色,温度继续升高会呈现蓝色。
光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度是相对应的,任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”,这个温度就用来表示某种色光的特性以区别其它,这就是色温。
打铁过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的最好例子。
色温现象在日常生活中非常普遍,相信人们对它并不陌生。
钨丝灯所发出的光由于色温较低表现为黄色调,不同的路灯也会发出不同颜色的光,天然气的火焰是蓝色的,原因是色温较高。
万里无云的蓝天的色温约为10000K,阴天约为7000~9000K,晴天日光直射下的色温约为6000K,日出或日落时的色温约为2000K,烛光的色温约为1000K。
这时我们不难发现一个规律:
色温越高,光色越偏蓝;
色温越低则偏红。
某一种色光比其它色光的色温高时,说明该色光比其它色光偏蓝,反之则偏红;
同样,当一种色光比其它色光偏蓝时说明该色光的色温偏高,反之偏低。
白平衡
字面上的理解是白色的平衡。
那什么是白色?
这就涉及到一些色彩学的知识,白色是指反射到人眼中的光线由于蓝、绿、红三种色光比例相同且具有一定的亮度所形成的视觉反应。
我们都知道白色光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的,而这七种色光又是有红、绿、蓝三原色按不同比例混合形成,当一种光线中的三原色成分比例相同的时候,习惯上人们称之为消色,黑、白、灰、金和银所反射的光都是消色。
通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。
照度
Luminosity指物体被照亮的程度,采用单位面积所接受的光通量来表示,表示单位为勒克斯(Lux,lx),即lm/m2。
1勒克斯等于1流明(lumen,lm)的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度。
照度是以垂直面所接受的光通量为标准,若倾斜照射则照度下降。
天气照度LUX
晴天30000~300000
阴天3000
日出日落300
月圆0.3~0.03
星光0.0002~0.00002
阴暗夜晚0.003~0.0007
摄像机的视频增益
1.电学中的分贝定义的是信号放大倍数的对数。
在对电压(电流)与功率放大倍数的定义是不同的;
2.电压(电流)放大倍数分贝数定义:
K=20lg(Vo/Vi),其中K为放大倍数的分贝数,Vo为放大信号输出,Vi为信号输入;
3.功率放大倍数分贝数定义:
K=10lg(Po/Pi),其中K为放大倍数的分贝数,Po为放大信号输出,Pi为信号输入;
4.K>
0说明信号被放大,K=0信号直通,K<
0说明信号被衰减;
5.以电压(电流)分贝数为例(对应摄像机的图像信号增益):
(1)增益为0dB时,信号直通,未经放大
(2)增益为3dB时,实际放大倍数约为1.4
(3)增益为6dB时,实际放大倍数约为2
(4)增益为9dB时,实际放大倍数约为2.8
(5)增益为12dB时,实际放大倍数约为4
(6)增益为18dB时,实际放大倍数约为8
信噪比
是信号电压对于噪声电压的比值,通常用符号s/n来表示。
由于在一般情况下,信号电压远高于噪声电压,比值非常大,信噪比的单位用db来表示。
一般摄像机给出的信噪比值均是在agc(自动增益控制)关闭时的值,因为当agc接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。
信噪比的典型值为45~55db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;
若为60db,则图像质量优良,不出现噪声。
光圈
英文名称为Aperture,用来控制透过镜头进入机身内感光面的光量,是镜头的一个极其重要的指标参数,通常在镜头内。
它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。
表达光圈大小我们是用F值,其中,F=镜头的焦距/镜头的有效口径的直径。
光圈F值=镜头的焦距/镜头光圈的直径
从以上的公式可知要达到相同的光圈f值,长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。
完整的光圈值系列如下:
F1.0,F1.4,F2.0,F2.8,F4.0,F5.6,F8.0,F11,F16,F22,F32,F44,F64
相对孔径
光学镜头的重要参数之一,用镜头的有效孔径和焦距之比表示。
相对孔径是个比值。
相对孔径的大小表示镜头纳光的多少。
相对孔径的倒数称光孔号码或光圈系数。
最大的相对孔径刻在镜头上。
1:
2.8 比 1:
4要好些。
靶面目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。
在购买摄像头时,特别是对摄像角度有比较严格要求的时候,CCD靶面的大小,CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm。
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm,对角线6mm。
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm,对角线4mm。
电子快门基本原理
在没有电子快门作用时(即常设的1/50秒),光像转变为电子的时间为1/50秒。
在此期间内,运动物体的光像在CCD感光面上的位移,使得由此产生的图像电信号包含了位移的信息,因而造成了图像的模糊。
当使用电子快门时(如1/100、1/1000秒)光像转变为电子的时间即为电子快门时间,采样时间可大为缩短(可根据运动物体速度选择电子快门速度),产生图像模糊的信息也随之减少,运动物体的轮廓就会清晰起来。
由于使用电子快门时采样时间变短,等效于降低了监控摄像机的灵敏度,视频信号的电平也会随之降低。
为了保证视频信号的幅度,必须开大光圈,电子快门速度每提高一档,光圈也要提高一档。
清晰度
是衡量监控摄像机优劣的一个重要参数,它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(应比摄像机的分辨率高)上能够看到的最多线数。
当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。
工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间,广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。
清晰度是由摄像器件像素多少决定的,显然摄像器件的像素越多,得到的图像越清晰,反之也然。
清晰度越高,说明摄像机档次越高,反之越低。
指的是信号电压对于噪声电压的比值,通常用符号S/N来表示。
由于在一般情况下,信号电压远高于噪声电压,比值非常大,因此,实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20,单位用dB表示。
一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC(自动增益控制)关闭时的值,因为当AGC接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。
CCD摄像机信噪比的典型值一般为45dB~55dB。
测量信噪比参数时,应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。
背光补偿
也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。
当引入背光补偿功能时,摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测,通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。
由于子区域的平均电平很低,AGC放大器会有较高的增益,使输出视频信号的幅值提高,从而使监视器上的主体画面明朗。
此时的背景画面会更加明亮,但其与主体画面的主观亮度差会大大降低,整个视场的可视性得到改善。
ALC/ELC
自动亮度控制/电子亮度控制):
当选择ELC时,电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间(一般从1/50到1/10000秒连续调节)。
选择这种方式时,可以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控制范围有限,还是应该选择ALC式镜头;
在某些独特的照明条件下,可能出现下列情况:
(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)图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定。
(3)白平衡有周期性变化,如果发生这些现象,应使用ALC镜头。
以固定光圈镜头采用ELC方
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