模拟摄像机和网络摄像机的简要对比

  网络摄像机是在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块，所以兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点，却不是二者的简单组合，独特的结构设计和实现方式决定了它有着自身的技术特点。

    网络摄像机的技术特点

    从硬件结构上来说，网络摄像机是在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块，所以兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点，却不是二者的简单组合，独特的结构设计和实现方式决定了它有着自身的技术特点。

    1、视频压缩

    视频压缩是网络摄像机最基本的技术要求，目前，网络摄像机的视频处理芯片以ASIC为主，视频压缩采用MPEG- 2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等标准，其中以H.264为主流。近期，基于TIDavinci芯片的网络摄像机已经面市，Davinci是一个SoC系统，具有ASIC高效处理的特点，同时又兼顾了CPU、DSP的创新灵活性，它拥有一个DSP的主处理系统外，还有一个ARM9子系统，另外一个很重要的特点是拥有极其丰富的接口，这些接口对于网络摄像机的功能开发相当有用，以下某些特点就是基于此特性才具备的。

    2、高度集成

    网络摄像机已不仅仅具备传统模拟摄像机图像采集功能，它已经是一个前端处理系统，具备相当丰富的异构总线接入功能，如VOIP、报警器、232/485串行设备的接入等等，除此以外，还可以将移动侦测、视频丢失、镜头遮盖、存储异常等报警信号通过网络发送给后端。网络摄像机可内嵌存储系统，通常采用的是SD卡，目前SD卡的容量有8MB到4GB不等，SD卡可作为网络故障时图像的暂存设备，等网络恢复正常，再将视频进行上传，可有效地保证视频数据的连续性和完整性。SD卡的另外一个用处是将重要的报警图像进行本地存储，同时上传后端，这样不会因为网络的不可靠传输导致视频数据的缺失。

    3、以太网供电(POE)

    POE是最近几年发展较快和应用较广的网络供电技术。 POE(PowerOverEthernet)指的是在现有的以太网Cat.5，布线基础架构不作改动的情况下，除了为一些基于IP的终端(如IP电话机、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流电的技术。这样一来，网络摄像机无需再通过其他电源来供电。通过集中使用UPS(不间断电源)的方式可确保设备在一段时间内(根据UPS而定)不间断的运行，同时也简化了管理。IEEE802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，该标准要求使用POE供电的设备功耗不能超过12.95W。

    现在，大多数厂商提供的网络交换机都支持PoE功能。如果已经装了相应的普通交换机设备，只需通过给交换机增加中跨(Midspan)，即可实现PoE的功能。其中，中跨的主要作用是给网线加载电源。

    4、无线接入

    虽然现在的大部分建筑都安装了有线网络，可以通过有线的方式把网络摄像机接入到网络，但无线接入的网络解决方案在降低工程复杂度和降低成本方面却有着较强的吸引力。

例如，在一些需要不定期改变摄像头位置，却又不想重新布线的场合(例如超市)，或布线可能影响整个内部建筑美观的地方，无线接入网络解决方案能很轻松的解决这些难题。

    网络摄像机常用的无线接入方式为无线局域网(WLAN)接入。无线局域网指的是跨距较小，通常位于室内的无线网络，有效距离一般不超过100米(802.11g)。无线局域网有多种规范标准，无线网络摄像机一般采用IEEE802.11b或 IEEE802.11g标准规范，其中802.11g是802.11b的改进型，数据传输率最高可达54Mbps。

    5、安全性

    网络摄像机可提供三种形式的安全特性。第一种，是用户安全管理，如用户注册、权限管理等;第二种，是IP/MAC地址绑定，只允许绑定IP/MAC地址的电脑访问;第三种，是根据安全等级，利用通用的网络安全技术。

    目前，已有厂家推出了基于Davinci的系列网络摄像机，采用自主知识产权的H.264编码引擎，具有PTZ、报警输入/输出、语音对讲、SD存储等功能，具有心跳、SADP、WebServer等网络功能，支持IEEE802.11g规范的无线接入。

    如何选择IP摄像机

    成像质量

    成像质量是摄像机的灵魂，是需关注的重要指标之一。好的成像质量来自于镜头和成像器件。摄像机镜头的成像质量好坏将影响成像器件输出的信号质量。我们可以将镜头比喻是人的眼睛，而成像器件就是视网膜。

    1、镜头

    镜头种类繁多，但是即使同一类型的镜头，其成像质量也有着很大的差异，这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的，同时也导致不同档次的镜头价格从几十元到几万元的巨大差异，比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。一个好的镜头，在分辨率、明锐度、光圈系数等方面都会有很好的表现，对各种像差的校正也比较好，但同时其价格也会高几倍甚至上百倍。

    像差是影响图像质量的重要方面，常见的像差有如下六种：球差、慧差、色差、像散、场曲、畸变。因此目前常用的镜头都是多片多组镜片加多层镀膜构成，其目的就是为了解决像差问题，使得成像更清晰锐利、色彩逼真。

    2、CCD还是CMOS

    CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。

    从制造工艺上说CCD制造工艺较复杂，只有少数几个厂商，如索尼、松下、夏普等掌握这种技术，因此CCD摄像机的价格会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和高级CMOS的实际效果的差距已经非常小了。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD，所以很多低档摄像头生产厂商采用普通CMOS感光元件作为核心组件。

    成像方面，在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。

而普通CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，普通CMOS的成像质量和CCD还是有一定差距。但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

    目前，许多低档入门型的摄像机使用廉价的低档CMOS芯片，成像质量比较差。普及型、高级型及专业型摄像机使用不同档次的CCD，个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。

    综上所述，CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但就目前而言，在监控摄像机领域中普遍使用的CCD芯片的摄像机成像质量要好一些。

    3、模拟还是数字

    CCD摄像机按照输出信号分为模拟摄像机和数字摄像机。如果摄像机CCD板输出的是模拟信号，那么在摄像机电路上其实对CCD传来的电信号进行了一次模拟编码输出，视频编码模块在数字压缩前先要对CCD板路传来的模拟信号重新进行数字化，然后才能压缩输出。这样无形中就多出了一对没有必要的D/A-A/D转换过程。而在这个过程中多出的一对转换会带来无谓的信号损失。同时，由于模拟摄像机的扫描方式是隔行扫描的，还存在奇数场与偶数场之间的锯齿问题，数字输出的CCD可以选择逐行扫描的输出方式，清晰度又提高了一个层次。因此在选择IP摄像机的时候尽可能选择数字逐行扫描、信号直接压缩编码的IP摄像机(尽管成本上略有提升)。

    压缩方式

    IP摄像机和视频服务器作为视频网络应用的新型产品，适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素，而这其中视频图像的技术又成为关键。

    在IP视频发展的初期有相当一部分国内外IP摄像机和视频服务器都是采用JPEG、 Motion-JPEG压缩技术。JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式，图像清晰、稳定，适用于视频编辑，而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外，因其压缩后的格式可以读取单一画面，因此可以任意剪接，特别适用于安防取证的用途。但是由于其对网络带宽的要求过高，因此无法在带宽相对较窄的互联网上传输。最近几年出现了MPEG-4和H.264压缩标准，而分辨率也从原来的CIF发展到了现在的300万像素超高清晰度。

    但是有一点需要提醒注意，在欧美M-JPEG是司法认可的视频证据格式，而压缩效率高的MPEG-4H.264并没有得到司法证据认可。尽管如此，MPEG-4H.264的压缩标准还是得到了广大用户的认可和好评。

    网络模式

    从网络摄像机接入网络的模式可以分为局域网、城域网、广域网三种;按照线路接入模式又可分为有线与无线两大类。一般一路CIF图像在MPEG-4/H.264压缩模式下仅仅需要200K左右的带宽就可以达到实时传输、录像。用户在选择IP摄像机的时候应该根据自己需要摄像机的数量，需要同时远程监看、录像的数量，综合计算网络带宽需求。在局域网下，基本上可以不用考虑线路带宽问题，只需要考虑交换机的吞吐量，选择足够的交换机背板带宽即可。

城域网下，例如电信全球眼，电信部门预留了足够带宽的线路。而在广域网上最大的问题在于上行带宽问题，国内现在可以提供的ADSL上行带宽目前只有512K左右，因此使用成本是用户必须考虑的问题之一。

    摄像机功能

    从今年的几次展会上可以清楚地体现出产品细分的趋势，IP摄像机不再局限于桌上型和枪机型，随着IP摄像机技术的成熟和用户需求的日益强烈，IP摄像机也繁衍出了很多种类，并逐步走向细分市场。现在市场上几乎所有传统摄像机的形式都已经有对应的 IP摄像机，而且针对网络传输特点还有更多的衍生品种。比如说：红外日夜两用型IP摄像机、快速球型IP摄像机、匀速球型IP摄像机、云台控制一体化IP 摄像机，还有支持无线局域网、支持SD卡存储、USB存储、网络供电(POE)等等特殊功能的IP摄像机。未来随着技术的进一步发展，IP摄像机的发展空间将无法估量。

    随着市场成熟程度的不断提高，IP摄像机的功能也越来越丰富，用户在明确了自己目前需要的基本功能后，就可以到市场上去对号入座寻找相应的产品了。比如说，用ADSL方式直接接入一个IP摄像机，而且这条线路不需要和任何人共享数据，那么就可以考虑使用带PPPOE、DDNS功能的IP摄像机，它可以直接连接ADSLMODEM接入互联网。

    高清晰画面

    随着CCD价格的快速下降，以及算法的提升，IP摄像机无疑会快速达到百万像素，甚至三百万像素的分辨率。高清晰化将彻底摆脱普通模拟摄像机在图像上的优势地位，成为监控的新标准之一。然而目前百万像素IP摄像机的价格高企，以及存储压缩方式的滞后，高清晰化的代价是非常巨大的，这样的数据在目前的互联网上无法实时传输，如果需要压缩录像也是个很麻烦的事情，需要更大的硬盘空间，需要更高级的硬件设备。

    网络摄像机的发展方向

    1、高清晰度

    高解析度CCD或高像素CMOS，以及高性能视频处理器、编码算法，是提高网络摄像机图像清晰度的三大技术要素。

    2、智能化

    智能监控系统中的许多技术适合在前端实现，如车牌识别、人脸检测、行为分析、目标跟踪等。智能分析技术的日益成熟使得智能技术逐步产品化，同时也逐步走入实用阶段。网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台。