高清技术产品在电力的应用情况分析

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　　高清技术分析

　　高清技术包含了硬件技术和软件技术，详细类型包括了sensor、SoC(或者DSP)芯片、IR-CUT、镜头、光学玻璃、散热技术、ABF、P-iris、ISP技术、编解码技术、多帧宽动态、3D降噪、智能透雾、智能分析、智能场景识别、智能红外、SVC、ROI、MCTF、图像变形矫正、强光抑制、走廊模式等等，技术非常广、非常多，涉及到了光机电及软件处理技术，其中部分技术是纯硬件的，如IR-CUT、镜头、光学玻璃、散热技术，部分是上游厂家的芯片技术，如sensor、SoC(或者DSP)芯片，部分是软硬件结合的技术，如ABF、P-iris、多帧宽动态、智能红外、智能场景识别等，部分是纯软件的技术，如ISP技术、编解码技术、3D降噪、智能透雾、智能分析、SVC、ROI、MCTF、图像变形矫正、强光抑制、走廊模式，但是部分纯软件要依赖一些硬件资源才能使用；另外这些技术，大部分是在标清时代已经有的，只是在高清时代对其进行了发展，部分技术是高清时代独有的或者是在高清时代才大量使用的技术，比如ABF、P-iris、SVC、ROI、MCTF、图像变形矫正，这些都是为解决高清时出现的一些问题而新推出的技术。下面就来说说高清技术的发展历史，重点讨论一下sensor和SoC芯片的发展。

　　谈到高清技术，先简单说一下监控使用的几种主流图像分辨率，如下：

　　●QCIF：176×144

　　●CIF：352×288

　　●4CIF：704×576

　　●D1：720×576

　　●WD1：960×576

　　●1M(720P)：1280×720

　　●1.3M：1280×960

　　●2M(1080P)：1920×1080

　　●3M：2048×1536

　　●5M：2560×1920

　　●6M：3072×2048

　　●8M(4K×2K)：3840×2160和4096×2160两种

　　如上所列的分辨率，当分辨率达到或者超过720P，就称之为高清图像，但是目前有部分厂家把WD1分辨率也宣传为模拟高清，WD1分辨率是SONY为了适应16：9的宽屏显示而推出的模拟摄像机方案，后来其他一些模拟摄像机方案厂家也陆续推出了WD1的摄像机方案，其线数也从最初的600线、650线，发展到现在很多摄像机厂家宣传的900线，部分厂家甚至宣传1000线，指标宣传有些过了，其所用的sensor也从原先的CCD，发展到现在大部分用CMOS，这就是现在大家经常所说的模拟高清，其产品也定位低端，价格便宜。

　　对于真正的高清摄像机，分辨率从720P开始，几年前刚开始研发高清摄像机的时候，主要是使用低端的CMOS图像传感器来开发，部分选用SONY的高清CCD来开发，但是那些都是工艺很老的传感器。这些图像传感器在芯片厂家设计的时候，都不是针对安防监控的，所以使用起来效果不好，最大的问题就是低照度下图像质量很差，根本无法实现昼夜监控。在开始两三年时间里，高清摄像机发展缓慢，基本都是130万像素的，少部分为200万像素，那时高清技术的发展，还受制于SoC(DSP)芯片、IR-CUT、高清镜头，只能使用TI的DSP芯片来开发高清摄像机，IR-CUT效果也不好，都是标清的，高清镜头也很少，价格也昂贵。

　　不过，随着高清化的大规模宣传，产品使用慢慢增加，一些上游器件厂家针对安防产品，进行了针对性的开发，比如CMOSsensor厂商，最开始只有OV和Aptina，后来SONY跟进了，推出了专门针对安防的Exmor系列CMOS传感器，包括IMX035和IMX036，分别为130万像素和300万像素，推出后，多数大厂商都采用了，它具有较好的照度、色彩和信噪比，后来Panasonic也跟进了，推出了MN34031(130万像素)和MN34041(200万像素)，其效果比SONY的更好，特别是低照度，所以也有很多厂家使用。

　　与此同时，SoC芯片厂家也推出了针对安防的芯片，包括海思、TI、Ambarella、Maxim、GrainMedia等厂家，其中前面3家使用得较广，并且发展不错。

　　后来，Aptina相继推出了新的130万图像传感器9M034和AR0130，具有良好的性价比，大大推动了130万像素摄像机的发展;SONY从2012年开始到2013年，突然发力，推出多款sensor，包括了IMX122、IMX104、IMX076、IMX138、IMX139、IMX140、IMX136、IMX172、IMX185、IMX236、IMX178、IMX222，这些sensor覆盖了130万、200万、600万、1000万以上的，帧率有30帧、60帧、120帧，数据接口有CMOS、LVDS、MIPI，同时SONY对芯片工艺进行了大幅度的改进，不仅改善了色彩效果、信噪比，还大幅度提升了低照度效果，另外部分图像传感器，专门加强了感应红外光的效果，让产品的使用场景更广泛;同时SONY推出的大靶面的200万sensorIMX185，目前一些大厂家用来做星光级摄像机，效果非常好。从SONY的芯片规划来看，今年还会推出一些sensor，包括IMX238、IMX137、IMX123、IMX124、IMX226，主要是增强红外效果，补缺300万sensor，其中部分已经推出。同时Panasonic也会推出系列的CMOS图像传感器，包括MN34220、MN34210、MN34229、MN34219，也大幅度改善了芯片工艺，尺寸减小，信噪比提高，低照度提升，相信也会有不少厂家使用。

　　同时SoC芯片也得到了很大的发展，特别是海思和Ambarella，不断的推陈出新，Ambarella主打图像质量和编码技术，并有4K的解决方案，海思主打低成本。

　　由于高清摄像机方案的发展，带动了高清摄像机其它部件的发展，包括高清镜头、IR-CUT、光学玻璃(增透)，同时由于图像是高清的，对聚焦要求很高，焦距稍有偏差，图像就会模糊，所以就出现了ABF(自动后焦技术)来解决高清虚焦的问题;同时出现了P-iris(精确预置光圈)来增加图像清晰度和景深，提高了图像质量。另外，为了降低高清的码流，应用了SVC(可伸缩视频编码)技术和ROI(感兴趣区域编码)技术。由于像素越来越高，部分摄像机使用了鱼眼镜头来开发全景摄像机，带来了图像变形，从而需要使用图像变形矫正技术，对图像进行矫正。还有其它的一些技术，也在高清时代得到了很大的发展，如编解码技术，现在H.265已经开始使用了，其码流大小相比H.264来说，可以降低一半，对于减小带宽和存储，以及更高像素的发展，都有非常大的好处。

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