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監(jiān)控?cái)z像機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，類似人的眼睛。那么，通過學(xué)習(xí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的工作原理對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)控安裝及監(jiān)控維修都有莫大的好處。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般由鏡頭、圖像傳感器、聲音傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、圖像、聲音、控制器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、外部報(bào)警、控制接口等部分組成。

1、鏡頭鏡頭作為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的前端部件，有固定光圈、自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、自動(dòng)變倍等種類，與模擬攝像機(jī)相同。

2、圖像傳感器、聲音傳感器圖像傳感器有 CMOS 和 CCD 兩種模式。CMOS 既互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體，CMOS 主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，通過 CMOS 上帶負(fù)電和帶正電的晶體管來實(shí)現(xiàn)基本的功能的。 這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。CMOS 針對(duì) CCD 最主要的優(yōu)勢(shì)就是非常省電。不像由二級(jí)管組成的 CCD 和 CMOS 電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗。這就使得 CMOS 的耗電量只有普通 CCD 的 1/3 左右，CMOS 重要問題是在處理快速變換的影像時(shí)，由于電流變換過于頻繁而過熱。暗電流抑制的好就問題不大，如果抑制的不好就十分容易出現(xiàn)雜點(diǎn)。CCD 圖像傳感器由在單晶硅基片上呈二維排列的光電二級(jí)管及其傳輸電路構(gòu)成。 光電二極管把光轉(zhuǎn)化成電荷，再經(jīng)轉(zhuǎn)化電路傳送和輸出。通常，傳送優(yōu)良圖像質(zhì)量的設(shè)備都采用 CCD 圖像傳感器，而注重功耗和成本的產(chǎn)品則選擇 CMOS 圖像傳感器。但新的技術(shù)正在克服每種器體固有的弱點(diǎn)，同時(shí)保留了適合于特定用途的某些特性。這一部分與模擬攝像機(jī)相同。 聲音傳感器即拾聲器或叫麥克風(fēng)，與傳統(tǒng)的話筒原理一樣。

3、A/D 轉(zhuǎn)換器A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是將圖像和聲音等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。基于 CMOS 模式的圖像傳感器模塊有直接數(shù)字信號(hào)輸出的接口，無須 A/D 轉(zhuǎn)換器；而基于 CCD模式的圖像傳感器模塊如有直接數(shù)字輸出的接口，亦無須 A/D 轉(zhuǎn)換器，但由于此模塊主要針對(duì)模擬攝像機(jī)設(shè)計(jì)，只有模擬輸出接口，故需要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。

4、圖像、聲音編碼器經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的圖像、聲音數(shù)字信號(hào)，按一定的格式或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼壓縮。編碼壓縮的目的是為了便于實(shí)現(xiàn)音 /視信號(hào)與多媒體信號(hào)的數(shù)字化；便于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及萬維網(wǎng)上不失真地傳輸上述信號(hào)。目前，圖像編碼壓縮技術(shù)有兩種：一種是硬件編碼壓縮，即將編碼壓縮算法固化在芯片上；另一種是基于 DSP 的軟件編碼壓縮，即軟件運(yùn)行在 DSP 上進(jìn)行圖像的編碼壓縮。同樣，聲音的壓縮亦可采用硬件編碼壓縮和軟件壓縮，其編碼標(biāo)準(zhǔn)有 MP3 等格式。

5、控制器控制器是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的心臟，它肩負(fù)著網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的管理和控制工作。如果是硬件壓縮編碼，控制器是一個(gè)獨(dú)立部件；如果是軟件編碼壓縮，控制器是運(yùn)行編碼壓縮軟件的 DSP ，即二者合而為一。

6、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能，它采用了 RTP/RTCP 、 UDP 、 HTTP 、 TCP/IP 等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，允許用戶從自己的 PC 機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的 IP 地址對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行訪問，觀看實(shí)時(shí)圖像，及控制攝像機(jī)的鏡頭和云臺(tái)。

7、外部報(bào)警、控制接口網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為監(jiān)控安裝的攝像機(jī)提供了實(shí)用的外部接口，如控制云臺(tái)的 485 接口，用于報(bào)警信號(hào)輸入輸出的 I/O 口。如紅外探頭發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)出現(xiàn)，發(fā)報(bào)警信號(hào)給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)整鏡頭方向并實(shí)時(shí)錄像；另一方面，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)偵測(cè)到有移動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)，亦可向外發(fā)出報(bào)警信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的基本原理是：圖像信號(hào)經(jīng)過鏡頭輸入及聲音信號(hào)經(jīng)過麥克風(fēng)輸入后，由圖像傳感器的聲音傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，再經(jīng)過編碼器按一定的編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼壓縮，再控制器的控制下，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器按一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議送上局域網(wǎng)或 INTERNET ，控制器還可以接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及向外發(fā)送報(bào)警信號(hào)，且按要求發(fā)出控制信號(hào)。

8、圖像的編碼標(biāo)準(zhǔn)目前，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有 MPEG4 、 H.263 、 H.264 、 M-JPEG 等。MPEG4所謂 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)就是指由 ISO 的活動(dòng)圖像專家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

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到目前為止，已經(jīng)制定完成并批準(zhǔn)執(zhí)行的有： 1991 年批準(zhǔn)的 MPEG1 、 MP3;1994 年批準(zhǔn)的 MPEG2;1999 年批準(zhǔn)的 MPEG4 和 MP4 。正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有： MPEG7 和 MEPG21

H.263 是 ITU-T 提出的作為 H.324 終端使用的視頻編解碼建議， H.263 經(jīng)過不斷地完善和多次的升級(jí)已經(jīng)日臻成熟，如今已經(jīng)大部分代替了 H.261 ，而且 H.263 由于能在低帶寬上傳輸高質(zhì)量的視頻流而日益受到歡迎。H.263 是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?/span> DPCM 的混合編碼，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?/span> DPCM 混合編碼，在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后運(yùn)用 DCT 變換和 “ 之”字形掃描編碼，從而得到輸出碼流。 H.263 在 H.261 建議的基礎(chǔ)上，將運(yùn)動(dòng)矢量的搜索增加為半象素點(diǎn)搜索；同時(shí)又增加了無限制運(yùn)動(dòng)矢量、基于語法的算術(shù)編碼、高級(jí)預(yù)測(cè)技術(shù)和 PB 幀編碼等四個(gè)高級(jí)選項(xiàng)；從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的。

H.264 是 ITU-T 的 VCEG 和 ISO/IEC 的 MPEG 的聯(lián)合視頻組開發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是 ITU-T 的 H.264 ，又是 ISO/IEC 的 MPEG4 的第十部分。在相同的重建圖像質(zhì)量下， H.264 能夠比 H.263 節(jié)約 50％左右的碼率， 比目前根據(jù) MPEG4 實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高 33％左右。

M-JPEG 技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù)，它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來處理，這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀，在編輯過程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀地編輯。但 M-JPEG 只對(duì)幀內(nèi)地空間冗余進(jìn)行壓縮，不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，故壓縮效率不高。