高清摄像机组成及关键技术要点

关键词：高清摄像机　CCD　CMOS　CPU　存储接口　视频压缩　

    HD-SDI或IP高清摄像机一般由如下主要部分组成如下：
　　1、摄像机CCD或CMOS 成像器件，完成光学图像转换为电学信号，输出电子图像信号。
　　2、AFE，模拟前端，用于CCD 成像时，将CCD 图像信号数字化，并产生CCD控制时序。而对于CMOS型成像器件，可直接输出数字信号，故不需要AFE模拟前端。
　　3、CPU为整个高清摄像机核心器件，其主要完成图像信号处理(Image Signal Processor)和图像信号编解码(编解码为MPEG4、H.264 标准图像数据等)。早期的CPU即DSP(Digital Signal Processor)，主要完成图像信号处理，如：透镜校正、Gamma 校正、边缘校正、自动曝光、自动聚焦、自动黑白平衡、防抖动等处理及控制。
　　这其中IP高清摄像机的CPU还要完成图像的编码压缩，再经IP网络口输出，而HD-SDI高清摄像机不经编码压缩即以原始数字信号经HDMI或HD-SDI口输出。总体说，CPU 除图像处理和编码功能外，还要完成高清摄像机系统控制及计算，充作整个系统的中央处理器。
　　4、存储接口：存储主要是指存储卡/硬盘等数据存储。
　　5、信号输出接口：HDMI为高清数字多媒体接口，支持5Gpbs 以上高速信号传输速率，为民用消费电子接口;HD-SDI为高速串行接口，符合SMPTE 组织制定的用于影视演播室的数字音视频信号传输，是专业标准。其早期支持标清数字电视信号的270Mbps速率，已发展到传输1.485Gbps 高清数字电视信号，再发展到当前的2.97Gbps 高速信号，用于传输RGB 24bit 以上高清数字电视信号。
　　从上述对高清摄像机系统介绍可知，专业高清摄像机涉及到以下主要难点和当前业界先进技术。
　　1、高分辨率光学镜头集成，高清摄像机必须搭配高分辨率(高达真正千万像素)和广角的光学镜头，在光学变焦等方面，均为当前技术最前沿。
　　2、图像信号处理，在光学信号转换为电学信号时，需要进行信号处理，以便获得较高的图像质量，降低各种干扰和杂声等。以白平衡、自动曝光、自动聚焦、防抖动等为代表的几个技术是图像信号处理技术的几个方面。
　　3、高速电子图像信号的接收、处理和传输，高清摄像机在光电转换后，所得信号均为高速电子信号，这要求信号接收、处理和传输等环节，均需要考虑电磁兼容和隔离措施。
　　4、高清视频压缩，高清摄像机由于其视频信号速率高，数据量大，必需采用当前先进的视频压缩技术，如H.264 等，才能满足存储和网络传输需求。

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