模拟高解析摄像机及芯片技术发展解析

 从模拟摄像机核心组成部分上划分，主要包含镜头(lens)、图像传感器(sensor)和数字信号处理器(dsp)三大部分，本章主要是从模拟摄像机图像传感器和数字信号处理器两个部分来进行解析。


　　大家都知道，高清安防监控系统随着近几年由政府主导的国家平安城市、大型赛事(如奥运会、世博会、亚运会以及大运会)等一系列项目的推进，得到了前所未有的快速发展。在这个快速发展时期，模拟高解析摄像机随着芯片技术的发展，其图像清晰度、色彩还原、低照度、宽动态等指标都得到较大幅度的提升。


　　芯片产业一直以来是安防行业的上游产业，芯片技术的发展对摄像机发展起着至关重要的作用。今天主要从芯片技术发展的角度来谈谈模拟高解析摄像机的发展。


　　第一部分：图像传感器


　　ccd与cmos之争


　　大家都知道，早期的模拟摄像机产品，包括380线、420线、480线、540线等，基本都是采用ccd图像传感器，以sony icx405/409、icx633/icx639、icx213 等ccd芯片为主。传统的ccd图像传感器由于在景深、色彩还原、低照效果、全局曝光等方面明显优于早期的cmos图像传感器，因此在很长一段时间内，模拟摄像机图像传感器芯片基本是ccd一统天下的格局。但是由于ccd制造工艺复杂、不良率相对较高，直接导致ccd芯片成本偏高。


　　另一方面，cmos图像传感器厂商，通过不断的技术创新，使cmos图像传感器在性能、功能上得到了大幅度提升，并逐步在缩小与ccd图像传感器之间的差距，有些方面甚至超越了ccd ，最主要也是最核心的一个因素是cmos由于其生产工艺简单，优良率较高，成本相对较低，便得到了广大用户的青睐。


　　模拟高解析摄像机图像传感器


　　2009年sony推出了高像素960h ccd图像传感器(主要包含exview had ccd ii系列的icx673和super had ccd ii系列的icx663图像传感器)，有效像素可达976(h)× 576(v)，配合后端effio系列的高性能dsp，水平线数可达700tvl。sony最新推出的高灵敏度960h exview had ccd ii系列的icx873芯片，水平线数可达750tvl。


上文提到由于cmos厂商的不断努力，改善cmos生产工艺(如sony采用背照技术使cmos图像传感器受光面吸收更多的光线)，cmos图像传感器ccd图像传感器在图像质量上的差距越来越小，目前在模拟高解析摄像机中，有不少摄像机采用了cmos图像传感器，如sony imx138/238，pixplus pc1089/3089等，配合后端高性能dsp处理芯片，水平线数最高可达950tvl。


　　第二部分：高性能dsp芯片


　　2009年，sony推出了effio系列700线高解析度ccd模拟摄像机产品，主要包含高像素960h ccd和高性能dsp芯片。sony 最早推出了effio-e cxd4127gg(入门级)、effio-enhanced cxd4140gg(升级版)、effio-s cxd4130gg(标准版)、effio-p cxd4129gg(高端)，2003年又推出了effio-s和effio-p的升级版本第三代effio-a cxd4151gg 和effio-v cxd4141gg dsp图像信号处理器芯片，实现了范围更加宽广的可视性，具有700tvl以上的水平分辨率、高灵敏度、3dnr、wdr、同轴视控和除雾功能。此外，自动场景识别和和场景选择功能可为各种可视化安全场景提供最合适的图像。


　　针对模拟高像数cmos图像传感器芯片，上海富翰微、 nextchip 等dsp供应商也及时推出了高性能的图像信号处理芯片，如富翰微fh-8510、fh8520，其中fh8520是一款针对cis专业安防摄像机用的图像信号处理芯片，支持720p cmos，模拟输出支持960h标准，且具有wdr、3d降噪、帧累积等功能，并且可以搭配不同的cmos sensor，是目前模拟高解析摄像机市场中仿真高清图像的关键。


　　总结，目前高解析摄像机ccd阵营主要以sony effio系列摄像机为主，cmos阵营主要以aptina、pixplus、omnivision、sony等cmos供应商和上海富翰微、松翰、 nextchip为主。高像素sensor结合高性能dsp可实现高清图像画质、优异色彩还原和低照度效果，可使水平分辨率达到700tvl至 1000tvl的清晰度。


　　目前，深圳有厂家推出了700线ccd高解析度低照度59/40(ii)和超级宽动态59/50(ii)系列产品、700线cmos 高解析度13/30系列产品，以及900线cmos高解析度13/40系列产品，同时还具有同轴视控、双电源、自动光圈等新功能，完全能满足目前专业安防市场对模拟高解析摄像机产品的需求。


　　尽管ip、hd-sdi高清摄像机发展迅速，但对于出货量仍占上风的国内模拟监控市场来说，ip、hd-sdi并非高清惟一的选择，尤其对于那些习惯于传统模拟监控的工程商、集成商和用户，模拟高解析摄像机将会随着模拟高清芯片方案不断更新换代，将会更备受关注。