隨著監控技術的日益提升，微處理器的普及和發展，攝影機已從黑白攝影機發展到現在的彩色高解析攝影機，不僅滿足銀行、道路交通及工廠等各種監控需求，也滿足許多需要更清楚影像、更細微辨識畫面品質的業主。本文將帶您了解高解析攝影機的技術和發展。
隨著社會的進步，科技技術提升，人們愈來愈重視生活週遭的公共秩序、財產與生產線等安全問題，由於人們漸漸地了解監控系統為生活帶來的便利與好處，設置監控系統已成為維護生活安全的基本象徵。因此以影像資訊為特徵的監控系統已經廣泛地被應用在各個領域，例如從早期金融銀行、道路交通、大型連鎖超市等安全監控領域發展至個人、家庭監控應用；從傳統安全監控走向集中式管理和生產經營監控模式；從室內到室外各種無人看守的特定場合應用；無論是警方辦案尋找嫌犯、工廠的工安維護、家庭與醫療照護等各層面，對監控系統的依賴程度也逐漸增加，因此，我們可以相信，基於市場的強勁需求，更進一步地激勵和催化監控技術的不斷發展。
高解析攝影機的關鍵技術
電視和攝影機的出現連帶地帶動CCTV系統的發展，自七○～八○年代起，由於微處理器技術的普及與發展，攝影機已從黑白攝影機發展到現在的彩色高解析數位攝影機，其解析度也從380線發展到目前上千線數的超高解析攝影機。
影像的清晰度主要取決於攝影機的水平解析度和後端顯示設備的解析能力，好的傳輸介質可以減少傳輸過程中影像訊號衰減的現象。而攝影機的清晰度最主要取決於「感光晶片」的性能。
一般而言，攝影機的感光晶片可分為CCD（Charge-coupled Device，又稱電荷耦合元件）與CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）。由於CCD感測器的靈敏度、解析度、雜訊控制等方面都優於CMOS感測器，所以絕大部分的專業攝影機都是採用CCD作為感光晶片。
CCD是一種特殊半導體器件，上有許多排列整齊的感光元件，每個感光元件是一個像素，除了能感應光線，並能將影像轉變成數位訊號。在攝影機的組成中CCD伴演著極其重要的角色，它將光線轉換成電信訊號的功能，類似於人的眼睛，因此CCD性能的好壞會直接影響攝影機的性能。
一般有許多用來衡量CCD好壞的指標，例如像素數量、CCD尺寸、靈敏度、信噪比等，其中以像素數量與CCD尺寸是最為重要的指標。像素數量就是CCD上感光元件的數量，攝影機拍攝的畫面是由很多個點組成，每個點就是一個像素。顯然地，像素數量越多，畫面就會越清晰。因此如果CCD的像素數量不足，攝影機拍攝的影像清晰度就會大受影響，所以理論上，CCD的像素數量應該要愈多愈好。然而，增加太多的CCD像素對提高影像清晰度效果差異不會太大。因此，在現行的電視標準下，普通的監控場所只要約100萬左右的像素就已經足夠使用。
只有一片CCD的單CCD攝影機，可進行亮度訊號與彩色訊號的光電轉換，其中的色度訊號是用CCD上的某些特定彩色遮罩裝置，再結合後面的電路完成。由於只靠單片CCD同時完成亮度訊號和色度訊號轉換，無法同時照顧周全，因此容易導致拍攝出來的影像彩色還原度無法達到專業水準要求。
為了解決上述問題，以下為3種幫助解決CCD現有技術的方法：
一、開發、研製能在同單位面積內放置更多感光元件的CCD晶片。雖然目前的監控領域還沒有製造出這樣的CCD晶片，但隨著科技技術的不斷創新，新的高性能CCD晶片將會慢慢研製成功，這必定是未來攝影機技術的發展趨勢。
二、在現有CCD晶片基礎上，採用更高性能的數位訊號處理器（DSP）的數位處理技術，對影像進行優化處理。這主要是增加DSP處理訊號的頻寬、提高DSP的運算能力，達到高解析影像效果。這種技術是在原有CCD晶片的基礎上進行改良，不是從影像成像的核心技術上著手改進，無法大幅度提升影像高解析效果，因此這是CCD技術要轉化成在同單位面積內放置更多感光元件的CCD晶片技術的過渡產品。
三、在一台攝影機使用3片CCD的3CCD攝影機，由於光線在透過一種特殊的稜鏡後，會被分成紅、綠、藍3種顏色，而這3種顏色就是一般電視使用的3基色，透過這3種基色，就可以產生包括亮度訊號在內的所有電視訊號。只要分別使用一片CCD接受每一種顏色，並轉換為電信訊號，再經過電路處理後產生影像訊號，這就構成了一個3CCD系統。
3CCD使用3個CCD轉換紅、綠、藍訊號，拍攝出來的影像彩色還原度比用單CCD攝影機拍攝的影像自然，亮度與清晰度也比只使用單CCD攝影機的品質好。但也因為使用3片CCD，因此價格比單CCD貴，所以一般來說只有專業用的攝影機才會使用3CCD。由於3CCD攝影機的價格比較高，現在只有少數廠商推出3CCD高解析攝影機，目前市面上主要使用的是單CCD攝影機。
而攝影機的水平解析度只要高於480線，都可以稱為高解析攝影機。隨著CCD不斷地發展，攝影機的水平解析度從380線→420線→480線→500線→520線→540線；像素從25萬→38萬→47萬。目前的3CCD攝影機水平解析度可以達到1,000視頻線，像素則在100萬以上。
CCD晶片從普通的CCD→SUPERCCD→EX-VIEW CCD，晶片廠商的晶片也不斷推陳出新，攝影機廠商也在新的晶片上進行研發新產品。目前市面上的高解析攝影機主要都是採用更高性能的DSP數位優化產品。
高解析攝影機可提高攝影機的影像清晰度，讓影像的細節更加清晰與細膩。水平解析度分別為是540線攝影機，比480線攝影機的成像效果更清晰。
因此解析度越高，攝影機拍攝出來的影像品質就越好。此外，高解析攝影機還具有超強的靈敏度照度，可以在黑暗的環境下取得更清晰的影像，這是普通攝影機無法實現的功能。
在黑暗的環境下，由於低照度問題，攝影機的噪點會增多，然而由於高解析攝影機採用獨特的數位降噪技術，可以在低照度的環境下呈現清晰的影像。數位降噪技術採用專業的影像訊號處理技術，DSP晶片通過檢測和分析幀記憶體中的影像資訊，自動降低相對靜止畫面的增加幅度、消除訊號中的干擾雜訊波，也可以提高畫面清晰度和潔淨度。
搭配高解析監視器 才能相輔相成
特別提醒，要有好的監控影像，除了要有好的前端採集影像的設備，也必須使用好的顯示設備進行影像還原，然而對於前端的高解析攝影機影像，目前的普通顯示設備不能真正展現攝影機可以拍攝的高解析影像品質。多年來攝影機使用CRT監視器顯示影像，最多僅能顯示480i影像畫素，全部為525條隔行掃描線，480行可見視頻線，由於電子束的點距略寬（一般為0.80.9mm），因此無法對更細節的影像進行分辨。
根據中國資訊產業部在2005年公布的標準草案，當中的高解析指標的顯示比例應該是16：9，也就是至少能解析1080i的數位訊號，或者是垂直和水平掃描線數都必須達到720P的數位訊號。而1080i隔行掃描方式，每秒可掃描25幀畫面，掃描頻率相當於類比式1080線水平掃描。因此1080i數位訊號格式比傳統的850線類比訊號格式的動態影像效果更清晰、流暢。
目前，很多監視器廠商生產的監視器都可以達到高解析的效果。所以選用高解析的攝影機也必須選用顯示線數高於攝影機的監視器，這樣才能完整呈現高解析攝影機的影像效果。
結語
目前的高解析攝影機的CCD總像素都只侷限在47萬像素，對於一些需要更高畫質的場合，例如火車站廣場監控應用，攝影機不僅要能大範圍監控人流動向，錄影畫面也必須能放大至看清楚人流中某個人的臉部特徵，但是47萬像素的影像無法應付這樣的狀況，只要將影像放大2倍以上，影像就會變得很模糊，而且難以分辨。然而能達到100萬像素的3CCD攝影機，由於價格太高，目前還不是監控市場的主流。
隨著監控系統的普及和市場的大量使用，人們對影像的要求越來越高，從最開始只要看到影像就好，到現在要求清晰的影像，再到能進行處理分析的高解析影像，攝影機的研發週期也會越來越短，作為攝影機的核心技術CCD晶片也會研發和推出更高像素的CCD以適合市場需要。
[ 本帖最後由 0935097120 於 2008-7-14 18:24 編輯 ] |
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