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摄像机基础知识


摄像机基础知识
深圳市九星守护神数字技术有限公司高级工程师 刘君





摄象机原理图 ........................................................................................................................................... 3 1、HAD 感测器 ................................................................................................................................ 3 2、ON-CHIP MICRO LENS ............................................................................................................ 4 3、SUPER HAD CCD ...................................................................................................................... 4 4、NEW STRUCTURE CCD ........................................................................................................... 4 5、EXVIEW HAD CCD ................................................................................................................... 5 CCD 的内容 .............................................................................................................................................. 5 1 依成像色彩划分............................................................................................................................. 5 2 依分辨率灵敏度等划分................................................................................................................. 5 3 按 CCD 靶面大小划分 ............................................................................................................... 6 4 按照度划分,CCD 又分为 ........................................................................................................... 7 镜头的计算公式 ....................................................................................................................................... 8 镜头的分辨率 ........................................................................................................................................... 8 镜头的分类 ............................................................................................................................................... 9 光圈 ......................................................................................................................................................... 10 滤光片 ..................................................................................................................................................... 10 滤除红外线: .................................................................................................................................... 10 修整进光: ........................................................................................................................................ 10 CCD 为什么能看到红外线 .................................................................................................................... 10 摄像机的可调整功能 ............................................................................................................................. 12 自动增益控制 ................................................................................................................................. 12 背景光补偿 ..................................................................................................................................... 12 电子快门 ......................................................................................................................................... 13 白平衡 ............................................................................................................................................. 13 自动白平衡 ..................................................................................................................................... 13 手动白平衡 ..................................................................................................................................... 13 摄像机机板方案 ..................................................................................................................................... 14 防水等级 ................................................................................................................................................. 15 视频压缩格式 ......................................................................................................................................... 18 1)M-JPEG ..................................................................................................................................... 18 2)H.263.......................................................................................................................................... 19 3)MPEG-1 ..................................................................................................................................... 19 4)MPEG-2 ..................................................................................................................................... 20 5)MPEG-4 ..................................................................................................................................... 20 6)H.264.......................................................................................................................................... 21

摄像机基础知识

摄象机原理图

摄像头的主要传感部件是 CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗 震动、抗磁场、体积小、无残影等特点,CCD 是电耦合器件(Charge Couple Device)的简称,它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移,也可将储 存之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄像组件。 CCD 产品问世已有 30 多年, 从当时的 20 万像素发展到目前的 500—800 万像素,无论其市场规模还是其应用面,都得到了巨大的发展,以下是索尼 公司按年代划分而发展的 CCD 传感器简介:

1、HAD 感测器
HAD(HOLE-ACCUMULATION DIODE)传感器是在 N 型基板,P 型,N+2 极 体的表面上,加上正孔蓄积层,这是 SONY 独特的构造。由于设计了这层正

孔蓄积层,可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。另外,在 N 型基 板上设计电子可通过的垂直型隧道,使得开口率提高,换句换说,也提高了 感度。在 80 年代初期,索尼将其领先使用在可变速电子快门产品中,在拍 摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。

2、ON-CHIP MICRO LENS
80 年代后期,因为 CCD 中每一像素的缩小,将使得受光面积减少,感度 也将变低。为改善这个问题,索尼在每一感光二极管前装上微小镜片,使用 微小镜片后,感光面积不再因为感测器的开口面积而决定,而是以微小镜片 的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率,也使感亮度因此大幅提升。

3、SUPER HAD CCD
进入90年代后期以来,CCD 的单位面积也越来越小,1989 年开发的微 小镜片技术,已经无法再提升感亮度,如果将 CCD 组件内部放大器的放大倍 率提升,将会使杂讯也被提高,画质会受到明显的影响。索尼在 CCD 技术的 研发上又更进一步,将以前使用微小镜片的技术改良,提升光利用率,开发 将镜片的形状最优化技术,即索尼 SUPER HAD CCD 技术。基本上是以提升光 利用效率来提升感亮度的设计,这也为目前的 CCD 基本技术奠定了基础。

4、NEW STRUCTURE CCD
在摄影机的光学镜头的光圈 F 值不断的提升下, 进入到摄影机内的斜光 就越来越多,使得入射到 CCD 组件的光无法百分之百的被聚焦到感测器上, 而 CCD 感测器的感度将会降低。1998年索尼公司为改善这个问题,将彩 色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。 加上这层镜片后可以改善内 部的光路,使斜光也可以被聚焦到感光器。而且同时将硅基板和电极间的绝 缘层薄膜化,让会造成垂直 CCD 画面杂讯的讯号不会进入,使 SMEAR 特性改 善。

5、EXVIEW HAD CCD
比可视光波长更长的红外线光,也可以在半导体硅芯片内做光电变换。 可是至当前为止,CCD 无法将这些光电变换后的电荷,以有效的方法收集到 感测器内。为此,索尼在 1998 年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术就可以 将以前未能有效利用的近红外线光,有效转换成为映像资料而用。使得可视 光范围扩充到红外线,让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CCD”组件 时,在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的 光电变换时, 会漏出到垂直 CCD 部分的 SMEAR 成分, 也可被收集到传感器内, 所以影响画质的杂讯也会大幅降低。

CCD 的内容 1 依成像色彩划分
彩色摄像机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。 黑白摄像机:适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区, 在仅监视景物的位臵或移动时,可选用黑白摄像机。

2 依分辨率灵敏度等划分
影像像素在 38 万以下的为一般型,其中尤以 25 万像素(512*492) 、分 辨率为 400 线的产品最普遍。影像像素在 38 万以上的高分辨率型。 像素也叫分辨率,是指可以显示出的水平和垂直像素的数组,其值通 常与若干显示方式相对应。分辨率为 795(H)×596(V)时,就是指在摄像 机 CCD 面阵的竖向上划分了 795 个像素点, 横向上划分了 596 个像素点。像 素是衡量摄像头的一个重要指标之一,CCD 是由面阵感光元素组成,每一个 元素称为像素。一些产品都会在包装盒标着 30 万像素或 35 万像素。一般来 说, 像素较高的产品其图像的品质越好。 但另一方面也并不是像素越高越好, 对于同一个画面,像素越高的产品它的解析图像的能力越强,为了获得高分 辨率的图像或画面,它记录的数据量也必然大得多,对于存储设备的要求也 就高得多,因而在选择时应注意相关的存储设备。

3 按 CCD 靶面大小划分
CCD 芯片已经开发出多种尺寸:

目前采用的芯片大多数为 1/3”和 1/4” 。在购买摄像头时,特别是对摄 像角度有比较严格要求的时候,CCD 靶面的大小,CCD 与镜头的配合情况将 直接影响视场角的大小和图像的清晰度。 1 英寸——靶面尺寸为宽 12.7mm*高 9.6mm,对角线 16mm 2/3 英寸——靶面尺寸为宽 8.8mm*高 6.6mm,对角线 11mm 1/2 英寸——靶面尺寸为宽 6.4mm*高 4.8mm,对角线 8mm 1/3 英寸——靶面尺寸为宽 4.8mm*高 3.6mm,对角线 6mm 1/4 英寸——靶面尺寸为宽 3.2mm*高 2.4mm,对角线 4mm
镜头焦距 2.8 mm 3.6 mm 4 mm 6 mm 8 mm 12 mm 16 mm 25 mm 60 mm 搭配 1/3" CCD 89.9° 75.7 ° 69.9 ° 50.0 ° 38.5 ° 26.2 ° 19.8 ° 10.6 ° 5.3 ° 搭配 1/4" CCD 75.6° 62.2° 57.0° 39.8° 30.4° 20.5° 15.4° 8.3° 4.1° 二者差的异性 14.3° 13.5° 12.9° 10.2° 8.1° 5.7° 4.4° 2.3° 1.2°

4 按照度划分,CCD 又分为

普通型 月光型 星光型 红外型

正常工作所需照度 1~3LUX 正常工作所需照度 0.1LUX 左右 正常工作所需照度 0.01LUX 以下 采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像

照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义是照射到单位面积上的光 通量,照度的单位是每平方米的流明(Lm)数,也叫做勒克斯(Lux) : 1Lux=1Lm/平方米,Lm 是光通量的单位, 。 1LUX 大约等于 1 烛光在 1 米距离的照度, 我们在摄像机参数规格中常见 的最低照度(MINIMUM.ILLUMINATION) ,表示该摄像机只需在所标示的 LUX 数值下,即能获取清晰的影像画面,此数值越小越好,说明 CCD 的灵敏度越 高。 一般情况:夏日阳光下为 100,000LUX;阴天室外为 10000LUX;室内日 光灯为 100LUX; 60W 台灯 60CM 桌面为 300LUX; 距 电视台演播室为 1000LUX; 烛光 20CM 远处为 10~15LUX;烛光 1 米远处为 1LUX;夜间路灯为 0.1LUX; 所有的 CCD 摄像机都是设计工作在 1/50,1/60~1/12000 秒的快门速度, 因此最低照度等级或者称为感光度在使用 F1.2 和 5600k 条件下限制在 3 到 6Lux。 星光模式 CCD 摄像机专有数字讯号处理器能使得 CCD 的快门速度低到 1~10 秒,因为长时间快门打开的物理原理,CCD 可以收集到更多的光子,因 此比传统摄像机提高 100 到 600 倍的感光度 例如:我们的摄象机快门为 1/50 秒到 1/10000 秒的范围,把快门设臵 为自动,室外情况下的快门可以达到 1/10000 秒,在室内快门在 1/120 秒之 间。 我们可以看到,摄象机的照度越低,而图象的连贯性也就也慢,还会出 现拖尾的现象,这种现象我们叫做慢快门 也称为侦累积,就是每秒内重叠 多幅图象,多次暴光来实现。假设:每秒抓 8 次图象快门才关闭,慢快门后, 每秒抓 18 幅图象快门才关闭, 快门越慢图象连贯就也慢而获的光子就也多,

就会提高摄象机的照度。 当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在 CCD 上的 光减少,结果将降低摄像机的灵敏度,然而,较高的快门速度对于观察运动 图像会产生一个“停顿动作”效应,这将大大地增加摄像机的动态分辨率。

镜头的计算公式
设被摄物体的高度和宽度分别为 H、W,被摄物体与镜头间的距离为 D, 镜头的焦距为 f。靶面成像的高度和宽度分别为 h、w,则计算公式如下: f=h×D/H f=w×D/W 例如: 被照物体是一个大门, 宽度为 12 米, 摄象机跟门的距离为 20 米, 使用的是 1/3”的摄象机,配用的镜头就要 f=w×D/W=4.8mm×20/12=8mm 3.6 为 1/3”CCD 宽的系数,1/2”CCD 宽的系数 6.4mm 就是以上说介绍 的如果要计算被照物体的高度的话: 就要与被照物体的高度和 CCD 高度的系 数来计算: f=h×D/H=3.6mm×20/12=6mm

镜头的分辨率
描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对用户 而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹 数为计量单位,计算公式为:镜头分辨率N=180/画幅格式的高度。由 于摄像机CCD靶面大小已经标准化,如1/2英寸摄像机,其靶面为宽 6.4mm*高 4.8mm,1/3英寸摄像机为宽 4.8mm*高 3.6mm。因此对1/2 英寸格式的CCD靶面,镜头的最低分辨率应为38对线/mm,对1/3英 寸格式摄像机,镜头的分辨率应大于50对线,摄像机的靶面越小,对镜头 的分辨率越高。

注意:1/2"镜头既可用于 1/2"摄像机,也可用于 1/3"摄像机,但视角 会减少 25%左右。 1/3"镜头不能用于 1/2"摄像机, 只能用于 1/3"摄像机。 (如 果 1/3"镜头装于 1/2"摄像机就会出现黑角)

镜头的分类
常用的镜头种类包括:手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两 种。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。定焦镜头的适用范围如下: 手动光圈镜头:所需监视的环境照度变化不大,如室内。 自动光圈镜头:所需监视的环境照度变化大,如室外。 自动光圈镜头有二种驱动方式:一类为视频输入型 Video driver(with Amp),它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈, 这种视频输入型镜头内包含有放大器电路, 用以将摄像机传来的视频信号转 换成对光圈马达的控制,另一类称为 DC 输入型(DC driver no Amp),它利 用摄像机上的直流电压来直接控制光圈, 这种镜头内只包含电流计式光圈马 达,摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性。 1/3" CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示
镜头焦距 (毫米数) 2.8mm 3.6mm 4mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm 60mm 距离 5 米 (宽×高) 13×9.8 米 8.5×6.4 米 8×6 米 5.5×4.1 米 3.5×2.6 米 2×1.5 米 1.5×1.1 米 1.3×1 米 0.5×0.4 米 距离 10 米 (宽×高) 26×19.5 米 17×12.8 米 16×12 米 距离 15 米 (宽×高) 39×29.3 米 25.5×19 米 24×18 米 距离 20 米 (宽×高) 52×39 米 34×25.5 米 32×24 米 距离 30 米 (宽×高) 78×58.5 米 51×38.3 米 48×36 米 33×24.8 米 21×15.8 米 12×9 米 9×6.8 米 7.5×5.6 米 3×2.3 米

11×8.3 米 16.5×12.4 米 22×16.5 米 7×5.3 米 4×3 米 3×2.3 米 2.5×1.9 米 1×0.75 米 10.5×7.9 米 14×10.5 米 6××4.5 米 4.5×3.4 米 3.8×2.9 米 1.5×1.1 米 8×6 米 6×4.5 米 5×3.8 米 2×1.5 米

光圈
光圈英文名称为 Aperture, 光圈是一个用来控制光线透过镜头, 进入机 身内感光面的光量的装臵, 它通常是在镜头内。 表达光圈大小我们是用 F 值。 光圈 F 值=镜头的焦距/镜头口径的直径。 光圈 F 值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多。

滤光片
我们拆下摄像机的镜头是,看到的 CCD 是一块蓝色的小玻璃,其实,这 个是摄像机的滤光片,CCD 在滤光片的下面。滤光片正确名称叫”光学低通 滤波器” (OLPF)。滤光片的功用:1.滤除红外线. 2.修整进来的光线。

滤除红外线:
彩色 CCD 也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致 D.S.P 无法算 出正确颜色,, 因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只有彩 色 CCD 需要装滤光片,黑白就不用了。

修整进光:
因为 CCD 上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了 怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而 是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉 斜射部份,避免去影响旁边的感光点。

CCD 为什么能看到红外线
CCD 本来就能看到红外线! 它本来就对红外光有感应,不信,拿支黑白摄 像机,关掉电灯,拿个红外灯一照,影像不就出来了! 那彩色 CCD 为什么看不到红外线? 事实上,彩色 CCD 也看的到红外线, 就是因为它能感应到红外线,会干扰到 D.S.P (影像处理主芯片)的运算,导 致”偏色”,因此,得想个办法,让它不能接收红外线,方法就是:让 CCD 戴上”

太阳眼镜”,只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而 CCD 戴的是隔离红外线, 这就是彩色 CCD 上头黏的那片滤光片.先看张图:

这是滤光片 g 对每个波长光的穿透率,横轴是波长,以奈米(nm)表示,纵 轴是穿透率,我们看到从 380nm-645nm 穿透率是约 93% ,刚好就是可见光的 范围(紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红),就是彩虹的颜色嘛! 600 多 nm 是红色光,在它 往右以”外”,就叫”红外线”,是”红色以外的光” 不是红色的光,因为眼 睛已经看不到了,再来,380nm 左右我们眼睛看到的是紫色,在 380nm 往左以” 外”,就叫”紫外线”,眼睛一样看不到,但会照伤我们的皮肤. 从上图看到,滤光片已经把红外跟紫外光挡掉了,只剩可见光进来,所以, 彩色 CCD 就看不到红外线了. 那黑白 CCD 为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?呵呵!黑白摄像机 本来就没颜色,何来”色”干扰? 所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像机,加上红外投射灯就行了. 后来彩色摄像机越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像机,到了晚上再 用黑白摄像机打红外灯吧,这就重复投资了,了解了上头的道理,就有人想出 个方法:当有光线时用彩色摄像机,当没光线时,把 CCD 上头那片滤光片拿掉, 再打上红外灯,这不就得了!”日夜型红外线彩色摄像机”就这样出来了!,这 很像读书时去办公室找老教授,他在看书时戴个老花眼镜,抬头看你时就把 眼镜往头顶上挪开,就是这个动作。 像快球的机芯,从彩色转为黑白时就是把滤光片拉开在作动时听的到” 喀察”一声,他是通过内部程序先把摄象机从彩色转为黑白摄象机,再拉开 滤光片就变成了彩转黑,且能感应红外。

600 多 nm 是红色光,在它往右以”外”,就叫红外线。人们就在这里测试 出一个的 nm 值, 晚上既能让红外线进来, 白天也能隔里红外线, 值为 850nm, 感红外度大于或等于百分之 80, 是要注意! 不是随便拿个红外线投射灯就行 了,必须是 850nm 的!这种滤光片叫做为红外滤光片。这种原理:彩色摄象机 在一定照度时,内部程序(也就是软件)把摄象机从彩色转为黑白,(我们 的才转黑摄象机也就是这么样来的)再加上用的是红外滤光片,可以感应到 红外线,也称为日夜型红外线彩色摄像机 红外线夜视问题解决了,在来是白天的问题了,既然那滤光片会让 850nm 的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是”白天偏色”的由来,这只能用软 件来调整 DSP 的程序,尽量减少色偏,当摄象机是一定会偏色的, 红外一体机 也就是这个原理,当在室外强光下,是会有一点偏色,当完成了晚上能监控 到物体,白天也能看到物体。

摄像机的可调整功能 自动增益控制
所有摄像机都有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大 器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而 在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄像机的 自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平,适时地开关 AGC,从而 使摄像机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动 增加摄像机的灵敏度,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。

背景光补偿
通常,摄像机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的, 但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标, 则此时确定 的 AGC 工作点有可能对于前景目标是不够合适的, 背景光补偿有可能改善前 景目标显示状况。 当背景光补偿为开启时,摄像机仅对整个视场的一个子 区域求平均来确定其 AGC 工作点,此时如果前景目标位于该子区域内时,则 前景目标的可视性有望改善。

电子快门
在 CCD 摄像机内,是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。 电子快门控制摄像机 CCD 的累积时间,当电子快门关闭时,对 NTSC 摄像机, 其 CCD 累积时间为 1/60 秒;对于 PAL 摄像机,则为 1/50 秒。当摄像机的电 子快门打开时,对于 NTSC 摄像机,其电子快门以 261 步覆盖从 1/60 秒到 1/10000 秒的范围;对于 PAL 型摄像机,其电子快门则以 311 步覆盖从 1/50 秒到 1/10000 秒的范围。当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间 内,聚焦在 CCD 上的光减少,结果将降低摄像机的灵敏度,然而,较高的快 门速度对于观察运动图像会产生一个"停顿动作"效应, 这将大大地增加摄像 机的动态分辨率。

白平衡
白平衡只用于彩色摄像机, 其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状 况,有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

自动白平衡
连续方式--此时白平衡设臵将随着景物色彩温度的改变而连续地调整, 范围为 2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的 场合是最适宜的,使色彩表现自然,但对于景物中很少甚至没有白色时,连 续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式--先将摄像机对准诸如白 墙、白纸等白色目标,然后将自动方式开关从手动拨到设臵位臵,保留在该 位臵几秒钟或者至图像呈现白色为止,在白平衡被执行后,将自动方式开关 拨回手动位臵以锁定该白平衡的设臵, 此时白平衡设臵将保持在摄像机的存 储器中,直至再次执行被改变为止,其范围为 2300~10000K,在此期间,即 使摄像机断电也不会丢失该设臵。以按钮方式设臵白平衡最为精确和可靠, 适用于大部分应用场合。

手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡, 此时改变图像的红色或兰色状况有多

达 107 个等级供调节,如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一 个等级。除次之外,有的摄像机还有将白平衡固定在 3200K(白炽灯水平) 和 5500K(日光水平)等档次命令。

摄像机机板方案
420 线配臵 3142+405 3142+633(低照度更好) 480 线配臵 4103+409 3172+633 540 线配臵 3172+639(双机板为好) 600 线配臵 2020+639(韩国方案,带菜单) 700 线配臵 4140+673(sony 方案,带菜单) 照车牌配臵 RJ11(sony 方案) 宽动态配臵 RJ13(sony 方案)

PAL 制:使用 50Hz 交流电的国家采用的一种彩色电视标准,包括中国, 中东,远东,欧洲和非注洲。它规定每秒 25 帧图像。

NTSC 制: 由国际电视标准委员会规定的彩色电视广播标准。 它规定每秒 30 帧图像,广泛用于北美,日本和南美的许多国家。

防水等级
保护等级分别以 IPX1 、 IPX2 ……表示,含义如下: 0 1 2 响 3 4 5 6 7 8 9 防雨型 防溅型 防喷射型 耐水型 防浸型 水中型 防湿型 与垂直方向成 60 度范围内降雨无有害的影响 受任意方向的水飞溅无有害的影响 任意方向直接受到水的喷射无有害的影响 任意方向直接受到水的喷射也不会进入内部 在规定的条件下即使浸在水中也不会进入内部 长时间浸没在一定压力的水中照样能使用 在相对湿度大干 90 %以上的湿气照样能使用 无保护 防滴 I 型 垂直落下的水滴无有害的影响 防滴 II 型 与垂直方向成 15 “范围内落下的水滴无有害的影

国际工业标准防水登记 IP 和日本工业标准的 JIS 防水等级是接近 的 , 分 0-8 的 9 级 ,IP 等级同样对防尘做了规定。 认识 IPxx 防尘防水等级 防尘等级 ( 第一个 X 表示 ) 0 :没有保护 1 :防止大的固体侵入 2 :防止中等大小的固体侵入 3 :防止小固体进入侵入 4 :防止物体大于 1mm 的固体进入 5 :防止有害的粉尘堆积 6 :完全防止粉尘进入

防水等级 ( 第二个 X 表示 ) 0 :没有保护 1 :水滴滴入到外壳无影响 2 :当外壳倾斜到 15 度时,水滴滴入到外壳无影响 3 :水或雨水从 60 度角落到外壳上无影响 4 :液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响 5 :用水冲洗无任何伤害 6 :可用于船舱内的环境 7 :可于短时间内耐浸水( 1m ) 8 :于一定压力下长时间浸水 例:有秤或显示仪表标示为 IP65 ,表示产品可以完全防止粉尘进入及 可用水冲洗无任何伤害。 IPXX 等级中关于防水实验的规定 ( 1 ) IPX 1 方法名称:垂直滴水试验 试验设备:滴水试验装臵 试样放臵:按试样正常工作位臵摆放在以 1r/min 的旋转样品台上,样 品顶部至滴水口的距离不大于 200mm 试验条件:滴水量为 10.5 mm/min 持续时间: 10 min ( 2 ) IPX 2 方法名称:倾斜 15 °滴水试验 试验设备:滴水试验装臵 试样放臵:使试样的一个面与垂线成 15 °角,样品顶部至滴水口的距 离不大于 200mm 。每试验完一个面后,换另一个面,共四次。 试验条件: 滴水量为 30.5 mm/min 持续时间: 4 × 2.5 min ( 共 10 min ) ( 3 ) IPX 3 方法名称:淋水试验 试验方法: a\摆管式淋水试验

试验设备:摆管式淋水溅水试验装臵 试样放臵: 选择适当半径的摆管, 使样品台面高度处于摆管直径位臵上, 将试样放在样台上,使其顶部到样品喷水口的距离不大于 200mm ,样品台 不旋转。 试验条件:水流量按摆管的喷水孔数计算,每孔为 0.07 L /min ,淋 水时,摆管中点两边各 60 ° 弧段内的喷水孔的喷水喷向样品。被试样品 放在摆管半圆中心。 摆管沿垂线两边各摆动 60 °, 120 °。 共 每次摆动 ( 2 × 120 ° ) 约 4s 试验时间:连续淋水 10 min b\喷头式淋水试验 试验设备:手持式淋水溅水试验装臵 试样放臵:使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在 300mm 至 500mm 之间 试验条件:试验时应安装带平衡重物的挡板,水流量为 10 L /min 试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为 1 min ( 不包括 安装面积 ) ,最少 5 min ( 4 ) IPX 4 方法名称:溅水试验 试验方法: a\摆管式溅水试验 试验设备和试样放臵:与上述 IPX 3 之 a 款均相同; 试验条件 : 除后述条件外,与上述 IPX 3 之 a 款均相同;喷水面积 为摆管中点两边各 90 °弧段内喷水孔的喷水喷向样品。 被试样品放在摆管 半圆中心。摆管沿垂线两边各摆动 180 °,共约 360 °。每次摆动 ( 2 × 360 ° ) 约 12s 试验时间: 与上述 IPX 3 之 a 款均相同 ( 即 10 min ) 。 b\喷头式溅水试验 试验设备和试样放臵:与上述 IPX 3 之 b 款均相同; 试验条件: 拆去设备上安装带平衡重物的挡板, 其余与上述 IPX 3 之 b 款均相同; 试验时间:与上述 IPX 3 之 b 款均相同, 即按被检样品外壳表面积 计算,每平方米为 1 min ( 不包括安装面积 ) 最少 5min

( 5 ) IPX 5 方法名称:喷水试验 试验设备:喷嘴的喷水口内径为 6.3mm 试验条件:使试验样品至喷水口相距为 2.5m ~ 3m ,水流量为 12.5 L/min ( 750 L/h ) 试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为 1 min ( 不包括 安装面积 ) 最少 3 min ( 6 ) IPX 6 方法名称:强烈喷水试验; 试验设备:喷嘴的喷水口内径为 12 .5 mm 试验条件:使试验样品至喷水口相距为 2.5m ~ 3m ,水流量为 100 L/min ( 6000 L/h ) 试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为 1 min (不包括 安装面积)最少 3 min ( 7 ) IPX 7 方法名称:短时浸水试验 试验设备和试验条件:浸水箱。其尺寸应使试样放进浸水箱后,样品底 部到水面的距离至少为 1m 。试样顶部到水面距离至少为 0.15m 试验时间 : 30 min ( 8 ) IPX 8 方法名称 : 持续潜水试验; 试验设备 , 试验条件和试验时间 : 由供需(买卖)双方商定,其严酷 程度应比 IPX 7 高。 注意:另外 , 许多户外用电子产品也在强调漂浮能 力。

视频压缩格式 1)M-JPEG
M-JPEG 是指 Motion JPEG,即动态 JPEG,按照 25 帧/秒速度使用 JPEG 算法压缩视频信号,完成动态视频的压缩。是由 JPEG 专家组制订的,其图

像格式是对每一帧进行压缩,通常可达到 6:1 的压缩率,但这个比率相对 来说仍然不足。 就像每一帧都是独立的图像一样。 M-JPEG 图象流的单元就是 一帧一帧的 JPEG 画片。因为每帧都可任意存取,所以 M-JPEG 常被用于视频 编辑系统。动态 JPEG 能产生高质量、全屏、全运动的视频,但是,它需要 依赖附加的硬件。而且,由于 M-JPEG 不是一个标准化的格式,各厂家都有 自己版本的 M-JPEG,双方的文件无法互相识别。 M-JPEG 的优点是画质还比较清晰,缺点是压缩率低,占用带宽很大。一 般单路占用带宽 2M 左右。

2)H.263
H.263 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图 像压缩标准。H.263 采用运动视频编码中常见的编码方法,将编码过程分为 帧内编码和帧间编码两个部分。 埃帧内用改进的 DCT 变换并量化, 在帧间采 用 1/2 象素运动矢量预测补偿技术, 使运动补偿更加精确, 量化后适用改进 的变长编码表(VLC)地量化数据进行熵编码,得到最终的编码系数。 H.263 标准压缩率较高,CIF 格式全实时模式下单路占用带宽一般在几 百左右,具体占用带宽视画面运动量多少而不同。缺点是画质相对差一些, 占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化。

3)MPEG-1
VCD 标准。 制定于 1992 年,为工业级标准而设计,可适用于不同带宽的 设备,如 CD-ROM, Video-CD、 CD-i。它用于传输 1.5Mbps 数据传输率的数 字存储媒体运动图像及其伴音的编码,经过 MPEG-1 标准压缩后,视频数据 压缩率为 1/100~1/200,影视图像的分辩率为 360×240×30(NTSC 制)或 360×288×25(PAL 制),它的质量要比家用录像系统(VHS-Video Home System) 的质量略高。 音频压缩率为 1/6.5, 声音接近于 CD-DA 的质量。 MPEG-1 允许超过 70 分钟的高质量的视频和音频存储在一张 CD-ROM 盘上。VCD 采用 的就是 MPEG-1 的标准,该标准是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压

缩标准。MPEG-1 的编码速率最高可达 4-5Mbits/sec,但随着速率的提高, 其解码后的图象质量有所降低。MPEG-1 也被用于数字电话网络上的视频传 输,如非对称数字用户线路(ADSL),视频点播(VOD),以及教育网络等。同 时,MPEG-1 也可被用做记录媒体或是在 INTERNET 上传输音频。MPEG1 标准 占用的网络带宽在 1.5M 左右。

4)MPEG-2
DVD 标准。 制定于 1994 年,设计目标是高级工业标准的图象质量以及更 高的传输率,主要针对高清晰度电视(HDTV)的需要,传输速率在 3-10Mbits/sec 间, MPEG-1 兼容, 与 适用于 1.5~60Mbps 甚至更高的编码范 围。分辩率为 720×480×30(NTSC 制)或 720×576×25(PAL 制)。影视 图像的质量是广播级的质量,声音也是接近于 CD-DA 的质量。MPEG-2 是家用 视频制式(VHS)录像带分辩率的两倍。MPEG-2 的音频编码可提供左右中及 两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达 7 个伴音声道(DVD 可有 8 种 语言配音的原因)。由于 MPEG-2 在设计时的巧妙处理,使得大多数 MPEG-2 解码器也可播放 MPEG-1 格式的数据,如 VCD。除了做为 DVD 的指定标准外, MPEG-2 还可用于为广播,有线电视网,电缆网络以及多级多点的直播 (Direct Broadcast Satellite) 提供广播级的数字视频。MPEG-2 的另一特 点是,其可提供一个较广的范围改变压缩比,以适应不同画面质量,存储容 量,以及带宽的要求。对于最终用户来说,由于现存电视机分辨率限制, MPEG-2 所带来的高清晰度画面质量(如 DVD 画面)在电视上效果并不明显, 到 是其音频特性(如加重低音,多伴音声道等)更引人注目。 MPEG-2 的画质质 量最好,但同时占用带宽也非常大,在 4M~15M 之间,不太适于远程传输。

5)MPEG-4
如果说,MPEG-1“文件小,但质量差”;而 MPEG-2 则“质量好,但更占 空间”的话,那么 MPEG-4 则很好的结合了前两者的优点。它于 1998 年 10 月定案,在 1999 年 1 月成为一个国际性标准,随后为扩展用途又进行了第

二版的开发, 1999 年底结束。 于 MPEG-4 是超低码率运动图像和语言的压缩 标准,它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码,更加注重多媒体系统 的交互性和灵活性。MPEG-4 标准主要应用于视像电话(Video Phone),视像 电子邮件(Video Email)和电子新闻(Electronic News)等,其传输速率要求 较低,在 4800-64Kbits/sec 之间,分辨率为 176X144。MPEG-4 利用很窄的 带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求以最少的数据获得最佳的图 象质量。 MPEG-1 和 MPEG-2 相比, 与 MPEG-4 为多媒体数据压缩提供了一个更 为广阔的平台。它更多定义的是一种格式、一种架构,而不是具体的算法。 它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来,包括压缩本身的一些工具、算 法,也包括图像合成、语音合成等技术。 MPEG-4 的特点是其更适于交互 AV 服务以及远程监控。MPEG-4 是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看, 允许你加入其中,即有交互性)的动态图象标准;它的另一个特点是其综合 性;从根源上说,MPEG-4 试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义 上的)。MPEG-4 的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。 MPEG4 标准的占用带宽可调,占用带宽与图像的清晰度成正比。以目前的 技术,一般占用带宽大致在几百 K 左右。

6)H.264
H.264 视频编解码标准具有一定的先进性是公认的,但 H.264 视频编解码标 准被纳入 MPEG-4 Part 10 标准中,说明它只是附属于 MPEG-4 的第十部分。 也就是说其实 H.264 仍然是 MPEG-4。


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