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畫面處理器


     原則上,錄一個訊號最好的方式是11,也就是用一個錄影機錄取單一攝影機攝取的畫面,每秒錄30個畫面,不經任何壓縮,解析度愈高愈好(通常是S-VHS)。但如果需要同時監控很多場所,用一對一方式會使系統龐大、設備數量多、耗材及人力管理上費用大幅提高,為解決上述問題,畫面處理器應運而生。畫面處理器為最大程度地簡化系統,提高系統運轉效率,一般用一台監視器顯示多路攝影機圖像或一台錄影機記錄多台攝影機信號的裝置。

原理及分類

畫面處理設備可分為兩大類:

一類為畫面分割器(多為四分割器Quad, 四分割器(Quad)是將四個視頻信號同時進行數位化處理,經圖元壓縮法將每個單一畫面壓縮成1/4畫面大小,分別放置於信號中1/4的位置,在監視器上組合成四分割畫面顯示。螢幕被分成4個畫面,錄影機同時即時地錄取4個畫面。VCR將它視為一個單一的畫面來處理。這種方式只有編碼的處理程式,在重播時不須經過解碼器,雖然有很多四分割允許畫面在重播時以全畫面回送,但這只是電子放大,即把1/4畫面放大成單畫面,因四分割撥放全部的動作,故會犧牲掉畫面的解析度及品質。當對整個動作的要求高於對畫面清晰度的要求時,四分割是個很好的選擇。例如工業處理控制及賭博時。

畫面分割器有四分割、九分割、十六分割幾種,可以在一台監視器上同時顯示4916個攝影機的圖像,也可以送到錄影機上記錄。四分割是最常用的設備之一,其性能價格比也較好,圖像的品質和連續性可以滿足大部分要求。九分割和十六分割價格較貴,而且分割後每路圖像的解析度和連續性都會下降,錄影效果不好。另外還有六分割、八分割、雙四分割設備,但圖像比率、清晰度、連續性並不理想,市場使用率更小。

另一類為多工處理器(Multiplexers),也成為圖框壓縮處理器,是按圖像最小單位--場或幀,即1/60秒(場切換)或1/30秒(楨切換)的圖像時間依序編碼個別處理,按攝影機的順序依次錄在磁帶上,編上識別碼,錄影重播時取出相同識別碼的圖像集中存放在相應圖像記憶體上,再進行圖元壓縮後送給監視器以多畫面方式顯示。這種科技讓錄影機依序錄下每支攝影機輸入的畫面。每個圖框都是全畫面(若系統只單取一個圖場,其解析度就會縮減成一半),故在畫質上不會有損失。然而畫面的更新速率卻被攝影機的數量瓜分了,所以會有畫面延遲的現像,。如果要錄10支攝影機的畫面,每支攝影機每秒只能取3個圖框。雖然重播時每秒仍然有30個圖框,但卻不是30個不同的圖框。當使用多工處理器時,每秒鐘可錄下來的圖框數會減少。市面上不難看到圖框處理器接16支以上的攝影機,並與960小時長時間錄放影機連接。這種組合方式會造成每幾分鐘才錄一個畫面的結果,與其他方式相較顯得較沒效率。

圖框處理器的方塊圖

     圖框處理器影像由類比轉數位及微處理器的品質是相當重要的

多工處理器與畫面分割器的優缺點

 畫面分割器Quad可以即時監視畫面動作,沒有延遲現像,錄影時是將四畫面組成一個視頻信號進行錄影,錄影重播時也是以四分割的方式即時重播。有些產品可以進行電子變焦(Zoom)式的放大處理,但其圖元少且清晰度大幅下降,以致于沒有意義,故可認為它不能大畫面重播。Multiplexers由於不損失畫面圖元但損失了時間,因此錄影重播時會產生延遲現像,動畫效果強烈,所看到的畫面是不連續的,重播時可以分割重播,也可以大畫面重播。由上分析Quad的優點是無丟失記錄,取證效果好,缺點是不能不能大畫面(在不犧牲圖元的境況下)重播,而多工處理器Multiplexers是重播功能好,能大畫面重播,也能多畫面重播,缺點是丟失圖像,產生動畫效果。

分割器的功能:多數產品具備以下全部或部分

     (1)同時多畫面顯示圖像外,也可以顯示單幅畫面,設置自動切換具備4個或8個(雙頁四分割)攝影機輸入端子,通常有兩個視頻輸出端子,一路為錄影輸出,輸出四畫面圖像供記錄,另一路為視頻輸出,供與監視器相連,可選擇顯示單一畫面圖像,也可順序顯示4路輸入圖像。

     (2)即時顯示影像輸出(6050畫面/秒),四畫面分割器的影像處理技術是將四個視頻信號同時進行數位處理,將每一個全畫面縮小成1/4的畫面大小並放置於不同位置,從而在監視器上組合成四畫面分割顯示。由於四畫面分割器是同時處理四個畫面信號,因此可以作即時錄影與監視,畫面動作不致有延遲的現像。現在已發展出高品質的IC,提高即時性的速度。

     (3)可以疊加時間和字元(內建式時鐘和字幕顯示),各畫面上可顯示多個英文或數位,以標明攝影機號和位置資訊,字數一般最多為8個。

     (4)具有雙工性能的裝置,在重播時可放送四分割畫面,也可指定某一畫面作放大監看,但是畫面品質較粗糙、品質不高。

     (5)含內建蜂鳴器的警報輸入與聯動功能,影像移動自動偵測(Motion Detection),可以與報警探測器或視頻移動探測器構成的報警系統連動。

     (6)快速放像功能、靜止畫面功能、時間發生器、單道聲音輸出等功能。

     7圖像丟失報警功能,可留住最後畫面。

     8對於雙四畫面:八隻攝影機的輸入,都可獨立調其亮度、對比、彩色及色度,不同的邊界顏色,區分二頁四分割顯示。

     9具備RS232口與電腦連接的功能,RS232遠地控制功能,未來可與網路連結。

     10功能表設置功能

     11畫中畫與圖像局部放大功能

     12高解析度顯示720x576(PAL)720x480(NTSC),一千六百萬種真實彩色輸出

多工處理器的功能:多數產品具備以下全部或部分

· 全雙工圖框壓縮功能與多工監視同時工作。

·可連接4只攝影機,並有回路輸出。

·即時四分割顯示(6050畫面/)

·高解析度顯示720x576(PAL)720x480(NTSC)

· · 一千六百萬種真實彩色輸出。

· · 影像斷訊與警報輸入自動偵測。

· · 攝影機的輸入,都可獨立調其亮度。

· · 四分割畫面和4組攝影機自動跳臺顯示,可同時輸出。

· · 內建式蜂鳴器的警報輸入。

· · 可儲存5筆警報記錄。

· · 可選各種長時間的VCR錄影模式。

· · VCR可依四分割或全畫面重播影像。

· · VCR重播影像可放大。

· · VCR影像影像可直接輸出於電視上。

· ·  RS232遠地控制功能。

· · 工業標準架1U的機箱。

未來功能發展趨勢

· 產品網際網路化

隨著網路的興盛,未來四分割與圖框處理器將走向網際網路化,產品的功能設計將與網際網路連結,朝向多畫面的遠端監視系統發展。

· 產品個性化,少量多樣的模式,會愈來愈普遍。

為因應各地區對產品的需求不同,產品的設計將有其獨特性,不只少量銷售也在外觀與功能上增加多樣性。

· 產品功能豐富化

由於技術愈趨成熟,以前的跳臺器,移動偵測器(Motion Dection)等全都成為內建的必備功能。另外,內建Modem,有警報偵測,立即撥號,也將成為趨勢。

· 服務附加價值大

產品朝向網際網路化及功能豐富化後,四分割與圖框處理器不只是單純提供使用者影像處理的功能,因與現代科技發展的結合,將擴大提供使用者更多元化的服務空間。

同時多畫面分割器有與視頻矩陣切換系統相融合的趨勢。

四分割與圖框將朝向遠端監控產品的技術發展,在CCTV市場中發展新的應用來開創新的市場。而不論功能的變化如何,傳輸畫面、重播畫面的清晰度與速度相信仍是最重要的品質要求。

單功、雙功、全雙功概念

對於畫面處理器(Multiplexers)而言,存在單功型、雙功型、全雙功型,而這三個概念是眾多使用者們難以準確定義的,在這堙A說述其定義:

所不同的僅在於記錄全部輸入視頻信號的同時

1.   單功:多畫面錄影與多畫面監視不能同時進行,二者選取其一;a.只能多畫面監看,不能多畫面同時錄影,稱為畫面分割器,b只能多畫面錄影,不能多畫面同時監看, 稱為場切換或楨切換

2.   雙功:多畫面錄影與多畫面監視可以同時進行,互不影響;即:在錄影狀態下可以監看多畫面分割圖像或全畫面,在放像時也可看全畫面或分割畫面

3.   全雙功:可同時接兩台錄影機,一台進行錄影,而另一台用於重播,兩者互不干擾。圖框處理器則可另外再接一台監視器與錄放影機,共接二台監視器與二台錄放影機,交叉同時監看、錄影與重播,可以連接兩台監視器和兩台錄影機,其中一台用於錄影作業,另一台用於錄影帶重播。

畫面設備應用中的一些誤區

畫面處理器是以損失一些圖像品質來換取系統的簡單,節省耗材,但保安監控中重要的是在於識別罪犯特徵,不必過分強調作案過程的細節,所以應能完全忍受畫面的動畫效果。評價多畫面分割器性能優劣的關鍵是影像處理速度和畫面的清晰程度。

 

 

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