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Sicher(希色尔)DPS技术揭秘

时间:2011-11-16 来源:中国集群通信网 作者:顾小军 点击:

  Sicher(希色尔)采用Pixim的创新Digital Pixel System。图像捕捉和处理技术的大部分优点都显而易见:无论场景的照明条件如何,都可拍摄到高分辨率、色彩自然和高精度的视频图像,并且消除了影响成像质量的视觉噪音。

  但是,Digital Pixel System的优势并不限于所看到的这些好处。在后台,Pixim的全数字技术可以生成压缩程序更高的图像,这样可显著降低在模拟安装和IP网络安装中移动和存储安保视频的成本。

  本次介绍概括了Pixim Digital Pixel System技术如何向视频安保系统的用户交付压缩优势。

  有效的压缩算法的功能

  压缩算法可确定压缩比特率(即传输视频图像所需的带宽)和数字硬盘录像机 (DVR) 或网络录像机 (NVR) 中占用的硬盘空间(即存储空间)。 压缩算法(如 MPEG-4 或 H.264)的效率 - 不论压缩是在 DVR 中还是在 Internet 协议 (IP) 摄像机中进行,受四个主要因素的影响:

  •  压缩码流和限制。 DVR 具有使用户能够在可变码流 (VBR) 和固定码 流 (CBR) 压缩策略之间进行选择的控件。 此外,DVR 允许用户设置压缩码流的上限,以补偿下降的视频质量。如果 DVR 或 IP 摄像机使用 CBR 压缩,压缩优势就无从发挥。 因此,本白皮书将完全侧重于介绍影响 VBR 压缩的因素,许多最先进的视频摄像机和录像机中都实施这种压缩策略。
  • 场景中出现的运动量。 场景中的运动量越大,导致的码流就越高,压缩档案就越大。 视频压缩算法会监控场景中出现的运动量;而在未出现运动的区域内,该算法会对数据进行更有效的编码。
  • 视频中出现的噪音量。 对于视频压缩算法,时序性噪音类似于运动。 大量的时序性噪音就类似于大量的运动,它会导致较高的码流以及较大的压缩档案。
  •  场景中的高频率内容量。 从视频压缩的观点来看,高频率内容意味着场景中存在锐边。这些边可能是分隔通明区域与阴影厚重区域的锐线、建筑物的边缘、甚至是一件纯色衬衫背景上的条纹或其他图案。 这些明显的过渡会增大压缩码流以及 DVR 或 NVR 上的档案。

  前两个因素超出了摄像机的视频捕捉和图像处理技术的控制范围。 但是,Pixim Digital Pixel System 技术对后两个因素有重大影响。

  Digital Pixel System 技术简介

  Digital Pixel System 技术以独特的体系结构和紧密耦合的成像软件为特色,即使在极不稳定的照明条件下以及具有明暗区域的宽动态范围场景中,使用该技术仍可获得出众的图像质量。 DigitalPixel System 提供的宽动态范围图像明显优于现有模拟技术所提供的图像,包括其他视频摄像机实施中使用的电荷耦合设备 (CCD) 或 CMOS 活动像素传感器 (APS) 所生成的图像。

  基于 Digital Pixel System 技术的 Pixim 当前的产品系列由一个高度集成的芯片组构成,该片组包含两块芯片,即数字图像传感器芯片和数字图像处理器芯片。

  Digital Pixel System 技术的工作方式是将穿透每个图片元素(像素)的光量转换为最早的可能点(像素自身所在处)的数字值。 每个像素中都设计了模数转换器 (ADC),并且该转换器会与传感器的每个像素中的所有其他 ADC 同步运行。 此像素级别的 ADC 体系结构允许使用多个高度并行的低速电路,这些电路在产生光电二极管信号的位置附近运行,这是优化每个像素的信噪比 (SNR) 的关键。

  使用 Digital Pixel System,每个像素实际上都是一台独立的摄像机

  Digital Pixel System 技术使用各个 ADC 在每个像素处执行非破坏性的多点采样。 Pixim 技术使用此功能在每个图像捕捉周期内多次对每个像素处不断增强的光强度进行采样。 这使得每个像的曝光水平由收集到的电荷变化率(而不仅仅由其绝对值)决定。 此技术还使每个像素能够使用实时数字相关双采样 (CDS) 消除其在每个视频帧中特有的噪音特性。

  每个像素还配备有可调节的偏差消除增益放大器,从而确保传感器阵列中的响应统一。 这些创新技术极大程度地减少了 APS 或 CCD 传感器上使用的列级别或传感器级别 ADC 通常会遇到的显著时序性噪音问题。

  Digital Pixel System 技术影响压缩的方式

  Pixim Digital Pixel System 技术可以调节摄像机的视频输出,从而优化 DVR 或 IP 摄像机的视频压缩算法从场景中作为输入接收的视频。 Digital Pixel System 技术通过以下各种方式处理压缩算法的输入:

  • 降低和消除噪音。 Pixim Digital Pixel System 技术基于智能型曝光、色彩以及在所有照明条件下达到最高信噪比 (SNR) 的噪音处理算法。

  每个像素中的负反馈单位增益放大器消除了偏移电压,从而使 Digital Pixel System 传感器阵列的一致性有了很大的提高。 为了使复位噪音降至最低,系统会在曝光开始时非破坏性地读取每个像素值,并且稍后会从像素的最终测量值中减去该值。 相关双采样的这种非破坏性方法是 Digital Pixel System 技术特有的,其他大多数传感器必须读取 CDS 值,复位传感器,然后捕捉新值。 但是,最初捕捉到的 CDS 值的随机背景噪音更改会引入了肉眼可检测到的失真。 Pixim 的方法消除了这种视觉噪音。

  使用 Digital Pixel System 技术,每个像素会在被捕获后立即转换为数字格式,并且将始终保持数字格式,直至离开摄像机。 因此,最初捕获像素后,在图像处理期间的任何时候都无法将噪音引入档案。 (此过程模拟音频光盘的工作方式,音频光盘可以提供十分清晰的音频重放,其音质与充满噪音的塑料盒式磁带模拟录制形成鲜明对比。)由于像素在被捕获后就立即转换为数字格式,因此图像中存在的噪音只是在捕捉瞬间被引入的。 这样的噪音往往是固定模式的噪音(在图像中保持静止),而不是随机分布的噪音(被压缩算法视为运动)。 这是主要区别。

  像素被 Digital Pixel System 技术捕获后,会以数字格式保存在片内存储器中。 此方法与CCD 摄像机的方法(通过模拟隔行传输读出像素)形成对比。 隔行传输引入了行噪音或列噪音,这样的噪音将被压缩算法视为运动或高频率内容。 使用 Pixim 的方法,将不会引入这种隔行传输噪音。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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