录像机工作原理、格式、功能、分类、发展状况

  录像机就是供记录电视图像及伴音,能存储电视节目视频信号,并且过后可把它们重新送到电视发射机或直接送到电视机中的磁带记录器。下面小编为大家介绍录像机工作原理、格式、功能、分类、发展状况、主要产品?

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  录像机原理、格式

  录像机是电视节目制作的基本工具,磁带录像机的发展历程也是从模拟信号形态过渡到数字信号形态的。由于视频信号处理有4∶2∶2、4∶1∶1、4∶2∶0格式之分,压缩方式有场内DCT、帧内DCT和MPEG-2之分,码率压缩比不同,记录码率有200Mbps左右、100Mbps左右、50Mbps和25Mbps之分,磁带宽度有3/4、1/2、1/4英寸以及MP与ME之分等等,数字录像机的格式十分多样。

  数字DV格式

  家用DV格式,是在家用数字录像机开发研制阶段,为了避免重演模拟录像机格式之争,由世界上一些知名的电器公司共同制定的一个标准。目前,已有55家大公司宣布支持这一格式,使其成为国际标准。对于PAL制信号来讲,它采用4∶2∶0的采样格式、8比特量化和DCT帧内压缩方式,压缩比为5∶1,记录码率为25MB/S,信噪比可达54dB。对于音频,可采用32KHZ采样,16比特量化的双声道立体声方式,也可采用32KHZ采样,12比特量化的四声道方式。家用DV格式的图象质量是相当高的,远远超过了常见的S-VHS和Hi8,因为其亮度信号频带带宽达6MHZ,色差信号的带宽也分别达到了1.4MHZ和3MHZ。家用DV格式也采用1/4英寸金属微粒带,磁迹宽度10微米。

  数字DVCAM格式

  DVCAM也是在家用DV格式的基础上,开发成功的专业数字分量摄录机。和DVCRRO25一样,其目标是高画质、小型、轻量和低价格。它采用4∶2∶0采样格式,8比特量化和DCT帧内压缩方式,压缩比为5∶1,记录码率为25MB/S,信噪比大于54dB,具有2通道48KHZ、16比特量化的数字音频。它采用1/4英寸金属微粒带,磁迹宽度15微米,与家用DV格式双向兼容,即DV格式磁带可以在DVCAM录像机上重放,DVCAM录像机记录的DV磁带也能在DV格式录像机上重放。其图像质量相当于标准型的Betacam-SP。

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  数字betacam格式

  数字Betacam的信噪比能达到62dB,采用4∶2∶2采样格式,10比特量化的数字分量处理,并使用基于DCT的电平自适应帧内压缩方式,压缩比为2∶1,采用1/2英寸金属带,具有4通道48KHZ采样,20比特线性量化的数字音频。具有复制30代而无质量损失的图像质量,并能兼容重放Betacam-SP模拟分量格式的录像带。

  数字Betacam SX格式

  该格式系列产品的数字一体化摄录机及数字视频磁带录像机采用先进的MPEG-2 4∶2∶2P@ML压缩算法,压缩比10∶1,可录制8bit 4∶2∶2数字分量视频信号,并可记录重放4通道16bit不压缩数字音频信号,使用1/2英寸金属粒子带,还可兼容重放模拟信号的Betacam和Betacam SP格式带(DNW-A65P和DNW-A75P提供),从而使Betacam SX向全数字化环境过渡更经济合理。

  数字DVCPRO25及DVCPRO 50格式

  DVCPRO格式

  图像处理中采用大量标准的4∶1∶1格式,即取样频率的亮度 fy=13.5MHz,色差fPB、R=3.375MHz。实际上DVCPRO的视频信号输入为4∶2∶2格式,经 4∶1∶1转化后进行记录,重放时对4∶1∶1离带信号进行内插重新形成4∶2∶2格式信号输出。从数据率看,4∶2∶2格式的净数据率为〔(720+2×360) ×576×8〕×25≈165.9Mbps,转换成4∶1∶1后为〔(720+2×180) ×576×8〕×25≈124.4Mbps,压缩成25Mbps进行记录,需要的压缩比为 124.4Mbps/25Mbps≈5∶1。使用1/4英寸MP磁带,还可同时记录4通道16bit数字音频信号。

  DVCPRO 50格式为标准的4∶2∶2输入和输出,内部处理也是4∶2∶2格式,视频数据率为50Mbps,压缩比=165.9Mbps/50Mbps≈3 .3∶1,确保了高画质图像,为高档次广播级数字摄录机。也使用1/4英寸MP磁带,而且能够以DVCPRO格式记录并可重放DVCPRO格式记录的节目磁带。

  数字Digital-S(D9)格式

  该格式录像机采用4∶2∶2格式8bit量化处理,并采用基于DCT的帧内编码和50Mbps视频码率,3 3∶1压缩比,满足CCIR 601模拟信号数字化的国际专业标准,确保了多代复制后的图像高清晰度和色彩效果。使用1/2英寸高密度金属涂敷带。

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  录像机功能

  录像机是闭路电视监视系统中的记录和重放装置,它要求可以记录的时间非常长,大部分监视系统专用的录像机都可以录24H~960H的录像。此外,录像机还必须要有遥控功能,从而能够方便地对录像机进行远距离操作,或在闭路电视系统中用控制信号自动操作录像机。

  闭路电视监视系统中专用录像机是间歇式视频录像机,它有多种时间间隔录像模式,在一盘1/2英寸VHS/E180的盒带上,最长可以录制长达960H的录像。录像机内设有字符信号发生器,可在图像信号上打出月/日/年/星期/时/分/秒/录像模式,还能在图像上示出摄像机与报警器的编号与报警方式。使用自动录像周期设定功能,可以对一星期内每一天的录像模式进行编程。当收到报警信号后,录像机便自动进入连续录像状态,在无报警情况下,恢复正常间歇录像模式。此外,录像机还有一个锁定保护键,使非正常指令与操作无效,防止非专业人员与破坏性操作侵犯闭路电视监控系统。

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  录像机分类

  硬盘录像机主要分为两大类,一类是基于计算机架构的PC式硬盘录像机(又成为工控式硬盘录像机),一类为基于嵌入式处理器的嵌入式硬盘录像机,从目前的市场应用来讲,2者各有千秋,早期的硬盘录像机都是基于计算机架构的PC式硬盘录像机,后来嵌入式硬盘录像机的市场份额逐渐加大,目前2者在市场所在份额基本持平。

  国内的硬盘录像机产品目前以国产为主,PC式硬盘录像机技术成熟,但没有什么品牌产品,更多的都是用户或者工程商自己组装,而嵌入式硬盘录像机的入门门槛较高,主要是以品牌为主。PC式硬盘录像机又可细分为基于采集卡(又称软压卡)和基于压缩卡(又称硬压卡)2种。嵌入式硬盘录像机鉴于技术因素,目前还是以低于16路视频输入的产品为主,高于16路的嵌入式产品还很少见。

  PC式

  工控机PC DVR 

  工控机PC DVR采用工控机箱,可以抵抗工业环境的恶劣和干扰。采用CPU工业集成卡和工业底板,可以支持较多的视音频通道数以及更多的IDE硬盘。当然其价格也是一般的商用PC的两三倍。它常应用于各种重要场合和需要通道数较多的情况。

  商用机PC DVR 

  商用机PC DVR一般也采用工控机箱,用以提高系统的稳定可靠性,视音频路数较少的也有使用普通商用PC机箱的。它采用通用的PC主板,及各种板卡来满足系统的要求。其价格便宜,对环境的适应性好。它常应用于各种一般场合,其图像通道数一般少于24路。

  服务器PC DVR 

  服务器PC DVR采用服务器的机箱和主板等,其系统的稳定可靠性也比前两者有很大的提高。常常具有UPS不间断电源和海量的磁盘存储阵列,支持硬盘热拔插功能。它可以长期24小时×7天的连续不间断运行。它常应用于监控通道数量大,监控要求非常高的特殊应用部门。

  嵌入式

  嵌入式系统一般指非PC系统,有计算机功能但又不称为计算机的设备或器材。它是以应用为中心,软硬件可裁减的,对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的微型专用计算机系统。简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件融于一体,类似于PC中BIOS的工作方式,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的应用。

  嵌入式DVR就是基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统,它采用专用芯片对图像进行压缩及解压回放,嵌入式操作系统主要是完成整机的控制及管理。此类产品没有PC DVR那么多的模块和多余的软件功能,在设计制造时对软、硬件的稳定性进行了针对性的规划,因此此类产品品质稳定,不会有死机的问题产生,而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有较大的改善,就功能来说丝毫不比PC DVR逊色。

  PC DVR各种功能的实现都依靠各种板卡来完成,比如视音频压缩卡、网卡、声卡、显卡等,这种插卡式的系统在系统装配、维修、运输中很容易出现不可靠的问题,不能用于工业控制领域,只适合于对可靠性要求不高的商用办公环境。嵌入式DVR系统建立在一体化的硬件结构上,整个视音频的压缩、显示、网络等功能全部可以通过一块单板来实现,大大提高了整个系统硬件的可靠性和稳定性。

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  录像机发展状况

  从80年代国外模拟监控产品抢滩中国大陆市场之后,20年间,几乎是国外品牌与产品的一统天下,尽管有一些民族企业参与这一行业的竞争,但一直没有机会形成民族品牌的主流。随着数字技术的高速发展,安防领域全面进行数字化改造,自2000年以来,数字化安防市场得到了飞速的发展,国内诞生了一批新兴的数字化监控产品生产企业,其中以数字化安防产品为代表的DVR生产企业迅速崛起,在短短几年时间里面,将数字化监控技术应用到各行各业,为社会的稳定和安定团结做出了积极的贡献,同时也使原有的监控市场发生了根本性的变化,模拟监控产品逐步退出市场,DVR作为数字化安防工程中的主要组成部份被广泛地应用,民族品牌产品逐步占据市场主要份额。

  从行业的整体上来说,市场需求的是一体化的数字多媒体监控系统,按照用户的安防要求,结合自身的人防,形成满足实际需要的安全防范体系,实现视音频的监视、控制和记录存储。DVR产品在市场的推广过程中被部分生产厂家超前地定格为万能的数字监控核心。但是DVR的核心问题只是解决视频的数字化压缩和存储,对“控”的内容相对比较欠缺。在实际应用的监控系统中DVR更多起到的是取代传统模拟录像机的作用,目前的DVR技术水平处于数字监控系统发展的初级阶段。

  DVR发展至今,各厂家针对安防行业的切实需要以及不同场所特殊应用所提出的技术改进及解决方案可谓百花齐放,从M-JPEG、MPEG-2到热门的MPEG-4、H.264压缩技术,从软压缩到硬压缩,视频路数的不断增加(4、9、16、32等),系统的网络功能等,令人眼花缭乱。DVR产品随着各种不同的应用环境,开发出不同系列的产品.市面上各种品牌、型号繁多,功能特性各异DVR,但总的来说,按系统结构可以分为两大类:基于PC架构的PC式 DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR。

  PC式DVR

  这种架构的DVR以传统的PC机为基本硬件,以Win98、Win2000、WinXP(也有少量的使用Linux)为基本操作平台软件,配备图像采集或图像采集卡,编制软件成为一套完整的系统。PC机是一种通用的平台,PC机的硬件更新换代速度快,因而PC式 DVR的产品性能提升较容易,同时软件修正、升级也比较方便。

  2016年7月末,世界上最后一家录像机生产商——日本的船井电子公司宣布,由于销量太低,停止生产录像机。

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  录像机主要产品

  数字硬盘

  硬盘录像机简称DVR(Digital Video Recorder).硬盘录像机(即数字视频录像机,相对于传统的模拟视频录像机,采用硬盘录像,故常常被称为硬盘录像机,也被称为DVR。它是一套进行图像存储处理的计算机系统,具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能。随着数字化进步的浪潮不断深入人心,DVR已经成为新世纪数字化安防的新宠儿,DVR应用已经从最初的金融领域发展到交通、公安、环境、智能建筑、广场、机房、考场等等各种应用场所,只要是想利用图像和声音进行监控的场所就会想到DVR系统。DVR已经成为视频监控领域一个炙手可热的产品,成为当前安防产品中的一个亮点。

  在安防行业中,传统的视频监控工程中普遍使用磁带式的长延时录像机,这种录像机使用磁带作为存储视频数据的载体,视频数据采用模拟方式存储,视频信号经过多次复制后信号衰减严重,录像磁带占用大量存储空间,维护和数据检索都比较麻烦。而随着计算机技术的发展,硬件和软件的技术更新都为视频数据的存储提供了新的思路。

  早期的硬盘录像机对视频数据的处理能力还不是很足够,因此没有大规模的应用,随着技术的发展,一方面计算机的处理能力大大增强,同时IC技术也突飞猛进,这都为硬盘录像机同时处理多路视频信号成为可能。


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