隨著視頻監(jiān)控高清化的不斷發(fā)展，球機也要求高清視頻了，包括130萬和200萬像素，所以各個廠家在大力開發(fā)高清球，形態(tài)上包括了網絡高清球和數字高清球。其中，數字高清球傳輸的是非壓縮的數字視頻信號，數據傳輸接口為SDI接口，由于其組網和配套設備成本較高等的局限性，目前來看使用不太廣泛。網絡高清球發(fā)展最快，市場需求量也較大，由于用戶很關注夜晚的圖像質量，所以帶紅外的網絡高清球使用量非常大，遠遠超過了非紅外高清球?，F在市場上出現了一些公模的紅外高清球，除了機芯和網絡板，其它部分都由公模廠家生產，成本比較低，銷量也比較大。當然，有研發(fā)實力的廠家，所有部分都是自己開發(fā)的，其產品功能、性能、可靠性、質量、成本等都可以自己把控，并做到差異化。

　　目前，網絡高速球還處于發(fā)展階段，還有較大的發(fā)展空間，其發(fā)展方向為高清、紅外、低照度、低碼流。首先在清晰度方面，槍機和半球，已經有500萬甚至800萬像素的了，但是高速球還只有最多300萬像素。這里有一個瓶頸就是機芯鏡頭，這是球機的一顆核心物件。目前，機芯鏡頭還不能達到很高的像素，需要有突破;其次在紅外補光方面，這將會是各個廠家一直努力的方向，這在后面再來論述;再次在低照度方面，還可以有挖掘的空間，比如改善鏡頭透光率、優(yōu)化ISP和3D降噪等，也可以選擇更好的Sensor。一般來說，Sensor靶面越大，低照度效果更好，當然Sensor的靶面要有機芯鏡頭來匹配，所以需要大力開發(fā)大靶面的機芯鏡頭，來匹配大靶面低照度的Sensor;最后在低碼流方面，由于高清碼流比較大，采用H.264編碼標準，720P/30fps的碼流2Mbps左右，1080P/30fps的碼流4Mbps左右，需要的傳輸帶寬和存儲容量都比較大，如果可以想辦法降低碼流，將會節(jié)約傳輸和存儲的成本。由ITU-T組織發(fā)布的HEVC/H.265標準，相比H.264標準，其碼流可以減少一半左右，這是后續(xù)高清球編碼發(fā)展的方向。

　　紅外高清球技術討論

　　紅外高清球主要的組成部分包括接口部分、電源部分、編碼部分、云臺控制部分、紅外補光部分、機芯模塊等。其中，接口部分完成外部接口的隔離和防護以及部分信號的轉換;電源部分完成AC24V/Hi-PoE電源轉換為內部所需要的電源，如DC12V、DC5V、DC3.3V等;編碼部分主要完成視頻壓縮編碼和網絡傳輸;云臺控制部分主要完成PTZ控制;紅外補光部分主要完成紅外燈的驅動和開關;機芯模塊也是球機的核心部件，完成圖像采集、鏡頭的自動聚焦和變倍。為了集成度更高，同時降低成本，部分廠家把機芯模塊與編碼部分合并，即通常所說的網絡機芯，還有廠家把云臺控制部分的CPU與編碼部分的主處理器合并，整個產品就一顆處理器，集成度非常高，成本也會更低。

　　本文重點討論紅外補光部分，不過對于高速球來說，機芯也是很關鍵的物料，也簡單提一下。近幾年，隨著高清球的普及，高清機芯需求量增大，國際廠家的機芯價格很高，所以有研發(fā)實力的廠家也投入了機芯的研發(fā)，尤其是高清機芯。經過不斷的技術積累和開發(fā)，基本上解決了大部分機芯的技術瓶頸，并且將產品推向了市場。由于售價低，銷量大，經過這幾年的市場使用和不斷改進，不論從ISP處理、聚焦、跟焦，還是從長期穩(wěn)定性，都基本上達到了國際廠家的水平，部分指標和效果甚至超過了國際廠家，并且銷售價格低，大大沖擊了SONY和日立的市場領導地位。同時，高清機芯的鏡頭也發(fā)展很快，不再只是有騰龍、佳能、富士能這些日系廠家，國內廠家也推出了眾多的機芯鏡頭，極大地推動了機芯的發(fā)展。目前機芯的形態(tài)大致有2種：數字機芯和網絡機芯，后續(xù)網絡機芯會有較大的發(fā)展，可滿足大多數應有場景，成本較低，數字機芯適用于要求較高的場合，其整機的功能可以做得齊全。

　　紅外補光技術

　　監(jiān)控補光一開始使用的是多顆小功率紅外燈，后來發(fā)展了一段時間陣列式紅外燈，到現在大多數使用大功率補光燈。大功率補光燈包括有激光紅外燈、白光燈、大功率點陣式紅外燈(圖1)。激光紅外燈的應用方式主要是同步變焦，白光燈主要是應用在要求彩色圖像的場合，大功率點陣式紅外燈主要有兩種應用方式：同步變焦和分段點亮，下面重點討論一下這兩種方式。

同步變焦

　　同步變焦是紅外球中可實現一體機變倍過程中視角和紅外照射視角大小同步調整。能夠實現此功能的紅外照射角度調整的光機電一體化機構，稱為紅外球同步變焦模組，具體實現方法稱之為紅外同步變焦功能(圖2)。紅外同步變焦功能可以應用在紅外高清球、紅外高清槍機上面。

　　紅外同步變焦有如下優(yōu)勢：

　　可實現紅外燈照射角度隨著攝像機視角變化同步調整，使得有限的補光能夠更集中，提高紅外照明效率;

　　照射均勻，解決手電筒效應;

　　同等照度情況下，功率低，有利于提高紅外燈使用壽命;

　　相同補光功率情況下，效率更高;

　　使用大功率少數量的燈，整個變倍范圍內無照射死角。

　　不過紅外同步變焦研發(fā)技術要求較高：

　　需要機械結構、傳動、光學配合，對結構設計、加工及裝配要求高;

　　軟件處理復雜，需要一體機變倍同補光同步進行;

　　針對不同機芯，需要進行光與圖像的匹配測試;

　　每臺設備生產時需要校準光軸，對生產要求較高。

　　分段點亮

　　分段點亮方式是把多顆大功率點陣式紅外燈分為2組或者3組，這幾組紅外燈使用不同角度的聚光燈杯，包括大角度、中等角度和小角度，當機芯鏡頭在不同的焦段時，開啟不同角度的紅外燈(圖3、圖4)。

分段點亮方式有如下缺點(圖5)：

　　不同倍數中間段存在補光不足或者不夠集中的問題;

　　不同組燈切換過程中，光線變化較大對聚焦有影響;

　　部分焦段具有手電筒效果;

　　部分焦段光線利用率較少。

　　當然分段式點亮設計、生產和使用都比較簡單，所以目前使用的廠家較多。

　　同步變焦模組的組成

　　同步變焦模組由紅外燈板、透鏡、步進電機組成，燈板上使用一顆或者多顆大功率紅外燈，紅外波長可以是808nm、850nm、940nm其中的一種，但需要注意，波長越短，越接近可見光，Sensor的感應效果更好，所以如果不要求無紅曝，就盡量使用短波長的紅外光。紅外燈板固定，燈前面有一片光學透鏡，透鏡專門設計并開模，光路與紅外燈相匹配，可以通過控制步進電機轉動來改變透鏡與燈之間的距離，從而改變紅外光的出光角度，達到出光角度連續(xù)，光線在畫面中分布均勻。

　　在模擬監(jiān)控時代，一線品牌機芯主要是SONY和日立，還有一些韓國、臺灣的二線品牌，后來國內也有很多更低端的模擬機芯廠家，但是SONY和日立的領導地位始終沒有被改變。當然，隨著芯片技術的發(fā)展，網絡機芯的整機也可能開發(fā)出強大的功能，國內廠商的研發(fā)力度也越來越集中，所以以后機芯的技術發(fā)展很是值得期待。