据著名市场研究公司预测， 2012年中国安防产业的营业收入预计将从2007年的151亿美元增长到247亿美元，复合年增长率约为10.3%，视频监控系统是安防产业的一个非常重要的组成部分。视频监控系统的数字化、网络化趋势已经在业界得到广泛的共识，以网络摄像机为代表的全数字视频采集终端在监控系统中的应用日趋广泛，但是，在相当长的时间之内，监控摄像机，这种传统的视频监控前端设备在视频监控系统中仍有很好的生存空间。有数据显示，2007年在中国销售的监控摄像机数量超过800万台，因为中国厂商同时大量出口各种形态的监控摄像机产品，估计2008年中国生产的监控摄像机总数超过1300万台。
图 监控摄像机2008年中国生产的监控摄像机总数超过1300万台
有别于网络摄像机通过以太网传输压缩的数字视频信号，监控摄像机（有时也称为模拟摄像机，CCTV摄像机）则是通过直接输出模拟视频信号到监视器进行实时的显示或者是连接到数字硬盘录像机（DVR）进行录像。因此，简单来说，监控摄像机最核心的功能就是通过图像传感器（sensor）将光信号转换为电信号，进行一系列的数字化处理之后，最终转换为标准的CVBS复合视频信号，以进行显示和录像。因为结构的简单和技术发展的成熟，监控摄像机在传统视频监控系统中一直占据着重要的地位。
很长时间以来，监控摄像机所采用的图像传感器绝大多数都是CCD，以至于有时人们提到监控摄像机的时候直接用CCD摄像机代替。但是，最近几年，CMOS传感器在监控摄像机中的应用越来越多，与采用CCD方案的摄像机相比，采用CMOS方案的摄像机消耗更低的功耗，外围电路更简单，芯片和整体系统的成本都较低，而且体积更小，重量更轻，有着非常明显的优势。但是，由于技术原理上的差异，CMOS传感器每个像素都需搭配一个放大器，百万像素的CMOS传感器就需要百万个以上的放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器的性能保持完全一致，与每行只有一个放大器的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪点问题更难处理，这也是为什么长期以来，很多人认为CMOS摄像机图像质量不如CCD摄像机的原因。
然而，CMOS传感器采用的CMOS芯片技术是当前数字集成电路采用最多的一种，芯片设计与制造工艺的发展也是最快速的，这为CMOS传感器噪点问题的解决带来很多的机会。现在的技术条件下，CMOS传感器在噪点问题上与CCD传感器的差距已经很小，更重要的是，与CMOS传感器搭配使用的数字视频信号处理器（DSP）通过一些特殊的处理技术，能充分发挥CMOS传感器优点的同时，有效地弱化CMOS传感器在噪点问题上的劣势，产生与CCD摄像机基本相同的视频输出。来自中星微电子的VC0707就是这样一颗能帮助设计者扬长避短，设计出高质量CMOS监控摄像机的DSP芯片。
VC0707的应用框图
看得出来，与传统的CCD摄像机方案相比，因为VC0707的集成度非常高，只需搭配图像传感器（sensor）即可构成摄像机产品，如果设计者对于摄像机的输出视频有特殊的需求，则可以通过调整存放在EEPROM中的配置信息来轻松实现。
作为国内集成电路设计公司的领头羊，中星微电子不仅在电脑摄像头芯片，手机多媒体处理芯片，个人多媒体处理器等领域取得了骄人成绩，在监控摄像机领域，也通过VC0702，VC0703，VC0706等一系列数字视频处理芯片获得了很好的市场份额，让传统的CCD摄像机芯片厂商倍感压力，不得不在最近两年大幅度降低CCD摄像机芯片组的价格，而这些CCD摄像机芯片组的价格在过去的若干年之内一直是非常坚挺的。
图 VC0707芯片正反面实物图
VC0707是中星微电子在监控摄像机数字视频信号处理器领域最新一代产品方案“锐透”的核心，通过充分融合CMOS摄像机方案的低成本，低功耗优点，以及CCD摄像机方案的透亮画质及低照度画面噪声小的优点，“锐透”方案能真正实现低成本，高画质的监控摄像机解决方案，满足厂商对精良产品设计的不懈追求。
作为一颗CMOS摄像机数字视频信号处理芯片，VC0707提供图像传感器接口，内嵌10比特高速图像处理单元，视频增强单元，OSD屏幕字符显示单元，以及视频数模转换器，提供NTSC/PAL视频输出，支持在输出画面上叠加字符图案显示，数字视频分析与增强功能帮助客户在产品设计中轻松实现运动侦测，自动触发报警，低照度下黑白图像自动转换等功能。搭配中星微电子为VC0707精心选配的图像传感器，“锐透”方案不仅能在正常光照下提供专业监控摄像机通透锐利的画面观感，即使在低达0.1Lux级别的照度下，依然可以提供清晰明亮的视频输出。
我们可以通过对VC0707芯片框图的解读来更深入地理解这颗高性能芯片为监控摄像机带来的独特魅力。
除了基本的电源，时钟与复位电路之外，VC0707最简单的应用只需要外接图像传感器，即可输出模拟视频信号到监视器或者DVR，上面芯片框图中，VC0707外围灰色方块表示特殊应用情况下才用到的外围器件（本文后面将有具体说明）。
VC0707通过标准的I2C接口来对图像传感器进行控制，内置的主控制器和控制微码已经包含了对图像传感器的动态控制指令，获得好的视频输出。如果设计者对于视频输出有特别的要求，也可以通过在VC0707外放置一颗EEPROM来存放配置信息，VC0707的主控器通过读取这些配置信息后对图像传感器进行设置，获得设计者所需的视频效果。
来自图像传感器的数字视频信号输入到VC0707，通过传感器接口单元采样后送到图像处理器。VC0707能进行高达每秒60帧的图像采集，并进行高速处理，如此高的帧率让基于VC0707“锐透”方案的产品即使是在高速旋转的状态下或处在行驶的汽车中都能获得稳定可靠的视频输出，彻底告别画面拖影、模糊等困扰。VC0707的图像处理器采用了中星微电子积累多年的图像信号处理技术和增强的10比特图像信号处理单元，可以复现自然美观、色彩绚丽的画面。
在不同的环境下，图像传感器的参数需要进行动态的调整才能获得稳定的视频输出，VC0707采用4A视频增强技术，利用内置主控制器和固化的控制微码，可以根据环境的变化，实现4种针对画面变化自动进行图像参数智能调整，包括自动曝光时间（AE），自动白平衡（AWB），自动增益控制（AGC）与自动像素补偿（Auto DPD/DPC），这些技术的采用使得基于“锐透”技术方案的监控摄像机在不同的环境下都能获得色彩逼真，画面细腻的监控视频。
基于类似的原理，图像传感器在不同环境下，图像输出帧率也会实时地变化，而输出的模拟视频信号时序有非常严格的要求，为此，VC0707利用内部的图像缓存器和帧率控制单元进行时序的精确控制。
为了让基于“锐透”方案的产品拥有高清晰画面，并获得好的色彩还原性，VC0707内部还特别设计了一个视频增强单元，采用包括低照度画面增强技术，3D画面噪声智能消除技术等方法，针对较暗环境下CMOS传感器容易出现的画面亮度低，噪点明显等问题进行了专门的补偿。经过视频增强处理的信号再通过电视信号编码器和高精度的视频数模转换器（Video DAC）转换为模拟视频信号进行输出。
在监控摄像机，车载摄像机等应用中，经常需要在画面显示的时候叠加字符或者图案，例如应用于定向测距等领域所需的摄像机有时就需要在画面上叠加十字线标尺，或者是倒车摄像机应用中需要结合倒车雷达的测量，叠加显示与障碍物之间的距离或者其他警示信息。传统的做法是需要在摄像机中加入专门的OSD（屏幕显示）字符发生器等外围电路，增加系统的复杂性和成本。为了帮助简化这类摄像机的设计，降低系统成本，VC0707内置专门的OSD屏幕字符显示单元，支持大小写英文字母，数字以及常用的符号，在画面上可以最多叠加4行彩色字符并支持两种不同的字符尺寸。“锐透”方案中还可以通过外部的SPI Flash（串口存储芯片）存放需要叠加的位图，VC0707通过SPI接口电路实时地读取位图，再通过字符叠加单元与采集自CMOS传感器的视频进行叠加后显示。
随着视频监控系统规模的不断扩大，完全通过保安人员来观看视频画面这种纯人工的方式面临很大的挑战，业界普遍认为智能化或者是将监控摄像机与其他检测设备的集成也是视频监控系统的一个重要发展趋势。在很多应用中，经常会用到人体感应器来监测监控场景中的异常情况并触发报警，并控制摄像机，DVR这些视频监控设备进行协同录像等处理。VC0707的数字视频信号处理技术可以通过对摄像机画面直接进行监测，通过画面的变化来判断监控场景的异常情况，并可通过控制信号单元进行移动侦测的报警输出，而针对不同应用场景下对画面变化灵敏度的不同需求，移动侦测功能相关的参数都可以通过EEPROM来进行配置。
我们相信，伴随着CMOS传感器设计和制造工艺的进一步发展，以及VC0707这种监控摄像机数字视频处理器的广泛应用，“锐透”方案将在监控摄像机，车载摄像机，网络摄像机等需要高质量视频采集的应用领域获得良好的发展，彻底改变那种监控摄像机就等于CCD摄像机的误解。
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