前面章節(jié)說過，按照輸出視頻信號(hào)的不同，我們可以把安防攝像機(jī)劃分為模擬，數(shù)字，網(wǎng)絡(luò)三大類。不同類型的攝像機(jī)內(nèi)部組成和機(jī)構(gòu)會(huì)有差別，比如模擬，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，只有圖像處理而沒有視頻圖像編碼部分。
此處介紹攝像機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組成，為簡(jiǎn)便起見。從整體上看我們可以把安防攝像機(jī)的內(nèi)部分為圖像采集，視頻圖像處理及編碼，圖像輸出三大塊。
典型的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖像采集
攝像機(jī)的圖像采集工作主要由鏡頭和芯片上的圖像傳感器來完成。光線經(jīng)鏡頭，進(jìn)入到芯片上的sensor。sensor負(fù)責(zé)把接收到光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后交給芯片上的后續(xù)單元處理。
視頻采集可以參見 安防攝像機(jī)里的視頻采集參數(shù) 一節(jié)。
鏡頭的焦距（定焦，變焦），光圈，數(shù)量（多目攝像機(jī)使用多鏡頭），有效像素等會(huì)影響輸送給sensor的信號(hào)，從而影響最終的成像效果。
關(guān)于鏡頭的相關(guān)概念和其在安防行業(yè)的具體應(yīng)用可以參見：安防攝像機(jī)里的鏡頭，魚眼鏡頭，景深，從像素密度考慮攝像機(jī)選型 等章節(jié)。
光線到達(dá)sensor以后，由其先進(jìn)行對(duì)光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的初步處理。sensor的主要性能參數(shù)有靶面尺寸，有效像素，低照性能等。這些也會(huì)影響最終的成像效果。關(guān)于sensor的參數(shù)性能等可以參閱 安防圖像傳感器sensor，Starvis星光全彩攝像機(jī)技術(shù)，攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)功能 等章節(jié)。
圖像處理，視頻編碼
經(jīng)過sensor轉(zhuǎn)化的電信號(hào)需要交給攝像機(jī)芯片上的處理器進(jìn)行圖像處理，視頻編碼等操作。
處理器是個(gè)很籠統(tǒng)的稱呼，類似于電腦或者手機(jī)的CPU。對(duì)于輸出模擬或數(shù)字信號(hào)的攝像機(jī)來說，此處的處理器主要是指ISP，亦即Image Signal
Processor，圖像信號(hào)處理器。
ISP的主要工作流程
ISP的主要工作包括：
DEMOSAIC，翻譯成中文即是反馬賽克。sensor輸出的每個(gè)像素信號(hào)只包含R,G,B三者中的一種顏色數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)就是bayer（貝爾）數(shù)據(jù)，即通常所說的RAW數(shù)據(jù)。顯而易見，RAW數(shù)據(jù)所反映的顏色信息不是真實(shí)的顏色信息。
DEMOSAIC的工作就是通過插值算法將將每個(gè)像素所代表的真實(shí)顏色計(jì)算出來，即將貝爾圖像轉(zhuǎn)換為真實(shí)色彩圖像。
3A控制。即自動(dòng)對(duì)焦(AF)、自動(dòng)曝光(AE)和自動(dòng)白平衡(AWB)的統(tǒng)稱。這是ISP比較的核心部分，處理的好壞直接關(guān)系到最后輸出的圖像效果。
ISP 可以通過CONTRAST AF、PDAF、LASER AF等各種自動(dòng)聚焦算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，使得目標(biāo)在傳感器上清晰的成像。
曝光主要影響圖像的明暗程度。ISP可以通過控制曝光程度，使得圖像亮度適宜。
白平衡與色溫相關(guān)，用于衡量圖像的色彩真實(shí)性和準(zhǔn)確性。自動(dòng)白平衡功能，力求在各種復(fù)雜場(chǎng)景下都能精確的還原目標(biāo)本來的顏色。
伽瑪校正。傳感器對(duì)光線的響應(yīng)和人眼對(duì)光線的響應(yīng)是不同的。伽瑪校正就是使得圖像看起來符合人眼的特性。
圖像剪裁。即改變圖像的尺寸，可用于輸出不同分辨率的圖像。比如原本2048*1536，4:3的分辨率裁剪成2304×1296，16:9的分辨率以更符合寬屏的視覺效果?；蛘?MP的sensor，同時(shí)還可以支持輸出4MP,3MP,1080P等不同的分辨率。
智能算法。用于識(shí)別特定的目標(biāo)，例如人臉識(shí)別，人形識(shí)別，車牌識(shí)別等。ISP通過各種智能算法，準(zhǔn)確的識(shí)別特定的目標(biāo)。當(dāng)然在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)里，智能算法還可以內(nèi)置到編碼芯片里。同時(shí)還可以把智能算法，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)功能前置到sensor里，比如現(xiàn)在Sony有款A(yù)I sensor（SONY IMX500/501）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直接輸出結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍即圖像的明暗區(qū)間。ISP處理使得目標(biāo)成像的暗處不至于欠曝，而亮處的景物不至于過曝。除了ISP支持動(dòng)態(tài)范圍處理外，圖像傳感器也需要支持動(dòng)態(tài)范圍（HDR）功能，詳細(xì)的可以參見 攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)功能 一節(jié)。
圖像穩(wěn)定，防抖。主要功能是使得圖像不要因?yàn)閿z像機(jī)的輕微抖動(dòng)而模糊不清。
除了以上這些工作和流程外，ISP的功能還有降噪，對(duì)比度，飽和度，銳度等。因?yàn)椴煌瑥S家，不同方案商的技術(shù)積累，算法差異等原因，即使是完全相同硬件方案的攝像機(jī)的圖像效果也會(huì)有差異。
模擬的光信號(hào)，經(jīng)sensor轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，ISP處理以后，可以直接輸出數(shù)字信號(hào)的圖像，比如SDI攝像機(jī)。也可以再次經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，比如傳統(tǒng)cvbs信號(hào)的模擬標(biāo)清攝像機(jī)，AHD/CVI/TVI/XVI等高清模擬攝像機(jī)。
另一方面，數(shù)字信號(hào)還可以經(jīng)過編碼，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輸出傳輸，亦即網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。此時(shí)的編碼需要有專門的編碼芯片來完成。需要注意的是現(xiàn)在的編碼芯片大都已經(jīng)集成了ISP的功能。
對(duì)于擁有視頻編碼功能的處理器我們一般稱呼CPU，DSP或者SOC，嚴(yán)格來說這三者之間是有區(qū)別的。但對(duì)于安防攝像機(jī)的處理芯片來說，叫CPU，DSP或者SOC都未嘗不可。為了統(tǒng)一及遵循廠商的慣用命名，我們將支持視頻編碼功能的處理器統(tǒng)一叫SOC。
SOC，即system on chip，可以看成是處理器，ISP，編碼芯片三合一。以下是一個(gè)典型的安防視頻編碼芯片的框圖：
典型的安防攝像機(jī)SOC框圖
從中我們可以看見其主要結(jié)構(gòu)分為Quad Core
Arm? Cortex?-A53（即處理器），Image Signal
Processor (ISP)，Video Codec。前端可以接入sensor，音頻，報(bào)警等設(shè)備。為了支持系統(tǒng)運(yùn)行，有運(yùn)行內(nèi)存和內(nèi)部存儲(chǔ)。對(duì)外可以直接WiFi/4G，SD卡存儲(chǔ)等擴(kuò)展，同時(shí)可以輸出模擬/數(shù)字等視頻，音頻，報(bào)警，網(wǎng)絡(luò)，串口（485，232）等信號(hào)。
SOC的核心功能是視頻編碼，比如上面提供的這個(gè)典型的SOC芯片，其支持H.264、H.265、MJPEG這三種視頻編碼方式。視頻編碼的相關(guān)概念 一節(jié)中有關(guān)于視頻編碼的詳細(xì)介紹，這里不贅述。
現(xiàn)階段，隨著芯片技術(shù)，AI智能算法的發(fā)展，更多的SOC廠商將智能功能內(nèi)置到了SOC芯片里，比內(nèi)置到ISP里的智能功能更多，更強(qiáng)大，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。
關(guān)于SOC,DSP即其智能功能可以參見這些章節(jié)：安防產(chǎn)品里的處理器-DSP,ISP,SOC。
信號(hào)輸出
經(jīng)過ISP或者SOC處理的視頻信號(hào)，音頻或者其他信號(hào)，可以根據(jù)需要輸出為模擬，數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)三種信號(hào)。
模擬信號(hào)
視頻圖像的電信號(hào)經(jīng)過ISP處理以后，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過BNC接頭輸出。常見的模擬視頻信號(hào)包括標(biāo)清的CVBS，高清的AHD/TVI/CVI/XVI等。理論上高清的AHD/TVI/CVI/XVI信號(hào)在傳輸視頻信號(hào)的同時(shí)，還可以進(jìn)行音頻，報(bào)警，控制信號(hào)等的傳輸。
數(shù)字信號(hào)
視頻圖像的電信號(hào)經(jīng)過ISP處理以后，不再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換直接輸出數(shù)字信號(hào)，常見的輸出接口可以是BNC頭或者HDMI接口。這類的攝像機(jī)主要是SDI攝像機(jī)。HDMI接口在傳輸數(shù)字視頻信號(hào)的同時(shí)還可以進(jìn)行音頻傳輸。
網(wǎng)絡(luò)信號(hào)
數(shù)字信號(hào)經(jīng)過編碼芯片進(jìn)行編碼，然后能通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。這類網(wǎng)絡(luò)信號(hào)需要經(jīng)過相應(yīng)的解碼才能顯示視頻圖像。常見的解碼設(shè)備和方法包括對(duì)應(yīng)的電腦客戶端，NVR，視頻解碼器，網(wǎng)絡(luò)矩陣等。
另一方面，音頻，報(bào)警，RS485等信號(hào)也可以和視頻信號(hào)一起經(jīng)過編碼然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。
