监控摄像机是监控系统的重要组成部分，类似人的眼睛。那么，通过学习监控摄像机的工作原理对监控系统设计、监控安装及监控维修都有莫大的好处。网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、 A/D 转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。

1、镜头镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。

2、图像传感器、声音传感器图像传感器有 CMOS 和 CCD 两种模式。CMOS 既互补性金属氧化物半导体，CMOS 主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过 CMOS 上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。 这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS 针对 CCD 最主要的优势就是非常省电。不像由二级管组成的 CCD 和 CMOS 电路几乎没有静态电量消耗。这就使得 CMOS 的耗电量只有普通 CCD 的 1/3 左右，CMOS 重要问题是在处理快速变换的影像时，由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大，如果抑制的不好就十分容易出现杂点。CCD 图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。 光电二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。通常，传送优良图像质量的设备都采用 CCD 图像传感器，而注重功耗和成本的产品则选择 CMOS 图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点，同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。 声音传感器即拾声器或叫麦克风，与传统的话筒原理一样。

3、A/D 转换器A/D 转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。基于 CMOS 模式的图像传感器模块有直接数字信号输出的接口，无须 A/D 转换器；而基于 CCD模式的图像传感器模块如有直接数字输出的接口，亦无须 A/D 转换器，但由于此模块主要针对模拟摄像机设计，只有模拟输出接口，故需要进行 A/D 转换。

4、图像、声音编码器经 A/D 转换后的图像、声音数字信号，按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便于实现音 /视信号与多媒体信号的数字化；便于在计算机系统、网络以及万维网上不失真地传输上述信号。目前，图像编码压缩技术有两种：一种是硬件编码压缩，即将编码压缩算法固化在芯片上；另一种是基于 DSP 的软件编码压缩，即软件运行在 DSP 上进行图像的编码压缩。同样，声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩，其编码标准有 MP3 等格式。

5、控制器控制器是网络摄像机的心脏，它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码，控制器是一个独立部件；如果是软件编码压缩，控制器是运行编码压缩软件的 DSP ，即二者合而为一。

6、网络服务器网络服务器提供网络摄像机的网络功能，它采用了 RTP/RTCP 、 UDP 、 HTTP 、 TCP/IP 等相关网络协议，允许用户从自己的 PC 机使用标准的浏览器根据网络摄像机的 IP 地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像，及控制摄像机的镜头和云台。

7、外部报警、控制接口网络摄像机为监控安装的摄像机提供了实用的外部接口，如控制云台的 485 接口，用于报警信号输入输出的 I/O 口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。网络摄像机的基本原理是：图像信号经过镜头输入及声音信号经过麦克风输入后，由图像传感器的声音传感器转化为电信号， A/D 转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩，再控制器的控制下，由网络服务器按一定的网络协议送上局域网或 INTERNET ，控制器还可以接收报警信号及向外发送报警信号，且按要求发出控制信号。

8、图像的编码标准目前，网络摄像机的图像压缩编码标准主要有 MPEG4 、 H.263 、 H.264 、 M-JPEG 等。MPEG4所谓 MPEG 标准就是指由 ISO 的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。

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到目前为止，已经制定完成并批准执行的有： 1991 年批准的 MPEG1 、 MP3;1994 年批准的 MPEG2;1999 年批准的 MPEG4 和 MP4 。正在制定的标准有： MPEG7 和 MEPG21

H.263 是 ITU-T 提出的作为 H.324 终端使用的视频编解码建议， H.263 经过不断地完善和多次的升级已经日臻成熟，如今已经大部分代替了 H.261 ，而且 H.263 由于能在低带宽上传输高质量的视频流而日益受到欢迎。H.263 是基于运动补偿的 DPCM 的混合编码，在运动补偿的 DPCM 混合编码，在运动搜索的基础上进行运动补偿，然后运用 DCT 变换和 “ 之”字形扫描编码，从而得到输出码流。 H.263 在 H.261 建议的基础上，将运动矢量的搜索增加为半象素点搜索；同时又增加了无限制运动矢量、基于语法的算术编码、高级预测技术和 PB 帧编码等四个高级选项；从而达到了进一步降低码速率和提高编码质量的目的。

H.264 是 ITU-T 的 VCEG 和 ISO/IEC 的 MPEG 的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是 ITU-T 的 H.264 ，又是 ISO/IEC 的 MPEG4 的第十部分。在相同的重建图像质量下， H.264 能够比 H.263 节约 50％左右的码率， 比目前根据 MPEG4 实现的视频格式在性能方面提高 33％左右。

M-JPEG 技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧地编辑。但 M-JPEG 只对帧内地空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。