淺析監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)的“畫面干擾”事件

    監(jiān)控畫面的噪聲及干擾現(xiàn)象類型

    一般來(lái)說(shuō)，在一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)完成后，項(xiàng)目工程師都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的畫面做最后的調(diào)校(Fine tune)，以使攝像機(jī)所產(chǎn)生的視頻畫面在對(duì)比、顏色及亮度等顯示上，能夠符合一般認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)或滿足業(yè)主的要求。然而，往往在這個(gè)節(jié)骨眼上，攝像機(jī)或多或少都會(huì)冒出一些讓工程師無(wú)法理解及判斷的畫面怪異現(xiàn)象，這些錯(cuò)愕的畫面顯示不但種類雜多，且無(wú)論模擬監(jiān)控還是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控，都逃不過(guò)其影響的“怪圈”。這些監(jiān)控畫面產(chǎn)生的特有現(xiàn)象類型主要表現(xiàn)為如下。

    視頻畫面顏色錯(cuò)亂扭曲：這一癥狀多出現(xiàn)于模擬監(jiān)控系統(tǒng)中，至于發(fā)生原因下文再說(shuō)明;

    視頻畫面出現(xiàn)水平的白色或黑色波紋往畫面上端移動(dòng)：這也是屬于常見(jiàn)的視頻噪聲干擾狀況之一;

    視頻畫面出現(xiàn)多條黑色橫線：如是狀況也是最令工程師頭痛的信號(hào)干擾問(wèn)題之一，也常見(jiàn)于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中;

    視頻畫面出現(xiàn)兩個(gè)畫面重迭現(xiàn)象：通常業(yè)界稱其為“鬼影”，但其實(shí)是信號(hào)二次反射現(xiàn)象形成的關(guān)系，其在視頻噪聲干擾中，屬于相對(duì)較好處理的一類;

    視頻出現(xiàn)斜紋或左右交織斜紋：這種屬于較為麻煩的噪聲干擾，通常也是較難以處理的信號(hào)噪聲難題，常令絕大部分工程師苦不堪言;

    視頻畫面顏色變淡、色彩怪異：這類情況偶有發(fā)生，也屬于較為棘手的視頻信號(hào)載波調(diào)整技術(shù)問(wèn)題;

    視頻畫面上下跳動(dòng)不停：視頻上下跳動(dòng)不停的問(wèn)題相對(duì)單純，也比較好判斷問(wèn)題及處理，然而有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)因經(jīng)驗(yàn)不足，工程師陷入束手無(wú)措的尷尬局面;

    視頻畫面有水波紋及亮點(diǎn)噪聲：其也是較難處理的干擾問(wèn)題之一，但若單純是亮點(diǎn)噪聲，或許是使用調(diào)整上出現(xiàn)紕漏;

    視頻原是彩色格式卻變成黑白呈現(xiàn)：這個(gè)問(wèn)題也是一般工程師常碰到的畫面問(wèn)題或許是干擾抑或格式問(wèn)題;

    畫面有規(guī)則的白色亮點(diǎn)出現(xiàn)：這類現(xiàn)象偶有發(fā)生，一般出現(xiàn)在天候不良或是光纜傳送信號(hào)之時(shí);

    視頻畫面部分深色區(qū)域出現(xiàn)泛白、泛紅或泛綠、泛藍(lán)等不同顏色的亮面色塊情況，但又不是一直存在，此類問(wèn)題多見(jiàn)于光纖傳輸?shù)囊曨l信號(hào)中;

    視頻或聲音出現(xiàn)第二個(gè)不同視頻干擾情況：這種問(wèn)題通常定位為串訊(Cross-talk)問(wèn)題，串訊容易辨認(rèn)但卻不是能夠簡(jiǎn)單處理掉，也算是一種傷腦筋的干擾現(xiàn)象。

    諸如此類的問(wèn)題，在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)或是模擬監(jiān)控上屢見(jiàn)不鮮。

    監(jiān)控畫面的噪聲及干擾現(xiàn)象產(chǎn)生之原因

    在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻訊號(hào)的傳輸，不管是采用同軸電纜抑或數(shù)字網(wǎng)絡(luò)線纜，在傳輸過(guò)程中，一旦有外部干擾訊號(hào)侵入，通常都會(huì)影響畫面質(zhì)量，進(jìn)而降低監(jiān)控效果。在監(jiān)控系統(tǒng)中，產(chǎn)生視頻干擾及噪聲的原因其實(shí)很多，很難全面明確歸納，不過(guò)可以肯定的是，這些干擾與噪聲都來(lái)自于包括設(shè)備本身及外部環(huán)境。而針對(duì)不同的噪聲與干擾，排除的方法也不盡相同。如果是設(shè)備本身的原因，通常只要替換故障設(shè)備即可解決;然而，倘是外部線路及環(huán)境所造成的干擾訊號(hào)侵入，則較難處理。接下來(lái)，我們就將上文提及的十二大現(xiàn)象，逐一進(jìn)行剖析，以深究其產(chǎn)生之原由。

    視頻畫面顏色錯(cuò)亂扭曲：通常這一問(wèn)題是由于模擬同軸線的接入視頻后出現(xiàn)正負(fù)極短路，或是同軸芯線彎曲后微碰觸接頭外殼;在雙絞線傳輸上則可能為發(fā)射端與接收端的轉(zhuǎn)換器正負(fù)極接反所致，另外，也可能是網(wǎng)絡(luò)在線的信號(hào)腳位正負(fù)接錯(cuò)，此類問(wèn)題不至于讓設(shè)備損壞，只需調(diào)換正負(fù)極性即可;

    視頻畫面出現(xiàn)水平的白色或黑色波紋往畫面上端移動(dòng)：這種情況大多為電壓不足造成，不過(guò)部分案例是供電的交流電壓偏低所致，電壓下降超過(guò)攝像機(jī)或DVR的額定的工作電壓10%以上，或是直流電供電器故障以致于電壓由直流的12V降低到9V以下都會(huì)引起畫面移動(dòng)。此外，也有可能是因電流由供應(yīng)額度一下降低到無(wú)法負(fù)載設(shè)備工作的電流條件或供電加大所產(chǎn)生的電流諧波所造成;

    視頻畫面出現(xiàn)多條黑色橫線：該現(xiàn)象形成的原因有信號(hào)線過(guò)細(xì)，纜線拉線距離過(guò)長(zhǎng)造成訊號(hào)衰弱，或是使用了無(wú)放大補(bǔ)償?shù)男盘?hào)分配器;

    視頻畫面出現(xiàn)兩個(gè)畫面重迭現(xiàn)象：這個(gè)叫“鬼影”的信號(hào)二次反射問(wèn)題，此現(xiàn)象又稱為迭影或殘影，大部分問(wèn)題出在由于電纜阻抗不對(duì)或是線路長(zhǎng)短，使得信號(hào)產(chǎn)生延遲反射;也有可能是信號(hào)分配數(shù)量過(guò)多，造成信號(hào)反射延遲;

    視頻出現(xiàn)斜紋或左右交織斜紋：這種在視頻監(jiān)視器上出現(xiàn)斜紋或網(wǎng)狀的干擾。這種干擾輕微時(shí)不影響正常圖像，但嚴(yán)重時(shí)視頻就連一般監(jiān)看都有問(wèn)題，這類現(xiàn)象原繁多且復(fù)雜。首先可能是視頻傳輸線的質(zhì)量不好，特別是遮蔽隔離噪聲性能差，隔離網(wǎng)質(zhì)量不佳或是鋁箔加上銅線網(wǎng)造成一個(gè)容抗產(chǎn)生噪聲積蓄造成;或是對(duì)地阻抗已失衡不是75Ω，造成地波噪聲進(jìn)入纜線造成，這部分嚴(yán)重的話，在模擬同軸電纜上將會(huì)產(chǎn)生對(duì)地電壓不平衡，使電纜變成一個(gè)電容情況積蓄電流，一旦工程師碰觸BNC接頭就會(huì)放電，使工程師產(chǎn)生觸電或放電產(chǎn)生火花損壞設(shè)備電路;再來(lái)，也可能是由于供電系統(tǒng)的電源頭尾端對(duì)地電位不等及電力源非純正確的交流電，而是取電相位不對(duì)的電力所引起也會(huì)有這種干擾;最后，則是監(jiān)控系統(tǒng)附近有很強(qiáng)的干擾源，如高周波設(shè)備或是廣播電視信號(hào)發(fā)射塔在鄰近區(qū)域所造成的地波噪聲干擾源;

    視頻畫面顏色變淡薄、色彩怪異的：一般這個(gè)問(wèn)題都是調(diào)整上色飽和度問(wèn)題較多，但也有因?yàn)榫�路上的破皮或接地不良而造成;

    視頻畫面上下跳動(dòng)不停：這個(gè)下跳動(dòng)如果不是訊號(hào)過(guò)度微弱的關(guān)系，就是攝像機(jī)本身因?yàn)榛叶刃盘?hào)的調(diào)整關(guān)系使得同步信號(hào)失去位準(zhǔn);也有因?yàn)槭┕�時(shí)因線不夠長(zhǎng)，在接線時(shí)未以焊錫焊接，導(dǎo)致不同步。在多路訊號(hào)下，強(qiáng)弱不平均所造成的垂直同步信號(hào)不同步使得畫面跳動(dòng)不停;

    視頻畫面有水波紋及亮點(diǎn)噪聲：此類問(wèn)題多源于鏡頭的光圈調(diào)校不良所造成比較多，但另外亦有可能現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線受外在環(huán)境干擾。因?yàn)榄h(huán)境往往散布著噪聲，導(dǎo)致前景與背景的相減結(jié)果出現(xiàn)大量非移動(dòng)目標(biāo)物之零碎斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)會(huì)破壞目標(biāo)物信息，進(jìn)而造成系統(tǒng)誤判，也是較難處理的干擾問(wèn)題之一，但若單純指是亮點(diǎn)噪聲，那或許照度光圈使用調(diào)整上就可以解決的問(wèn)題;

    視頻原是彩色格式卻變黑白呈現(xiàn)：即便這是個(gè)傻瓜式現(xiàn)象，“很傻很天真”的工程師也難免會(huì)碰上。由于目前攝像機(jī)都有NTSC與PAL雙系統(tǒng)的選擇功能(不管是模擬或是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)空攝影機(jī)都一樣)，因此，有些工程師在裝攝像機(jī)之后，發(fā)現(xiàn)視頻只能顯示黑白圖像，就只是拼命地查線路、顯示器及DVR，卻往往忽略攝像機(jī)本身的系統(tǒng)切換選項(xiàng)。但這也不是絕對(duì)與唯一的原因，也有可能是線路正負(fù)極短路碰觸下組抗改變的結(jié)果，因此必須慎重的查核;

    畫面有規(guī)則的白色亮點(diǎn)出現(xiàn)：這一問(wèn)題通常發(fā)生在視頻光端機(jī)的線路不良或是接頭部分有水分滲入光纖電纜接頭之時(shí);當(dāng)然，高周波的設(shè)備也會(huì)使攝像機(jī)產(chǎn)生這樣的畫面干擾噪聲，特別是在FM調(diào)幅廣播電臺(tái)的天線近距離范微內(nèi)最容意發(fā)生這種現(xiàn)象;另外，監(jiān)控設(shè)備接地處理不良也可能會(huì)有此情形發(fā)生;

    視頻畫面部分深色區(qū)域出現(xiàn)泛白、泛紅或泛綠、泛藍(lán)等不同顏色的亮面色塊情況：其成因與前一問(wèn)題相似，不過(guò)這個(gè)情況只會(huì)發(fā)生在數(shù)字式光端機(jī)上，就其根源應(yīng)是信號(hào)解調(diào)電路的處理不當(dāng)所致。產(chǎn)品廠商在這部分的技術(shù)好壞也將影響工程的結(jié)果;

    視頻或聲音出現(xiàn)第二個(gè)不同視頻干擾情況：串訊這種問(wèn)題主要由訊號(hào)與訊號(hào)之間的相互干擾產(chǎn)生;也可能來(lái)自訊號(hào)線間的電磁輻射，或由電源面及接地面上傳播的不必要訊號(hào)所產(chǎn)生;另外也有可能是因來(lái)自設(shè)備的鄰頻干擾產(chǎn)生或不同強(qiáng)度及不同類型信號(hào)的纜線與纜線之間過(guò)度近接所致。

    看完以上問(wèn)題產(chǎn)生原因，也許讀者會(huì)問(wèn)：貌似這類問(wèn)題都跟纜線脫不了關(guān)系。確實(shí)如此，因?yàn)槔|線施工的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程質(zhì)量。因此，在探討解決視頻噪聲干擾問(wèn)題之前，必須先了解視頻頻譜和同軸電纜的傳輸對(duì)噪聲干擾的影響特性。

    監(jiān)控纜線與噪聲干擾的關(guān)系

    視頻的電纜傳輸，目前主要有視頻基帶傳輸和視頻載波傳輸，兩者通常對(duì)應(yīng)的傳輸媒介，分別是SYV75系列和SYWV75系列同軸電纜。前者就是所謂的視頻電纜，主要用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域，線纜芯層和屏蔽層之間的填充材料為實(shí)心塑料;后者叫射頻電纜，主要用于有線電視領(lǐng)域，線纜芯層和屏蔽層之間的填充材料為發(fā)泡塑料，就其物理特性而言，更適合傳輸載波訊號(hào)。

    同軸電纜所能傳輸?shù)挠嵦?hào)帶寬達(dá)1GHz，而視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，由于采用的是基帶傳輸，使用的頻帶只有0～6MHz，只占傳輸帶寬很小的一部分，因此，電纜的大部分帶寬資源遭到閑置。而在視頻載波傳輸中，所用的帶寬是50MHz～1000MHz。同軸電纜在傳輸訊號(hào)時(shí)，對(duì)于不同頻率訊號(hào)產(chǎn)生的衰減，也不相同。同軸電纜對(duì)于頻率越高的訊號(hào)，衰減幅度越大。事實(shí)上，幾乎對(duì)于每種傳輸介質(zhì)而言，都有類似的衰減特性——即頻率越高，衰減越大。這就是干擾與噪聲入侵的機(jī)會(huì)點(diǎn)。又例如色彩會(huì)變淡或甚至變成黑白視頻，其實(shí)這就是視頻的波形正弦波表現(xiàn)圖像的各種細(xì)節(jié)，如畫面內(nèi)容、清晰度、灰度和色彩等，其頻率分布在前述0～6MHz的范圍內(nèi)，而圖像中的色彩部分訊號(hào)，恰巧處于這個(gè)帶寬中的高頻，由于高頻部分的衰減，相對(duì)較大，所以經(jīng)過(guò)同一段距離的傳輸后，色彩訊號(hào)的衰減情形，會(huì)大于其他訊號(hào)，結(jié)果造成圖像色彩變淡，甚至變成黑白的現(xiàn)象。

    再過(guò)來(lái)同軸電纜對(duì)各種頻率訊號(hào)的隔離程度，亦即抗干擾能力，也不相同，不同頻率的等幅電壓訊號(hào)，施加在同軸電纜上所感應(yīng)出的電壓。頻率越低的干擾訊號(hào)，在同軸電纜上感應(yīng)的電壓就越高，所以同軸電纜對(duì)頻率較高的訊號(hào)隔離噪聲效果較好，而對(duì)頻率較低的訊號(hào)，隔離效果較差。

    如何排除監(jiān)控系統(tǒng)的噪聲與干擾

    要處理或排除監(jiān)控系統(tǒng)的噪聲與干擾并不是一件容易的事，在處理上要針對(duì)上兩段內(nèi)文所提的問(wèn)題與成因，例如：為何攝影機(jī)畫面會(huì)出現(xiàn)水平橫紋或上下游動(dòng)?可能是電源板故障。尤其在低照度時(shí)，AGC會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，電流量消耗變大時(shí)更容易看到此問(wèn)題;又例如為什么會(huì)有斜紋噪聲干擾?是施工時(shí)因線不夠長(zhǎng)，在接線時(shí)未以焊錫黏接，導(dǎo)致不同步或是信號(hào)線受外在環(huán)境干擾;為何攝影機(jī)畫面會(huì)扭曲或畫面出現(xiàn)多重視頻?要檢查訊號(hào)到監(jiān)視器之電纜阻抗，或是監(jiān)視器為多點(diǎn)監(jiān)看?可試著更新電纜，或是多點(diǎn)監(jiān)看時(shí)請(qǐng)采用分配器等等方式，但這都不是根本之道，治本之道在于信號(hào)與電力接地隔離處置工作。

    接地工作除了對(duì)前端及后端設(shè)備加設(shè)備對(duì)地噪聲隔離外，還可以對(duì)傳輸線的管路采用鋼管并做好接管與管銜處接地焊接及設(shè)備接地處理。但噪聲與干擾的接地離處理不能毫無(wú)章法，而須按部就班進(jìn)行才能達(dá)到排除效果。首先一般電路接地是沒(méi)有電位的、接地是穩(wěn)定的、但實(shí)際上是都會(huì)帶有電位，因此不得不注意接地面積接地大小與阻值。

    接地方法有很多，單點(diǎn)只是其中一種。而低頻電路利用導(dǎo)線將各單元電路接地連接至機(jī)殼上的一點(diǎn)便不會(huì)有一大回路產(chǎn)生，沒(méi)有大回路便沒(méi)有大的回路電流，沒(méi)有大回路電流輸入與輸出便各自相安無(wú)事。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能�！敖拥亍钡母拍�，大地為公共回路。這就是第一個(gè)接地問(wèn)題�，F(xiàn)在為了解決這個(gè)問(wèn)題，存在的許多成功隔離噪聲與干擾的接地方法，方法包括如下。

    單點(diǎn)接地：?jiǎn)吸c(diǎn)接地是為許多在一起的電路提供公共電位參考點(diǎn)的方法，這樣信號(hào)就可以在不同的電路之間傳輸。單點(diǎn)接地要求每個(gè)電路只接地一次，并且接在同一點(diǎn)。由于只存在一個(gè)參考點(diǎn)，因此可以相信沒(méi)有對(duì)地回路存在，因而也就沒(méi)有干擾問(wèn)題;

    多點(diǎn)接地：監(jiān)控設(shè)備內(nèi)電路都以機(jī)殼為接地參考點(diǎn)，而各個(gè)設(shè)備的機(jī)殼又都以地為參考點(diǎn)。這種接地結(jié)構(gòu)能夠提供較低的接地阻抗，這是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地時(shí)，每條地線可以很短;并且多根導(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)體的總電感;

    混合接地：混合接地既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。例如，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地，而射頻信號(hào)又要求多點(diǎn)接地，對(duì)于直流，電容是開(kāi)路的，電路是單點(diǎn)接地，對(duì)于射頻，電容是導(dǎo)通的，電路是多點(diǎn)接地。

    當(dāng)許多相互連接的設(shè)備體積很大(設(shè)備的物理尺寸和連接電纜與任何存在的干擾信號(hào)的波長(zhǎng)相比很大)時(shí)，就存在通過(guò)機(jī)殼和電纜的作用產(chǎn)生干擾的可能性。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，干擾電流的路徑通常存在于系統(tǒng)的地回路中。因此接地必須注意以下：

    安全接地(Ether Grounding)：使用交流電的設(shè)備，必須通過(guò)黃綠色安全地線接地，否則當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機(jī)殼之間的絕緣電阻變小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電擊傷害;

    避雷電接地(lightning Ground)：設(shè)施的雷電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭組成;

    電磁相容接地(Isolated)：出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地，包括隔離接地防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生相互干擾、必須進(jìn)行必要的對(duì)地隔離;

    濾波器(Filter)接地：濾波器中一般都包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時(shí)，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。

    結(jié)語(yǔ)

    在談到如何排除監(jiān)控系統(tǒng)的噪音干擾時(shí)，曾有專家提到“一防，二避，三抗，四補(bǔ)”抗噪聲及干擾四大基本要領(lǐng)，其要求從不同的技術(shù)層面采取不同措施，才能掌握噪聲及干擾形成及排除的原理和使用方法，另外，在工程中靈活運(yùn)用，才能立于不敗之地。