什么是攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)?

  WDR(Wide Dynamic Range)，即攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)功能，是指攝像機(jī)同時(shí)可以看清楚圖像最亮與最暗部分的照度比值。

  1977-1999年，松下首推第一代寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)。第一代超動(dòng)態(tài)技術(shù)的核心是采用了新型的雙速CCD圖像傳感器，能在同一時(shí)間對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行長(zhǎng)短不同時(shí)間的曝光，形成兩路信號(hào)在專(zhuān)用的圖像處理集成電路(mn67352)中進(jìn)行信號(hào)分離及進(jìn)行時(shí)間周期的變換并適當(dāng)合成，再經(jīng)適當(dāng)?shù)募哟a校正、數(shù)模轉(zhuǎn)換，從而輸出擴(kuò)展了40倍的動(dòng)態(tài)范圍圖像。其采用雙速CCD圖像傳感器帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)需DSP，簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度較快；但存在動(dòng)態(tài)范圍小，容易產(chǎn)生噪點(diǎn)，色彩還原損傷大等缺陷。

  1999-2002年，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)成功邁進(jìn)第二代。這時(shí)，生產(chǎn)寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的廠家仍然只有松下。寬動(dòng)態(tài)第二代技術(shù)在第一代動(dòng)態(tài)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，其動(dòng)態(tài)范圍可以比普通攝像機(jī)高出80倍。第二代仍利用了雙速CCD圖像傳感器并采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)增強(qiáng)的數(shù)字處理技術(shù)提取兩幅畫(huà)面中圖像質(zhì)量較好的部分加以合成，即可以得到清晰的畫(huà)面。這時(shí)的寬動(dòng)態(tài)技術(shù)動(dòng)態(tài)范圍大，噪點(diǎn)小，可以編程設(shè)置；但對(duì)DSP性能要求高，色彩還原差，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)效果不是很理想。

  2003-2008年，以松下為代表的廠商率先推出的第三代超級(jí)動(dòng)態(tài)攝像機(jī)為例，該類(lèi)攝像機(jī)采用了基于每個(gè)像素的160倍動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)，雙速CCD輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍更大，DSP中采用“不分區(qū)域的(基于每個(gè)像素的)自然對(duì)比度圖像校正”技術(shù)，能根據(jù)各像素輸入信號(hào)電平，實(shí)現(xiàn)圖像的灰度優(yōu)化。另外，三星電子等廠商相繼推出了80倍的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)和160倍的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)。160倍動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)具有超大寬動(dòng)態(tài)，色彩還原好等優(yōu)點(diǎn)；但其對(duì)DSP性能(特別是處理速度)要求很高。

  目前國(guó)內(nèi)廠家還缺乏寬動(dòng)態(tài)技術(shù)的研發(fā)實(shí)力，即使有這類(lèi)機(jī)種也是以貼牌生產(chǎn)為主；而目前國(guó)外主力研發(fā)寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的廠家基本上都有自己特有的寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，如松下的CP480，行業(yè)公認(rèn)其效果較好；LG的LS902，大多業(yè)內(nèi)人士也認(rèn)為其寬動(dòng)態(tài)范圍較寬；以及三星的SCC-B2015P、三星光電子的SDZ-375等等。

寬動(dòng)態(tài)范圍值的標(biāo)準(zhǔn)何在？

  寬動(dòng)態(tài)范圍由“清晰看到”圖像亮部分的照度與暗部分的照度來(lái)決定。從用戶(hù)要求實(shí)用的角度出發(fā)，如果要看寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的畫(huà)面效果，除了要看寬動(dòng)態(tài)技術(shù)外，還要關(guān)注分辨率和最低照度這兩個(gè)指標(biāo)，這樣才能達(dá)到比較理想的效果。

  對(duì)于分辨率，目前主要是用攝像機(jī)去拍攝分辨率測(cè)試卡，并通過(guò)波型監(jiān)視器來(lái)讀取數(shù)據(jù)的。但由于每個(gè)人的視覺(jué)感受不一樣，這也容易導(dǎo)致觀測(cè)值帶有相當(dāng)大的主觀性；另外測(cè)試卡的對(duì)比度與幾何尺寸以及觀測(cè)時(shí)照度不一樣，觀測(cè)結(jié)果也會(huì)有不同；觀測(cè)的分辨率值是系統(tǒng)的總體特性，無(wú)法分?jǐn)偟礁鱾�(gè)部件上。這些因素都使得測(cè)試結(jié)果中占有較大的主觀性。

  而最低照度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)也沒(méi)有統(tǒng)一的定義。最低照度表示在得到可接受的視頻圖像時(shí)所需要光線的最低程度，一般使用FC或者lux來(lái)衡量。

  對(duì)于寬動(dòng)態(tài)的測(cè)試方法，國(guó)外生產(chǎn)廠家并沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)試方法，攝像機(jī)測(cè)試的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中也無(wú)相關(guān)的規(guī)定。總的來(lái)看，測(cè)試者的主觀值占60％。假設(shè)按目前攝像機(jī)真實(shí)的最低照度大約為0.1lux(彩色)，在陽(yáng)光直射下看一個(gè)黑洞內(nèi)的物體，理論上WDR的最大值可以達(dá)到20lg(100000/0.01)=140dB, 但實(shí)際上這樣極端的照度反差環(huán)境是不存在的。
  如果用動(dòng)態(tài)倍數(shù)(T)來(lái)表示攝像機(jī)的寬動(dòng)范圍，則是指該攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍是普通攝像機(jī)的多少倍。普通攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍一般為3.16倍或10dB，如果攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍用dB數(shù)(X)來(lái)表示，則與倍數(shù)(T)關(guān)系為：X=10+20*lg T。

  另外，在此也建議，廠商在標(biāo)注最低照度時(shí)應(yīng)給出以下參數(shù)(沒(méi)有統(tǒng)一的要求)：反射率；F Stop(光圈)；可用的視頻幅度－－小于10IRE是沒(méi)有意義的，被噪聲淹沒(méi)；AGC；快門(mén)速度。例如，0.4lux @ 30IRE, F1.2 (AGC開(kāi)，1/50, 75%)。

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

  隨著制造商宣傳推廣力度的增加，“寬動(dòng)態(tài)”這一概念也逐漸深入人心，制造商也發(fā)現(xiàn)，純寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的高成本導(dǎo)致的高價(jià)位，以及不能滿(mǎn)足市場(chǎng)應(yīng)用的需求，使其面臨著市場(chǎng)困境。

  因而，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)呈現(xiàn)出了向智能化發(fā)展的趨勢(shì)，包括向數(shù)字化、IP化發(fā)展。其次，曝光區(qū)域可以用戶(hù)自由定義：如曝光時(shí)間、區(qū)域大小、區(qū)域數(shù)量、區(qū)域位置等。另外，曝光參數(shù)可以隨時(shí)間表任務(wù)而變化；環(huán)境響應(yīng)更快速，可更多地用于快速球機(jī)，或拍攝物體快速變化的固定攝像機(jī)等等。例如，松下的第三代超級(jí)動(dòng)態(tài)一體化彩色攝像機(jī)就是將寬動(dòng)態(tài)功能用于球機(jī)中。

更多相關(guān)：  AV集成

©版權(quán)所有。未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載。