光線，無論對于拍照攝影還是監(jiān)控攝像而言，都是成像關(guān)鍵的標(biāo)配之一。而在實際的應(yīng)用中，光線太弱或者過強都極易造成成像的清晰度差、曝光過度、相片發(fā)白或者發(fā)黑等問題。因此，在拍攝過程中，能夠正確且適度的支配光線的強弱技術(shù)，成為成像好壞的關(guān)鍵。

　　■ 文 /焦盛元

　　隨著網(wǎng)絡(luò)攝像機的廣泛應(yīng)用，并逐步得到用戶的認(rèn)可，攝像機網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為監(jiān)控行業(yè)的大勢所趨。而根據(jù)用戶的需求不斷向功能性產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，攝像機的功能性技術(shù)開發(fā)逐步成為各大廠商競相追逐的關(guān)鍵，而其中逐漸成為攝像機標(biāo)配的兩大技術(shù)：低照度和超寬動態(tài)，能適度地解決光線對攝像機的困擾和局限問題，并支持?jǐn)z像機在低于或高于正常視覺響應(yīng)的光照情況下正常工作，逐步實現(xiàn)更多環(huán)境條件下的高質(zhì)量成像。

　　低照度 ：照亮黑暗的光

　　視頻監(jiān)控作為城市的“天眼”，能時刻監(jiān)視一切行動，然而仍然存在著死角和軟肋，導(dǎo)致監(jiān)控功能大打折扣，其中黑夜作為眾多軟肋之一，不斷挑戰(zhàn)著監(jiān)控攝像的技術(shù)底線。

　　對于安防領(lǐng)域，夜晚和昏暗的環(huán)境里極易發(fā)生違法犯罪行為，有統(tǒng)計表明，90%以上治安案件都發(fā)生在夜間，所以夜間的監(jiān)控要比白天的監(jiān)控更為重要。但是，在夜晚環(huán)境中，光線太弱，易導(dǎo)致視頻監(jiān)控也成了“瞎子”，變得無法看清和分辨景物的細節(jié)信息，包括詳細形狀、明暗層次和色彩。為了解決夜晚光線不足的監(jiān)控問題，低照度技術(shù)由此產(chǎn)生。

　　低照度的定義

　　最低照度是人們評價攝像機對光照靈敏度的一個指標(biāo)。照度指單位面積上接收到的可見光的光通量，通常以Lux為單位。海康威視技術(shù)支持部產(chǎn)品經(jīng)理程瑋介紹，“根據(jù)攝像機的不同照度值，可以對它們進行分類。以攝像機正常工作照度范圍劃分：普通型最低照度值在0.1~1 Lux，月光型在0.01 Lux左右，而星光型就需要達到0.001 Lux以下了。在同樣的光照條件下，與普通照度的攝像機相比，星光級超低照度攝像機可以呈現(xiàn)更加明亮的圖像”。

　　低照度攝像機

　　顧名思義，超低照度攝像機是指在較低光照度條件下仍然可以取得清晰圖像的攝像機。在安防行業(yè)中，一般認(rèn)為，照度指標(biāo)低于0.1Lux(F1.2，AGC ON，30IRE)的攝像機，即可稱為低照度攝像機。廣東迅通科技股份有限公司文案策劃專員王小曼表示，“最低照度其實也就是攝像機對亮度靈敏程度的一個指標(biāo)，其數(shù)值越小，說明攝像機靈敏度越高，性能越好”。隨著科技的發(fā)展與革新，低照度攝像機技術(shù)也在不斷地進步。到目前為止，低照度攝像機已經(jīng)過三種技術(shù)的發(fā)展：電子日夜型攝像機、慢快門攝像機、專業(yè)超低照度攝像機(一般是ICR機械彩轉(zhuǎn)黑類型)。

　　日夜轉(zhuǎn)換型攝像機，又叫電子彩轉(zhuǎn)黑攝像機，是目前夜間的主流，兼具經(jīng)濟性與實用性特點，因而受到推廣，成為一枝獨秀。它是利用電子線路切換將彩色圖像轉(zhuǎn)換為黑白，以提升低照度狀態(tài)下的感光效果。但是缺點是只能提供黑白圖像，使用太局限。

　　而慢快門型是通過降低視頻幀率來提高圖像亮度，對于運動物體的監(jiān)控有拖尾現(xiàn)象，所以一般不常用。

　　專業(yè)超低照度攝像機，主要是提升攝像機圖像傳感器的感光度，通過使用高性能的傳感器、結(jié)合DSP的圖像效果處理，來提升攝像機在微弱光線下的成像質(zhì)量，實現(xiàn)在極低照度下的清晰彩色圖像。未來隨著傳感器性能的不斷提高，專業(yè)超低照度攝像機的市場非?？捎^。

　　低照度監(jiān)控攝像機的優(yōu)勢

　　與低照度攝像機相較，紅外與激光攝像機有著很多的優(yōu)勢，首先他們可以在外界無需任何輔助光源的情況下即可得到較清晰的圖像，且價格低廉。但紅外與激光攝像機目前仍存在一些缺陷，如色彩為黑白、能耗大、散熱不佳、紅外攝像機照射距離有限、照射范圍不廣等等。

　　低照度攝像機勝在穩(wěn)定性強，具體表現(xiàn)在不易發(fā)熱、穩(wěn)定耐久、對電源的要求不高，因此對電路的元器件依賴小，避免了紅外燈發(fā)熱、元器件老化所帶來的不穩(wěn)定的情況。且近年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，低照度攝像機逐漸成為熱門產(chǎn)品。

　　低照度攝像機的應(yīng)用領(lǐng)域

　　低照度攝像機因其在黑夜里得到的畫面可以媲美普通攝像機在白天里監(jiān)控的彩色畫面，這使得超低照度在安防監(jiān)控領(lǐng)域占得一席之地，光源少、不能或不宜補光的環(huán)境成為低照度攝像機的用武之地，具體應(yīng)用在平安城市、智能交通、能源安防、醫(yī)療安防等領(lǐng)域。廣東迅通王小曼認(rèn)為：“當(dāng)下，低照度攝像機的應(yīng)用已經(jīng)不局限于一些較為傳統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域，如森林、醫(yī)院等光照不理想的環(huán)境。伴隨著平安城市的建設(shè)，低照度攝像機也廣泛應(yīng)用在金融、文博、酒店、寫字樓、住宅小區(qū)、平安村居、校園、港口、高速公路、街道等需要滿足24小時連續(xù)監(jiān)控的場所”。

　　杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司技術(shù)支持部產(chǎn)品經(jīng)理程瑋補充到，“目前低照度攝像機廣泛應(yīng)用于平安城市、平安鄉(xiāng)鎮(zhèn)、交通、金融、高檔樓宇、住宅小區(qū)、校園、港口、高速公路、街道等對攝像機性能要求比較高但又不宜外加補光設(shè)備的環(huán)境下”。

　　此外，福建星網(wǎng)銳捷安防科技研發(fā)部人員陳愛民介紹，“除了平安城市建設(shè)領(lǐng)域，低照度攝像機也在大中小學(xué)校園、各種類型的智慧園區(qū)中得以廣泛使用，在安全保障和日常業(yè)務(wù)管理中發(fā)揮重要作用”。

　　超寬動態(tài)：還原真實的眼睛

　　寬動態(tài)技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術(shù)。當(dāng)在強光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，一般的攝像機由于CCD的感光特性所限制，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。而攝像機在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。針對這種情況，寬動態(tài)技術(shù)應(yīng)運而生，較好地解決了這一問題。

　　寬動態(tài)的概念

　　廣義上的“動態(tài)范圍”是指某一變化的事物可能改變的跨度，即其變化值的最低端極點到最高端極點之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點與最低點之間的差值。在談及攝像機產(chǎn)品的拍攝圖像指標(biāo)時，一般的“動態(tài)范圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。

　　福建星網(wǎng)銳捷安防科技研發(fā)部人員呂俊杰介紹：“動態(tài)范圍是指攝像機支持的最大輸出信號和最小輸出信號的比值，或者說圖像最亮部分與最暗部分的灰度比值。普通攝像機的動態(tài)范圍一般在1:1000(60db)左右，而寬動態(tài)攝像機的動態(tài)范圍能達到1:1800-1:5600(65-75db)。”

　　寬動態(tài)攝像機技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術(shù)。在一些明暗反差過大的場合，一般的攝像機由于光學(xué)成像特性所限制，攝取的圖像往往出現(xiàn)背景過亮或前景太暗的情況。?？低暢态|介紹，“目前市面上主要有三種類型寬動態(tài)產(chǎn)品，數(shù)字寬動態(tài)、120dB寬動態(tài)和140dB寬動態(tài)”。天地偉業(yè)張征介紹，“寬動態(tài)技術(shù)實現(xiàn)上主要分為如下兩種：CCD+DSP技術(shù)和CMOS+DPS技術(shù)”。而目前通用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)攝像機大多采用CMOS+DPS寬動態(tài)技術(shù)。

　　寬動態(tài)的缺陷

　　寬動態(tài)的出現(xiàn)，彌補了低照度、濾光鏡、調(diào)焦、背光補償?shù)燃夹g(shù)的缺陷，有助于在極端照明環(huán)境下解決圖像細節(jié)丟失的問題，呈現(xiàn)出更好的成像效果，但也存在著一定的不足。

　　不足表現(xiàn)在多方面：第一，算法寬動態(tài)實現(xiàn)簡單，但效果欠缺;第二，硬件寬動態(tài)由于需要進行多次曝光，在照射移動目標(biāo)時，曝光時間過長的話會造成拖影，或者物體邊緣紫邊、畫面飽和度變化等問題;第三，動態(tài)范圍和靈敏度是兩個矛盾因素，通常動態(tài)范圍大的攝像機其靈敏度較低，而高靈敏度的攝像機動態(tài)范圍相對較低。同時，物體截面光的折射也會使寬動態(tài)攝像機的動態(tài)效果不是十分滿意。另外現(xiàn)在很多寬動態(tài)功能范圍相差很大，低的有52db、54db，高的有 75db、123db，沒有一個統(tǒng)一的定義和標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范動態(tài)范圍的測量。

　　寬動態(tài)攝像機應(yīng)用領(lǐng)域

　　目前寬動態(tài)攝像機被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，如金融、高速公路收費系統(tǒng)、停車場出入口等領(lǐng)域，?？低暢态|說到：“寬動態(tài)已經(jīng)成為監(jiān)控攝像機越來越重要的一項功能，適用范圍除了傳統(tǒng)的逆光出入口、窗口等，在平安城市等道路夜晚看車牌的場景下用來抑制車燈也成為近年來的一種趨勢”。另外，高品質(zhì)寬動態(tài)攝像機不僅可以幫助警方破獲犯罪案件，同時可以為發(fā)生的糾紛提供佐證。隨著多幀合一的寬動態(tài)處理成為技術(shù)發(fā)展趨勢，寬動態(tài)效果更加平滑、通透，動態(tài)范圍更廣，未來寬動態(tài)攝像機的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣。

　　低照度& 寬動態(tài) 是IPC標(biāo)配功能

　　?？低暢态|認(rèn)為，“幾乎所有的監(jiān)控攝像機都具備了寬動態(tài)功能，這似乎已經(jīng)成為不成文的規(guī)定。增加寬動態(tài)有助于在極端照明環(huán)境下解決丟失的圖像細節(jié)，例如室內(nèi)、室外光線變化大，導(dǎo)致部分主要圖像丟失。

　　低照度和寬動態(tài)技術(shù)解決了光線對攝像機影響的問題，為攝像機在應(yīng)對各類特殊環(huán)境沒了后顧之憂，不僅成為衡量一款攝像機性能的重要指標(biāo)，成為各IPC廠商的共識。另一方面，隨著平安城市、智能交通項目的不斷推進，低照度寬動態(tài)攝像機正廣泛用于道路監(jiān)控、城市商業(yè)街監(jiān)控等領(lǐng)域，因此銷量量不斷的刷新，呈現(xiàn)突飛猛進的增長趨勢，逐漸占據(jù)視頻監(jiān)控的主流市場。

　　視頻高清化時代，從模擬到高清，從紅外補光到低照度、寬動態(tài)，技術(shù)的每一次創(chuàng)新都為視頻監(jiān)控的發(fā)展往前推了一大步。隨著圖片傳感器在制作上和功能上的不斷精確和完善，低照度和寬動態(tài)技術(shù)將會在全面應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攝像機，為各種特殊項目排憂解難。未來，低照度寬動態(tài)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿o限。