寬動態(tài)技術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。 當在強光源(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，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，嚴重影響圖像質(zhì)量。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”。
在一些明暗反差過大的場合，一般的攝像機由于CCD的感光特性所限制，攝取的圖像往往出現(xiàn)背景過亮或前景太暗的情況。針對這種情況，寬動態(tài)技術應運而生，較好地解決了這一問題。而在此之前，傳統(tǒng)的攝像機一般會采取背光補償功能來適應光線反差大的場合。
常規(guī)攝像機視場中的物體在亮度較高的背景光時，需要看門口或窗外的物體，通常采用中央背光補償(BLC)模式，它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達到看清位于中央位置內(nèi)物體的目的。
背光補償，也稱為逆光補償，是把畫面分成幾個不同的區(qū)域，每個區(qū)域分別曝光。在某些應用場合，視場中可能包含一個很亮的區(qū)域，而被包含的主體則處于亮場的包圍之中，畫面一片昏暗，無層次。此時由于AGC檢測到的信號電平并不低，因此放大器的增益很低，不能改進畫面主體的明暗度，當引入逆光補償時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域進行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC放大器會有較高的增益，使輸出信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫明朗，大大降低背景畫面與主體畫面的主觀亮度差，整個視場的可視性得到改善.逆光補償雖然改善了拍攝主體的亮度，但是圖像質(zhì)量或多或少會劣化下降。
而寬動態(tài)這一技術是同一時間曝光兩次，一次快，一次慢，再進行合成使得能夠同時看清畫面上亮與暗的物體。雖然二者都是為了克服在強背光環(huán)境條件下，看清目標而采取的措施，但背光補償是以犧牲畫面的對比度為代價的，所以從某種意義上說，寬動態(tài)技術是背光補償?shù)纳墶?/p>
因為天然光線的排列是從120000Lux到星光夜里的0.00035Lux，室內(nèi)照度為100Lux，而外面風景的照度可能是10000Lux，因此當攝像機從室內(nèi)看窗戶外面，兩者對比就是10000/100=100∶1。這個對比人眼能很輕易地看到，由于人眼能處理1000∶1的對比度，但傳統(tǒng)的安防監(jiān)控攝像機則不行，它只有3∶1的對比機能。
因此，在泛起明暗反差較大或逆光的場景應用安防監(jiān)控攝像機時，會使整個圖像中明亮的區(qū)域曝光過度、較暗的區(qū)域曝光不足，而看不清圖像最亮與最暗部門。如在銀行儲蓄所、重要場所出進口等。由于從窗外射入的強光和從天花板上的熒光燈照射的柔和光線都可能對當時室內(nèi)外景象的捕捉造成難題，不能同時將反差很大的室內(nèi)外場景清楚地拍攝下來。
其所拍攝圖像會泛起背景過亮遠景過暗，或背景清楚遠景過暗及遠景適合背景過亮的情況。最早的解決方法，一般會采用背光補償技術或在室內(nèi)外架設兩臺攝像機來適應較大的光線反差，但效果不理想。擴展動態(tài)范圍的技術隨之應運而生，即現(xiàn)今所說的寬動態(tài)WDR技術。
寬動態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示，在以100IRE為標準時，換算公式：N dB=20log(V2/V1)。普通攝像機(稱V1)的寬動態(tài)值為10dB ,如寬動態(tài)為48 dB ，與普通攝像機之間的差為38 dB，V2/V1=80，說明與普通攝像機寬動態(tài)差為80倍，松下第三代寬動態(tài)攝像機是54 dB，V2/V1=160倍。池上ISD-A10攝像機典型動態(tài)范圍95 dB，V2/V1=17782倍，最大寬動態(tài)范圍120dB，V2/V1=316227倍。從“倍數(shù)”上看，采用Pixim DPS技術的攝像機，寬動態(tài)范圍要比CCD寬動態(tài)范圍有極大的提高。
寬動態(tài)攝像機攝像機的最低照度是指當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號幅值下降為標準幅值700mV的50%--33%(視頻標稱值為1V，標準值為700mV)：另一種最低照度為CCD上的光照度,也即是CCD的感光度。CCD的光照度值遠低于攝像機的最低照度值，很多不法商人就將CCD的最低照度值標稱為攝像機的最低照度值，以蒙騙不知情者，這一點尤其體現(xiàn)在國內(nèi)的一些OEM產(chǎn)品以及一些雜牌、低端攝像機產(chǎn)品上。
CCD寬動態(tài)技術是采用特殊DSP電路，對明亮區(qū)域進行最合適的快門速度曝光，其后再對暗的部門用最合適的快門速度曝光，然后將兩個圖像進行DSP處理重新組合，使明亮的部門和黑暗的部門皆可看清。這種160倍動態(tài)范圍技術雖具有大的寬動態(tài)，實現(xiàn)圖像灰度的優(yōu)化等長處，但其對DSP機能要求很高。目前，因為CCD的特性限制，即便采用多次曝光取樣方式，攝像機的寬動態(tài)范圍也只能到66dB。
顯然，因為CCD的感光特性限制，在技術上很難再有重大突破，而CMOS攝像機因為其圖像傳感器本身的優(yōu)異機能，或有凸起的表現(xiàn)。如一般的線性輸出模式的動態(tài)范圍就可達40~60dB;因此可預見，未來的監(jiān)控攝像機屬于寬動態(tài)攝像機，而寬動態(tài)技術則屬于CMOS。
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