攝像機(jī)技術(shù)專題|深度解析低照度
來源:Lumens 編輯:swallow 2020-12-23 08:52:56 加入收藏
低照度,全稱最低照明度,是測量攝像機(jī)感光度的一種方法,表示攝像機(jī)的感光度或靈敏度。簡單來說,攝像機(jī)能在多黑的條件下看到可用的影像,最低照度越小,對拍攝環(huán)境照度要求越低,在英國以尺燭光(Lumen)作為單位,在歐洲以Lux作為單位。但因沒有管理的國際標(biāo)準(zhǔn),因此每個制造商都有自己測量感光度的方法。在選購攝像機(jī)時,面對不同廠家對攝像機(jī)指標(biāo)參數(shù)的不同表達(dá)方式,在缺乏指標(biāo)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的參考及無法進(jìn)行逐個攝像機(jī)的低照度效果測試,往往會讓用戶無從辨別其中的性能優(yōu)劣。那么,我們是否能夠通過看懂?dāng)z像機(jī)低照度的參數(shù)指標(biāo),對它進(jìn)行分析解讀,從而衡量出不同攝像機(jī)低照度性能的優(yōu)劣呢?
從上圖來看,我們簡單對照度進(jìn)行了解,那么攝像機(jī)的低照度是不是就是簡單的用Lux就可以體現(xiàn)?答案是否定的,在任何一份準(zhǔn)確專業(yè)的攝像機(jī)參數(shù)資料上,攝像機(jī)低照度指標(biāo)應(yīng)該至少表示為如下格式:XX Lux (F X X IRE)。從格式上看,判斷低照性能至少和兩個參數(shù)有關(guān),即配用鏡頭的F值,IRE值。完善這些參數(shù),對比照度值才是具有意義的,那么小編帶大家認(rèn)識一下這兩個參數(shù)值。
F值
是測量鏡頭采集光線能力的方法,一個好的鏡頭能采集更多的光線并集中放射到CCD傳感器上,F(xiàn)1.4的鏡頭比F2.0的鏡頭能采集2倍的光線,換句話講,F(xiàn)1.0的鏡頭比F10的鏡頭能多采集100倍的光線,因此在測量中標(biāo)出F值是非常重要的,否則結(jié)果都是沒有意義的。
IRE值
攝影機(jī)的視頻輸出最大振幅一般設(shè)置在100IRE或者700毫伏,一個100IRE的視頻表示可以完全驅(qū)動一個監(jiān)視器表現(xiàn)最好亮度和對比度的優(yōu)質(zhì)影像,只有50IRE的視頻表示只有一半的對比度,30IRE或者210毫伏表示只有原始振幅的30%,通常30IRE是最低的表現(xiàn)可用影像的數(shù)值,一個標(biāo)準(zhǔn)的攝影機(jī)當(dāng)自動增益提高到最大增益時噪度等級應(yīng)該在10IRE,因此能提供3:1或10dB信噪比可以接受的影像。一個在10IRE下測量的結(jié)果可以比在100IRE下測量的結(jié)果高出10倍,因此沒有標(biāo)出IRE等級的結(jié)果實際上是沒有意義的。當(dāng)環(huán)境照度降低時,視頻幅度和IRE值都是隨之下降的。考察攝像機(jī)的低照度性能時,IRE值可能會很低,但是必須保證顯示出的視頻還是有意義的。了解完了影像低照度的參數(shù),那么低照度值又分為哪幾個級別呢?
暗光級:0.1Lux
月光級:0.01Lux
星光級:0.001Lux及以下
為了提高攝像機(jī)在暗處的低照表現(xiàn),各大品牌又通過以下幾大方向做著努力。鏡頭:作為攝像機(jī)的重要組成部分,其是光線進(jìn)入攝像機(jī)的第一道入口, 其攝取光線的多少直接決定了成像的清晰度。而通常用“進(jìn)光量”的大小來衡量鏡頭對光線的攝取能力,鏡頭的進(jìn)光量可以用F值(光闌系數(shù))表示。F值=f(鏡頭焦距)/D(鏡頭的有效口徑),它與口徑成反比,與焦距成正比。在焦距相同的條件下,選擇口徑越大的鏡頭,鏡頭進(jìn)光量就越大,也就是需要選擇F值越小的鏡頭。
圖像傳感器Sensor是光線進(jìn)入攝像機(jī)的第二道入口,從鏡頭透進(jìn)的光線會在這里成電信號。目前主流的傳感器有CCD和CMOS兩種,CCD的制造工藝較為復(fù)雜且技術(shù)壟斷在幾個日系廠家手中,成本較高,其在靈敏度及信噪處理等方面的表現(xiàn)優(yōu)于CMOS,而CMOS則具有低成本、低功耗以及高整合度的特點。但隨著CMOS技術(shù)的不斷發(fā)展,CCD和CMOS之間的差距正在逐漸減小,新一代的CMOS已經(jīng)極大地改善了在靈敏度方面的不足,成為高清攝像機(jī)領(lǐng)域的主流,現(xiàn)在市面上的星光級超低照度網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)基本上采用的都是高靈敏度的CMOS傳感器。另外,傳感器的尺寸大小也會影響其低照度效果,在同樣的光照條件下,尺寸越小,像素越高的攝像機(jī)低照度效果越差。
幀累積技術(shù):此類攝像機(jī)又稱為(畫面)累積型攝像機(jī),其獲得低照度下圖像的方法是通過電荷單幀累積方式增加sensor在單幀圖像的曝光量,從而提高攝像機(jī)對單幀圖像的靈敏度。這種方式也可以獲得較低的照度指標(biāo),但是需要降低圖像的連貫程度,所以選擇這種攝像機(jī)時要注意盡可能不要同云臺一起使用,否則會造成丟失畫面的現(xiàn)象。
雙濾光片技術(shù):日間彩色模式下的OLPF低通濾光片和夜間黑白模式下的DummyGlass自動切換。目的是在夜間接受更多的紅外光,提高最低照度;白天減少紅外光的采集,降低紅外光對彩色信號的干擾,配合專用的紅外照明設(shè)備,可以得到高清晰度的黑白圖像,實現(xiàn)零照度的監(jiān)控(完全無光的情況下)。
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