什么是寬動(dòng)態(tài)技術(shù)

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝影機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。當(dāng)在強(qiáng)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(duì)亮度較低的區(qū)域在影像中同時(shí)存在時(shí)，攝影機(jī)輸出的影像會(huì)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)重影響影像質(zhì)量。攝影機(jī)在同一場(chǎng)景中對(duì)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(dòng)態(tài)范圍DynamicRange”。

廣義上的“動(dòng)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(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值。這是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的概念，在談及攝影機(jī)產(chǎn)品的拍攝影像指針時(shí)，一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝影機(jī)對(duì)拍攝場(chǎng)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。

實(shí)現(xiàn)WDR方式現(xiàn)有二種方式:

1.CCD+DSP技術(shù)

DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專門的數(shù)字信號(hào)微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號(hào)處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)影像檢測(cè)、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的校正、自動(dòng)聚焦等。

二次拍攝曝光原理

超級(jí)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)常使用雙速CCD配合DSP的處理方式。這種雙曝光(或雙快門)技術(shù)的核心是針對(duì)明暗反差較大的場(chǎng)景，攝影機(jī)先對(duì)明亮區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的影像并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中;然后再對(duì)場(chǎng)景中暗部區(qū)域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫面清晰的影像也存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中。以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理合并運(yùn)算法，將兩幅影像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見的影像。這樣就能避免亮部曝光過度和暗部曝光不足的問題，從而使整個(gè)畫面明區(qū)與暗區(qū)都清晰可見，以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的處理效果。但如果采用不同品牌型式的DSP芯片，在具體細(xì)節(jié)上就會(huì)有明顯差別，比如對(duì)靈敏度、色還原度、白平衡等的處理。

2.CMOS+DPS(ISP)技術(shù)

美國(guó)Pixim公司在斯坦福大學(xué)20世紀(jì)90年代技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)了一種基于CMOS技術(shù)的新型的影像擷取系統(tǒng)——DPS(ISP數(shù)字像素處理系統(tǒng))，此系統(tǒng)可以通過其超強(qiáng)的寬動(dòng)態(tài)功能來獲得高質(zhì)量的圖片。寬動(dòng)態(tài)功能劃時(shí)代地提升了一幅影像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達(dá)到比CCD更真實(shí)、更清晰的影像。在寬動(dòng)態(tài)處理上，DPS(ISP)采用的是每一個(gè)畫素單獨(dú)曝光和ARMCPU的控制技術(shù)，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS(ISP)技術(shù)的CMOS攝影機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)95dB，甚至可至120dB(好笑的是,這些數(shù)值大a&s大陸的技術(shù)顧問都不認(rèn)同廠商的說法)。在擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，DPS也解決了CCD傳感器在處理動(dòng)態(tài)范圍和色彩真實(shí)性上的不足，其色彩還原性更加真實(shí)，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝影機(jī)在數(shù)字影像傳感器里每一個(gè)畫素中都使用了一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號(hào)時(shí)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最大程度地降低了信號(hào)在排列中的衰減和干擾(CMOS最大特點(diǎn))。

寬動(dòng)態(tài)計(jì)算技術(shù)知識(shí)

寬動(dòng)態(tài)范圍dB值是影像能分辨最亮的亮度信號(hào)值與能分辨的最暗的亮光信號(hào)值的比值。寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示，在以100IRE為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，換算公式：NdB=20log(V2/V1)。普通攝影機(jī)(稱V1)的寬動(dòng)態(tài)值為10dB,如寬動(dòng)態(tài)為48dB，與普通攝影機(jī)之間的差為38dB，V2/V1=80，說明與普通攝影機(jī)寬動(dòng)態(tài)差為80倍。