說到寬動態(tài),不少朋友恐怕對它沒有太多的陌生。的確,在許多的攝像機上,寬動態(tài)都是在應(yīng)對逆光環(huán)境下不可或缺的處理技術(shù)。由于它的出現(xiàn),使我們在強光環(huán)境的監(jiān)控下,也不會因為看不清黑黑的背影而無助的撓頭。不過,在我們享受到它的便利的時候,我們是否也知道它的工作原理呢?尤其在面對CCD與CMOS兩種不同的傳感器時,他們又有著什么樣的應(yīng)對方式呢?
CCD下的微處理器
對于CCD傳感器來說,由于其出現(xiàn)時間較早,而且在應(yīng)對低照度上也有著很強的表現(xiàn),所以在應(yīng)對逆光環(huán)境的狀態(tài)下,本身就有著非常強勁的工作基礎(chǔ)。而對于CCD傳感器下的寬動態(tài)實現(xiàn),也基本上都是采用CCD與DSP微處理器來實現(xiàn)的。
說到DSP微處理器,可能不少的用戶還覺得有些陌生的感覺。他是根據(jù)數(shù)字信號的處理原理和數(shù)字模型與算法,專門設(shè)計的數(shù)字信號處理芯片。由于在工作中,具有很強的設(shè)備集成能力,因此許多模擬信號處理器無法完成的工作,也都可以在這種處理器中完成,包括一些對于圖像信號的檢測、過濾、處理等,因而,這也為CCD技術(shù)下的寬動態(tài)圖像處理做了重要的鋪墊。
CMOS下的像素處理系統(tǒng)
在CCD設(shè)備的寬動態(tài)實現(xiàn)中,通常采用的是CCD與DSP配合的處理方式,它與一些監(jiān)控設(shè)備解決低照度問題的方法相似,即先對場景中明亮的區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光,然后將圖像信號存放至緩存中,再對暗部區(qū)域進(jìn)行二次的慢速曝光,得到暗部的區(qū)域圖像并且同樣儲存。然后,利用上面提到的DSP特有而且豐富的處理能力,將兩幅圖亮度適當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行剪裁,然后拼合成一個清晰的可見圖像。這樣就解決了光線差造成的監(jiān)控模糊。提升了不同照度下的清晰度。
CMOS下的像素處理系統(tǒng)
隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的廣泛,大家對高清監(jiān)控需求的提升,CMOS的日益普及也給寬動態(tài)的處理方式帶來了新的調(diào)賬。由于CMOS與CCD二者在工作特點上的不同,因此,原有的DSP方式已經(jīng)難以滿足CMOS的工作需求,因此,寬動態(tài)處理的新道路也就就此打開了。
在上個世界末,為了應(yīng)對CMOS傳感器下對于寬動態(tài)的新需求,美國人發(fā)明了新的圖像拾取系統(tǒng),即DPS數(shù)字像素處理系統(tǒng)。在處理過程中,DPS采用的是每一個像素單獨曝光和ARM7控制技術(shù),從數(shù)值上來講,在采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機,它的動態(tài)范圍即可到達(dá)95dB,甚至可至120dB。在擴大動態(tài)范圍的同時,DPS也解決了CCD傳感器在處理動態(tài)范圍和色彩真實性上的不足,因而使這種技術(shù)的攝像機,在數(shù)字圖像傳感器里每一個像素中都使用了一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,將捕捉到的光信號直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,從而最大程度地降低了信號在排列中的衰減和干擾。提升了成像的質(zhì)量。
DSP與DPS到底誰強誰弱?
通過對上面技術(shù)的分析,我們了解到,由于CCD與CMOS都采取了各自不同的而且又十分有針對性的處理方式,因而在面對復(fù)雜的逆光環(huán)境時,也都有著十分不錯的成像效果。不過,在對比上,他們之間又誰更勝一籌呢?
如果細(xì)致了解了DPS特點分析的讀者可能會注意到,我們之前已經(jīng)提到過,由于DPS的工作方式主要是通過對像素點的處理,所以相比于CCD二次曝光的工作方式,它在成像能力上就有了更高的動態(tài)范圍,同時在色彩還原的真實性上,通過對像素的處理顯然也要比單純的圖像拼接有著更加精細(xì)的保障。
不過,CMOS搭配DPS的工作方式也并非就是完美無缺的,由于DPS是基于每個像素單獨處理的技術(shù),因而在每個像素上都配置了一套獨立的處理電路,這也就大大減小了每個像素的感光面積,即感光量的降低,這就對CMOS和DPS攝像機的靈敏度,帶來了很大的負(fù)面效應(yīng)。
當(dāng)然,從長遠(yuǎn)上來看,隨著CMOS傳感器應(yīng)用的日益普及,以及視頻成像領(lǐng)域在技術(shù)上的不斷求精,寬動態(tài)的未來發(fā)展恐怕依然是CMOS的天下,尤其是當(dāng)前CMOS在高清領(lǐng)域有著出色發(fā)揮的前提下,CCD更是被擠到了一個尷尬的位置。這也注定了CMOS與DPS的寬動態(tài)形式有著更加廣闊的發(fā)展空間。
而對于我們消費者來說,無論是哪項技術(shù),作為一項重要的光線調(diào)節(jié)手段,它的發(fā)展注定會給我們的監(jiān)控帶來更多的便利。也只有寬動態(tài)本身的不斷發(fā)展與完善,才能讓我們更快更多的去接受他們的便利,從而去認(rèn)可它,讓它走入我們生活中的方方面面