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寬動態 wide dynamic range 看圖說故事 (From:中國安防論壇:R2alex)

http://www.cpsf.net/a/a.asp?B=307&ID=258095&Ar=258284&AUpflag=1&Ap=2&Aq=2

所謂寬動態,就是把問題集中在解決逆光環境下所產生的問題.先借sdyanfeng的圖來看


攝像機在逆光時,因為整體入光量太大(窗外光線太強了),為避免過曝,快門速度會提高,這就導致背景(高亮度區)正常了,但主體(低亮度區)卻曝光不足因此就黑掉了.

現象一: 測光為整體測光,現在是高速快門. 主體曝光不足,背景曝光正確

但我們主要是要看到屋內的人,窗外的景色在監控上實在不重要,怎麼解決這問題? 就是改變測光的區域! 在D.S.P 內有個功能,就是能夠指定測光的範圍,一般把他定在中間1/9 區塊, 或是再加上下麵1/3合起來成一個凸字型.

D.S.P以這區塊來測光,因為這區塊內光線較暗,所以快門速度就降下來了,導致這區塊內曝光是正常的,但窗外就會過曝,如下圖


現象二: 測光為區域測光,現在是低速快門, 主體曝光正確,背景過曝說到這裏,有人會說:”這不就是背光補償嘛!”,對! 就是背光補償,那跟寬動態有什麼關係?

呵呵! 所謂寬動態,就是能夠兼具上面兩圖的優點,把主體跟背景都能曝光正常.
就像下麵這張圖一樣.


那要怎樣才能達到這種效果呢?

會電腦的人就知道了,如果你有一張高快門的,再一張低快門的,就能湊出來了,把高快門那張的背景剪下來


再把低快門那張的背景剪下來


兩張一加:


這不就搞定了!
當然,不能用滑鼠一點一點來弄,來不及了,因此,得寫個軟體,自動去判別明暗程度,自動取要的圖,自動加起來,最重要的,要每秒能處理25禎,再開顆 D.S.P,把軟硬體包在一起,就成了” 寬動態D.S.P 了

到這裏,我們瞭解到:”寬動態影像必需有專用DSP,而且影像是”做”出來的!”

有了D.S.P, 問題又來了,那裏去找來低快門及高快門各一張的圖讓它處理?

用兩顆CCD? 一個高快門,一個低快門? 那不成! 怎麼擺角度都不可能一樣,

解決方法就是用一顆CCD,但是上面的每一點在單一時間內曝光兩次,一次長曝光(低快門),一次短曝光(高快門),所以每一點都有兩個資料輸出,就叫”雙輸出CCD”,正因為每點有兩個資料輸出,總資料量就比一般CCD多了一倍,因此傳輸的速度得大上一倍才能把資料搬出來,所以又叫”雙速CCD(Double Speed CCD).

就這樣了! 雙輸出CCD 扔出一個長曝光及短曝光的訊號給DSP, DSP去運算再加總, 所謂”寬動態攝像機”就出來了.

這種搞法是松下在10年前搞出來的,但搞出來後取名字就有問題了,”寬動態”(Wide Dynamic)這名詞以前已經有人用過了,再用就不稀奇了,因此就改個名稱叫”超動態”(Super-Dynamic),簡稱SD
.
上面講過了,這種寬動態效果是做出來的,因此早期有些問題,例如無法即時處理(會有一些延遲),在明暗交接處沒法處理的很智慧(會有毛邊),影像不自然(“做”出來的) 等等….經過不斷改良,推出新DSP,就有所謂 SDII, SDIII,(就是第二代第三代啦!),當然,都是松下的,它D.S.P又不外賣,所有的廠家只能幹瞪眼了!

直到這幾年,索尼推出所謂SS-2 D.S.P 及 Double Speed CCD,才有廠家能拿來搞一搞,不過索尼還是維持它一貫傳統:D.S.P超難搞定!而且須用兩顆DSP才能實現寬動態功能,還要加個功能表(O.S.D),所以當然就賣的貴了,多付出那些錢,得到那些效果,值不值得就看人了.

因此,除了松下的”超動態”,現在市面上所謂”寬動態”CCD攝像機,幾乎都是SONY SS-2 方案, 而且要兩顆DSP在上頭的.

還有,因為CCD每點”總”曝光時間是固定的,所以得配自動光圈鏡頭才行.

說到這裏,就不能不說PIXIM 方案了,在這論壇內PIXIM的介紹已經很多了,它是用顆C-MOS ,DSP內包了顆ARM9處理器來處理,從資料上看來,它是透過改變C-MOS上每一點的A.G..C 來達成這個效果(真實狀況還待眾高手來證實了),因此早期的PIXIM一樣有影像不自然的缺點(也是”做”出來的),還有是C-MOS先天上照度較差,在低照時影像會無法即時(禎累積),不過這幾年來PIXIM不斷在進步倒是真的, 因為在我們這兒,想搞PIXIM得先付筆權利金,由它提供全部方案,照著做就行了,挑戰性太低了,到現在我還是沒去搞 (實際上是捨不得那筆權利金,呵呵!)

所以,目前所謂寬動態機,基本上只有三種: 松下SDIII , 索尼SS-2方案及PIXIM C-MOS方案.

而前面那幾張圖,只是拿來講解的示意圖,在實際使用上並不是都能達到那效果,想把寬動態攝像機當萬靈丹是不可能的, ,多付出那些錢,得到那些效果,值不值得就看人了.

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