Fixed IRIS camera 和 auto (DC) IRIS camera 曝光的差異

最近在推廣”如何升級成自動光圈”的解決方案.
這個方案的內容大意是….如何不改變現有的isp，外加一個簡單ic就可以讓原本固定光圈攝影機系統升級成自動光圈…
以前沒有很認真注意這塊的時候,
認為自動光圈和固定光圈只是差異在用機械的模式去調整進光亮..
也認為大光圈的鏡頭就是最好的錯誤迷失……

最近和一些業界朋友聊天,越來越有感覺…
A.決定影像的畫面三個因子
1.光圈:
光圈越大,其F number 數字越小,進光亮越大。進光量大可以滿足低照…但相對的在亮的環境中…景深變小…..景深變小,就是背景會模糊…這可不是監控所樂見的..
相反的,光圈越小,其F number 數字越大,進光亮越小。一般說來可以照出長景深,畫質銳利，容易照成星芒，卻會犧牲低照度..
如果光圈縮的更小的話,有可能造成物極必反,畫質會受到光的繞射，反而影像會沒有這麼銳利..
↓大光圈，景深變小(背景模糊)

↓正常情況的小光圈，景深比較長 (背景清晰)

圖片來源:
http://www.cmarket.tw/apd123/1010?n=convew&i=918



2.shutter:
快門越快,曝光時間越少…通常在亮的時候會快一點;
快門越慢,曝光時間越多…通常在暗的時候會慢一點;如果太慢可能照成拖影….

3.auto gain control:
由電子方式來放大訊號,放大越大,其Noise 越大…


B.固定光圈camera vs DC IRIS camera.
再看看固定光圈的 camera 及自動光圈的 DC iris camera的比較
↓這就是Fixed iris camera…鏡頭是固定光圈。控制影像只有 shutter及 gain…光圈是固定

↓這是auto IRIS 的攝影機…鏡頭有插電。控制影像有自動光圈、 shutter及 gain…

1.固定光圈camera
a.大的固定光圈及小的固定光圈鏡頭的比較

如果採用大的固定光圈,當光線非常強的時候,只能靠Shutter去縮短曝光時間,
大光圈在低照度會優勢,讓Noise比較不容易出來。相反的在亮的情況下,影像銳利度及景深都會被犧牲..
採用小光圈的情況，就剛好相反….

b.flicker可能發生
若在室內環境下,Shutter時間如果不是日光燈60hz(台灣而言) 的整數倍,有可能照成Flicker..

↓Flicker(閃爍)的示意圖

2.自動光圈camera
a.大小光圈可自動調整
  在亮的情況下,可控制光圈讓他盡量縮小，滿足大景深…；
  相反的在暗的情況,可控制光圈讓他盡量變大,滿足低照度….

b.flicker 比較不會發生…
  若在室內日光燈下,可調整shutter 滿足 日光燈60hz (台灣而言)的整數倍,可以避開Flicker
簡單的說,自動光圈 camera 可以讓使攝影機在強光時候,可以有大景深;在暗的時候滿足低照度….同時也可以解決室內的flicker的問題….

C.自動光圈鏡頭,為何會有P-IRIS及 DC IRIS的差異
http://febon.blogspot.com/2011/02/p-iris-dc-iris.html
兩者都是可以控制光圈的大小,重點在於"準確度"

P-iris是用步進馬達控制光圈,光圈的大小 很準確…
但是 DC Iris 是由電流驅動,他的控制光圈的大小無法得到一個精確值。既然無法得到一個最佳的光圈值，那麼P-IRIS 就會相對比DC-IRIS 更精確…
1.P-iris景深會比較深…(相對於DC IRIS)
2.P-iris遇到強光,可避免模糊(相對於DC IRIS)