近幾年,前端攝像機市場的競爭已經(jīng)白熱化,如何在這片紅海中樹立起自己的航標?以當前的市場格局來看,用戶需求的細分化程度越來越深入,“超低照度”、“寬動態(tài)”、“智能透霧”等等這些從前只在高端產(chǎn)品中出現(xiàn)的名詞,如今已滲透到各個應(yīng)用領(lǐng)域。特別是超低照度攝像機,如今大多數(shù)生產(chǎn)廠家都已推出各具特色的不同價位的低照度高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,下面我們就從超低照度的技術(shù)發(fā)展路線和相關(guān)注意要點來逐步分析探討。
一、“超低照度”到底是什么?
根據(jù)標準化的定義,目前安防行業(yè)將前端攝像機分為四個等級:普通級攝像機,一般照度均大于0.1Lux;照度范圍在0.1 Lux至0.01 Lux之間的攝像機,一般被稱為低照度高清網(wǎng)絡(luò)攝像機;而被稱為月光級的攝像機,其照度范圍均在0.01Lux至0.001Lux;當照度范圍達到并超過了0.0001Lux的時候,便達到了“星光級”的超低照度攝像機。
上面的數(shù)值雖然一直以來都被用作衡量攝像機產(chǎn)品是否是低照度的標準,但是僅以此視作低照度產(chǎn)品的標桿,是完全不夠的,也是不負責任的一種表現(xiàn)。
那么,我們所說的“超低照度”到底是什么呢?根據(jù)無線電工程學會(IEEE)給出的標準定義:在廣播級視頻電平中,任何視頻信號在播放時的亮度電平都不能超過100IRE。當視頻輸出電平的振幅低于原始振幅的30%時,視頻信號提供的圖像將視為不可用。
加上了IRE標注的低照度產(chǎn)品就能視為可信嗎?回答依然是否定的,因為“光”的開口還被另一個器件——鏡頭把關(guān)著。
鏡頭的光圈大小,即f值的大小直接決定了產(chǎn)品的價格。光圈越大,f值越小,價格越高;反之亦然。一個需要鏡頭光圈f=0.9開口的星光級攝像機與一個需要鏡頭光圈f=1.2開口的星光級攝像機,你會選擇哪個產(chǎn)品?這個問題或許不好回答,但如果我們換種方式提問:一個價格2萬多元的星光級攝像機與一個價格只需要兩千元左右的攝像機,兩者功能無差異,只有鏡頭不同,大多數(shù)客戶都會選擇后者。
因此,本著“用戶至上,誠信為本”的原則,以筆者所在的東莞邁視電子有限公司為例,我們將在f=1.2,振幅電平等于50%IRE情況下,照度達到0.001Lux和0.0001Lux的攝像機叫做“月光級”和“星光級”攝像機,也只有這兩類產(chǎn)品才屬于“超低照度”攝像機的行列。以迅通的超低照度百萬像素寬動態(tài)高清網(wǎng)絡(luò)半球(月光級產(chǎn)品)為例,在同樣的幾乎無光的實驗室內(nèi),其圖像表現(xiàn),我們能夠捕捉到無光環(huán)境下的物品放置位置及亮光的存在。
1、CCD的超低照度之路
一塊CCD傳感器即是一個感光面,但其光感性能卻是由每個像素位的光感性能綜合決定的。以經(jīng)典的Sony HAD系列CCD傳感器為例,在HAD系列傳感器誕生之前,受限于當時電子制造業(yè)水平,CCD的光感性能在一段時間內(nèi)遭遇了難以逾越的物理屏障。
如何在越來越小的傳感器上得到質(zhì)量良好的成像與低照度表現(xiàn),第一代Super HAD傳感器給出了答案:通過在每個像素點上安裝經(jīng)過形狀優(yōu)化設(shè)計的鍍膜微小鏡片,以保證光線準確到達傳感器底部的基層板上,從而達到提高光利用率,使畫面更清晰,照度更低。簡而言之,Super HAD技術(shù)就是一個放在傳感器前面的高效率放大鏡,把光正確的引導至每個微小的像素孔里面,把原本灰暗的部分給點掃滅了。有了Super HAD技術(shù)的支撐,各大廠商紛紛推出了低照度攝像機產(chǎn)品,即在f=1.2的情況下,在光照強度不足0.1 Lux的環(huán)境中,輸出圖像依然能達到或超過30%IRE。
2、CMOS的超低照度之旅
圖像傳感器的次級市場年成長率高達30%以上,其中80%的份額屬于CMOS傳感器。
是什么原因讓CMOS發(fā)展如此驚人呢?對比CCD傳感器,CMOS的光感性能決定于整塊傳感器的受光面積,而非各像素點的入射光強度。這個特性對于科研人員來說,就如同要其去用斧子去劈一塊木樁與一根頭發(fā)的區(qū)別。劈木樁,你只要考慮木樁在哪,斧子是否夠利;然而要劈頭發(fā),首先得在動斧子之前找到那根頭發(fā),還得祈禱斧子下去時不要把頭發(fā)給吹走。
有了方向,對應(yīng)的方法就很簡單了。斧頭劈不開,那就換個可以倒立的木樁,如圖3;斧子劈不到中心,那就找個小點的“樹皮”薄點的木樁。通過如此舉措,CMOS傳感器成了“高性能”“低價格”的代名詞,也逐步被市場認同和接受。本文出自于東莞安視電子有限公司,
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