潮宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。
宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面,室内照度为100Lux,而外面风景的照度可能是10,000Lux,对比就是10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到,因为人眼能处理1000:1的对比度,然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题,传统摄像机只有3:1的对比性能,它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光,但是室外的影像会被清除掉(全白);或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光,但是室内的影像会被清除(全黑)。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。
自从40多年前摄像机的出现至今,从最早的真空管摄像机到现在的以CMOS、CCD、DPS为感光器件的设想,而宽动态摄像机也在此基础上逐渐流行起来,关于不同技术的各种争论与探讨此起彼伏。
2005年开始,摄像机逐渐出现群雄逐鹿的竞争局面。这种局面将会随着摄像机技术的不断更新以及更多品牌的进入而逐渐白热化。随着摄像机更大范围的普及应用,其自身的优点与缺陷会同时存在,而对于摄像机监看效果要求的不断提高,特别在一些明暗反差过大的场景中,传统普通摄像机对单一图像中最亮和最暗部分的平衡调整能力非常有限,一般以摄取进来的所有光线的平均值为基准,并决定曝光等级。如何提高成像系统中的动态范围,以便同时看清视场内前景与背景物体一直是研究者的目标。于是,具有良好宽动态功能:(Wide-dynamic)的摄像机逐渐成为各大摄像机生产厂商的目标和关注的焦点。
动态范围的概念
动态范围最早是信号系统的概念,一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中,多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围,比如在音频工程中,一个放大器的动态范围可以表示为:D= log(Power_max / Power_min)×10。
数字像机也可看作一个信号系统,所以动态范围可分为两个部分,即光学动态范围和输出动态范围。
光学动态范围
当在强光源(日光、灯具或反光等)照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时,摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度显现为白色,而晦暗区域因曝光不足成为黑色。可见,摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在着局限的,这种局限我们通常称为光线的“动态范围”。其广义是指摄像机对拍摄场景中景物光照反应的适应能力,主要是亮度差和色温反差的适应范围。
光学动态范围(DR_Optical)=饱和曝光量/噪声曝光量(暗电流)。
数字相机的光学动态范围主要是由图像传感器决定的。其中饱和曝光量指的是图像传感器达到最大的饱和容量时的曝光量,即
