什么是寬動(dòng)態(tài)技術(shù)

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對比下讓攝影機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在影像中同時(shí)存在時(shí)，攝影機(jī)輸出的影像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響影像質(zhì)量。攝影機(jī)在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動(dòng)態(tài)范圍DynamicRange”。

廣義上的“動(dòng)態(tài)范圍”是指某一變化的事物可能改變的跨度，即其變化值的最低端極點(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值。這是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的概念，在談及攝影機(jī)產(chǎn)品的拍攝影像指針時(shí)，一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝影機(jī)對拍攝場景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。

實(shí)現(xiàn)WDR方式現(xiàn)有二種方式:

1.CCD+DSP技術(shù)

DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)影像檢測、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的校正、自動(dòng)聚焦等。

二次拍攝曝光原理

超級寬動(dòng)態(tài)技術(shù)常使用雙速CCD配合DSP的處理方式。這種雙曝光(或雙快門)技術(shù)的核心是針對明暗反差較大的場景，攝影機(jī)先對明亮區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的影像并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中;然后再對場景中暗部區(qū)域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫面清晰的影像也存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中。以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理合并運(yùn)算法，將兩幅影像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見的影像。這樣就能避免亮部曝光過度和暗部曝光不足的問題，從而使整個(gè)畫面明區(qū)與暗區(qū)都清晰可見，以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的處理效果。但如果采用不同品牌型式的DSP芯片，在具體細(xì)節(jié)上就會(huì)有明顯差別，比如對靈敏度、色還原度、白平衡等的處理。

2.CMOS+DPS(ISP)技術(shù)

美國Pixim公司在斯坦福大學(xué)20世紀(jì)90年代技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)了一種基于CMOS技術(shù)的新型的影像擷取系統(tǒng)——DPS(ISP數(shù)字像素處理系統(tǒng))，此系統(tǒng)可以通過其超強(qiáng)的寬動(dòng)態(tài)功能來獲得高質(zhì)量的圖片。寬動(dòng)態(tài)功能劃時(shí)代地提升了一幅影像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達(dá)到比CCD更真實(shí)、更清晰的影像。在寬動(dòng)態(tài)處理上，DPS(ISP)采用的是每一個(gè)畫素單獨(dú)曝光和ARMCPU的控制技術(shù)，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS(ISP)技術(shù)的CMOS攝影機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)95dB，甚至可至120dB(好笑的是,這些數(shù)值大as大陸的技術(shù)顧問都不認(rèn)同廠商的說法)。在擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，DPS也解決了CCD傳感器在處理動(dòng)態(tài)范圍和色彩真實(shí)性上的不足，其色彩還原性更加真實(shí)，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝影機(jī)在數(shù)字影像傳感器里每一個(gè)畫素中都使用了一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號時(shí)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最大程度地降低了信號在排列中的衰減和干擾(CMOS最大特點(diǎn))。

寬動(dòng)態(tài)計(jì)算技術(shù)知識(shí)

寬動(dòng)態(tài)范圍dB值是影像能分辨最亮的亮度信號值與能分辨的最暗的亮光信號值的比值。寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示，在以100IRE為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，換算公式：NdB=20log(V2/V1)。普通攝影機(jī)(稱V1)的寬動(dòng)態(tài)值為10dB,如寬動(dòng)態(tài)為48dB，與普通攝影機(jī)之間的差為38dB，V2/V1=80，說明與普通攝影機(jī)寬動(dòng)態(tài)差為80倍。