摄像机参数常见问答

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1、摄像机参数常见问答摄像机参数常见问答问：什么是最低照度？什么是感光度？0.0001Lux 代表什么？答：最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，换句话说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型 CCD 制造商都有自己测量 CCD 感光度的方法。然而一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.01Lux，F10）的摄像机完全一样！问：F2.0、f3.4 毫米代表什么意思？我如何通过这些数字来选择镜头？答：F 表示镜头的孔径，F 停止 2:1 和 f3.4 毫米表示镜头的焦距是 3.4 毫米。镜头 F2.0 和 f3.44 采用非常经济的形式，应此价

2、格较低，广泛应用于单板摄像机，F2.0 的镜头的孔径能收集人眼一半的光线，f3.4 毫米的镜头在 1/4 英寸 CCD 上有 60 度的视角，在 1/3 英寸 CCD 上有 90 度视角，非常接近于人眼的视角。人眼的两只眼睛能包含更大的视角，就像是上帝巧妙的设计，从人到人一般有 150 到 180 的角度，但是请记住，F 停止和 f 焦距只是一个镜头的基本参数，并不代表质量。一个具有同样 F 停止和焦距的优质镜头能比具有同样参数的劣质镜头贵 100 倍，请参阅下一个问答详细了解。问：漏光排斥比的物理含义是什么？答：漏光是由 CCD 传感器设计的缺陷造成的，每个摄像机有一个 CCD 传感器，由于

3、 CCD 传感器的缺陷，进入 CCD 传感器的强光 将会穿透抵抗层产生过度的影像，这些不需要的影像称做拖光，CCD 摄像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比。问：什么事 CMOS 摄像机？和 CCD 摄像机有何不同？答：CMOS 传感器是一种通常比 CCD 传感器低 10 倍感光度的传感器。因为人眼能看到 1Lux 照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD 传感器通常能看到比人眼略好在 0.13Lux，是 CMOS 传感器感光度的 3 到 10 倍。 什么是峰值感应模式？答：峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数，使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求，如在黑夜抓取一个白点的影像，

4、而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩。这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用。什么是星光摄像机？星光 CCD 摄影机，光子在 CCD 传感器上比普通 CCD 摄像机最大曝光时间（1/60 或 1/50 秒）长 2 到 128倍（12 秒）的聚集。因此，摄像机产生可用影像的最低照度就降低了 2 到 128 倍。使用带有帧累积技术的星光摄像机，用户可以在星光照度情况（0.0035Lux）下看到彩色影像，而在多云的星光照度情况（0.0002Lux）下看到黑白影像，城市中散布的背景光（比如光污染）足够产生良好的彩色曝光。问：什么是超高感度摄像机？它的优点和缺陷在哪里？答：“

5、EX-View“是索尼公司研发用来提高其 CCD 感光度的一个感光度提高技术，一是两个可见光的因素，二是四倍近红外波的波长。EX-View 是索尼专有技术，每个 CCD 基础光电二极管的 P/N 接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率。另外，每个光电二极管（描绘影像上的一个像素）有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体接口。它的结果对比于索尼提供的 CCD 可视范围提高了可见光的 2 倍和近红外光（800900 纳米）的 4 倍感光度。EX-View 的 Lux 效率比优质的“Super HAD“可见光和近红外光波场高出了 2 倍。EX-View 技术的缺陷在于，

6、因为 CCD 芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质，索尼公司只有有限的传感器部分供货。按照索尼的讲法，相比于 Super HAD 传感器，EX-View 芯片的光电二极管还有一些潜在的不完美的地方。这些很少的有缺陷的 CCD 元素可能会有故障，因此会导致“死亡像素“，会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点。CCD 芯片已知不管是在储存或使用中死点都会不断增长。 举个例子，一个从索尼工厂出来的 EX-View CCD 只有 3 个死点，但是在运输的过程中可能增加到 5 个，到了摄像机厂商的仓库时可能增长到 7 个并会继续增长，比如，当安装在 CCD 摄像机上时增长到 12 个。到摄像机到达用户

7、时数量可能增长到 15 到 30 个。这个过程会一直持续到有缺陷的光电二极管都稳定下来。索尼认为死点数量增长的原因是由于宇宙射线破坏了一些 CCD 矩阵的缺陷接口。由于制造过程的感光本质，EX-View CCD 芯片的产量是比较低的，可以使用的单位也是有限的产量。制造过程的高成本组合使得 EX-View CCD 芯片更适合应用于特殊领域（如科研、工业），这里使用高亮感光度的芯片是非常重要的，但是在普通的监控摄像机应用上使用却是不划算的。问：什么是超高解析 CCD 摄像机？答： 目前市场上的索尼 CCD 摄像机几乎都使用了超高解析技术。超高解析能比传统旧型号的 CCD 提高 2倍的感光度和 6d

8、B 的漏光排斥比。松下认为他们的最新 37 个系列和索尼超高解析一样的好，而 39 个系列和索尼 EX-View 在可见光范围有同样的效果。索尼 Ex-view CCD 相比于超高解析在近红外光区域（800900 纳米）有 4 倍的感光度，然而这个优点只有需要在夜视时能取得很好的效果。如果不能正确地使用，这个优点几乎没有用处，因为红外线会导致色彩失真，由于红外线聚焦较深的物理特性导致影像模糊，特别在使用某些镜头的时候会导致全息影像。问：什么是超宽动态？超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 120,0

9、00Lux 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。问：什么是星光模式

10、？星光模式能让 CCD 摄像机在非常弱的光线情况下，比如 0.0002Lux 照度等级，看到清晰的彩色影像。所有的 CCD 摄像机都是设计工作在 1/50,1/601/2000 秒的快门速度，因此最低照度等级或者称为感光度在使用 F1.2 和 5600k 条件下限制在 3 到 6Lux。星光模式 CCD 摄像机专有数字讯号处理器能使得 CCD 的快门速度低到 110 秒，因为长时间快门打开的物理原理，CCD 可以收集到更多的光子，因此比传统摄像机提高 100 到 600 倍的感光度。问：什么是背光补偿？背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移到中间、上下左右或者荧

11、幕的任一位置。一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如 1/60 秒的快门速度和 F2.0 的光圈的选择，然而一个主要目标后面的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的，摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级，这并不是一个好的方法，因为当快门速度增加的时候，光圈会被关闭导致主要目标变得太黑而不被看见。为了克服这个问题，一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。影像首先被分割成 7 块或 6 个区域（两个区域是重复的），每个区域都可以独立加权计算曝光等级，例如中间部分就可以加到其余区块的 9 倍，因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰，因为曝光主要是参照中间

12、区域的光线等级进行计算。然而有一个非常大的缺陷，如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置，目标会变得非常黑，因为现在它不被区别开来已经不被加权。问：什么是无色滚动？答：数字讯号处理器视频摄像机使用在荧光灯下时，只能产生严重色滚动的影像。影像会从白色转变成蓝色、粉红色再回到白色，如此循环。这是因为交流电源运行在 50/60 赫兹所引起的问题。白热灯泡能提供稳定的光线，而日光灯的光线由于交流电的强度和色彩以 8.3ms 的速度在变换而波动。传统摄像机计算出白平衡需要 100150ms（0.10.15） ，比交流电慢了 8.5ms，因此永远不能赶上。对当前影像通过 8 次循环周期才能清楚地产生色滚

13、动。问：什么是垂直同步、彩色视频复合信号同步、外同步、直流线锁定和完全同步？答：这是摄像机之间不同的同步方法。全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影棚摄像机之间完全同步最好的方法。它将同步：水平，垂直，偶数/奇数区域，色彩触发频率和阶段。垂直同步是最简单的方法来同步两部摄像机，通过垂直驱动频率来保证视频能够采用老式的切换期或者四分割机器，在同一个监视器上显示几个影像源。垂直驱动信号通常由重复频率 20/16.7 毫秒（50/60 赫兹）和脉冲 13 毫秒宽度的脉冲组成。彩色视频复合信号代表视频和彩色触发信号，意味着摄像机能和外部的复合彩色视频信号同步。然而尽管称作彩色视频复合信号同步，实际上只

14、进行水平同步和垂直同步，而没有色彩触发同步。外同步非常类似于彩色视频复合信号同步。一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频信号，一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号，提取水平和垂直同步信号来做同步。直流线锁定是一种古老的技术，利用直流 50/60 赫兹电源线电流来同步摄像机。因为直流 24 伏电源广泛使用于多数建筑物防火警报系统，由于非常容易获得。由于老型号的切换器和分割系统没有数字记忆功能，要保持稳定的影像，摄像机之间的同步非常必要，直流线锁定就是摄像机同步于交流 50/60 赫兹，彩色信道之间时间的关联和水平/垂直信号没有约束会导致糟糕的色彩转换（色彩阶段设计），因此所有使用交流线锁

15、定的用户不可避免地失去很好的色彩转换。幸运的是，现在的分割器和 16 通道复合处理器以及硬盘录象机都有内部记忆体来克服这个问题，不再需要同步信号，因此交流线锁定可能若干年后会被淘汰掉。问：CCD 摄像机最小能到什么程度？是 11.5X50 毫米或者 22X23 毫米的极限吗？答：CCD 摄像机尺寸主要依赖于 4 个主要的部件，CCD 传感器的尺寸，数字讯号处理器，CDS 和垂直驱动。因为这些芯片必须由不同的半导体技术制造，所以不可能合并到一个单 IC 中，CCD 传感器作为主要的部分，已经大幅缩小了，从 2/3 英寸到 1/2 英寸到 1/3 英寸到 1/4 英寸和 1/6 英寸及 1/7 英寸，然而 CCD尺寸越小感旋旋光性能就越差，因此 1/6 英寸 CCD 就已经比 1/4 英寸差了很多，因此 1/4 英寸 CCD 多年来一直是主流。一个 1/4 英寸 CCD 具有 10X10 毫米的尺寸成为主要部件，数字讯号处理器如果采用 15X15毫米 QFPGA 封装将大于 CCD，进一步加大摄像机单板的尺寸。当今多数公司只能缩减 CCD 摄像机板机尺寸到 44X44 毫米。