攝像機參數詳解
編者按：在閉路監控系統中,攝像機又稱攝像頭,嚴格的來說,攝像機是攝像頭和鏡頭的總稱.攝像機的核心是ccd,目前國內沒有ccd和生產能力,主要集中在日本和韓國.由于ccd在生產過程中分不同等級和和生產商獲得的途徑不同,造成ccd的采集效果也不同.本文詳細介紹攝像機的各種參數，供您參考！
攝像機參數詳解
面對一臺攝像機，有一個最簡單的檢測方法,就是將攝像機通電,不接鏡頭,用手遮住鏡頭接口,看圖像有沒有亮點,雪花大不大,然后接上鏡頭,將攝像機對準一個色彩鮮明的物體,查看監視器的顏色是否有偏色,圖像有無扭曲現象,色彩和灰度是否平滑.
由于攝像機的核心部件是ccd,所以其主要參數大多與ccd有關,下面就列出攝像機的主要參數:
1.問：什么是最低照度？什么是感光度？0.0001lux代表什么？
答：最低照度是測量攝像機感光度的一種方法，換句話說，攝像機能在多黑的條件下看到可用的影像。但是因為沒有管理的國際標準，因此每個大型ccd制造商都有自己測量ccd感光度的方法。然而一個標注為（1lux，f10）的攝像機能和標注為（0.01lux，f10）的攝像機完全一樣！！！奇怪嗎？為什么呢？
2.問：f2.0、f3.4毫米代表什么意思？我如何通過這些數字來選擇鏡頭？
答：f表示鏡頭的孔徑，f停止2:1和f3.4毫米表示鏡頭的焦距是3.4毫米。
鏡頭f2.0和f3.4~4采用非常經濟的形式，應此價格較低，廣泛應用于單板攝像機，f2.0的鏡頭的孔 徑能收集人眼一半的光線，f3.4毫米的鏡頭在1/4英寸ccd上有60度的視角，在1/3英寸ccd上有90度視角，非常接近于人眼的視角。人眼的兩只眼睛能包含更大的視角，就像是上帝巧妙的設計，從人到人一般有150到180的角度，但是請記住，f停止和f焦距只是一個鏡頭的基本參數，并不代表質量。一個具有同樣f停止和焦距的優質鏡頭能比具有同樣參數的劣質鏡頭貴100倍，請參閱下一個問答詳細了解。
3.問：漏光排斥比的物理含義是什么？
答：漏光是由ccd傳感器設計的缺陷造成的，每個攝像機有一個ccd傳感器，由于ccd傳感器的缺陷，進入ccd傳感器的強光 將會穿透抵抗層產生過度的影像，這些不需要的影像稱做拖光，ccd攝像機抵抗強光的能力稱為漏光排斥比。
4.問：什么事cmos攝像機？和ccd攝像機有何不同？
答：cmos傳感器是一種通常比ccd傳感器低10倍感光度的傳感器。
因為人眼能看到1lux照度（滿月的夜晚）以下的目標，ccd傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3lux，是cmos傳感器感光度的3到10倍。
5.什么是峰值感應模式？
答：峰值感應模式是用通過影像亮點代替整個影像的平均值來決定曝光指數，使用規則系統的用戶能應對最苛刻的要求，如在黑夜抓取一個白點的影像，而且還要看到這個小亮白點的細節和色彩。
這對于在夜晚使用攝像機抓取車牌號碼同時還要看到交通燈的顏色非常有用。
6.什么是星光攝像機？
星光ccd攝影機，光子在ccd傳感器上比普通ccd攝像機最大曝光時間（1/60 或 1/50 秒）長2到128倍（1~2秒）的聚集。因此，攝像機產生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用帶有幀累積技術的星光攝像機，用戶可以在星光照度情況（0.0035lux）下看到彩色影像，而在多云的星光照度情況（0.0002lux）下看到黑白影像，城市中散布的背景光（比如光污染）足夠產生良好的彩色曝光。
7. 問：什么是超高感度攝像機？它的優點和缺陷在哪里？
答："ex-view"是索尼公司研發用來提高其ccd感光度的一個感光度提高技術，一是兩個可見光的因素，二是四倍近紅外波的波長。
ex-view是索尼專有技術，每個ccd基礎光電二極管的p/n接口特殊組裝來獲得更好的光子到電子的轉換效率。另外，每個光電二極管（描繪影像上的一個像素）有一個覆蓋在上面的微型鏡頭能夠較好的記錄和聚焦光線到有效的半導體接口。它的結果對比于索尼提供的ccd可視范圍提高了可見光的2倍和近紅外光（800~900納米）的4倍感光度。ex-view的lux效率比優質的"super had"可見光和近紅外光波場高出了2倍。
ex-view技術的缺陷在于，因為ccd芯片制造過程的難度本質和芯片靈敏的本質，索尼公司只有有限的傳感器部分供貨。
按照索尼的講法，相比于super had傳感器，ex-view芯片的光電二極管還有一些潛在的不完美的地方。這些很少的有缺陷的ccd元素可能會有故障，因此會導致"死亡像素"，會在影像留下一些無法去除的得白點或黑點。ccd芯片已知不管是在儲存或使用中死點都會不斷增長。
舉個例子，一個從索尼工廠出來的ex-view ccd只有3個死點，但是在運輸的過程中可能增加到5個，到了攝像機廠商的倉庫時可能增長到7個并會繼續增長，比如，當安裝在ccd攝像機上時增長到12個。到攝像機到達用戶時數量可能增長到15到30個。這個過程會一直持續到有缺陷的光電二極管都穩定下來。索尼認為死點數量增長的原因是由于宇宙射線破壞了一些ccd矩陣的缺陷接口。
由于制造過程的感光本質，ex-view ccd芯片的產量是比較低的，可以使用的單位也是有限的產量。制造過程的高成本組合使得ex-view ccd芯片更適合應用于特殊領域（如科研、工業），這里使用高亮感光度的芯片是非常重要的，但是在普通的監控攝像機應用上使用卻是不劃算的。
8. 問：什么是超高解析ccd攝像機？
答： 目前市場上的索尼ccd攝像機幾乎都使用了超高解析技術。超高解析能比傳統舊型號的ccd提高2倍的感光度和6db的漏光排斥比。
松下認為他們的最新37個系列和索尼超高解析一樣的好，而39個系列和索尼ex-view在可見光范圍有同樣的效果。
索尼ex-view ccd相比于超高解析在近紅外光區域（800~900納米）有4倍的感光度，然而這個優點只有需要在夜視時能取得很好的效果。如果不能正確地使用，這個優點幾乎沒有用處，因為紅外線會導致色彩失真，由于紅外線聚焦較深的物理特性導致影像模糊，特別在使用某些鏡頭的時候會導致全息影像。
9.問：什么是超寬動態？
超寬動態是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色。
寬動態攝像機比傳統只具有3:1動態范圍的攝像機超出了幾十倍。自然光線排列成從120,000lux到星光夜里的0.00035lux。當攝像機從室內看窗戶外面，室內照度為100lux，而外面風景的照度可能是10,000lux，對比就是10,000/100=100:1。這個對比人眼能很容易地看到，因為人眼能處理1000:1的對比度，然而傳統的閉路監控攝像機處理它會有很大的問題，傳統攝像機只有3:1的對比性能，它只能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內目標的正確曝光，但是室外的影像會被清除掉（全白）；或者換種方法攝像機選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內的影像會被清除（全黑）。這是一個自從攝像機被發明以來就一直長期存在的缺陷。
10. 問：什么是星光模式？
答：星光模式能讓ccd攝像機在非常弱的光線情況下，比如0.0002lux照度等級，看到清晰的彩色影像。
所有的ccd攝像機都是設計工作在1/50,1/60~1/2000秒的快門速度，因此最低照度等級或者稱為感光度在使用 f1.2 和5600k條件下限制在3到6lux。星光模式ccd攝像機專有數字訊號處理器能使得ccd的快門速度低到 1~10 秒，因為長時間快門打開的物理原理，ccd可以收集到更多的光子，因此比傳統攝像機提高100到600倍的感光度。
11.問：什么是背光補償？
答：背光補償能提供在非常強的背景光線前面目標的理想的曝光，無論主要的目標移到中間、上下左右或者熒幕的任一位置。
一個不具有超強動態特色的普通攝像機只有如1/60秒的快門速度和f2.0的光圈的選擇，然而一個主要目標后面的非常亮的背景或一個點光源是不可避免的，攝像機將取得所有近來光線的平均值并決定曝光的等級，這并不是一個好的方法，因為當快門速度增加的時候，光圈會被關閉導致主要目標變得太黑而不被看見。為了克服這個問題，一種稱為背光補償的方法通過加權的區域理論被廣泛使用在多數攝像機上。影像首先被分割成7塊或6個區域（兩個區域是重復的），每個區域都可以獨立加權計算曝光等級，例如中間部分就可以加到其余區塊的9倍，因此一個在畫面中間位置的目標可以被看得非常清晰，因為曝光主要是參照中間區域的光線等級進行計算。然而有一個非常大的缺陷，如果主要目標從中閑移動到畫面的上下左右位置，目標會變得非常黑，因為現在它不被區別開來已經不被加權。
12.問：什么是無色滾動？
答：數字訊號處理器視頻攝像機使用在熒光燈下時，只能產生嚴重色滾動的影像。影像會從白色轉變成藍色、粉紅色再回到白色，如此循環。這是因為交流電源運行在50/60赫茲所引起的問題。白熱燈泡能提供穩定的光線，而日光燈的光線由于交流電的強度和色彩以8.3ms的速度在變換而波動。傳統攝像機計算出白平衡需要 100~150ms（0.1~0.15） ，比交流電慢了8.5ms，因此永遠不能趕上。對當前影像通過8次循環周期才能清楚地產生色滾動。
13.問：什么是垂直同步、彩色視頻復合信號同步、外同步、直流線鎖定和完全同步？
答：這是攝像機之間不同的同步方法。
全體鎖定是兩部用于精密的應用如廣播攝影棚攝像機之間完全同步最好的方法。它將同步：水平，垂直，偶數/奇數區域，色彩觸發頻率和階段。
垂直同步是最簡單的方法來同步兩部攝像機，通過垂直驅動頻率來保證視頻能夠采用老式的切換期或者四分割機器，在同一個監視器上顯示幾個影像源。垂直驅動信號通常由重復頻率20/16.7毫秒（50/60赫茲）和脈沖1~3毫秒寬度的脈沖組成。
彩色視頻復合信號代表視頻和彩色觸發信號，意味著攝像機能和外部的復合彩色視頻信號同步。然而盡管稱作彩色視頻復合信號同步，實際上只進行水平同步和垂直同步，而沒有色彩觸發同步。
外同步非常類似于彩色視頻復合信號同步。一個攝像機能夠同步于另一個攝像機的視頻信號，一個外同步攝像機能使用輸入的彩色視頻復合信號，提取水平和垂直同步信號來做同步。
直流線鎖定是一種古老的技術，利用直流50/60赫茲電源線電流來同步攝像機。因為直流24伏電源廣泛使用于多數建筑物防火警報系統，由于非常容易獲得。由于老型號的切換器和分割系統沒有數字記憶功能，要保持穩定的影像，攝像機之間的同步非常必要，直流線鎖定就是攝像機同步于交流50/60赫茲，彩色信道之間時間的關聯和水平/垂直信號沒有約束會導致糟糕的色彩轉換（色彩階段設計），因此所有使用交流線鎖定的用戶不可避免地失去很好的色彩轉換。幸運的是，現在的分割器和16通道復合處理器以及硬盤錄象機都有內部記憶體來克服這個問題，不再需要同步信號，因此交流線鎖定可能若干年后會被淘汰掉。
14. ccd攝像機最小能到什么程度？是11.5x50毫米或者22x23毫米的極限嗎？
答：ccd攝像機尺寸主要依賴于4個主要的部件，ccd傳感器的尺寸，數字訊號處理器，cds和垂直驅動。因為這些芯片必須由不同的半導體技術制造，所以不可能合并到一個單ic中，ccd傳感器作為主要的部分，已經大幅縮小了，從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就已經比1/4英寸差了很多，因此1/4英寸ccd多年來一直是主流。一個1/4英寸ccd具有10x10毫米的尺寸成為主要部件，數字訊號處理器如果采用15x15毫米qfpga封裝將大于ccd，進一步加大攝像機單板的尺寸。當今多數公司只能縮減ccd攝像機板機尺寸到44x44毫米。
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