CCD彩色攝像機的主要技術(shù)指標有哪些

CCD彩色攝像機的主要技術(shù)指標在攝像機這個圈子，一張彩頁里的技術(shù)指標其實就已經(jīng)涵蓋了大部份的技術(shù)，不信，有幾個人敢說他完全知道的，不管是銷售人員或工程商，最先拿到的就是一張彩頁，而那張彩頁，大部份就在吹牛，只有在最后的技術(shù)指標上還”稍”有些學(xué)問，今天就帶大家來搞一搞:在搞清楚技術(shù)指標之前，要先搞清楚下列東西:1.成像元件:也就是CCD啦!當(dāng)然也有C-MOS，主要區(qū)分為彩色，黑白，1/3”，1/4”， 1/2”及品牌。尺 寸:大小的差別主要在于靈敏度，也就是最低照度，1/4照度會比1/3差，原理很簡單:相同數(shù)量的感 光點，擺在1/4上的每一點一定比較小點，他的受光就較少，當(dāng)然照度就較差，好處是便宜一些，還有體積較小，板子可以做小一些.品 牌:以價位來說，從貴到便宜，分別是 Sony， Panasonic，Sharp，A1L.G，YUCOO郵科這幾種，如果用Sony 通常會標“Sony Super-HAD CCD”這是Sony的注冊商標，或是低照度會標 “Sony Ex-View CCD“ 在CCD的制造過程中有一個制程叫作”HAD”， 所以不管那家的CCD 都可稱為” HAD CCD， 但索尼改進了這個制程，認為做出來的CCD品質(zhì)較好，就叫做”Super-HAD”并把這名稱注冊， 因此只有索尼有所謂的 Super-HAD CCD， 在一般型錄上?？吹?“ 1/3” SONY Super-HAD CCD” 就是這樣來的，不可能標” 1/3” Sharp Super-HAD CCD” 那會鬧笑話的.Ex-view 是索尼CCD注冊的專有名辭， 強調(diào)照度比 Super-HAD 更低，當(dāng)然價格也貴多了，其它特性及接腳都跟原來Super-HAD 差不多.而不是用SONY的，就只標” 1/3” Color CCD“ 了2.像 素: 在PAL制，有752H x 582V，也就是所謂44萬畫素，及500H x 582V 也就是所謂25萬畫素， 在NTSC制，有768H x 494V，也就是所謂38萬畫素，及510H x 492V 也就是所謂25萬畫素，44萬畫素，就叫高解，25萬就叫低解，普解或中解.以上講的畫素是指”有效畫素3.分辯率:這就比較好玩了，25萬像素的攝像機，其技術(shù)極限大概是320條，在十多年前，臺灣搞出了攝像機，大概就280-300條之間，但跟日本貨比起來就差了一截，怎辦?那就標350線好了，后來又有新公司及韓國搞出來了，大概在300左右，那就標380條好了，到了近幾年，大陸也搞出來了，怎辦?那就標420好了!，搞到現(xiàn)在，全部都標420了，無恥的還有標450 ，更讓人搞不懂的是，不管在臺灣或是大陸，送去檢測，居然也是420?真讓人匪夷所思!而44萬的，技術(shù)極限大概在480線，一般中，臺，韓做出來大概就是400-450之間，同上理，就標480，500，520，550吧!各憑良心.還有，最近流行所謂520線的更是個大騙局，為什么他說520線?是因為主芯片用索尼HQ1CXD3172AR，翻遍原廠資料，找不到520這個字，只有非官方說法:是有520線，但僅限Y/C輸出.所以只要是HQ1方案，大家就標520，在加上灌水法，550及560就出來了，估計580也快有了.4.最低照度:最簡單的定義:在暗房內(nèi)，攝像機對著被測物，然后把燈光慢慢調(diào)暗，直到顯示器上快要看不清楚 被測物為止，這時量光線的照度， 就是最低照度.夠含糊了吧!，實際上還得考慮用幾毫米鏡頭，入光量多少，攝像機AGC必須關(guān)掉，視頻訊號是降到多少IRE等等.幾乎沒有廠家會去做這種測試，之前，松下跟索尼的機子低解的標1.1LuxF1.2，那臺灣做出來就標0.5吧，后來的只好標0.2，你標0.2，我就標0.1，他標0.05…….就這樣了.還有，高解CCD照度會比低解的差，還是老話，同樣芯片面積，一個擺了44萬點，一個擺了25萬點，那個大點?5.訊噪比:任何電路只要通電后都會產(chǎn)生噪訊，包括元件及線路本身所產(chǎn)生的，當(dāng)然噪訊越小，畫面看起來會越干凈，我們用視頻訊號跟噪訊的比值來表示，那當(dāng)然越大越好，數(shù)學(xué)式是 20logV2/V1， V2指視頻訊號，V1指噪訊大小，單位是”dB”。以前，松下跟索尼的機子噪訊比標50 dB ，那臺灣做出來就標……..嘿嘿! 一看起來就是比較差，不好意思吹牛了，那就標48好了，可是不好看?修飾一下:”大于48 dB “，所以 “ >48dB” 就是這樣來的，不論阿貓阿狗做出來的攝像機，一律就這樣標了，有去測? 我頭剁給他!6.電子快門:為了讓影像亮度正確，我們必須正確控制攝像機的入光量，要調(diào)整入光量要從鏡頭的光圈及像機的快門著手，一般我們用手動鏡頭時，光圈調(diào)固定就不動了，如果這時遇到強光怎辦?很簡單，在CCD還沒過曝前，D.S.P就趕緊把CCD上的訊號”掃”下來吧，也就是光線強時抓快些，光線弱時抓慢些，抓一次相當(dāng)于我門用單反相機時”喀”一聲，單反像機是機械式快門，我們這是電子式，所以叫”電子快門”。跟據(jù)D.S.P規(guī)格書，電子快門速度在PAL制時是1/50秒到十萬分之一秒，所以大家就這樣標了，實際應(yīng)用上如果機子調(diào)校不良，是達不到十萬分之一的，如果機子在太陽下看起來像蒙層細白裟，不是很清楚，那八成是快門速度不夠.還有如果用自動光圈鏡頭，那入光量就由鏡頭光圈來控制了，這時后機子本身快門速度就定在1/50 秒。7.Gamma補償:什么是Gamma?簡單解釋，CRT管子是跟據(jù)電子束打在屏幕上的強度來決定產(chǎn)生的亮度，打的越強就越亮，但不是1:1的，也就是說，在很強的時后并不會成比例的那么亮，這是CRT管的特性，因此視頻輸出就得在高亮度時做些刻意的增強，這就叫Gamma補償，個補償曲線叫0.45，只要給DSP下個指令就好了，一點技術(shù)都沒有，有的機子會加個開關(guān)，讓你選擇0.45或1，1的補償曲線是1:1的，在某些強光環(huán)境下還蠻好用的是強光下，非逆光下。8.背光補償:什么是背光補償，這又跟快門速度有關(guān)了，舉個例子，當(dāng)一部攝像機裝在ATM上，對著大街，在大太陽下，環(huán)境很亮，所以機子快門速度當(dāng)然是很快的，才不會過曝，這時如果有人來提款，臉對著鏡頭，由于目前機子采全面測光，基本上受環(huán)境影響，整體還是很亮，在高速快門下，人臉的曝光量不足，就顯的黑黑的，這就是攝影學(xué)上面所說的”背光”，就是:背面有強光，導(dǎo)致主體曝光不足而變黑.所以問題就出在全面曝光上，假使我們只取一部份劃面來測光，比如說中間，那人臉在劃面中間，這時DSP會測到曝光不足，便會放慢快門速度，這時人臉就清楚了，但是因為快門速度慢了，導(dǎo)致背景街上反而過曝而白茫茫一片.所以，背光補償就是根據(jù)特定的測光區(qū)域，調(diào)整電子快門或自動光圈，使得測光區(qū)域內(nèi)的曝光值正常，不在測光區(qū)域內(nèi)的就不管了，測光區(qū)域由DSP參數(shù)設(shè)定，一般是取中間1/9處，或加上下方1/3處成凸字型.至于什么是”寬動態(tài)”。9.同步系統(tǒng):分內(nèi)同步，外同步及電源同步.電源同步:簡單的說，就是使每一支攝像機丟圖場出來的時間點要一致，好比對伍行進時，雖然每人速度一樣，但如果沒有人在旁吹哨或喊口令的話，腳步是不會一致的，這個功用是用在矩陣切換時，畫面不會抖一下再恢復(fù)正常，否則管理員眼睛不花掉了，要實現(xiàn)電源同步就須加電源同步電路，再加個開關(guān)電源，從交流電中取同步訊號電源是50周固定的來當(dāng)同步的依據(jù).另外在NTSC系統(tǒng)中，因D.S.P里的振蕩頻率無法跟市電60周一致，在燈光下會有色滾現(xiàn)像，尤其是SONY 2163方案更嚴重，這時就得加電源同步來解決，強制讓D.S.P 的頻率與燈光一致.還有我們所用的AC電源有三相，彼此差120度，如果電源同步的機子若接在不同相位電源上，會有相位差導(dǎo)致無法彼此同步，所以還需有一個調(diào)相旋鈕，將彼此觸發(fā)相位調(diào)到一致.外同步:就是交由外步來觸發(fā)丟出畫面，這功能現(xiàn)在已經(jīng)很少用了內(nèi)同步:就是自己每秒輸出25張畫面，不管別人了10.AGC:就是電子自動增益，是攝像機基本功能，有人為了讓畫面看來亮些，刻意調(diào)的很高，這樣在低照度時很容易就白茫茫一片了，所以有人干脆就在這搞個開關(guān)，要高要低，自己來吧接下來就是些無關(guān)緊要的:接頭型式:有C-Mount 及 C/S Mount:又要說故事了，當(dāng)初做出攝像機時，總得配個鏡頭，因此搞了個接口標準:"節(jié)徑為25.4mm，每英32個螺牙，邊緣至CCD距離為17.526mm."這就叫C接口， 機子及鏡頭就比照這標準，彼此才能搭配.那時后的鏡頭里面有八片鏡片組合而成，后來松下搞了個五片玻璃的鏡頭，成本是省了，但是成像距離短了約五毫米，也就是鏡頭要更靠近CCD 五毫米.怎辦? 那就改標準了，把上頭”邊緣至CCD距離為17.526mm”改為 12.5mm.不就得了， 這就叫C/S 接口 ，現(xiàn)在幾乎所有機子都用C/S接口，再付一個C/S轉(zhuǎn)C接口的加長環(huán).自動光圈:也就是可接的自動光圈鏡頭的型式，目前有兩種:視頻驅(qū)動Video及直接驅(qū)動D.C兩種，因為直驅(qū)方式還得加個小電路，有些廉價機干脆就拿掉了，賭你花不起錢買DC自動光圈鏡頭.視頻輸出:標準是1 Vpp，也就是1伏特峰值對峰值，標都是這樣標，但常有廠家為求看起來”亮”一點，故意增加訊問號強度，在接DVR及配線時會引起一些困擾.消耗功率: 一般機子在12V 時，大致都在90-130毫安之間電源:分12VDC， 24VAC， 220VAC三種，通常 24VAC還兼容12VDC1. CCD尺寸:亦即彩色攝像機靶面。原多為1/2英寸，現(xiàn)在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。 2. CCD像素:是CCD的主要性能指標，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細節(jié)的表現(xiàn)越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個元素稱為像素，像素越多，圖像越清晰。現(xiàn)在市場上大多以25萬和38萬像素為劃界，38萬像素以上者為高清晰度彩色攝像機。3. 水平分辨率:彩色攝像機的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。 分辨率是用電視線簡稱線TV LINES來表示的，彩色攝像頭的分辨率在330~500線之間。分辨率與CCD和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是1MHz的頻帶寬度相當(dāng)于清晰度為80線。 頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對越大。4. 最小照度:也稱為靈敏度。是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯LUX，數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件，1~3lux屬一般照度月光型 :正常工作所需照度0.1LUX左右星光型 : 正常工作所需照度0.01LUX以下紅外型 :采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像黑白5. 掃描制式:有PAL制和NTSC制之分。 中國采用隔行掃描PAL制式黑白為CCIR，標準為625行，50場，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標準制式。另外，日本為NTSC制式，525行，60場黑白為EIA。6. 彩色攝像機電源:交流有220V、110V、24V，直流為12V 或9V。7. 信噪比:典型值為46db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60db，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。8. 視頻輸出:多為1Vp-p、75Ω，均采用BNC接頭。9. 鏡頭安裝方式:有C和CS方式，二者間不同之處在于感光距離不同。10. CCD彩色攝像機的可調(diào)整功能1同步方式的選擇A、對單臺攝像機而言，主要的同步方式有下列三種:內(nèi)同步——利用攝像機內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號來完成操作。外同步——利用一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現(xiàn)同步。電源同步——也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。B、對于多攝像機系統(tǒng)，希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的，這樣在變換攝像機輸出時，不會造成畫面失真彩色，但是由于多攝像機系統(tǒng)中的各臺攝像機供電可能取自三相電源中的不同相位，甚至整個系統(tǒng)與交流電源不同步，此時可采取的措施有:均采用同一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送入各臺攝像機的外同步輸入端來調(diào)節(jié)同步。調(diào)節(jié)各臺攝像機的"相位調(diào)節(jié)"電位器，因攝像機在出廠時，其垂直同步是與交流電的上升沿正過零點同相的，故使用相位延遲電路可使每臺攝像機有不同的相移，從而獲得合適的垂直同步，相位調(diào)整范圍0~360度。2自動增益控制所有攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制AGC電路去探測視頻信號的電平，適時地開關(guān)AGC，從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。3背景光補償通常，攝像機的AGC工作點是通過對整個視場的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目標，則此時確定的AGC工作點有可能對于前景目標是不夠合適的，背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。當(dāng)背景光補償為開啟時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域求平均來確定其AGC工作點，此時如果前景目標位于該子區(qū)域內(nèi)時，則前景目標的可視性有望改善。4電子快門在CCD攝像機內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門。電子快門控制攝像機CCD的累積時間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時，對NTSC攝像機，其CCD累積時間為1/60秒；對于PAL攝像機，則為1/50秒。當(dāng)攝像機的電子快門打開時，對于NTSC攝像機，其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍；對于PAL型攝像機，其電子快門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機的靈敏度，然而，較高的快門速度對于觀察運動圖像會產(chǎn)生一個"停頓動作"效應(yīng)，這將大大地增加攝像機的動態(tài)分辨率。5白平衡白平衡只用于彩色攝像機，其用途是實現(xiàn)攝像機圖像能精確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。A、自動白平衡連續(xù)方式——此時白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為2800~6000K。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對于景物中很少甚至沒有白色時，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。按鈕方式——先將攝像機對準諸如白墻、白紙等白色目標，然后將自動方式開關(guān)從手動撥到設(shè)置位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將自動方式開關(guān)撥回手動位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時白平衡設(shè)置將保持在攝像機的存儲器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹梗浞秶鸀?300~10000K，在此期間，即使攝像機斷電也不會丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場合。B、手動白平衡開手動白平衡將關(guān)閉自動白平衡，此時改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達107個等級供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外，有的攝像機還有將白平衡固定在3200K白熾燈水平和5500K日光水平等檔次命令。6色彩調(diào)整對于大多數(shù)應(yīng)用而言，是不需要對彩色攝像機作色彩調(diào)整的，如需調(diào)整則需細心調(diào)整以免影響其他色彩，可調(diào)色彩方式有:紅色—黃色色彩增加，此時將紅色向洋紅色移動一步。紅色—黃色色彩減少，此時將紅色向黃色移動一步。蘭色—黃色色彩增加，此時將蘭色向青蘭色移動一步。蘭色—黃色色彩減少，此時將蘭色向洋紅色移動一步。3、數(shù)字化式的調(diào)整控制方法 :新型攝像機對前述各項可選參數(shù)的調(diào)整采用數(shù)字式調(diào)整控制，此時不必手動調(diào)節(jié)電位計而是采用輔助控制碼，而且這些調(diào)整參數(shù)被儲存在數(shù)字記憶單元中，增加了穩(wěn)定性和可靠性。