百萬(wàn)高清監控鏡頭實(shí)際應用技術(shù)分析

　　高清監控近兩年來(lái)呼聲甚高，而攝像機作為視頻監控的先頭部隊，必然成為眾廠(chǎng)商和用戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。所謂“工欲善其事，必先利其器”，有了攝像機，如果沒(méi)有匹配的高清鏡頭，前端高清攝像機就不能發(fā)揮出相應的效果。故前端鏡頭的選擇是工程商構建整個(gè)高清監控系統的重要指標之一。

　　捋清：百萬(wàn)高清鏡頭概念和分類(lèi)

　　據悉，目前活躍在國內鏡頭市場(chǎng)的主要廠(chǎng)商有日系騰龍、圖麗、精工、賓得、FUJINO、computar，KOWA、SENKO，以及國內的上海鳳凰、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、長(cháng)春東亞光學(xué)等，而百萬(wàn)高清監控鏡頭，在國內鏡頭廠(chǎng)商中，占據了其生產(chǎn)的30%，并以每年高清鏡頭的出貨量也在快速增長(cháng)。在關(guān)注鏡頭為何有如此火爆市場(chǎng)前，我們先有必要先了解一下百萬(wàn)像素鏡頭的概念。

　　百萬(wàn)像素鏡頭=高清鏡頭?

　　·百萬(wàn)像素鏡頭等于高清鏡頭。北京泰邦天地科技有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理吳丹認為：“目前市場(chǎng)普遍認為，達到720P才可以稱(chēng)為百萬(wàn)像素鏡頭。”上?？细呱藤Q有限公司北京分公司營(yíng)業(yè)擔當劉郭艷表示贊同，其除了認為百萬(wàn)像素鏡頭就是“高清鏡頭”外。

　　·百萬(wàn)像素鏡頭并非等同于高清鏡頭。鳳凰光學(xué)安防(上海)有限公司品牌營(yíng)銷(xiāo)部部長(cháng)顧成鋼認為：“百萬(wàn)像素”按照字面理解即使是超過(guò)100萬(wàn)像素，但100萬(wàn)、130萬(wàn)、200萬(wàn)、500萬(wàn)像素，雖然均屬于百萬(wàn)像素，但并非完全屬于‘高清鏡頭’。

　　事實(shí)上，“高清”的標準一直是行業(yè)內爭論的話(huà)題。“高清”應該是一個(gè)完整的技術(shù)概念，包括從拍攝、制作、存儲、發(fā)行、顯示的完整流程。目前比較成熟的是針對“高清顯示”系統的定義，根據美國先進(jìn)電視系統委員會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)ATSC)對高清電視的定義為以下三種：720P(1280×720逐行掃描)，1080i(1920×1080隔行掃描，1080P(1920×1080逐行掃描)。720P作為一個(gè)過(guò)渡性指標，事實(shí)上已逐漸將其列入了“標清”的范疇。1080P真正成為目前各高清設備廠(chǎng)商努力推廣及普及的一個(gè)標準。根據這個(gè)事實(shí)來(lái)測算，720P的物理像素約為100萬(wàn)像素，1080P對應的是約200萬(wàn)像素，那么高于200萬(wàn)像素的設備才是“高清”真正的入門(mén)門(mén)檻。

　　百萬(wàn)像素高清鏡頭分類(lèi)

　　上?？细邉⒐G表示：百萬(wàn)像素鏡頭按照按照焦距類(lèi)型分為包括定焦、手動(dòng)變焦、電動(dòng)變焦等三類(lèi)，其中定焦類(lèi)一般用在一些室內、大廳、交通卡口等固定距離的監控場(chǎng)合;手動(dòng)變焦類(lèi)一般用在監控距離不固定的小區、工廠(chǎng)、學(xué)校、道路交通等室外場(chǎng)合;電動(dòng)變焦類(lèi)一般用在室外遠距離場(chǎng)景，如城市治安、高空望、高速公路、鐵路、河道、海事、邊防、森林防火等項目。

　　另外，如果百萬(wàn)像素鏡頭按照像素來(lái)區分，又可分為百萬(wàn)像素、130萬(wàn)像素、150萬(wàn)、像素、200萬(wàn)像素、300萬(wàn)像素、500萬(wàn)像素、800萬(wàn)像素、1000萬(wàn)像素等幾種。

　　而鳳凰光學(xué)顧成鋼還認為：“鏡頭除了按照焦距和像素來(lái)劃分外，按照鏡頭的靶面還可分為：1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸、3/4英寸等。其中，表1表格是CCTV鏡頭對應CCD尺寸的相關(guān)數據(如表1所示)。”

　　據悉，鳳凰光學(xué)近期就針對高清監控，推出了500萬(wàn)像素2/3靶面12mm、16mm、25mm、35mm工業(yè)級監控鏡頭，該系列鏡頭特點(diǎn)畫(huà)面超清晰、邊緣畫(huà)質(zhì)好、光透過(guò)率高、畸變小、安裝、且對焦便利，除了品質(zhì)較好外，其成本也較實(shí)惠，是進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品的一半。

　　征服用戶(hù)：用實(shí)力說(shuō)話(huà)

　　無(wú)論百萬(wàn)像素鏡頭是否等同于高清鏡頭，但不可否認的是，以720P或1080P畫(huà)質(zhì)為主的監控市場(chǎng)已越來(lái)越受到用戶(hù)的認可，隨著(zhù)百萬(wàn)像素攝像機的銷(xiāo)量越來(lái)越高，百萬(wàn)像素鏡頭的需求也水漲船高。那么，百萬(wàn)像素鏡頭究竟是憑借怎樣的魅力與特質(zhì)打動(dòng)用戶(hù)。用富士膠片(中國)投資有限公司北京分公司光電產(chǎn)品事業(yè)本部張連山來(lái)分析：“百萬(wàn)像素鏡頭無(wú)論是從產(chǎn)品品質(zhì)上，或是自身的技術(shù)上，都遠遠高于普通鏡頭的要求。”

　　研發(fā)面：從材質(zhì)到鍍膜抓細節

　　百萬(wàn)像素鏡頭因應監控市場(chǎng)的需求，與普通鏡頭在研發(fā)上必定有著(zhù)本質(zhì)的區別，正如富士膠片張連山所說(shuō)：百萬(wàn)像素鏡頭除了在原材料選擇上要高于普通鏡頭，需要使用上等的光學(xué)玻璃，來(lái)保證鏡片的品質(zhì)外，在鏡頭的裝配精度上，要達到高清的效果，還需要有一套百分百的工藝流程，這并非普通的工廠(chǎng)可實(shí)現，生產(chǎn)廠(chǎng)商必須要有多年的光學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗。”

　　基于此，上海溫網(wǎng)數碼科技有限公司總經(jīng)理應俊認為，百萬(wàn)像素鏡頭在研發(fā)上主要會(huì )考慮以下三個(gè)方面的因素。

　　·鏡頭的設計。鏡頭的設計效果可以決定鏡頭的亮度、解析率的高低、景深效果、以及分辨率的高低，所以在研發(fā)百萬(wàn)像素鏡頭前，進(jìn)行周密的光學(xué)設計至關(guān)重要;

　　·材料的選擇要足夠滿(mǎn)足光學(xué)要求。上海溫網(wǎng)應俊表示：“現在的材料包括塑料、玻璃和金屬材質(zhì)，塑料材質(zhì)的優(yōu)勢是降低成本、制作鏡片的難度不大、可以批量生產(chǎn)、清晰度效果也好一點(diǎn)，但是對室外溫度的感應沒(méi)有那么強烈;而玻璃材質(zhì)是過(guò)去多選擇的老材料，成本較高;而金屬材質(zhì)是目前很多廠(chǎng)商會(huì )選擇的鏡片材質(zhì)，主要因其耐震、耐高溫，但弊端也是開(kāi)發(fā)成本較高。故客戶(hù)在選擇鏡頭前，最好結合自身的需求來(lái)進(jìn)行材質(zhì)的選擇。”然鳳凰光學(xué)顧成鋼認為：“百萬(wàn)像素鏡頭因有高成像質(zhì)量要求，因此在光學(xué)設計時(shí)會(huì )考慮選擇加工難度較低、易于保證加工精度的玻璃材質(zhì)，以盡可能地降低鏡片加工誤差對成像質(zhì)量的影響。”

　　·鏡頭的鍍膜。騰龍光學(xué)(上海)有限公司課長(cháng)代理曲凱表示：“鍍膜的工藝有很多種，每個(gè)鏡片廠(chǎng)家鍍膜的工藝也具有各自的特點(diǎn)，鍍膜在色彩還原和處理偏光偏色方面起著(zhù)很大作用。”故鳳凰光學(xué)顧成鋼認為：“鏡頭鍍膜是利用真空蒸汽沉積技術(shù)在鏡片上布置一層極薄透明的膜，其作用主要在于增加光線(xiàn)的穿透量、減少眩光及鬼影、得到最佳的顏色和保護鏡頭;百萬(wàn)鏡頭通常都要用多層復合鍍膜方式。”據悉，鳳凰光學(xué)將采用了鏡片調芯和鏡頭群組調芯技術(shù)來(lái)保證鏡頭的高像素要求，此項調芯技術(shù)的發(fā)明專(zhuān)利正在申報中。

　　技術(shù)面：穩固+推新絕對王道

　　有了合理和優(yōu)秀的鏡頭材質(zhì)，一款品質(zhì)較好的鏡頭就成功了一半。但要想徹底的打造一款性能優(yōu)異的鏡頭，除了材質(zhì)上下功夫，鏡頭本身技術(shù)是否過(guò)硬，功能是否隨需而添，絕對是取勝之王道。

　　眾所周知，清晰度效果是衡量一款攝像機是否優(yōu)異的指標，對于攝像機來(lái)說(shuō)，其“眼睛”——鏡頭的效果又是決定攝像機畫(huà)質(zhì)的關(guān)鍵。所以說(shuō)，鏡頭的成像技術(shù)指標尤為重要。上?？细邉⒐G表示：“影響百萬(wàn)像素鏡頭成像效果的關(guān)鍵技術(shù)指標有：大光圈、大景深、非球面鏡片、SD超低色散鏡片及紅外ED鏡片的采用。”而上海騰龍曲凱認為：非球面技術(shù)和景深可以說(shuō)是目前鏡頭研發(fā)較新和關(guān)注較多的兩大技術(shù)。下面，我們就著(zhù)重對這兩大技術(shù)進(jìn)行闡述，其它就不再詳述。

　　1、非球面技術(shù)

　　鳳凰光學(xué)顧成鋼表示：“對于一款鏡頭而言，畫(huà)面清晰度尤其是畫(huà)面邊緣的清晰度，是體現該款鏡頭優(yōu)劣的重要方面，而改善畫(huà)面的畫(huà)質(zhì)和邊緣效果主要方法是使用非球面鏡來(lái)解決球面鏡片固有的球差、像散、慧差、場(chǎng)曲等造成的清晰度不高邊緣虛化等問(wèn)題。”

　　據悉，非球面鏡片已經(jīng)是目前主流鏡頭廠(chǎng)商采用的技術(shù)，可以有效提升畫(huà)面周邊清晰度，減小鏡頭體積;此外，其還可有效的增加鏡頭邊緣的透光量，修正球面鏡片造成的像差模糊現象。采訪(fǎng)中多數廠(chǎng)商表示：雖然多數廠(chǎng)商在宣傳中大肆渲染非球面鏡片，但實(shí)際應用較少。這主要是由于非球面鏡片成本較高造成的。如高檔的玻璃非球面鏡片是在玻璃鏡片邊緣運用研磨工藝，而普通的是在玻璃球面表面進(jìn)行覆膜，使之成為非球面，這兩種非球面工藝都是要增加成本，尤其是前者。故在批量應用當中，特別是效果要求不嚴格的產(chǎn)品中極少見(jiàn)到非球面鏡頭。不過(guò)依然有部分廠(chǎng)商表示，在電動(dòng)變倍的百萬(wàn)像素鏡頭中，由于鏡頭本身比較貴，要求的效果也比較高，所以非球面是很大的賣(mài)點(diǎn)，也是必要的技術(shù)指標。

　　2、景深

　　上?？细邉⒐G表示：“大景深的鏡頭對于畫(huà)面的縱深清晰度，捕捉運動(dòng)畫(huà)面方面有著(zhù)一定的優(yōu)勢;市面上有人提出了全景深的鏡頭概念，有一定效果，但目前仍只局限于定焦鏡頭的設計上，變焦鏡頭目前仍無(wú)法實(shí)現。”

　　所謂景深，就是高清攝像機要在監控中得到非常清晰的畫(huà)面，并且能將整個(gè)畫(huà)面都清晰地呈現出來(lái)，甚至經(jīng)過(guò)放大后還可以把遠端的景物看得很清楚。這個(gè)時(shí)候就需要鏡頭有不錯的景深，景深越大，在成像后的畫(huà)面上能看清晰的遠近范圍就越大，圖像截圖放大后，可以把遠端的景物看的更清晰，如道路監控中，通過(guò)截圖放大后可以看清車(chē)牌號碼等。騰龍光學(xué)曲凱也表示：“景深是一個(gè)抽象的概念，并沒(méi)有具體的數字來(lái)量化。事實(shí)上，景深也跟焦距，光圈，監控距離有關(guān)系。如果焦距小，景深就好，光圈小，景深也好，監控距離越遠，景深也相對來(lái)說(shuō)好一點(diǎn)。主要是根據現場(chǎng)調試來(lái)看的。故只有通過(guò)成像后的畫(huà)面，才可以對比地看出哪款鏡頭景深更大一些。”采訪(fǎng)中了解到，目前市場(chǎng)上，能將高清鏡頭的景深做的較好的廠(chǎng)家只有一兩家，在充分利用了大景深的基礎上，且能將鏡頭做到變焦的過(guò)程中始終保持清晰度基本不變，不需要重新聚焦。如上海溫網(wǎng)更是專(zhuān)心致力于高清鏡頭，憑借CCD，CMOS等不同傳感器，研發(fā)的室外電動(dòng)鏡頭，可監控200～1000米不等的距離。

　　此外，北京泰邦天地推出的根據自己獨有的技術(shù)，推出的信息光學(xué)鏡頭iLensTM1610，宣稱(chēng)其是第一款采用大光圈大景深(EIDOF)技術(shù)的百萬(wàn)像素鏡頭。其主要優(yōu)勢：F/#=1.0恒定超大光圈F/#=1.0時(shí)的景深略大于現有技術(shù)下F/#=4.0的景深500萬(wàn)像素高分辨率，最大支持到2/3”的大像面。

　　3、其他

　　除了以上具體陳述的非鏡面鏡片和大景深外，上?？细邉⒐G還表示：“大光圈對畫(huà)面的對比度、銳度等提升，有著(zhù)不可忽視的影響;弱光、夜間的成像效果也多依賴(lài)于大光圈的指標;光圈不夠大的話(huà)，整體畫(huà)面偏暗，噪點(diǎn)增加，畫(huà)質(zhì)會(huì )下降很多。SD超低色散鏡片對于提升畫(huà)面的色澤銳利度有著(zhù)天生的優(yōu)勢，紅外ED鏡片的采用對于提升高清鏡頭的日夜成像效果有著(zhù)很重要的作用，目前主流鏡頭品牌的高清鏡頭都已經(jīng)偏重于紅外功能的開(kāi)發(fā)。其可以做到弱光、夜視條件下的清晰監控。(高清晰度、紅外對應)分別從空間和時(shí)間上對監控的需求進(jìn)行細節強化，這恰恰也是監控行業(yè)追求的永恒主題。

　　據悉，富士膠片研發(fā)的DV3.8X4SR(1/1.8、4-15.2mm3百萬(wàn)像素、日夜型)、DV4X12.5SR(1/1.8、12.5-50mm3百萬(wàn)像素、日夜型)鏡頭，增加了日夜兩用的功能，保證24小時(shí)的高清。此外，上?？细哐邪l(fā)的對應紅外的電動(dòng)鏡頭也將于2012年下半年推出，屆時(shí)可有效解決平安城市、機場(chǎng)、港口、高速公路、高速鐵路、森林防火等對于遠距離、高清晰、日夜對應的監控需求。

　　結語(yǔ)

　　上海溫網(wǎng)應俊也強調：“因目前國外已經(jīng)有調制鏡頭像素的儀器，但國內還沒(méi)有類(lèi)似的儀器，這也因高清進(jìn)入不久，來(lái)不及完善各方面的標準和規范，以致鏡頭還沒(méi)有達到客觀(guān)的檢測籍貫，故當一款鏡頭推出時(shí)，多數廠(chǎng)商只能拿到現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地檢測，讓廠(chǎng)商和客戶(hù)一起進(jìn)行效果檢測。當然，因為沒(méi)有統一的檢測規范，故也有部分廠(chǎng)商虛假宣傳，如宣稱(chēng)產(chǎn)品能做到700萬(wàn)甚至1000萬(wàn)像素，但其實(shí)只是攝像機能做到700萬(wàn)像素而已，鏡頭效果并不一定能達到。”

　　由此可見(jiàn)，鏡頭領(lǐng)域除了技術(shù)和研發(fā)面外，在政策面的確需要有一個(gè)完善的制度，但在政策未出臺前，筆者認為，對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，或許多數廠(chǎng)商宣傳的數字并不能讓他們完全得已信服，故在選擇產(chǎn)品時(shí)，只會(huì )選擇可靠的大品牌來(lái)尋求“安全感”。為何會(huì )有這樣的心理，或許騰龍光學(xué)曲凱說(shuō)的對：“數字只是量化，而將圖像做的更好才是取勝的王道!”