什么是寬動(dòng)態(tài)技術(shù)

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝影機看到影像的特色而運用的一種技術(shù)。當在強光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在影像中同時(shí)存在時(shí)，攝影機輸出的影像會(huì )出現明亮區域因曝光過(guò)度成為白色，而黑暗區域因曝光不足成為黑色，嚴重影響影像質(zhì)量。攝影機在同一場(chǎng)景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在局限的，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)之間的區域，此區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)應用非常廣泛的概念，在談及攝影機產(chǎn)品的拍攝影像指針時(shí)，一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝影機對拍攝場(chǎng)景中景物光照反射的適應能力，具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。

實(shí)現WDR方式現有二種方式:

1.CCD+DSP技術(shù)

DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據數字信號處理理論的數學(xué)模型和算法，設計出專(zhuān)門(mén)的數字信號微處理器芯片。計算程序全部“硬化”，數字濾波器所需要的其他設備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類(lèi)型的外部設備等。許多在模擬信號處理器中無(wú)法進(jìn)行的工作，都可以在數字處理中進(jìn)行，如二維數字濾波、數字動(dòng)態(tài)影像檢測、數字背景光補償、膚色輪廓校正、細節補償頻率調節、準確的彩色矩陣、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(mén))技術(shù)的核心是針對明暗反差較大的場(chǎng)景，攝影機先對明亮區域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區域清晰正常的影像并存儲到數據緩沖存儲器中;然后再對場(chǎng)景中暗部區域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區域畫(huà)面清晰的影像也存儲到數據緩沖存儲器中。以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理合并運算法，將兩幅影像當中亮度適當的部分分別切割下來(lái)，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區域都清晰可見(jiàn)的影像。這樣就能避免亮部曝光過(guò)度和暗部曝光不足的問(wèn)題，從而使整個(gè)畫(huà)面明區與暗區都清晰可見(jiàn)，以實(shí)現寬動(dòng)態(tài)的處理效果。但如果采用不同品牌型式的DSP芯片，在具體細節上就會(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90年代技術(shù)發(fā)展基礎上研發(fā)了一種基于CMOS技術(shù)的新型的影像擷取系統——DPS(ISP數字像素處理系統)，此系統可以通過(guò)其超強的寬動(dòng)態(tài)功能來(lái)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域的影像拍攝效果，可以達到比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(huà)素單獨曝光和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。從數值上來(lái)說(shuō)，采用DPS(ISP)技術(shù)的CMOS攝影機就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達95dB，甚至可至120dB(好笑的是,這些數值大as大陸的技術(shù)顧問(wèn)都不認同廠(chǎng)商的說(shuō)法)。在擴大動(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(mǎn)足應用的要求。使用這種技術(shù)的攝影機在數字影像傳感器里每一個(gè)畫(huà)素中都使用了一個(gè)模擬數字轉換器(ADC)，在捕捉到光信號時(shí)直接轉化為數字信號，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)計算技術(shù)知識

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)的表現方式以“倍數”或“dB”來(lái)表示，在以100IRE為標準時(shí)，換算公式：NdB=20log(V2/V1)。普通攝影機(稱(chēng)V1)的寬動(dòng)態(tài)值為10dB,如寬動(dòng)態(tài)為48dB，與普通攝影機之間的差為38dB，V2/V1=80，說(shuō)明與普通攝影機寬動(dòng)態(tài)差為80倍。