摄像机的宽动态范围到底有多“宽”？ - 安防知识网

WDR（Wide Dynamic Range），即摄像机宽动态功能，是指摄像机同时可以看清楚图像最亮与最暗部分的照度比值。

1977-1999年，松下首推第一代宽动态摄像机。第一代超动态技术的核心是采用了新型的双速CCD图像传感器，能在同一时间对场景进行长短不同时间的曝光，形成两路信号在专用的图像处理集成电路（mn67352）中进行信号分离及进行时间周期的变换并适当合成，再经适当的加码校正、数模转换，从而输出扩展了40倍的动态范围图像。其采用双速CCD图像传感器带来的优点是，无需DSP，简单，反应速度较快；但存在动态范围小，容易产生噪点，色彩还原损伤大等缺陷。

1999-2002年，宽动态摄像机成功迈进第二代。这时，生产宽动态摄像机的厂家仍然只有松下。宽动态第二代技术在第一代动态技术基础上进行了改进，其动态范围可以比普通摄像机高出80倍。第二代仍利用了双速CCD图像传感器并采用数字信号处理技术，通过增强的数字处理技术提取两幅画面中图像质量较好的部分加以合成，即可以得到清晰的画面。这时的宽动态技术动态范围大，噪点小，可以编程设置；但对DSP性能要求高，色彩还原差，对移动目标效果不是很理想。

2003-2008年，以松下为代表的厂商率先推出的第三代超级动态摄像机为例，该类摄像机采用了基于每个像素的160倍动态范围技术，双速CCD输出信号动态范围更大，DSP中采用“不分区域的（基于每个像素的）自然对比度图像校正”技术，能根据各像素输入信号电平，实现图像的灰度优化。另外，三星电子等厂商相继推出了80倍的宽动态摄像机和160倍的宽动态摄像机。160倍动态范围技术具有超大宽动态，色彩还原好等优点；但其对DSP性能（特别是处理速度）要求很高。

目前国内厂家还缺乏宽动态技术的研发实力，即使有这类机种也是以贴牌生产为主；而目前国外主力研发宽动态摄像机的厂家基本上都有自己特有的宽动态技术，如松下的CP480，行业公认其效果较好；LG的LS902，大多业内人士也认为其宽动态范围较宽；以及三星的SCC-B2015P、三星光电子的SDZ-375等等。

宽动态范围值的标准何在？
宽动态范围由“清晰看到”图像亮部分的照度与暗部分的照度来决定。从用户要求实用的角度出发，如果要看宽动态摄像机的画面效果，除了要看宽动态技术外，还要关注分辨率和最低照度这两个指标，这样才能达到比较理想的效果。

对于分辨率，目前主要是用摄像机去拍摄分辨率测试卡，并通过波型监视器来读取数据的。但由于每个人的视觉感受不一样，这也容易导致观测值带有相当大的主观性；另外测试卡的对比度与几何尺寸以及观测时照度不一样，观测结果也会有不同；观测的分辨率值是系统的总体特性，无法分摊到各个部件上。这些因素都使得测试结果中占有较大的主观性。

而最低照度的标准测试方法，现阶段行业内也没有统一的定义。最低照度表示在得到可接受的视频图像时所需要光线的最低程度，一般使用FC或者lux来衡量。

对于宽动态的测试方法，国外生产厂家并没有统一的测试方法，摄像机测试的国际标准中也无相关的规定。总的来看，测试者的主观值占60％。假设按目前摄像机真实的最低照度大约为0.1lux(彩色)，在阳光直射下看一个黑洞内的物体，理论上WDR的最大值可以达到20lg(100000/0.01)=140dB, 但实际上这样极端的照度反差环境是不存在的。

如果用动态倍数(T)来表示摄像机的宽动范围，则是指该摄像机的动态范围是普通摄像机的多少倍。普通摄像机的动态范围一般为3.16倍或10dB，如果摄像机的动态范围用dB数(X)来表示，则与倍数(T)关系为：X=10+20*lg T。

另外，在此也建议，厂商在标注最低照度时应给出以下参数（没有统一的要求）：反射率；F Stop（光圈）；可用的视频幅度－－小于10IRE是没有意义的，被噪声淹没；AGC；快门速度。例如，0.4lux @ 30IRE, F1.2 (AGC开，1/50, 75%）。

宽动态技术的未来发展
随着制造商宣传推广力度的增加，“宽动态”这一概念也逐渐深入人心，制造商也发现，纯宽动态摄像机的高成本导致的高价位，以及不能满足市场应用的需求，使其面临着市场困境。

因而，宽动态技术呈现出了向智能化发展的趋势，包括向数字化、IP化发展。其次，曝光区域可以用户自由定义：如曝光时间、区域大小、区域数量、区域位置等。另外，曝光参数可以随时间表任务而变化；环境响应更快速，可更多地用于快速球机，或拍摄物体快速变化的固定摄像机等等。例如，松下的第三代超级动态一体化彩色摄像机就是将宽动态功能用于球机中。