解析低照度指標的三大參數

2021-01-14 光學人生

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      [摘要] 在選購攝像機時，面對不同廠家對攝像機指標參數的不同表達方式，在缺乏指標參數標準的參考及無法進行逐個攝像機的低照度效果測試，往往會讓用戶無從辨別其中的性能優劣。那麼，我們是否能夠通過看懂攝像機低照度的參數指標，對它進行分析解讀，從而衡量出不同攝像機低照度性能的優劣呢？ 

　   攝像機的低照度指標不應該只是一個簡單的XX Lux值，在任何一份準確專業的攝像機參數資料上，攝像機低照度指標應該至少表示為如下格式：彩色模式：XX Lux @F X（X IRE ，AGC XX）黑白模式：XX Lux @F X（X IRE ，AGC XX）

 　  也就是說，攝像機的低照度性能至少和3個參數是相關的，亦即配用鏡頭的F值，IRE值以及攝像機的AGC參數。在這些參數完整的前提下，前面的照度值才具有意義且可對比的。同時必須指出，如果攝像機是彩轉黑的，必須列出彩色和黑白狀態下各自的低照度指標。

 　　那麼低照度標準表達式中各個量是什麼意義以及它們之間有什麼關係呢？

 　　F值


 　　F是鏡頭的光圈係數，與進光量呈反比關係。由於攝像機必須依靠鏡頭的光圈來決定進光量，從而決定拍攝效果。所以，在表達攝像機的低照度指標時，必須要有一個F值為條件。對於一款自動光圈的變焦距鏡頭來說，鏡頭上一般會標示出F值，注意，此值只代表焦距最小時即廣角狀態時的光圈值，一般認為，隨著焦距的增加，鏡頭的進光量是逐步減少的，所以當鏡頭處於廣角狀態時，畫面比較亮，處於望遠狀態時，畫面則變暗，這種現象在夜間尤其明顯。鏡頭焦距的變化，帶動鏡頭進光量的變化，反映到對應F值的改變，但是鏡頭上的F值，只是標示出此款鏡頭的最大進光量，所以，只看鏡頭上標示的F值，只能判斷在廣角狀態下的鏡頭進光效率，而不能充分體現鏡頭的真實性能，鏡頭的2個焦距極端對應的F值通常相差得很大，所以某些鏡頭夜間在廣角時，畫面還不錯，但是一旦處於望遠狀態，畫面就很暗了。真正好的鏡頭，在焦距最大和最小時，F值相差並不大，比如從1.8變到1.6，這種鏡頭的夜間效果相對更好。而通常在低照度指標中標註的F值，表示測試時使用的鏡頭在廣角狀態下的F值，即進光量為最大時。


   　　IRE值


 　　眾所周知，模擬視頻是一個峰峰值為1伏的不規則波形，X軸以下為同步電平，幅度為0.3伏即300毫伏，X軸以上是實際視頻波形，此部分波形會隨著視頻亮度以及視頻內容發生變化，其幅度為0.7伏即700毫伏。700毫伏是視頻信號極限幅值，隨著光照條件的下降，此值將會隨之下降。如果把鏡頭完全遮住，通過示波器上可以看到視頻波形幅度接近於0。那麼IRE是什麼呢?IRE是一個視頻測量中的單位，在廣播級視頻電平中規定了任何視頻信號在播放時的亮度電平都不可能超過100IRE，即700毫伏等同於100IRE，也就是說，IRE值將指示視頻信號的幅度。一般來說，當視頻信號低於250IRE(700毫伏的四分之一)，即175毫伏時，被認為此時的視頻信號是無實際意義的，因為此時反映在監視器上的效果是畫面基本漆黑，無法進行有效的監控。鑑於此，在攝像機的低照度指標裡，IRE這一項一般不會低於25，往往標註30居多，少數產品標註50。很顯然，當環境照度降低時，視頻幅度和IRE值都是隨之下降的。當考察攝像機的低照度性能時，IRE值可能會很低，但是必須保證顯示出的視頻還是有意義的。


 　　AGC參數


 　　攝像機內部都有一個放大電路用於放大原始視頻信號。攝像機中的DSP晶片會檢測CCD送出的原始視頻信號，如果覺得原始視頻信號幅度太小，DSP則會驅動這個放大電路對原始信號進行放大，然後輸出放大後的視頻信號。DSP會實時檢測原始視頻信號的幅度，從而動態地控制放大電路的增益值，這就是所謂的「自動增益控制(Auto Gain)」功能，而確定是否開啟這個功能的機制就是自動增益控制即AGC。當AGC功能開啟時(AGC ON)，自動增益電路在光照不佳的情況下就會自動放大視頻幅度，使畫面變亮(值得注意的是，即使AGC為ON狀態，在光照良好的條件下，自動增益電路也不會起作用，畫面不會變的更亮)，反之，如果AGC功能不開啟(AGC OFF)，自動增益電路則不會工作。顯然，如果AGC開啟，在測試攝像機的低照度性能時，放大電路是處於工作狀態的。需要說明的是，放大電路會把視頻信號中的噪聲一起放大，所以畫面上會出現噪點。

 　　當然有些攝像機的AGC不僅僅只有ON 或OFF功能，或還會有若干檔位可以用來調節增益電路的最大放大倍數，如AGC 20db、 40db等，在攝像機的低照度指標中也應作為條件一併列出。 


原文出自[安防知識網] 轉載請保留原文連結:http://www.asmag.com.cn/baike/arc-173.html

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