主頁(yè)（http://www.130131.com）：淺析實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的兩種技術(shù)

　　就技術(shù)言，不算背光補(bǔ)償技術(shù)，寬動(dòng)態(tài)有二種實(shí)現(xiàn)方式：CCD + DSP技術(shù)和CMOS +DPS技術(shù)。當(dāng)然，還會(huì)涉及到其它技術(shù)細(xì)節(jié)，例如多次曝光、圖像切割合成、單像素處理、ARM7等等技術(shù)，下面具體來(lái)講解CCD+DSP技術(shù)與CMOS+DPS技術(shù)。

　　CCD+DSP技術(shù)

　　DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專(zhuān)門(mén)的數(shù)字信號(hào)微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類(lèi)型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號(hào)處理器中無(wú)法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的校正、自動(dòng)聚焦等。

　　超級(jí)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)常使用雙速CCD配合DSP的處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟了。這種雙曝光(或雙快門(mén))技術(shù)的核心是針對(duì)明暗反差較大的場(chǎng)景，攝像機(jī)先對(duì)明亮區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的圖像并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中;然后再對(duì)場(chǎng)景中暗部區(qū)域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫(huà)面清晰的圖像也存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中。以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理算法，將兩幅圖像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來(lái)，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見(jiàn)的圖像。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)面都清晰可見(jiàn)，以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的處理效果。

　　從市場(chǎng)上看，上述技術(shù)的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)產(chǎn)品一直是市場(chǎng)的主流，且使用這種方案的廠家眾多，雖然有研發(fā)實(shí)力的廠家寬動(dòng)態(tài)技術(shù)絕大多數(shù)相似，但是由于采用不同的DSP芯片，在具體細(xì)節(jié)上還是有明顯差別，比如對(duì)靈敏度、色還原度、白平衡等的處理。

　　CMOS+DPS技術(shù)

　　美國(guó)Pixim公司在斯坦福大學(xué)20世紀(jì)90年代技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)了一種基于CMOS技術(shù)的新型的圖像拾取系統(tǒng)——DPS(數(shù)字像素處理系統(tǒng))，此系統(tǒng)可以通過(guò)其超強(qiáng)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)代地提升了一幅圖像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達(dá)到比CCD更真實(shí)、更清晰的圖像。在寬動(dòng)態(tài)處理上，DPS采用的是每一個(gè)像素單獨(dú)曝光和ARM7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(shù)值上來(lái)說(shuō)，采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)95dB，甚至可至120dB。在擴(kuò)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(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝像機(jī)在數(shù)字圖像傳感器里每一個(gè)像素中都使用了一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號(hào)時(shí)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最大程度地降低了信號(hào)在排列中的衰減和干擾。

　　DPS技術(shù)體現(xiàn)的寬動(dòng)態(tài)功能劃時(shí)代地提升了一幅圖像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達(dá)到比CCD更真實(shí)、更清晰的圖像。由于DPS采用的單一像素曝光和ARM7控制技術(shù)，所以相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。又由于DPS的每個(gè)像素單獨(dú)處理技術(shù)，也解決了CCD傳感器在處理動(dòng)態(tài)范圍時(shí)帶來(lái)的色彩還原性不足等問(wèn)題。

　　但也需要指出，由于DPS是基于每個(gè)像素單獨(dú)處理的技術(shù)，因其每個(gè)像素都包含一套完整的處理電路，從而也大大減小了每個(gè)像素的感光面積，即感光量減少，其結(jié)果是基于CMOS和DPS技術(shù)的攝像機(jī)，其靈敏度是有顯著影響的，或說(shuō)不甚滿(mǎn)意。

　　對(duì)比CCD寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，艾普視達(dá)的市場(chǎng)部經(jīng)理范清華表示：“值得注意的是，由于CCD的固有特性，即便是采用多次曝光方式，CCD攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)范圍最多也只有66dB，而CMOS寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)據(jù)悉其動(dòng)態(tài)范圍已能達(dá)到120dB以上，在未來(lái)CMOS寬動(dòng)態(tài)技術(shù)將有更大的發(fā)展空間。”

　　說(shuō)到CMOS和DPS技術(shù)，也不得不說(shuō)行業(yè)巨臂SONY特別推出的View-DR超寬動(dòng)態(tài)最新技術(shù)，使動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到了125dB。該View-DR超寬動(dòng)態(tài)技術(shù)包含三項(xiàng)索尼核心技術(shù)：ExmorCMOS技術(shù)、多次曝光技術(shù)、VE可視性增強(qiáng)技術(shù)。所謂多次曝光技術(shù)即每個(gè)畫(huà)面通過(guò)一次標(biāo)準(zhǔn)快門(mén)和三次速度逐漸遞增的高速快門(mén)獲取的四幅圖像合成出最理想的圖像;VE可視性增強(qiáng)技術(shù)即基于對(duì)單個(gè)像素的亮度和色彩進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，使適應(yīng)不同的場(chǎng)景。SONY的View-DR超寬動(dòng)態(tài)技術(shù)比傳統(tǒng)寬動(dòng)態(tài)方案在靈敏度和對(duì)比度上都有大幅提升。