隨著攝像機應(yīng)用場合的逐漸細化，在一些明暗反差較大的場合，寬動態(tài)攝像機得以大展拳腳。而近年來，隨著寬動態(tài)攝像機、超級動態(tài)攝像機、超寬動態(tài)攝像機等名詞的頻頻出現(xiàn)，寬動態(tài)攝像機也讓人不再陌生。
　　
　　寬動態(tài)攝像機介紹
　　
　　按照度值來衡量，當攝像機從室內(nèi)看窗外，室內(nèi)照度為100Lux，而外面的照度可能是在10，000Lux，對比就是10，000/100=100：1。在這種對比下人眼能很容易的同時看清室內(nèi)和室外的物體，因為人眼能處理1000:1的對比度。然而傳統(tǒng)CCD攝像機就會有很大的問題。因為傳統(tǒng)攝像機只有3:1的對比性能。
　　
　　安裝現(xiàn)場復(fù)雜的光線環(huán)境，導(dǎo)致只能看到監(jiān)控目標的輪廓，同時會出現(xiàn)畫面被破壞、缺乏色彩層次等問題。當使用zui慢為1/50秒的電子快門來取得室內(nèi)較暗處目標的正確曝光，但在這種情況下室外明亮處的圖像由于過度曝光會變白（過亮）；當選擇zui快1/6000秒取得室外明亮處影像的的曝光，但是室內(nèi)較暗處的影像會由于欠曝光而變黑（過暗）。這是一個自從監(jiān)控攝像機被發(fā)明以來就一直長期困擾使用者的問題。
　　
　　寬動態(tài)攝像機技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到物體圖像而運用的一種技術(shù)。當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴重影響圖像質(zhì)量。攝像機在同一場景中對zui亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。
　　
　　廣義上的“動態(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zui低端極點到zui極點之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為zui高點與zui低點之間的差值。這是一個應(yīng)用非常廣泛的概念，在談及攝像機產(chǎn)品的拍攝圖像指標時，一般的“動態(tài)范圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度（反差）及色溫（反差）的變化范圍。
　　
　　寬動態(tài)攝像機到現(xiàn)在為止，究竟經(jīng)歷了幾代，沒能講得清楚。就技術(shù)而言，不算背光補償技術(shù)，寬動態(tài)現(xiàn)有二種重要實現(xiàn)方式：CCD+DSP技術(shù)和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)字信號處理理論的數(shù)學模型和算法，設(shè)計出專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計算程序全部“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、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號處理器中無法進行的工作，都可以在數(shù)字處理中進行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動態(tài)圖像檢測、數(shù)字背景光補償、膚色輪廓校正、細節(jié)補償頻率調(diào)節(jié)、準確的彩色矩陣、的校正、自動聚焦等。
　　
　　超級寬動態(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）技術(shù)的核心是針對明暗反差較大的場景，攝像機先對明亮區(qū)域進行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的圖像并存儲到數(shù)據(jù)緩沖存儲器中；然后再對場景中暗部區(qū)域進行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫面清晰的圖像也存儲到數(shù)據(jù)緩沖存儲器中。以上曝光完畢后，利用DSP*的圖像處理算法，將兩幅圖像當中亮度適當?shù)牟糠址謩e切割下來，zui后進行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見的圖像。這樣就能避免亮部曝光過度和暗部曝光不足的問題，從而使整個畫面都清晰可見，以實現(xiàn)寬動態(tài)的處理效果。但如果采用不同DSP芯片，在具體細節(jié)上還是有明顯差別，比如對靈敏度、色還原度、白平衡等的處理。
　　
　　CMOS+DPS技術(shù)
　　
　　美國Pixim公司在斯坦福大學20世紀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)可以通過其*的寬動態(tài)功能來獲得高質(zhì)量的圖片。寬動態(tài)功能劃時代地提升了一幅圖像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達到比CCD更真實、更清晰的圖像。在寬動態(tài)處理上，DPS采用的是每一個像素單獨曝光和ARM7控制技術(shù)，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機就目前的處理技術(shù)，其動態(tài)范圍即可到達95dB，甚至可至120dB。在擴大動態(tài)范圍的同時，DPS也解決了CCD傳感器在處理動態(tài)范圍和色彩真實性上的不足，其色彩還原性更加真實，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝像機在數(shù)字圖像傳感器里每一個像素中都使用了一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），在捕捉到光信號時直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，zui大程度地降低了信號在排列中的衰減和干擾。
　　
　　DPS技術(shù)體現(xiàn)的寬動態(tài)功能劃時代地提升了一幅圖像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達到比CCD更真實、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態(tài)范圍。又由于DPS的每個像素單獨處理技術(shù)，也解決了CCD傳感器在處理動態(tài)范圍時帶來的色彩還原性不足等問題。
　　
　　但也需要指出，由于DPS是基于每個像素單獨處理的技術(shù)，因其每個像素都包含一套完整的處理電路，從而也大大減小了每個像素的感光面積，即感光量減少，其結(jié)果是基于CMOS和DPS技術(shù)的攝像機，其靈敏度是有顯著影響的，或說不甚滿意。
　　
　　對比CCD寬動態(tài)技術(shù)，艾普視達的市場部范清華表示：“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攝像機的寬動態(tài)范圍zui多也只有66dB，而CMOS寬動態(tài)攝像機據(jù)悉其動態(tài)范圍已能達到120dB以上，在未來CMOS寬動態(tài)技術(shù)將有更大的發(fā)展空間。”
　　
　　結(jié)語：
　　
　　作為一種非常實用的寬動態(tài)攝像機，在技術(shù)層面的發(fā)展必然會精益求精?？傊?，唯有寬動態(tài)技術(shù)自身的不斷提升，才能被更多的使用者接受，從而走進千家萬戶。