随着摄像机应用场合的逐渐细化，在一些明暗反差较大的场合，宽动态摄像机得以大展拳脚。而近年来，随着宽动态摄像机、超级动态摄像机、超宽动态摄像机等名词的频频出现，宽动态摄像机也让人不再陌生。但伴随摄像机微利时代的到来，定位高端的宽动态摄像机该如何应对？宽动态技术自身的瓶颈又该如何去解决？宽动态的出路又在何方？

    借此机会，本专题将与您详细探讨宽动态摄像机的最新发展现状、技术热点、未来趋势和前景等问题，希望能引起大家的共鸣和对宽动态摄像机发展的一些思考。

明暗强烈对比下的“鹰眼”解读宽动态摄像机
    随着监控系统的日渐普及，摄像机已经在各个领域中担任重要角色，为社会治安保驾护航。而摄像机在被广泛应用的同时，也遇到了一个难以跨越的障碍——强光。常规摄像机视场中的物体在有亮度较高的背景光情况下，如当户外阳光强烈时监看门口或窗外的物体，因被拍摄的主体目标后面有非常亮的背景或一个亮点光源，而导致摄像机输出的图像出现明亮区域因曝光过度显现为白色、黑暗区域因曝光不足而成为黑色。这是因为传统普通摄像机对单一图像中最亮和最暗部分的平衡调整能力非常有限，一般是以摄取进来的所有光线的平均值为基准，并决定曝光等级，因此经常使得监控画面仅仅只能看到图像的轮廓，色彩层次感也不突出。为了克服这个问题，一种称为背光补偿（BLC）的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。采用中央背光补偿（BLC）模式，其主要是靠提升视场中央部分的亮度、降低视场四周部分的亮度来达到看清位于中央位置内物体的目的。但是在这种情况下摄像机无法同时看清前场景与后场景内的目标，而使用宽动态（WDR）范围工作模式则能在很大程度上解决这一矛盾。它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光，最后将两个图像用DSP数字信号处理芯片，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，让明亮区域和阴暗区域的被摄物体都可以看得清楚。

    由此我们可以看到，在强背光环境下，背光补偿是以牺牲画面的对比度为代价的，相较之，宽动态技术在某种意义上而言，其实是对背光补偿技术的改良和升级。

技术篇
DSP技术 PK DPS技术
    据了解，宽动态技术大约出现在1997年，天津天地伟业数码科技有限公司产品经理叶韶光介绍：“宽动态最早是松下公司提出的技术，主要是为了把明暗环境的图像同时清晰地表现出来，从最早的单CCD双快门、双CCD到现在的DPS技术，宽动态的发展速度确实很快。”

    去年4月，松下推出了其第三代超级动态摄像机，又一次成为宽动态摄像机行业中的领头羊。松下电器（中国）有限公司技术工程师王鹏宇对第三代宽动态摄像机在技术上的创新，作了以下阐述：“以松下为例，前几代的宽动摄像机的图像是分成几个区域，进行对比度图像校正的，而第三代的SD-Ⅲ技术则采用了每个像素的160倍动态范围技术，双速CCD输出信号动态范围更大，DSP中采用基于每个像素不分区域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。同时，第三代宽动态摄像机还增加了其他的功能，诸如动态范围调整、智能处理技术、自动数字降噪、图像稳定技术等。”[nextpage]

    随后，尽管各个厂家的宽动态技术有所不同，但大部分也都发展到了第三代。广州瀚祺电子科技有限公司技术总工程师占争荣说：“第二代宽动态我们一般定义48dB，也是说动态范围是普通摄像机的80倍，而第三代宽动态达到了52dB以上，以就是说动态范围是普通摄像机的128倍以上。同时第三代宽动态在图像的灵敏度、分辨率上都有了很大的提高，第二代宽动态的摄像机大多只是在480线左右，而第三代宽动态的摄像机的分辨率都普遍在520线以上，其最低照度也有了很明显的提高。”

    目前，景阳集团与美国PIXIM公司合作开发的第一代运用DPS技术的宽动态摄像机，深圳市景阳智能科技有限公司总工程师张波介绍：“目前看来以CCD为代表的宽动态摄像机技术发展经历了三代，但其工作原理上没有质的改变。而DPS技术，是一种不同于CCD、COMS的全新数字图像处理和成像技术。DPS能节省无效的传输转换，降低了噪音和衰减。同时，还可对每个像素进行多次单独无损失采样，并在像素达到饱和、无法保持更多电荷之前存储像素信息。并对存储信息值（亮度、时间、噪声偏移）进行并行处理，转换为高质量图像。同时，每个像素的曝光时间都经过调节，以适应图像传感器阵列中该像素所在位置独特的光照条件。”

    笔者在采访中还了解到，目前国内一部分摄像机制造厂商已开始采用DPS技术，且有不错的市场反响，相信在以后的市场检验中会逐渐彰显出它的魅力。一些业内人士也表示，DPS作为数字摄像机的出现，必将对以DSP摄像机为主导的监控领域造成冲击，可预计在不久的将来，宽动态摄像机市场会面临DSP和DPS两种传感技术的竞争，动态范围也势必不断扩大，让技术得到不断的提升。

核心技术难掌握 自身技术待提升
    宽动态摄像机在逐渐走向成熟的同时，其自身的弱点和技术上的瓶颈也日益突显出来。长期以来，应用于安防市场上的中、高端摄像机大多是来自日本、韩国、欧美等知名厂商的品牌，这主要得益于其掌握有摄像机的核心技术，如关键芯片CCD用的大都是日本厂商SONY、SHARP和Panasonic等。由于国外厂商自身拥有的关键技术，加上对技术开发的投入力度都相当大，新产品更新换代速度快，因而抢占了很大部分的市场分额。广州瀚祺占争荣就表示：“目前，国内具备开发宽动态的厂家并不多，真正具有宽动态的摄像机也不是很多，很多厂商所说的宽动态之类的实际上仅是一个背光补偿的升级，并不是真正意义上的宽动态。”

    而在影像处理技术上，由于宽动态技术采用的是图像合成技术，使得图像还原能力稍差，色彩也容易失真，若处理不好，有时还会产生重影现象。同时，一些厂商还表示，部分宽动态摄像机在480线的状态下，其在清晰度上也还有待进一步的提高。三立视频科技（深圳）有限公司市场部工程师张治国就此类瓶颈提供了一些改良办法：在图像清晰度上，可以由目前的两次曝光、一次处理，提高为两次曝光、多次处理，通过DSP处理芯片，在处理软件上下工夫，提高技术，增加几次处理，这样能更接近图像的实际，还原效果也更理想。但他也表示，这也仅仅是改善而已，清晰度和图像还原能力还是宽动态摄像机的主要制约因素。

    除了清晰度和还原能力外，动态范围和灵敏度也是两个矛盾因素。通常动态范围大的摄像机其灵敏度也较低，而高灵敏度的摄像机其动态范围也相对较低。也就是说目前宽动态摄像机在光线足够时能完全满足环境的需要，呈现出高质量的图像，但在低照度情况下的情况下，其使用的状况并不太好。这也是目前各厂家迫切要解决的技术问题。但随着技术的不断提升，相信这个困扰厂家的问题也将会得到解决。[nextpage]

应用篇
金融、交通两大主战场
    随着摄像机应用场合的不断细分，也造就了不同类型的摄像机。据了解，摄像机有道路监控摄像机、红外防水摄像机、超低照度星光级摄像机、夜视一体化系列、烟感型摄像机、针孔型摄像机、飞碟型摄像机系列、枪式摄像机、一体化摄像机、半球摄像机、高速球型摄像机等多种类别。而在一些光线对比强烈的场合，宽动态摄像机由于比传统只有3：1（3倍）动态范围的摄像机超出了几十倍，让其在这些特殊场合得以大展拳脚。目前，宽动态摄像机主要用于以下场合：

金融
    应用在银行的宽动态摄像机主要安装在银行的柜台和大门口，由于银行本身监控的特殊性，其柜台和大门如果采用普通摄像机会常常看不清顾客，如果打开BLC功能，又会对员工的操作看不清，使用宽动态摄像机则解决了这一矛盾，同时，由于银行对色彩的还原能力和清晰度的要求都比较高，所以摄像机同时也应该具备彩转黑等功能，兼顾银行的24小时监控的要求；

出入口车辆监控
    应用在出入口的宽动态摄像机主要是针对收费站、停车场的现场环境日、夜变化大，夜晚车辆需开启车前灯的特殊场景，这就要求摄像机具有很宽的动态范围和强光抑制能力（突出阴暗区域），以达到看清车辆牌号的目的，因而模拟摄像机无法满足这类场景的监控要求，而宽动态摄像机则能适应日夜明暗反差的变化，能有效的解决这一问题；

城市道路监控
    应用在城市道路上的摄像机，同样面临着宽动态场景的变化，要求能在强烈阳光下辨识图像，识别交通信号灯。模拟摄像机在夜景路灯下较难区分出红绿灯，而宽动态摄像机则可清晰分辨通过路口的车辆是否有违章行为，此类问题的解决极大方便了交警部门的管理和取证，得到交管部门的好评；

铁路
    应用在铁路上的宽动态摄像机主要是针对火车集中的物流场所等特殊环境，由于铁轨上光线对比度强，特别是到了晚上，火车车头灯太亮，在物流集中的场所的多条铁轨之下，普通摄像机根本无法进行分辨，因此必须使用宽动态的摄像机；

炼钢厂
    应用在炼钢厂的宽动态摄像机主要是对锅炉进行监控，由于炼钢厂的环境比较恶劣，对摄像机的要求则非常高，除了防爆防高温，以及需要工业级的机壳外，由于锅炉中的铁水温度高，光线对比度强，普通摄像机难以达到监控效果，在此情况下，宽动态摄像机则担当起了不可或缺的重责。

    除了以上应用场合外，由于宽动态能在光线落差较大的环境中（特别是从室内看向室外）看清全景中每个角落的细节，所以其也广泛应用于安装了宽大玻璃窗的办公大厅、酒店大堂、机场等场所。同时随着“平安城市”的开展，宽动态摄像机也在地铁、轻轨、监狱以及一些娱乐场所等场合有所应用。未来，随着技术的不断完善，相信宽动态摄像机的应用场合也将越来越宽广。

工程篇
好的产品 从选购安装开始
    随着制造商宣传推广力度的加大，“宽动态”这个词也逐渐深入人心，但业内普遍有这样的看法，很多甲方，仅仅只有“宽动态”这个概念，而在技术上并不了解，面对各个厂家的“宽动态”，又该如何选购和安装呢？[nextpage]

    大多业内表示，在选购宽动态摄像机时，首先要了解厂家在该领域的应用情况如何，其次，要了解厂家的技术实力，以及厂家是否达到规定的技术标准。同时，面对厂家层出不穷的技术术语，在选购时，应注意适合自己的需要才是最重要的。除了以上几点外，还应多关注以下几项性能：
·亮区与暗区之间的过渡是否清晰自然，要注意部分摄像机在过渡时会出现重影现象或造成图像颜色发生变化；
·亮区与暗区的表现是否均清晰，特别是晚间在道路上，看汽车大灯下的牌照时是否出现竖亮线，好的摄像机都有丰富的层次和细腻的表现，能将大灯的轮廓、灯丝及牌照清晰的表现出来；
·动态范围的自动调节功能，有的宽动态摄像机中午调试清楚了，到了下午室内就看不清楚了，这也是产品技术不过关所造成的；
·背景光范围是否被指定，以及在晚间监视强逆光物体的移动是否发虚。

    宽动态摄像机在安装上，较以往的摄像机相比，已经有了一个较为宽松的安装环境，但仍要注意，不要认为有了“宽动态”就能够直接面对光线，其实应该是在白天不要面对阳光，在夜间也不要面对直射的车灯，应保持与直射光源之间的角度，以避免烧坏感应器件。另外，宽动态摄像机在使用时最好同自动光圈镜头相配，这样可以更好地表现宽动态效果，当然，在条件允许的情况下，应尽可能将摄像机安装在顺光的环境里。

    而在调试宽动态摄像机的过程，JVC（中国）投资有限公司技术支持工程师谭耀明谈到，其实就目前而言，其是各个厂家对 “宽动态”进行诠释的过程，所以甲方应尽量找有经验的工程商进行调试，否则将难以在尽可能短的时间内调试出宽动态功能。而作为工程调试人员，也必须要有思想准备，除非是机器写明不需要进行调试，否则，也很难一次就能调试到满意的效果。再者，从目前的技术而言，宽动态的实现是多次不同速度的曝光后再有DSP处理的结果，因此在手动曝光速度（固定曝光速度）下是不能实现宽动态功能的，这在调试过程中也应多加注意。

市场篇
市场分额尚待开拓
    随着使用环境的迅速扩大和使用者日益多元化，摄像机的技术和分类也发生了巨大变化。各生产厂商始终致力于提高摄像机的新技术，使其能够最大程度的满足应用要求。其中宽动态摄像机是非常重要的一个分支，在一定程度上也体现了一个摄像机生产厂商的技术发展实力和发展方向。但伴随着摄像机微利时代的来临，宽动态摄像机由于其定位的是高端产品，较高的价格也把市场范围缩小了不少，而能够采购此类摄像机的，也往往是一些有实力的用户。大多业内人士也表示，目前宽动态摄像机在整个摄像机市场而言，其所占的市场分额仅为8%-10%左右。深圳市宏天智电子有限公司市场人员万文军指出，目前尽管大多数宽动态摄像机的制造厂商每年都还是有10%左右的市场增长率，但纯粹强调“宽动态”功能的摄像机的市场状况却并不能让各厂家满意。

    同时，由于技术门槛，只有国外少数厂家掌握了宽动态的技术，所以它的成本也不容易降下来。JVC（中国）公司的谭耀明指出，比较国产和进口宽动态摄像机可以看出，国产的设备相对价格较低，工艺稍逊一筹；进口的设备性能好，价格高，认证的标准也都是国际上的标准。因此，在银行、道路等高端市场，国外品牌的占有率能达到80%，而国内厂商则定位于中低端市场，但近几年，国内厂商逐渐兴起，技术上和制造工艺上也有所提高，市场占有率也在逐渐提高。

“平安城市”显商机 市场渴望标准
    随着“平安城市”在全国各地的开展，给宽动态摄像机带来了一些商机。三立张治国向笔者谈到，在“平安城市”里，宽动态摄像机将会应用到更多的场合，特别是今年3月份颁布的《娱乐场所管理条例》中的相关规定，也给宽动态摄像机带来了商机，由于娱乐场所的灯光环境比较复杂，普通的摄像机难以达到监看效果，这就让宽动态摄像机有了用武之地。广州利凌电子有限公司市场经理冯筱羽表示：“平安城市更多的是用到快球，为抢占这一商机，有些厂家就开发出了带有宽动态技术的快球；而城市道路以及高速公路的收费站用的摄像机需要24小时监控，除了日夜两用型的摄像机外，增加宽动态功能也将能满足甲方的更高要求。”

    “平安城市”给宽动态摄像机带来了商机，但同时也应看到其所面临的挑战。JVC谭耀明感叹到，目前摄像机市场还没有一个统一的标准，以公安部门为例，其对项目规划就没有一个全国性的统一标准，而是按各地自己的要求来做，这样持久下去，有可能导致市场混乱，形成恶性竞争。大多业内人士也都表示，现在摄像机市场需要成立一个专业的管理机构，来对市场进行约束和规范。使宽动态摄像机市场走上全面、协调、可持续发展的道路。

结语
    宽动态摄像机定位于高端产品，近2000元甚至更高的出厂价也让市场价缩小了不少。且现在大多数制造商也发现，纯宽动态摄像机的高成本所导致的高价位已经不能满足市场的需求，亟待与其他种类的摄像机进行整合。现在，宽动态与一体化摄像机、日夜两用型摄像机、球机等结合的产品已应运而生，如松下的第三代超级宽动态摄像机就是将宽动态的功能应用于球机当中，而三星最新一款超级宽动态摄像机也具有了日夜转换的功能。