百萬像素鏡頭技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展前景

文/陳東杰

百萬像素鏡頭技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展前景

文/陳東杰

談到百萬像素鏡頭，還要從“百萬像素”這個(gè)概念說起，國內(nèi)安防界普遍稱清晰度能達(dá)到720P才可以稱為百萬像素。至今，在監(jiān)控鏡頭方面，業(yè)界還沒有給出“百萬像素鏡頭”這個(gè)名詞的嚴(yán)格定義。通常是稱“這款鏡頭是對應(yīng)幾百萬像素?cái)z像機(jī)的鏡頭”，也就是配合百萬像素?cái)z像機(jī)且能使攝像機(jī)的清晰度達(dá)到最佳效果的鏡頭。隨著攝像機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，攝像機(jī)的清晰度越來越高，如果使后端成像的畫面達(dá)到高清晰度，只靠攝像機(jī)是不行的，還要求采光部分的鏡頭也達(dá)到相應(yīng)清晰度，這樣才能達(dá)到最佳的成像效果。

百萬像素鏡頭技術(shù)發(fā)展

高清鏡頭的定義

各個(gè)鏡頭品牌，對百萬像素鏡頭的定義也不一樣。就拿150萬像素來舉例，部分日系品牌定義：從畫面的中心到畫面的四周，有70%的畫面面積能達(dá)到150萬像素，其他部分能達(dá)到100萬像素，這樣的鏡頭就叫150萬像素的鏡頭；有的認(rèn)為：65%的畫面面積能達(dá)到150像素，其他部分能到100萬像素就叫150萬像素的鏡頭；還有認(rèn)為：至少95%的畫面面積能達(dá)到150萬像素，其他部分能到100萬像素才叫150萬像素的鏡頭。而國內(nèi)品牌定義的就更遜色一些了，普遍認(rèn)為：中心部分能到達(dá)150萬像素，就稱為150萬像素的鏡頭，而周圍究竟清晰度如何，能不能達(dá)到100萬像素都難說。總體來說，百萬像素鏡頭目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范，就清晰度的效果來講還處于良莠不齊的階段。

鍍膜技術(shù)

鏡頭的鍍膜，鍍膜的工藝有很多，每個(gè)鏡片廠家也具有各自的特點(diǎn)，在色彩還原和處理偏光偏色方面起著很大作用。目前在國內(nèi)監(jiān)控市場中，對色彩還原的處理已經(jīng)有所進(jìn)步，基本能讓用戶滿意，但偏光偏色尤其是眩光鬼影的處理上還與國外市場應(yīng)用的鏡頭相差不少。

百萬像素鏡頭技術(shù)中“透光率”的大小直接影響著鏡頭的像素高低，是高清畫質(zhì)不可或缺的重要條件?！巴腹饴省笔侵哥R頭鏡片的透光能力，主要決定因素是鍍膜技術(shù)。目前業(yè)界最高的透光率鍍膜，要屬日本賓得鏡頭的SMC鍍膜，透光率達(dá)到業(yè)界最高的0.998，為高清鏡頭的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，透光率越高，透光量就越大，照度也就越低，尤其是在夜間監(jiān)控條件下，照度的高低，又是一個(gè)夜間鏡頭品質(zhì)的決定因素。

鏡片材質(zhì)

在國內(nèi)市場，鏡片的材質(zhì)也有必要提一下，一般分為玻璃鏡片，復(fù)合材料鏡片和樹脂鏡片，而監(jiān)控鏡頭中一定要應(yīng)用玻璃鏡片。因?yàn)闃渲蛷?fù)合材料鏡片在高溫和暴曬的條件下容易老化，甚至變形，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量和鏡頭的品質(zhì)。由于高清鏡頭生產(chǎn)廠家目前相比模擬鏡頭廠家還很少，還沒有發(fā)現(xiàn)高清鏡頭中應(yīng)用樹脂和復(fù)合材料的鏡頭。

非球面技術(shù)

影響鏡頭清晰度，尤其是邊緣部分清晰度的一個(gè)重要因素就是非球面技術(shù)。非球面鏡片可以有效的增加鏡頭邊緣的透光量，有效的修正球面鏡片造成的像差模糊現(xiàn)象。而在實(shí)際應(yīng)用中很少有廠家會在小焦距的鏡頭中應(yīng)用非球面鏡片。雖然在宣傳中大肆渲染非球面，可實(shí)際上用的很少，通過測試就可以很容易的看出，成像后畫面邊緣有稍微的模糊現(xiàn)象，這樣的鏡頭八成就不是非球面鏡片，包括多數(shù)日系品牌的鏡頭也一樣。這種現(xiàn)象主要是由于成本的原因造成。高檔的玻璃非球面是在玻璃鏡片邊緣運(yùn)用研磨工藝，而普通的是在玻璃球面表面進(jìn)行鍍膜，使之成為非球面，這兩種非球面工藝都是要增加成本，尤其是前者。所以在批量應(yīng)用當(dāng)中，特別是效果要求不嚴(yán)格的工程中極少見到非球面鏡頭。在電動(dòng)變倍的百萬像素鏡頭中，由于鏡頭本身比較貴，要求的效果也比較高，所以非球面是很大的賣點(diǎn)，也是必要的技術(shù)指標(biāo)。

景深

景深，這一概念是百萬像素鏡頭，尤其是未來百萬像素鏡頭占主導(dǎo)市場的時(shí)候被廣為重視的一個(gè)名詞。目前，我們還不可能在鏡頭的參數(shù)中看到景深這個(gè)參數(shù)，也更不知道景深多少，但是通過成像后的畫面，我們可以對比地看出哪款鏡頭景深更大一些。高清、高清，要求在監(jiān)控中得到非常清晰的畫面，并且能將整個(gè)畫面都清晰地呈現(xiàn)出來，甚至經(jīng)過放大后可以把遠(yuǎn)端的景物看得更清楚。這個(gè)時(shí)候，就需要鏡頭有不錯(cuò)的景深，景深越大，在成像后的畫面上能看清晰的遠(yuǎn)近范圍就越大，圖像截圖放大后，可以把遠(yuǎn)端的景物看的更清晰，如道路監(jiān)控中，通過截圖放大后，可以看清車牌號碼等。目前市場上，能將高清鏡頭的景深做的很大的廠家只有一兩家，而且在充分利用了大景深的基礎(chǔ)上，能將鏡頭做到變焦的過程中始終保持清晰不變，不需要重新聚焦。部分老牌的日系廠家，也在逐步地將電視鏡頭中的新技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)控當(dāng)中。

制約百萬像素鏡頭發(fā)展的原因

在我國監(jiān)控市場中，百萬像素鏡頭大量應(yīng)用最早的市場，應(yīng)該是道路卡口。在道路卡口應(yīng)用當(dāng)中，鏡頭的焦距都比較固定，一般是8mm，16mm，25mm，35mm等。道路卡口要求的清晰度比較高，口徑也大，并且道路上的工程都屬于國家投資建設(shè)，關(guān)系重大，鏡頭也一般選擇進(jìn)口日系的為主。我們知道，定焦鏡頭在前幾年都是屬于工業(yè)鏡頭，規(guī)格高，品質(zhì)好。隨著道路卡口市場的不斷壯大，由卡口照相機(jī)，到卡口錄像機(jī)，再到模擬監(jiān)控?cái)z像機(jī)，直到現(xiàn)在的高清攝像機(jī)，百萬像素的卡口鏡頭也逐漸占據(jù)市場。國內(nèi)的卡口市場，這兩年的需求量也不斷猛增，但是，日系品牌的鏡頭廠商能為中國市場專門研發(fā)卡口鏡頭的廠家實(shí)在太少了，以至于斷貨的情況屢屢發(fā)生。而國內(nèi)的高清卡口鏡頭又沒有能達(dá)到日本品牌鏡頭的效果，所以現(xiàn)在百萬像素鏡頭，在卡口市場上無法在供應(yīng)上滿足這塊市場。

高清監(jiān)控方案運(yùn)用的初期，由于系統(tǒng)不夠成熟，傳輸和存儲又是大問題的時(shí)期，還是有絕大部分用戶處在觀望狀態(tài)。當(dāng)然，政府的項(xiàng)目或銀行的項(xiàng)目，還是有著明顯需求的。例如，公安系統(tǒng)中，為了在制高點(diǎn)觀察城市的交通狀況，就會選擇電動(dòng)變倍的百萬像素鏡頭，要求清晰度要達(dá)到200萬像素，整個(gè)畫面幾乎一樣清晰，都能達(dá)到200萬像素；在變焦監(jiān)控中，為了克服網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，要求變焦不模糊，避免延時(shí)帶來的聚焦困難，和在緊急事件發(fā)生時(shí)無法長焦清晰監(jiān)控。這個(gè)例子中，就涉及到了兩點(diǎn)，一是，整個(gè)畫面的清晰度一致，這就使得絕大多數(shù)的廠商無法達(dá)到要求；二是，變焦不模糊，這個(gè)問題在上面已經(jīng)提到，需要具備大景深的鏡頭，而這樣的廠家屈指可數(shù)，同時(shí)具備這兩個(gè)特點(diǎn)的廠家就更少了，并且還是日本的品牌。由于型號規(guī)格不能普遍適應(yīng)中國市場，這樣的日本品牌鏡頭一樣不能獲得更大的市場。而國內(nèi)品牌的鏡頭目前還沒有能達(dá)到這個(gè)水平的實(shí)例。這在中國市場也屬于技術(shù)上的“不能滿足”。

從模擬直接跨入高清，可謂是一個(gè)大跨越，一定要有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)作支撐，而鏡頭同樣也需要有技術(shù)上的逐步推進(jìn)。國內(nèi)市場的百萬像素鏡頭，基本上都是在模擬的基礎(chǔ)上稍作加工就投入市場，根本無法完全在技術(shù)上滿足市場需求。甚至有的鏡頭就是模擬的，硬生生的標(biāo)個(gè)百萬像素的參數(shù)，效果可想而知。在高清鏡頭上加IR（紅外技術(shù)）是眾多廠家采用的競爭砝碼，其實(shí)，紅外高清鏡頭要用在感紅外的高清攝像機(jī)上，但是高清攝像機(jī)還沒大面積推廣感紅外這一功能。如果高清攝像機(jī)普及了日夜兩用的功能，鏡頭IR校正偏焦將是必須的功能?？傊?，目前的百萬像素鏡頭還不能充分滿足中國監(jiān)控市場的需求。

另外，在中國的監(jiān)控市場上，價(jià)格是個(gè)敏感的名詞，低廉的價(jià)格是大量推廣的基礎(chǔ)，由于進(jìn)口的鏡頭做工精細(xì)，本來就貴，加之關(guān)稅和匯率頻變的原因，使價(jià)格一直居高不下，制約了市場的推廣。而國產(chǎn)的鏡頭又不能在品質(zhì)和效果上達(dá)到與進(jìn)口鏡頭媲美的程度，無法滿足200萬，300萬甚至更高像素的要求，且無法做到周圍與中心清晰度一致，所以，在高端的項(xiàng)目中，很難見到國產(chǎn)的高清鏡頭。當(dāng)然，國產(chǎn)鏡頭也在不斷進(jìn)步，只是對于發(fā)展迅速的知名品牌攝像機(jī)來說，對光學(xué)水平并不突出的我國來說是很有挑戰(zhàn)性的。另外，由于傳輸和存儲的問題一直是IP系統(tǒng)發(fā)展的大障礙，制約了IP系統(tǒng)的規(guī)模化發(fā)展，從而使鏡頭的發(fā)展也受限于此。

結(jié)束語

在未來幾年中，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)在向著IP系統(tǒng)發(fā)展，向著高清方向發(fā)展，在沒有充分解決傳輸和存儲這兩大難題的情況下，百萬像素鏡頭的像素不宜向著更高像素發(fā)展。重點(diǎn)應(yīng)在保證適當(dāng)碼流傳輸?shù)幕A(chǔ)上，把景深做大，能做到在變焦的過程中保持畫面清晰不變，克服網(wǎng)絡(luò)延時(shí)造成的調(diào)焦對焦影響；把整個(gè)畫面的清晰度做到一致清晰，在高清的定義上有個(gè)統(tǒng)一的業(yè)界規(guī)范。

另外，在鏡頭的細(xì)節(jié)方面也要向業(yè)界頂級的廠商學(xué)習(xí)。例如，在鏡頭耐久性方面，利用固體潤滑油，來克服鏡頭漏油和高溫?fù)]發(fā)對鏡頭效果的影響；電動(dòng)鏡頭中，變焦馬達(dá)采用先進(jìn)技術(shù)來增加使用壽命；金屬接口防止接口處滑絲等。在清晰度方面，采用非球面技術(shù)，克服畫面周邊的模糊現(xiàn)象；在鍍膜方面，提高鍍膜水平，減小眩光鬼影及偏光偏色的程度等。

作者單位：上海旭峰偉業(yè)電子科技有限公司