百万高清监控镜头实际应用技术分析

2013-01-24 16:32:29来源: 中国安防展览网
高清监控近两年来呼声甚高,而摄像机作为视频监控的先头部队,必然成为众厂商和用户关注的焦点。所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了摄像机,如果没有匹配的高清镜头,前端高清摄像机就不能发挥出相应的效果。故前端镜头的选择是工程商构建整个高清监控系统的重要指标之一。

    捋清:百万高清镜头概念和分类

    据悉,目前活跃在国内镜头市场的主要厂商有日系腾龙、图丽、精工、宾得、FUJINO、computar,KOWA、SENKO,以及国内的上海凤凰、福建福光、鸿发光电、启光、长春东亚光学等,而百万高清监控镜头,在国内镜头厂商中,占据了其生产的30%,并以每年高清镜头的出货量也在快速增长。在关注镜头为何有如此火爆市场前,我们先有必要先了解一下百万像素镜头的概念。

    百万像素镜头=高清镜头?

    ·百万像素镜头等于高清镜头。北京泰邦天地科技有限公司市场部经理吴丹认为:“目前市场普遍认为,达到720P才可以称为百万像素镜头。”上海肯高商贸有限公司北京分公司营业担当刘郭艳表示赞同,其除了认为百万像素镜头就是“高清镜头”外。

    ·百万像素镜头并非等同于高清镜头。凤凰光学安防(上海)有限公司品牌营销部部长顾成钢认为:“百万像素”按照字面理解即使是超过100万像素,但100万、130万、200万、500万像素,虽然均属于百万像素,但并非完全属于‘高清镜头’。

    事实上,“高清”的标准一直是行业内争论的话题。“高清”应该是一个完整的技术概念,包括从拍摄、制作、存储、发行、显示的完整流程。目前比较成熟的是针对“高清显示”系统的定义,根据美国先进电视系统委员会(简称ATSC)对高清电视的定义为以下三种:720P(1280×720逐行扫描),1080i(1920×1080隔行扫描,1080P(1920×1080逐行扫描)。720P作为一个过渡性指标,事实上已逐渐将其列入了“标清”的范畴。1080P真正成为目前各高清设备厂商努力推广及普及的一个标准。根据这个事实来测算,720P的物理像素约为100万像素,1080P对应的是约200万像素,那么高于200万像素的设备才是“高清”真正的入门门槛。

    百万像素高清镜头分类

    上海肯高刘郭艳表示:百万像素镜头按照按照焦距类型分为包括定焦、手动变焦、电动变焦等三类,其中定焦类一般用在一些室内、大厅、交通卡口等固定距离的监控场合;手动变焦类一般用在监控距离不固定的小区、工厂、学校、道路交通等室外场合;电动变焦类一般用在室外远距离场景,如城市治安、高空望、高速公路、铁路、河道、海事、边防、森林防火等项目。

    另外,如果百万像素镜头按照像素来区分,又可分为百万像素、130万像素、150万、像素、200万像素、300万像素、500万像素、800万像素、1000万像素等几种。

    而凤凰光学顾成钢还认为:“镜头除了按照焦距和像素来划分外,按照镜头的靶面还可分为:1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸、3/4英寸等。其中,表1表格是CCTV镜头对应CCD尺寸的相关数据(如表1所示)。”

    据悉,凤凰光学近期就针对高清监控,推出了500万像素2/3靶面12mm、16mm、25mm、35mm工业级监控镜头,该系列镜头特点画面超清晰、边缘画质好、光透过率高、畸变小、安装、且对焦便利,除了品质较好外,其成本也较实惠,是进口同类产品的一半。

    征服用户:用实力说话

    无论百万像素镜头是否等同于高清镜头,但不可否认的是,以720P或1080P画质为主的监控市场已越来越受到用户的认可,随着百万像素摄像机的销量越来越高,百万像素镜头的需求也水涨船高。那么,百万像素镜头究竟是凭借怎样的魅力与特质打动用户。用富士胶片(中国)投资有限公司北京分公司光电产品事业本部张连山来分析:“百万像素镜头无论是从产品品质上,或是自身的技术上,都远远高于普通镜头的要求。”

    研发面:从材质到镀膜抓细节

    百万像素镜头因应监控市场的需求,与普通镜头在研发上必定有着本质的区别,正如富士胶片张连山所说:百万像素镜头除了在原材料选择上要高于普通镜头,需要使用上等的光学玻璃,来保证镜片的品质外,在镜头的装配精度上,要达到高清的效果,还需要有一套百分百的工艺流程,这并非普通的工厂可实现,生产厂商必须要有多年的光学产品生产经验。”

    基于此,上海温网数码科技有限公司总经理应俊认为,百万像素镜头在研发上主要会考虑以下三个方面的因素。

    ·镜头的设计。镜头的设计效果可以决定镜头的亮度、解析率的高低、景深效果、以及分辨率的高低,所以在研发百万像素镜头前,进行周密的光学设计至关重要;

    ·材料的选择要足够满足光学要求。上海温网应俊表示:“现在的材料包括塑料、玻璃和金属材质,塑料材质的优势是降低成本、制作镜片的难度不大、可以批量生产、清晰度效果也好一点,但是对室外温度的感应没有那么强烈;而玻璃材质是过去多选择的老材料,成本较高;而金属材质是目前很多厂商会选择的镜片材质,主要因其耐震、耐高温,但弊端也是开发成本较高。故客户在选择镜头前,最好结合自身的需求来进行材质的选择。”然凤凰光学顾成钢认为:“百万像素镜头因有高成像质量要求,因此在光学设计时会考虑选择加工难度较低、易于保证加工精度的玻璃材质,以尽可能地降低镜片加工误差对成像质量的影响。”

    ·镜头的镀膜。腾龙光学(上海)有限公司课长代理曲凯表示:“镀膜的工艺有很多种,每个镜片厂家镀膜的工艺也具有各自的特点,镀膜在色彩还原和处理偏光偏色方面起着很大作用。”故凤凰光学顾成钢认为:“镜头镀膜是利用真空蒸汽沉积技术在镜片上布置一层极薄透明的膜,其作用主要在于增加光线的穿透量、减少眩光及鬼影、得到最佳的颜色和保护镜头;百万镜头通常都要用多层复合镀膜方式。”据悉,凤凰光学将采用了镜片调芯和镜头群组调芯技术来保证镜头的高像素要求,此项调芯技术的发明专利正在申报中。


技术面:稳固+推新绝对王道

    有了合理和优秀的镜头材质,一款品质较好的镜头就成功了一半。但要想彻底的打造一款性能优异的镜头,除了材质上下功夫,镜头本身技术是否过硬,功能是否随需而添,绝对是取胜之王道。

    众所周知,清晰度效果是衡量一款摄像机是否优异的指标,对于摄像机来说,其“眼睛”——镜头的效果又是决定摄像机画质的关键。所以说,镜头的成像技术指标尤为重要。上海肯高刘郭艳表示:“影响百万像素镜头成像效果的关键技术指标有:大光圈、大景深、非球面镜片、SD超低色散镜片及红外ED镜片的采用。”而上海腾龙曲凯认为:非球面技术和景深可以说是目前镜头研发较新和关注较多的两大技术。下面,我们就着重对这两大技术进行阐述,其它就不再详述。

    1、非球面技术

    凤凰光学顾成钢表示:“对于一款镜头而言,画面清晰度尤其是画面边缘的清晰度,是体现该款镜头优劣的重要方面,而改善画面的画质和边缘效果主要方法是使用非球面镜来解决球面镜片固有的球差、像散、慧差、场曲等造成的清晰度不高边缘虚化等问题。”

    据悉,非球面镜片已经是目前主流镜头厂商采用的技术,可以有效提升画面周边清晰度,减小镜头体积;此外,其还可有效的增加镜头边缘的透光量,修正球面镜片造成的像差模糊现象。采访中多数厂商表示:虽然多数厂商在宣传中大肆渲染非球面镜片,但实际应用较少。这主要是由于非球面镜片成本较高造成的。如高档的玻璃非球面镜片是在玻璃镜片边缘运用研磨工艺,而普通的是在玻璃球面表面进行覆膜,使之成为非球面,这两种非球面工艺都是要增加成本,尤其是前者。故在批量应用当中,特别是效果要求不严格的产品中极少见到非球面镜头。不过依然有部分厂商表示,在电动变倍的百万像素镜头中,由于镜头本身比较贵,要求的效果也比较高,所以非球面是很大的卖点,也是必要的技术指标。

    2、景深

    上海肯高刘郭艳表示:“大景深的镜头对于画面的纵深清晰度,捕捉运动画面方面有着一定的优势;市面上有人提出了全景深的镜头概念,有一定效果,但目前仍只局限于定焦镜头的设计上,变焦镜头目前仍无法实现。”

    所谓景深,就是高清摄像机要在监控中得到非常清晰的画面,并且能将整个画面都清晰地呈现出来,甚至经过放大后还可以把远端的景物看得很清楚。这个时候就需要镜头有不错的景深,景深越大,在成像后的画面上能看清晰的远近范围就越大,图像截图放大后,可以把远端的景物看的更清晰,如道路监控中,通过截图放大后可以看清车牌号码等。腾龙光学曲凯也表示:“景深是一个抽象的概念,并没有具体的数字来量化。事实上,景深也跟焦距,光圈,监控距离有关系。如果焦距小,景深就好,光圈小,景深也好,监控距离越远,景深也相对来说好一点。主要是根据现场调试来看的。故只有通过成像后的画面,才可以对比地看出哪款镜头景深更大一些。”采访中了解到,目前市场上,能将高清镜头的景深做的较好的厂家只有一两家,在充分利用了大景深的基础上,且能将镜头做到变焦的过程中始终保持清晰度基本不变,不需要重新聚焦。如上海温网更是专心致力于高清镜头,凭借CCD,CMOS等不同传感器,研发的室外电动镜头,可监控200~1000米不等的距离。

    此外,北京泰邦天地推出的根据自己独有的技术,推出的信息光学镜头iLensTM1610,宣称其是第一款采用大光圈大景深(EIDOF)技术的百万像素镜头。其主要优势:F/#=1.0恒定超大光圈F/#=1.0时的景深略大于现有技术下F/#=4.0的景深500万像素高分辨率,最大支持到2/3”的大像面。

    3、其他

    除了以上具体陈述的非镜面镜片和大景深外,上海肯高刘郭艳还表示:“大光圈对画面的对比度、锐度等提升,有着不可忽视的影响;弱光、夜间的成像效果也多依赖于大光圈的指标;光圈不够大的话,整体画面偏暗,噪点增加,画质会下降很多。SD超低色散镜片对于提升画面的色泽锐利度有着天生的优势,红外ED镜片的采用对于提升高清镜头的日夜成像效果有着很重要的作用,目前主流镜头品牌的高清镜头都已经偏重于红外功能的开发。其可以做到弱光、夜视条件下的清晰监控。(高清晰度、红外对应)分别从空间和时间上对监控的需求进行细节强化,这恰恰也是监控行业追求的永恒主题。

    据悉,富士胶片研发的DV3.8X4SR(1/1.8、4-15.2mm3百万像素、日夜型)、DV4X12.5SR(1/1.8、12.5-50mm3百万像素、日夜型)镜头,增加了日夜两用的功能,保证24小时的高清。此外,上海肯高研发的对应红外的电动镜头也将于2012年下半年推出,届时可有效解决平安城市、机场、港口、高速公路、高速铁路、森林防火等对于远距离、高清晰、日夜对应的监控需求。

    结语

    上海温网应俊也强调:“因目前国外已经有调制镜头像素的仪器,但国内还没有类似的仪器,这也因高清进入不久,来不及完善各方面的标准和规范,以致镜头还没有达到客观的检测籍贯,故当一款镜头推出时,多数厂商只能拿到现场进行实地检测,让厂商和客户一起进行效果检测。当然,因为没有统一的检测规范,故也有部分厂商虚假宣传,如宣称产品能做到700万甚至1000万像素,但其实只是摄像机能做到700万像素而已,镜头效果并不一定能达到。”

    由此可见,镜头领域除了技术和研发面外,在政策面的确需要有一个完善的制度,但在政策未出台前,笔者认为,对于用户来说,或许多数厂商宣传的数字并不能让他们完全得已信服,故在选择产品时,只会选择可靠的大品牌来寻求“安全感”。为何会有这样的心理,或许腾龙光学曲凯说的对:“数字只是量化,而将图像做的更好才是取胜的王道!”

关键字:监控

编辑:Gem 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2013/0124/article_5468.html
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