高清時代鏡頭設(shè)計的關(guān)鍵
來源：www.yc-xl.com 發(fā)布時間：2022年02月24日
步入高清時代，行業(yè)對于鏡頭的要求也越來越高。順應(yīng)時代發(fā)展，業(yè)界也在不斷改進(jìn)新的設(shè)計及制作工藝，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。為您解析高清時代關(guān)于鏡頭設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題。下面隨定制鏡頭的小編一起來看看。
其一、鏡頭采用ED鏡片是關(guān)鍵
常用的監(jiān)控市場，我們更多地采用的是定焦或者手動變焦鏡頭，因為監(jiān)控距離較近，一般采用的鏡頭焦距在50mm以內(nèi)。這種場景對鏡頭的防色散性能幾乎沒有要求。但一旦采用了電動變焦鏡頭來對較遠(yuǎn)目標(biāo)的監(jiān)控，色散問題就凸顯出來(色散是可見光中的各種波長的光經(jīng)過鏡頭折射后會出現(xiàn)焦點偏移，表現(xiàn)在圖像上就是物體邊緣有藍(lán)色或者紅色的色條)。
那么是不是采用ED鏡片的鏡頭就能完全解決遠(yuǎn)距離監(jiān)控的問題呢?通常我們把720p以上清晰度輸出的圖像成為高清圖像。而根據(jù)市場的自由選擇，大多采用的是1080p的輸出格式。在遠(yuǎn)距離監(jiān)控領(lǐng)域，用戶希望用高清監(jiān)控系統(tǒng)來提高畫面的像素，進(jìn)而更加清晰的觀看遠(yuǎn)距離目標(biāo)。
而根據(jù)我們實際經(jīng)驗，采用高清系統(tǒng)觀看，非但沒有使得畫面清晰度提成，反而畫面的色彩還原能力、清晰度均大幅衰減，輸出圖像的清晰度比D1畫質(zhì)還要差，甚至還不如模擬攝像機(jī)。在焦距拉長時，畫面變成了黑白畫面，清晰度嚴(yán)重下降，圖像效果比相同鏡頭配合日立超低照度攝像機(jī)的效果還要差。
出現(xiàn)這種情況其實并不難理解。我們現(xiàn)在采用的高清攝像機(jī)大多采用的是CMOS芯片，照度性能只能達(dá)到0.5Lux。而長焦鏡頭在焦距變化的過程中，光通量也會隨之變化，焦距越長，光通量越差。當(dāng)焦距拉長到大值時，光通量減到最弱。雖然是白天，但對于攝像機(jī)來說，相當(dāng)于面前被遮擋，只留了很小的孔透過光。在這種情況下，普通高清攝像機(jī)就會因為照度不夠出現(xiàn)畫面質(zhì)量衰減。解決這種問題可以從兩方面入手：
1、采用針對遠(yuǎn)距離監(jiān)控設(shè)計的高清攝像機(jī)，例如日立公司最新推出的KP-HD1005高清SDI攝像機(jī)，這種攝像機(jī)除了低照度做到0.3Lux的同時，還針對遠(yuǎn)距離監(jiān)控領(lǐng)域加入了針對色彩還原和低照度圖像增強(qiáng)技術(shù)。使得在光通量下降時也能得到清晰的畫面。
2、提高焦距拉長時鏡頭的光通量。鏡頭一旦生產(chǎn)出來，光通量的范圍即確定下來，不可更改。因此我們必須在選擇鏡頭時挑選那些長焦距時光通量性能較好的產(chǎn)品。根據(jù)鏡頭的光學(xué)關(guān)系，F(xiàn)(光通量的反比)=f(焦距)/D(鏡頭前有效口徑)。F值是光通量反比，這個值越小，光通量性能越好。那么在f相同的情況下，選擇有效口徑越大的鏡頭，得到的畫面效果越好。KOWA的鏡頭設(shè)計均采用大口徑設(shè)計，例如全新設(shè)計的750mm的200萬像素高清鏡頭，就是采用了104mm的超大前有效口徑。在同類產(chǎn)品中，可以給攝像機(jī)提供更加好的通光量性能。
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其一、鏡頭采用ED鏡片是關(guān)鍵
常用的監(jiān)控市場，我們更多地采用的是定焦或者手動變焦鏡頭，因為監(jiān)控距離較近，一般采用的鏡頭焦距在50mm以內(nèi)。這種場景對鏡頭的防色散性能幾乎沒有要求。但一旦采用了電動變焦鏡頭來對較遠(yuǎn)目標(biāo)的監(jiān)控，色散問題就凸顯出來(色散是可見光中的各種波長的光經(jīng)過鏡頭折射后會出現(xiàn)焦點偏移，表現(xiàn)在圖像上就是物體邊緣有藍(lán)色或者紅色的色條)。
原來在模擬監(jiān)控系統(tǒng)，由于像元尺寸較大，色散的問題不是很突出，只有在配置300mm焦距以上的情況下才會表現(xiàn)出來。而進(jìn)入高清時代，在常用的120mm焦距段的電動變焦鏡頭，已經(jīng)比較明顯的可以看到這個問題。這就在材質(zhì)和鍍膜精度上對鏡頭有了更高的要求。配合的攝像機(jī)清晰度越高，鏡片材質(zhì)對成像效果的影響越發(fā)明顯。例如KOWA的高清電動變焦鏡頭，就是采用了大量的ED鏡片。在長焦距遠(yuǎn)距離監(jiān)控時，可以為攝像機(jī)提供清晰的畫面效果。
那么是不是采用ED鏡片的鏡頭就能完全解決遠(yuǎn)距離監(jiān)控的問題呢?通常我們把720p以上清晰度輸出的圖像成為高清圖像。而根據(jù)市場的自由選擇，大多采用的是1080p的輸出格式。在遠(yuǎn)距離監(jiān)控領(lǐng)域，用戶希望用高清監(jiān)控系統(tǒng)來提高畫面的像素，進(jìn)而更加清晰的觀看遠(yuǎn)距離目標(biāo)。
而根據(jù)我們實際經(jīng)驗，采用高清系統(tǒng)觀看，非但沒有使得畫面清晰度提成，反而畫面的色彩還原能力、清晰度均大幅衰減，輸出圖像的清晰度比D1畫質(zhì)還要差，甚至還不如模擬攝像機(jī)。在焦距拉長時，畫面變成了黑白畫面，清晰度嚴(yán)重下降，圖像效果比相同鏡頭配合日立超低照度攝像機(jī)的效果還要差。
出現(xiàn)這種情況其實并不難理解。我們現(xiàn)在采用的高清攝像機(jī)大多采用的是CMOS芯片，照度性能只能達(dá)到0.5Lux。而長焦鏡頭在焦距變化的過程中，光通量也會隨之變化，焦距越長，光通量越差。當(dāng)焦距拉長到大值時，光通量減到最弱。雖然是白天，但對于攝像機(jī)來說，相當(dāng)于面前被遮擋，只留了很小的孔透過光。在這種情況下，普通高清攝像機(jī)就會因為照度不夠出現(xiàn)畫面質(zhì)量衰減。解決這種問題可以從兩方面入手：
1、采用針對遠(yuǎn)距離監(jiān)控設(shè)計的高清攝像機(jī)，例如日立公司最新推出的KP-HD1005高清SDI攝像機(jī)，這種攝像機(jī)除了低照度做到0.3Lux的同時，還針對遠(yuǎn)距離監(jiān)控領(lǐng)域加入了針對色彩還原和低照度圖像增強(qiáng)技術(shù)。使得在光通量下降時也能得到清晰的畫面。
2、提高焦距拉長時鏡頭的光通量。鏡頭一旦生產(chǎn)出來，光通量的范圍即確定下來，不可更改。因此我們必須在選擇鏡頭時挑選那些長焦距時光通量性能較好的產(chǎn)品。根據(jù)鏡頭的光學(xué)關(guān)系，F(xiàn)(光通量的反比)=f(焦距)/D(鏡頭前有效口徑)。F值是光通量反比，這個值越小，光通量性能越好。那么在f相同的情況下，選擇有效口徑越大的鏡頭，得到的畫面效果越好。KOWA的鏡頭設(shè)計均采用大口徑設(shè)計，例如全新設(shè)計的750mm的200萬像素高清鏡頭，就是采用了104mm的超大前有效口徑。在同類產(chǎn)品中，可以給攝像機(jī)提供更加好的通光量性能。
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