Lumens摄像机技术专题|深度解析低照度

　　低照度，全称最低照明度，是测量摄像机感光度的一种方法，表示摄像机的感光度或灵敏度。简单来说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像，最低照度越小，对拍摄环境照度要求越低，在英国以尺烛光(Lumen)作为单位，在欧洲以Lux作为单位。但因没有管理的国际标准，因此每个制造商都有自己测量感光度的方法。在选购摄像机时，面对不同厂家对摄像机指标参数的不同表达方式，在缺乏指标参数标准的参考及无法进行逐个摄像机的低照度效果测试，往往会让用户无从辨别其中的性能优劣。那么，我们是否能够通过看懂摄像机低照度的参数指标，对它进行分析解读，从而衡量出不同摄像机低照度性能的优劣呢?

　　从上图来看，我们简单对照度进行了解，那么摄像机的低照度是不是就是简单的用Lux就可以体现?答案是否定的，在任何一份准确专业的摄像机参数资料上，摄像机低照度指标应该至少表示为如下格式：XX Lux (F X X IRE)。从格式上看，判断低照性能至少和两个参数有关，即配用镜头的F值，IRE值。完善这些参数，对比照度值才是具有意义的，那么小编带大家认识一下这两个参数值。

　　F值

　　是测量镜头采集光线能力的方法，一个好的镜头能采集更多的光线并集中放射到CCD传感器上，F1.4的镜头比F2.0的镜头能采集2倍的光线，换句话讲，F1.0的镜头比F10的镜头能多采集100倍的光线，因此在测量中标出F值是非常重要的，否则结果都是没有意义的。

　　IRE值

　　摄影机的视频输出最大振幅一般设置在100IRE或者700毫伏，一个100IRE的视频表示可以完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质影像，只有50IRE的视频表示只有一半的对比度，30IRE或者210毫伏表示只有原始振幅的30%，通常30IRE是最低的表现可用影像的数值，一个标准的摄影机当自动增益提高到最大增益时噪度等级应该在10IRE，因此能提供3：1或10dB信噪比可以接受的影像。一个在10IRE下测量的结果可以比在100IRE下测量的结果高出10倍，因此没有标出IRE等级的结果实际上是没有意义的。当环境照度降低时，视频幅度和IRE值都是随之下降的。考察摄像机的低照度性能时，IRE值可能会很低，但是必须保证显示出的视频还是有意义的。了解完了影像低照度的参数，那么低照度值又分为哪几个级别呢?

　　暗光级：0.1Lux

　　月光级：0.01Lux

　　星光级：0.001Lux及以下

　　为了提高摄像机在暗处的低照表现，各大品牌又通过以下几大方向做着努力。镜头：作为摄像机的重要组成部分，其是光线进入摄像机的第一道入口， 其摄取光线的多少直接决定了成像的清晰度。而通常用“进光量”的大小来衡量镜头对光线的摄取能力，镜头的进光量可以用F值(光阑系数)表示。F值=f(镜头焦距)/D(镜头的有效口径)，它与口径成反比，与焦距成正比。在焦距相同的条件下，选择口径越大的镜头，镜头进光量就越大，也就是需要选择F值越小的镜头。

　　图像传感器Sensor是光线进入摄像机的第二道入口，从镜头透进的光线会在这里成电信号。目前主流的传感器有CCD和CMOS两种，CCD的制造工艺较为复杂且技术垄断在几个日系厂家手中，成本较高，其在灵敏度及信噪处理等方面的表现优于CMOS，而CMOS则具有低成本、低功耗以及高整合度的特点。但随着CMOS技术的不断发展，CCD和CMOS之间的差距正在逐渐减小，新一代的CMOS已经极大地改善了在灵敏度方面的不足，成为高清摄像机领域的主流，现在市面上的星光级超低照度网络高清摄像机基本上采用的都是高灵敏度的CMOS传感器。另外，传感器的尺寸大小也会影响其低照度效果，在同样的光照条件下，尺寸越小，像素越高的摄像机低照度效果越差。

　　帧累积技术：此类摄像机又称为(画面)累积型摄像机，其获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加sensor在单帧图像的曝光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指标，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。

　　双滤光片技术：日间彩色模式下的OLPF低通滤光片和夜间黑白模式下的DummyGlass自动切换。目的是在夜间接受更多的红外光，提高最低照度;白天减少红外光的采集，降低红外光对彩色信号的干扰，配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现零照度的监控(完全无光的情况下)。