主頁（http://m.by236.com）：淺談模擬攝像機的DSP和WDR

DSP是攝像機主要的元器件，且DSP攝像機的寬動態應用越來越廣，那么DSP技術和DSP攝像機功能都有何特點呢？針對這些疑問本文作出了深入的探討和分析，為大家詳細的介紹了DSP攝像機的優點、它的各種主要功能以及它未來的技術展望。

隨著DSP(Digital Signal Processing數字信號處理器)的廣泛應用及快速發展，為數字信息產品帶來了廣闊的發展空間，并將支持通信、計算機和消費類電子產品的數字化融合。在無線領域，DSP遍及無線交換設備、基站、手持終端和網絡領域，并涵蓋從骨干基礎設施到寬帶入戶的設備，包括VoIP網關、IP電話、DSL和Cable Modem等；面向群體應用，DSP在媒體網關、視頻監控、專業音響、數字廣播、激光打印等應用中表現出色；面向個人應用，DSP在便攜式數字音頻和影像播放器、指紋識別和語音識別等應用中表現不俗；針對嵌入式數字控制應用，DSP極大地滿足了工業界的需求，如數字變頻電力電源設備、工業縫紉機等；DSP也極大地滿足了消費電子的需求，如空調、冰箱、洗衣機等。

DSP攝像機的優點
1978年由AMI公司發布世界第一個DSP芯片S2881，到80年代由美國德州儀器公司推出TMS系列，至90年代DSP芯片突飛猛進，并在CCTV行業被大規模使用。采用DSP處理器的攝像機有以下的優點 ：

1、由于采用數字檢測和數字運算技術而具有智能背景光補償功能。傳統攝像機要求被攝景物置于畫面中央并要占據較大的面積方能有較好的背景光補償效果，否則過亮的背景光可能會降低圖像中心的透明度。而DSP攝像機將一個畫面劃分成48個小區域來有效檢測目標，這樣即使是很小的、或不在畫面中心的景物均能清楚地呈現。

２、由于DSP技術能自動跟蹤白平衡，即可以檢測和跟蹤“白色”，并以數字處理功能再現原始色彩。傳統的攝像機因系對畫面的全部色彩作平均處理，這樣如果彩色物體在畫面上占據很大面積，那么彩色重現將不平衡，也就是不能重現原始色彩。DSP攝像機是將一個畫面分成48個小處理區域，這樣就能夠有效地檢測白色，即使畫面上只有很小的一塊白色，攝像機也能跟蹤它而再現出原始的色彩。

利用DSP，攝像機技術的突破
1、570電視線水平清晰度
采用12位數字處理（目前大多品牌采用10位）和獨有處理單元,彩色模式下水平清晰度540電視線，黑白模式下570 電視線，如圖1。

2、色彩還原：獨有的色彩還原機制
采用色序矩陣結構能夠獲得現場色溫變化、并能在不同照度環境下還原真實的色彩。

3、自動白平衡AWB(Auto White Balance)
可以在不同的色溫環境下還原真實的色彩。人的眼睛觀察到的不同光線有著不同的色溫。人的眼睛可以隨著環境的不同，區分什么顏色是“白色”。然而，攝像機并沒有這個能力。數碼相機需要一個參考點來定義“白色”，當這個參考點決定后，攝像機便能計算出其他顏色。采用DSP后，色溫的范圍更加廣（1700°K—11000°K），而普通攝像機的色溫只有（2500°K—9000°K），如圖2所示。

4、背光補償BLC(Backlight Compensation)
通常，普通攝像機的AGC工作點是通過對整個視場的內容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區和一個很暗的前景目標，則此時確定的AGC工作點有可能對于前景目標是不夠合適的，而背光補償功能有可能改善前景目標顯示狀況。背光補償方式有兩種，第一，將全部圖像區域亮度增強，使得前景區域可以被觀察到（BLC功能）。第二，僅對前景進行亮度控制，背景的亮度保持不變。

5、自動增益控制AGC(Auto Gain Control)
所有的攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用的視頻放大器，其放大即有增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在強光照的環境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時的開啟和關閉AGC，從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內工作，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。

6、3D數碼低照度降噪3D-DNR (3Dimension-Digital Noise Reduction)
3D-DNR噪聲抑制濾波器能夠有效消除噪聲與提升圖像質量。能通過32dB的AGC，使獲得更清晰的圖像（3D：水平X＋垂直Y+時間T），如圖3所示。

7、無縫自動曝光AE（Auto-Exposure）
自動適應亮度變化控制的自動曝光機制，可以將高亮的物體變黑，并使暗的物體變亮。

8、數碼慢快門DSS（Digital Slow shutter）
數碼慢快門又叫幀累積技術，在信號處理時，將多幀圖像累積為一幀再進行輸出，用以改善在照度很低的情況下，提升拍攝圖像的亮度，從而提升對物體的識別能力。

9、超強光抑制HSBLC(Highlight Suppress Back Light Compensation)
通過DSS技術，3D—DNR技術，AGC控制機制，在低照度環境下不僅能使畫面變得更亮，并能優化移動物體，降低噪聲，能夠完美應用于低照度下的監控（如圖4所示）。將輸入信號放大并自動減少低照度下的噪聲后,使攝像機通過更低的快門速度充分曝光并通過累積幀亮度信號的方式使圖像更清晰。

10、寬動態WDR（Wide Dynamic Range）
寬動態（Wide Dynamic Range），簡單地說寬動態就是場景中特別亮的部位和特別暗的部位同時都能看得特別清楚。寬動態技術是攝像機一直追求的目標。

原理：原圖像的主體很暗，而后景較亮但也不甚清楚的狀態下，通過高速快門與低速快門曝光、底紋修正、內部控制及勾邊處理，輸出較清晰的WDR圖像。（寬動態技術原理如圖5所示）。

(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮)