百萬像素鏡頭技術應用與發展前景

文/陳東杰

百萬像素鏡頭技術應用與發展前景

文/陳東杰

談到百萬像素鏡頭，還要從“百萬像素”這個概念說起，國內安防界普遍稱清晰度能達到720P才可以稱為百萬像素。至今，在監控鏡頭方面，業界還沒有給出“百萬像素鏡頭”這個名詞的嚴格定義。通常是稱“這款鏡頭是對應幾百萬像素攝像機的鏡頭”，也就是配合百萬像素攝像機且能使攝像機的清晰度達到最佳效果的鏡頭。隨著攝像機技術的不斷發展，攝像機的清晰度越來越高，如果使后端成像的畫面達到高清晰度，只靠攝像機是不行的，還要求采光部分的鏡頭也達到相應清晰度，這樣才能達到最佳的成像效果。

百萬像素鏡頭技術發展

高清鏡頭的定義

各個鏡頭品牌，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%的畫面面積能達到150萬像素，其他部分能達到100萬像素，這樣的鏡頭就叫150萬像素的鏡頭；有的認為：65%的畫面面積能達到150像素，其他部分能到100萬像素就叫150萬像素的鏡頭；還有認為：至少95%的畫面面積能達到150萬像素，其他部分能到100萬像素才叫150萬像素的鏡頭。而國內品牌定義的就更遜色一些了，普遍認為：中心部分能到達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統一的規范，就清晰度的效果來講還處于良莠不齊的階段。

鍍膜技術

鏡頭的鍍膜，鍍膜的工藝有很多，每個鏡片廠家也具有各自的特點，在色彩還原和處理偏光偏色方面起著很大作用。目前在國內監控市場中，對色彩還原的處理已經有所進步，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用的鏡頭相差不少。

百萬像素鏡頭技術中“透光率”的大小直接影響著鏡頭的像素高低，是高清畫質不可或缺的重要條件。“透光率”是指鏡頭鏡片的透光能力，主要決定因素是鍍膜技術。目前業界最高的透光率鍍膜，要屬日本賓得鏡頭的SMC鍍膜，透光率達到業界最高的0.998，為高清鏡頭的長遠發展奠定了堅實的基礎。另外，透光率越高，透光量就越大，照度也就越低，尤其是在夜間監控條件下，照度的高低，又是一個夜間鏡頭品質的決定因素。

鏡片材質

在國內市場，鏡片的材質也有必要提一下，一般分為玻璃鏡片，復合材料鏡片和樹脂鏡片，而監控鏡頭中一定要應用玻璃鏡片。因為樹脂和復合材料鏡片在高溫和暴曬的條件下容易老化，甚至變形，嚴重影響成像質量和鏡頭的品質。由于高清鏡頭生產廠家目前相比模擬鏡頭廠家還很少，還沒有發現高清鏡頭中應用樹脂和復合材料的鏡頭。

非球面技術

影響鏡頭清晰度，尤其是邊緣部分清晰度的一個重要因素就是非球面技術。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象。而在實際應用中很少有廠家會在小焦距的鏡頭中應用非球面鏡片。雖然在宣傳中大肆渲染非球面，可實際上用的很少，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象，這樣的鏡頭八成就不是非球面鏡片，包括多數日系品牌的鏡頭也一樣。這種現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用研磨工藝，而普通的是在玻璃球面表面進行鍍膜，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。所以在批量應用當中，特別是效果要求不嚴格的工程中極少見到非球面鏡頭。在電動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，也是必要的技術指標。

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市場的時候被廣為重視的一個名詞。目前，我們還不可能在鏡頭的參數中看到景深這個參數，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，要求在監控中得到非常清晰的畫面，并且能將整個畫面都清晰地呈現出來，甚至經過放大后可以把遠端的景物看得更清楚。這個時候，就需要鏡頭有不錯的景深，景深越大，在成像后的畫面上能看清晰的遠近范圍就越大，圖像截圖放大后，可以把遠端的景物看的更清晰，如道路監控中，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應用到監控當中。

制約百萬像素鏡頭發展的原因

在我國監控市場中，百萬像素鏡頭大量應用最早的市場，應該是道路卡口。在道路卡口應用當中，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，關系重大，鏡頭也一般選擇進口日系的為主。我們知道，定焦鏡頭在前幾年都是屬于工業鏡頭，規格高，品質好。隨著道路卡口市場的不斷壯大，由卡口照相機，到卡口錄像機，再到模擬監控攝像機，直到現在的高清攝像機，百萬像素的卡口鏡頭也逐漸占據市場。國內的卡口市場，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卡口鏡頭的廠家實在太少了，以至于斷貨的情況屢屢發生。而國內的高清卡口鏡頭又沒有能達到日本品牌鏡頭的效果，所以現在百萬像素鏡頭，在卡口市場上無法在供應上滿足這塊市場。

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

從模擬直接跨入高清，可謂是一個大跨越，一定要有堅實的技術作支撐，而鏡頭同樣也需要有技術上的逐步推進。國內市場的百萬像素鏡頭，基本上都是在模擬的基礎上稍作加工就投入市場，根本無法完全在技術上滿足市場需求。甚至有的鏡頭就是模擬的，硬生生的標個百萬像素的參數，效果可想而知。在高清鏡頭上加IR（紅外技術）是眾多廠家采用的競爭砝碼，其實，紅外高清鏡頭要用在感紅外的高清攝像機上，但是高清攝像機還沒大面積推廣感紅外這一功能。如果高清攝像機普及了日夜兩用的功能，鏡頭IR校正偏焦將是必須的功能。總之，目前的百萬像素鏡頭還不能充分滿足中國監控市場的需求。

另外，在中國的監控市場上，價格是個敏感的名詞，低廉的價格是大量推廣的基礎，由于進口的鏡頭做工精細，本來就貴，加之關稅和匯率頻變的原因，使價格一直居高不下，制約了市場的推廣。而國產的鏡頭又不能在品質和效果上達到與進口鏡頭媲美的程度，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，在高端的項目中，很難見到國產的高清鏡頭。當然，國產鏡頭也在不斷進步，只是對于發展迅速的知名品牌攝像機來說，對光學水平并不突出的我國來說是很有挑戰性的。另外，由于傳輸和存儲的問題一直是IP系統發展的大障礙，制約了IP系統的規模化發展，從而使鏡頭的發展也受限于此。

結束語

在未來幾年中，整個監控系統在向著IP系統發展，向著高清方向發展，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展。重點應在保證適當碼流傳輸的基礎上，把景深做大，能做到在變焦的過程中保持畫面清晰不變，克服網絡延時造成的調焦對焦影響；把整個畫面的清晰度做到一致清晰，在高清的定義上有個統一的業界規范。

另外，在鏡頭的細節方面也要向業界頂級的廠商學習。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揮發對鏡頭效果的影響；電動鏡頭中，變焦馬達采用先進技術來增加使用壽命；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，克服畫面周邊的模糊現象；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：上海旭峰偉業電子科技有限公司