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camera知识集锦
谈谈摄像机的DSP方案
其实摄像机方案没什么了不起的,只是知道的人太少了,卖的人不清楚就算了,连厂家也搞不太懂,加上每个人都不肯说,搞的神神秘秘的,又找不到资料,弄得市面上所谓”假货”一堆,迟早把市场搞死,干脆花个时间整理一下,让大家搞清楚些.
既然要说方案,就得先搞懂摄像机结构,如下图:
里头每一块就是一颗晶片,全部合起来就是一个”方案”,先解释各晶片的功能:
CCD:
就像是人的眼睛,把光影像转成电子讯号,*的就是上头的感光点,每一点就像一颗太阳能电池,被光照到后会产生电能,依照光的强度不同,会产生不同大小的电能.
V-Driver:
CCD里头每一点被光照到产生电能,那如何取出来?
就是*这颗V-DRIVER,它会产生不同的脉波,把CCD每点的讯号”挤”出来.
CDS/AGC:
CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做”修整”,送进D.S.P
到以上阶段,记住!
全都是模拟讯号
D.S.P:
重头戏来了,D.S.P是DigitalSignalProcessor的缩写,也就是数位讯号处理器,可是不是说CDS/AGC出来是模拟讯号吗?
因此DSP里头包了一颗Decoder（A/DConverter,模拟数位转换器）,先把模拟转成数位,再做一大堆的运算（颜色,亮度,白平衡…..）,然后再把数位转模拟（Encoder,也是包在DSP里头）,就是视频输出了.挺复杂的,我们所谓的方案就是以用那颗DSP来说的）
T.G:
TimingGen:
这是在控制整个处理过程的快慢用的,现在一般看不到了,都包在DSP内了.
简单解释了一下,我们会发现一件事,其实摄像机内大部份还是模拟电路.
言归正传,开始讲各方案,先从SONY讲起:
SS-1:
CXD2163BR:
这颗DSP推出也有10年了,当初把这方案叫SS-1,差点害的一堆工程师切腹自杀,因为一直搞不定,做出来的机子一直有问题,索尼也不承认,过了一阵子又推出一颗新的,就是CXD2163BR叫SS-1M,不过大家叫习惯了,还是说SS-1
SS-1可接高解CCD（ICX408AKNTSC ,ICX409AKPAL）及低解CCD（ICX404AKNTSC,ICX405AKPAL）,因为是早期的DSP,这颗特难搞定,要想出来的产品能有良好的一致性,须花很多精神,相对的成本就高,又因为索尼长久以来只有这颗DSP能接高解CCD（有够不争气的）,因此大家只要想到索尼高解就会想到这颗DSP.不过这颗DSP有个特点,就是能做电源同步,导致现在还淘汰不了.
SS-11 CXD3141R 或是CXD3142
这颗DSP在1999年推出,当初把这方案做为低价机种,只能接低解CCD,那时是CXD3140,还是问题一堆,一直搞不定,做出来的机子还是有问题,索尼还是不承认,来年又偷偷推出一颗新的,就是CXD3141R,总算稳定了（也没听过索尼向做3140的白老鼠道歉!
）,后来又出了CXD3142,多了镜像功能.其他两颗都一样,叫SS-11,
SS-11只能接低解CCD,但在那时品质还是比其他牌子好些,所谓420线的机子就是这样来的,拿低解机来冒充高解机也是从这方案来的,最先搞这花样的是深圳的一家大厂（目前也挺大的）,SS-11不能做电源同步（不是不行,是噪讯太大）,现在SONY420线的几乎就用这方案.
SS-HQ1 CXD3172AR
这颗DSP在2004年推出,距离SS-1已有8,9年了,因此总得大大炒做,就是所谓的520条机种,但翻遍技术资料,跟本看不到”520”这个字眼,这颗DSP还是承袭索尼优良传统:
有问题!
!
!
!
就是过热,!
DSP本身温度会高到60多度,不怕的就去用吧,卖到俄罗斯肯定没问题,其实只要不碰到较差的环境,要撑过保固期应该是没问题的,
SS-HQ1能接高低解CCD,而且电源同步也没问题,基本上比SS-1好多了（除了发热外）
SS-11X CXD4103R
这颗DSP在2005年推出,是目前索尼最新的DSP,在结构上很像是SS-HQ1的改良版（不热了!
）应该有把2163淘汰掉的架式,嗯!
如果没问题就不叫索尼了!
这颗目前的缺点是电源同步杂讯太大.
SS-11X能接高低解CCD,还有颗BGA版的,不过没植球,贴片厂看了直犯愁!
（说真的,索尼搞D.S.P的啥时后才能正经些!
好好搞嘛!
）
其实中间漏了一颗SS-2,不过那颗主要做宽动态用的,以后再专门说
说完索尼,该谈SHARP了,这简单多了,SHARP目前只有一颗:
D4 LR38603A
好像是2002年推出的,刚好索尼CCD大缺货,给了SHARP爬起来的机会,那时又有几个台湾人为了卖芯片,拿了现成的线路方案到处兜,所以应该说国内摄像机厂百花齐放,SHARP这颗晶片功不可没（那几个台湾人也有功劳,呵呵!
）,也就是这原因,搞的劣等品一堆,让人一听到SHARP就是烂货便宜货的感觉,其实这颗晶片还不错,主要是很容易就上手,不像SS-1及SS-11那么难搞定,而且这颗DSP能接高低解CCD.不过,电源同步还是不行,还有搭配的SHARPCCD品质没有SONY好,加上烂厂一堆,无形中让SHARP有矮了一截的感觉,是有点可惜.当然,这颗DSP也能接SONYCCD,只是没有人那么二百五罢了.
D4还有一颗BGA版,把CDS/AGC,V-DRIVER都包进来了,只是噪讯太大,只有特殊用途才用到
还有,SHARP新的DSPD5也快出来了.
接下来是松下部份,目前松下就剩D5独撑大局:
D5MN673276
大约2000年左右推出的,索尼SS-11就是要跟这颗兢争才推出的,可能是松下无心在这市场的关系,推的不是挺成功,而且松下CCD有照度较差的缺点,加上当初价格比索尼还高,除了几家重点厂家外,用的厂不多,一样,电源同步不行,其他特性还不错.而且可以接高低解CCD
除了SONY,SHARP,Panasonic外,还有其他不被人注意的DSP,一并介绍:
NEXTCHIP
韩国NEXTCHIP公司在几年前推出的,主要接SHARP低解或SONY低解CCD,也就是一般说的半索尼,索尼缺货时可用韩国A1pro代,就成了”假索尼”,品质嘛,,,就见人见智啰!
A-NOVA ADPXXXX
这是台湾去年出的D.S.P,在功能上,是很夸张的一颗,可接SONY,SHARP,松下,三星,A1,及高低解CCD,可做电源同步.
以上说到的都是目前厂家有用到的,至于像敏通用的DSP是他们业务机密,韩国M6是卖板子的,还有三星用ICX409AK带菜单号称540线的板子,那就不说了,别影响人做生意!
红外线一体机技术大汇总
现今摄像机市场,好像只剩下红外一体机还可以炒一炒,就因为这样,引起的话题及争议也最多,大家爬文也是越爬越迷糊,因此,在这里把相关知识做个介绍,说是”大汇总”是有些夸张了,主要是希望众专业厂家们在打广告之余,也不忘在此灌灌水,大家吹吹牛,真理越辩越明,大家吵个一段时间,这个版就真的是”大汇总”了!
虽说”水清则无鱼”,但总不能一天到晚打迷糊仗,消费者的权益也得照顾一下.
CCD为什么能看到红外线?
CCD本来就能看到红外线!
它本来就对红外光有感应,不信,拿支黑白摄像机,关掉电灯,拿个红外灯一照,影像不就出来了!
那彩色CCD为什么看不到红外线?
事实上,彩色CCD也看的到红外线,就是因为它能感应到红外线,会干扰到D.S.P（影像处理主芯片）的运算,导致”偏色”,因此,得想个办法,让它不能接收红外线,方法就是:
让CCD戴上”太阳眼镜”,只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而CCD戴的是隔离红外线,这就是彩色CCD上头黏的那片滤光片.先看张图:
这是滤光片对每个波长光的穿透率,横轴是波长,以奈米（nm）表示,纵轴是穿透率,我们看到从380nm-645nm穿透率是约93%,刚好就是可见光的范围（紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红）,就是彩虹的颜色嘛!
600多nm是红色光,在它往右以”外”,就叫”红外线”,是”红色以外的光”不是红色的光,因为眼睛已经看不到了,再来,380nm左右我们眼睛看到的是紫色,在380nm往左以”外”,就叫”紫外线”,眼睛一样看不到,但会照伤我们的皮肤,让青藏高原同胞晒的黑黑的,脸颊红红的.
话扯远了,从上图我们看到,滤光片已经把红外跟紫外光挡掉了,只剩可见光进来,所以,彩色CCD就看不到红外线了.
那黑白CCD为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?
呵呵!
黑白摄像机本来就没颜色,何来”色”干扰?
所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像机,加上红外投射灯就行了.
后来彩色摄像机越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像机,到了晚上再用黑白摄像机打红外灯吧,这就重复投资了,了解了上头的道理,就有人想出个方法:
当有光线时用彩色摄像机,当没光线时,把CCD上头那片滤光片拿掉,再打上红外灯,这不就得了!
”日夜型红外线彩色摄像机”就这样出来了!
这很像读书时去办公室找老教授,他在看书时戴个老花眼镜,抬头看你时就把眼镜往头顶上挪开,就是这个动作（我也快有了,呵呵!
）.
所以,上头那种摄像机,在CCD前装了个机械结构,用电磁阀把滤光片拉开或推回去,在作动时听的到”喀察”一声.
说到这里,学过光学的人必注意到,CCD有滤光片跟没滤光片,光线折射率会不一样,把滤光片拿开,打上红外光,折射率又会因波长不同会有些差异,这加起来就会造成焦点偏移,就是”失焦”,因此,刚刚所说的,不能只把滤光片移开,还得补上一片镜片来调整折射率,也就是一片滤光片跟一片普遍镜片在抽换..
这种”日夜型红外线彩色摄像机”是日本人搞出来的,实在太贵了,想仿吗,模具贵又怕被告,就有些天才老板干脆就把滤光片拿掉了,不就看的到红外线嘛!
怕色干扰,那就用在室内啊,有些偏色?
便宜嘛!
干麻计较那么多,这叫””彩色室内日夜型红外线摄像机”
老是这样蒙也不是办法,后来有人想到办法,依旧从滤光片下手,搞出这种滤光片:
看到没,”关大门,开小窗”让850nm那段红外光漏了进来,所以在晚上没灯光时,只要打上850nm的红外光,CCD就看的到了,这招真是既省钱又方便,换个滤光片就行了,只是要注意!
不是随便拿个红外线投射灯就行了,必须是850nm的!
但是因为850nm跟可见光波长很近,850nm投射灯常会产生少量可见光成份,看到的是红色的,那就是”红爆”的来源.
红外线夜视问题解决了,在来是白天的问题了,既然那滤光片会让850nm的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是”白天偏色”的由来,这只能用软件来调整DSP的程序,尽量减少色偏,谁说没色偏,肯定是吹牛的!
好了!
开始步入正题“红外一体机”:
上头说的红外机,在使用上得配上红外灯,在户外时又得加防护罩,摄像机还要有镜头,整组体积庞大,价格又高,近距离使用时就像大炮打蚊子,不太现实,就有人想到用LED,就是遥控器用的LED,有850nm的,洗块板子,装他几十颗,加个光敏电阻（CDS）来侦测光线强度当开关来控制LED,板子中间挖个洞,再买片摄像机板,装个机板镜头,往LED板一套!
红外一体机就出来了!
这时期的红外机有些问题,一是LED发射角度是固定的,因此打出去的光线无法调整,只能搭配几种角度的镜头,第二,功率不高,打不远.市场量又不大,想要LED厂帮你订做,门都没有,因此,效果不太好,但是很少人在搞,价格又高,可卖到2000多,十多年前搞这玩意的人还真的赚了一票.（说到这里,咦!
我明明那时后就知道这回事了,怎么没去搞?
否则我现在也赚爆,不用在这儿吹牛了,我肯定脑袋坏了!
呵呵!
）,其实,在那时候,搞摄像机的单子都接不完,那有空理这雕虫小技,光卖机板给人装红外机就很好赚了.
随着科技的进步,LED功率越做越大,越来越亮,尤其民用上的红绿灯改用高亮度LED,这时有一颗LED出来了,就是拿红绿灯用的那种,改成红外线,四四方方的,叫”食人鱼”,拿来用还挺不错的,但角度是固定的,不太实用,就有人想到开了片透镜,放在LED板前头,不就可以改便发射角度了吗!
还去申请了专利.别人还不能用.
怎办?
山不转路转,反正这时市场量也出来了,LED厂也就甘愿生产不同角度的LED,连直径5mm,8mm（E-Power）,都有了,直径2公分的都有.
这时,问题又来了,在电路方面,有过热,光学上,有黑边及均匀度问题,在机构上有白雾,漏水,雾气等问题,须要一一解决:
过热
别以为LED就不发热,”冷光LED”跟本还没出现,以50颗5mm,20mil（芯片大小）LED为例,想打到户外40米,电流至少得到80毫安,如果又密封在壳子里（户外当然要密封）,LED板上温度会飙到90度,还有,LED是正温度系数,也就是温度越高电流越大,电流越大温度就越高,LED本身会耐到100度,但板子后面那颗CCD可只能撑到60-70度,这时,画面开始就发白了,看起来白朦朦的,这是因为CCD过热,暗电流增加,白底上浮,再烧下去,CCD就挂点了.
怎办?
一是降低电流,只用30-40毫安,打不远怎么办,那就用吹的,反正密密麻麻的LED,看起来就像能打的远,还有就是加风扇,但在密闭的壳子里,风扇能撑多久?
呵呵!
看着办!
最好的方法是加定电流电路,不让LED过电流,但也只能用在60毫安以下.
那改用大颗的高功率LED呢?
一样,能量不灭定率,发光越强,发热就越多,我看过400多颗LED做的投射灯,加了散热片,往上打颗蛋还真能烤熟!
呵呵!
敢用的人就能赚到钱.
還有,用脈沖波,把LED用100K以上脈波,打到1安培,呵呵!
這我三年前就會了,老實說...沒用!
总之,过热是红外一体机最大致命伤,想打长距离的用户,千万得三思!
黑边及均匀度
这好解决,LED板上LED的角度得调配好,要跟镜头视角相配合,比如说4毫米镜头得搭配宽角度LED,8毫米镜头,LED就要用小角度的,12毫米就得配15度LED,再加些不同角度的LED补光,让打出去的光均匀些,这些只要花些时间做做实验就行了,不要那么懒,抓把LED就搞上去了,不是打不远就是画面搞了黑边出来.
白雾
有两个原因,一是LED光漏到镜头里,也就是镜头上那个隔离圈跟玻璃没密合,让红外线漏了进去,最好就把隔离圈用铝圈做,直接穿过玻璃面,不过成本高了些.
在来就是如果用宽角度LED,红外线打到遮阳罩再反射回镜头,会照成白雾,解决方法就是把遮阳罩退后些.
漏水
这纯粹是机壳设计不良,防水垫圈材质不好,及组装不慎所造成.
雾气
主要是密封不良,有些方法:
1.装个干燥包,两下就不行了,吸饱了水,更惨.
2.充氮气,还没出货就漏光了.
3.镜头跟玻璃隔离,独立开来,对漏光还有效,结果雾气集在小玻璃上
4.开通气口,加风扇,没雾气了,但会漏水
5.玻璃镀膜,是不沾水,但防不了雾
呵呵!
还是头大,每家都说解决了,信吗?
还有一些要注意的:
镜头:
别用太便宜的吧,用好一些的,效果会比较好,还可吹”XX国进口红外机专用镜头”
机板
找质量好点的,1/3索尼的当然会比1/4SHARP的感度好些,当然了,吹个牛说用索尼Ex-View也行,但成本高太多了,还有,那来那么多Ex-ViewCCD让你来卖?
还有,机板只有分质量好跟质量差,不要争论谁的DSP好,给你一颗奔驰引擎你也不一定能造出好车子.还有红外线用的机板跟一般枪机用机板在程序上有些不同,要注意
总之,红外线一体机是最近最火也最具争议性的摄像机产品,工程商对它是又爱又恨,希望透过大家的讨论,能走出一条路,否则,一直打混仗也不是办法!
摄像机测试
要测试摄像机,要准备仪器有:
3500度K的灯箱（LightBox）,
灰阶表（GammaChart）
分辨率表（ResolutionChart）
标准色表（ColorBar）
矢量示波器（VectorScope）
波形示波器（Waveform）
示波器（OSCScope）
高解析监视器（800条以上）
以上搞起来大概10来万吧!
什么!
那还搞个鬼!
呵呵!
吓吓你们的,显的我还是很专业的,不是搞搞笑,以上是有点钱的厂家才会有的,就算是有也不见得会用,那我们一般人不就被唬弄定了吗?
那也不尽然,教大家个穷人测试法,这是我从国外网站找来的,改一改加了些我的经验,还挺好用的.
首先,我们对摄像机要测些什么特性?
我想,不外分辨率,色彩还原度,灰阶表现等非有些道具不可.
无论如何,要有张测试图,下面这张是个老外做的,挺实用的
把他做成A3大小,当做测试图
测试前的准备:
1.有一颗好的镜头:
通常用的是8或9毫米,手动光圈两可变镜头,最少也得用好一点的精工镜头
（虽然大部份也是假的）,如果有Tomron或Computar的就更好.
2.用一部好的显示器:
最好用高解析的,500条以上,测分辨率最好用黑白高解析的,但为求方便,彩色的比较好用,如果显示器有Under-scan功能就更好,因为这样才能看到100%的摄像机画面.
开始测试:
1.将测试图放正,摄像机对准测试图中心,调整摄像机与测试图距离直到显示器显示的图型”刚好”占满整个屏幕,也就是所谓的,”测试图四角入框”
如果显示器有Under-scan功能就记得打开,如果没有?
那就将就用一下吧!
当然,以上步骤进行中你的摄像机电源有接好,而且连到显示器上,记的显示器电源要打开!
^_^
2.如果可能的话,在测试图两旁各放一盏灯,以45度角照在图表上,让图表表面有均匀的照射光,会方便测试许多
3.摄像机尽量装在三脚架或支架上
4.将摄像机背光补偿（BLC）关掉,自动增益（AGC）关掉,白平衡设在ATW,以上如果没这些开关,那就不理了,继续下去:
切到AES或CCD-IRIS（也就是装手动镜头用的那一档）,将镜头光圈开到最大,调整焦距,让影像调到最清楚为止,这时可以用测试图中间有一圈放射状,标明FocusTarget那块图当调焦用
记住,测试图还是要占满全营幕,不多也不少（四角入框）.
5.新手注意:
看看显示器背面,视频接头旁,是不是有个开关标明75奥姆及HIGH（或Hi--Low）,如果有,切到75（Low）那边,如果没有?
那就算了!
6.再把摄像机AES/AI那檔切到AI,也就是接自动光圈那一文件,这时屏幕会泛白!
没错!
没关系,把镜头光圈调小约1/3左右直到影像恢复正确为止,如果过头了要重来,也就是先把光圈开最大再往回调,不可先调暗再调亮,切记!
好了!
以上是起手式,接下来正式进入测试阶段:
分辨率测试:
仔细看着测试图中有四条向上合成一束的线,（当然是看屏幕里面的）,从下到上,越来越密,直到四条线快合起来,无法每条分清处,记起来,就是这一点,回过头来去看那张测视图,找出那点旁边标的线数,就是这只摄像机的分辨率!
就这样?
对,就是如此简单.
这种测试法误差不会超过20条.不信找台松下CP-470试试看,就是480线
但有个问题,为什么测的高解析或520线的机子,看到的只有400-430条?
而420线机子,测的结果是300-330条?
没错,不是测试图有问题,而是现在机子的规格都乱标,不然拿只松下日本原装机试试看,比较比较.（松下苏州厂及索尼北京厂做的也不怎么样,不建议拿来当标准）
频宽测试
看测试图左上方一排密密麻麻的直线（标明BandwidthinMHz）,看屏幕里,那一块是勉强分的清楚的,下面的数字就是摄像机的频宽,此数据仅供参考,一般来说分辨率越高的机子频宽越大.
CCD平整度测试
测试图上四个角落各有一个同心圆,如图:
这有两个功用:
1.用来看测试图摆的正不正,如果摆正了,四个圆圈图应一样清楚.
2.当摆放正确时,如果有一个或两个同心圆会失焦,就表示CCD不平整
该退货了
阻抗匹配
测试图左边有个黑白大条块:
如果黑色区域渗到白色区域或白色渗到黑区,就表示你的阻抗匹配有问题,或是有反射讯号,可能是接头没做好,线材有问题等等,此方法可以用来测试长距离线材传输时的阻抗匹配.
人脸辨识
测试图右下角:
通常当一个人站在镜头前,照到全身时,其脸部大概占15%屏幕,测试图上那三个小孩的照片刚好占15%,可用来做为参考,如果这块图看的比较清楚,在实际应用上就比较容易辨识人脸,顺便比较图上及显示器上那几个小孩的肤色.
色彩还原度
用测试图上头的ColorBar:
比较从显示器看到的跟实际测试图上看到的,很容易就可看出摄像机的色彩还原度.
其实这个最难测,你怎么确定是摄像机不对还是显示器跟本颜色就不正确?
如果你认为你的显示器还不错,那就把颜色,亮度,对比旋纽都摆中间.
如果无法确定显示器没问题,说句泄气的话:
搞台日本原装机（限松下或索尼）,来校正校正显示器吧!
千万不要拿国产机来,颜色正确的找不到几家!
ATW（自动白平衡）测试
或称自动追踪白平衡,在测试上面的色彩还原度时,把光源切换,比如说自然光,日光灯,灯泡等光源,好的摄像机在不同色温下切换时都能快速找回正确的颜色,有的机子,当在灯泡下猛然移到窗外,还会整个偏红,或是从窗外快速移至灯光下,颜色持续偏蓝,就是白平衡设计不良.
Gamma测试
灰阶图在测试图的下方:
上一排由左到右越来越黑,下一排是越来越白.
看看你的摄像机能分辨出几格?
如果在白的区域好几格糊在一块,那在高亮度时,（比如看室外远处）,很容易白茫茫一片,搞成海天一色,几十米外都看不到什么.
如果在黑的那几格糊在一块,那摄像机如果照到荫暗处,就黑乎乎的一片了.
通常Gamma不好的摄像机不是白的糊三块就是黑的糊三块,如果黑白都糊?
那就扔了吧!
糊中间的?
还没看过!
讯噪比测试:
这没专门的仪器,可是一点法子也没有,但是用简单方法,可以做个机子间的比较,
首先,用手掌摀住镜头,看看屏幕是不是全黑,还是有噪点,噪点越多就越差
在来,手掌稍微漏点光进来,看噪点的大小,越粗糙就越不好
以上,多拿几支机子来测测看,保证让你有意想不到的收获
当然.耐不耐用还是得看厂家良心了,这是测不出来的.
最后,还有个重点:
那张图要那儿去搞,跟你说,一张一千五百多,呵呵!
是贵了点,看看有那个善心人士想想办法.................这不能公开说.......
宽动态摄像机
摄像机这阵子来在技术上似乎很沉寂,红外一体机炒了那么久,卖的人卖的很高兴,吹的人也吹上天,用的人也骂翻天,反正也就这样不了了之,想写些东西,偏偏找不到题材,还好最近各厂家的炒做题材移到了两个项目:
“宽动态”“低照度”,所以赶紧写些东西,让大家有个初步的了解.先谈谈”宽动态”
其实“宽动态”“低照度”,并不是新的技术或观念,这是摄像机长久来一直在追求的目标,可惜所有的重点还是捏在日本人手里,我们一样一样来分析:
宽动态摄像机:
所谓宽动态,就是把问题集中在解决逆光环境下所产生的问题.先借sdyanfeng的图来看
摄像机在逆光时,因为整体入光量太大（窗外光线太强了）,为避免过曝,
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