百万像素镜头技术应用与发展前景

文/陈东杰

百万像素镜头技术应用与发展前景

文/陈东杰

谈到百万像素镜头，还要从“百万像素”这个概念说起，国内安防界普遍称清晰度能达到720P才可以称为百万像素。至今，在监控镜头方面，业界还没有给出“百万像素镜头”这个名词的严格定义。通常是称“这款镜头是对应几百万像素摄像机的镜头”，也就是配合百万像素摄像机且能使摄像机的清晰度达到最佳效果的镜头。随着摄像机技术的不断发展，摄像机的清晰度越来越高，如果使后端成像的画面达到高清晰度，只靠摄像机是不行的，还要求采光部分的镜头也达到相应清晰度，这样才能达到最佳的成像效果。

百万像素镜头技术发展

高清镜头的定义

各个镜头品牌，对百万像素镜头的定义也不一样。就拿150万像素来举例，部分日系品牌定义：从画面的中心到画面的四周，有70%的画面面积能达到150万像素，其他部分能达到100万像素，这样的镜头就叫150万像素的镜头；有的认为：65%的画面面积能达到150像素，其他部分能到100万像素就叫150万像素的镜头；还有认为：至少95%的画面面积能达到150万像素，其他部分能到100万像素才叫150万像素的镜头。而国内品牌定义的就更逊色一些了，普遍认为：中心部分能到达150万像素，就称为150万像素的镜头，而周围究竟清晰度如何，能不能达到100万像素都难说。总体来说，百万像素镜头目前还没有一个统一的规范，就清晰度的效果来讲还处于良莠不齐的阶段。

镀膜技术

镜头的镀膜，镀膜的工艺有很多，每个镜片厂家也具有各自的特点，在色彩还原和处理偏光偏色方面起着很大作用。目前在国内监控市场中，对色彩还原的处理已经有所进步，基本能让用户满意，但偏光偏色尤其是眩光鬼影的处理上还与国外市场应用的镜头相差不少。

百万像素镜头技术中“透光率”的大小直接影响着镜头的像素高低，是高清画质不可或缺的重要条件。“透光率”是指镜头镜片的透光能力，主要决定因素是镀膜技术。目前业界最高的透光率镀膜，要属日本宾得镜头的SMC镀膜，透光率达到业界最高的0.998，为高清镜头的长远发展奠定了坚实的基础。另外，透光率越高，透光量就越大，照度也就越低，尤其是在夜间监控条件下，照度的高低，又是一个夜间镜头品质的决定因素。

镜片材质

在国内市场，镜片的材质也有必要提一下，一般分为玻璃镜片，复合材料镜片和树脂镜片，而监控镜头中一定要应用玻璃镜片。因为树脂和复合材料镜片在高温和暴晒的条件下容易老化，甚至变形，严重影响成像质量和镜头的品质。由于高清镜头生产厂家目前相比模拟镜头厂家还很少，还没有发现高清镜头中应用树脂和复合材料的镜头。

非球面技术

影响镜头清晰度，尤其是边缘部分清晰度的一个重要因素就是非球面技术。非球面镜片可以有效的增加镜头边缘的透光量，有效的修正球面镜片造成的像差模糊现象。而在实际应用中很少有厂家会在小焦距的镜头中应用非球面镜片。虽然在宣传中大肆渲染非球面，可实际上用的很少，通过测试就可以很容易的看出，成像后画面边缘有稍微的模糊现象，这样的镜头八成就不是非球面镜片，包括多数日系品牌的镜头也一样。这种现象主要是由于成本的原因造成。高档的玻璃非球面是在玻璃镜片边缘运用研磨工艺，而普通的是在玻璃球面表面进行镀膜，使之成为非球面，这两种非球面工艺都是要增加成本，尤其是前者。所以在批量应用当中，特别是效果要求不严格的工程中极少见到非球面镜头。在电动变倍的百万像素镜头中，由于镜头本身比较贵，要求的效果也比较高，所以非球面是很大的卖点，也是必要的技术指标。

景深

景深，这一概念是百万像素镜头，尤其是未来百万像素镜头占主导市场的时候被广为重视的一个名词。目前，我们还不可能在镜头的参数中看到景深这个参数，也更不知道景深多少，但是通过成像后的画面，我们可以对比地看出哪款镜头景深更大一些。高清、高清，要求在监控中得到非常清晰的画面，并且能将整个画面都清晰地呈现出来，甚至经过放大后可以把远端的景物看得更清楚。这个时候，就需要镜头有不错的景深，景深越大，在成像后的画面上能看清晰的远近范围就越大，图像截图放大后，可以把远端的景物看的更清晰，如道路监控中，通过截图放大后，可以看清车牌号码等。目前市场上，能将高清镜头的景深做的很大的厂家只有一两家，而且在充分利用了大景深的基础上，能将镜头做到变焦的过程中始终保持清晰不变，不需要重新聚焦。部分老牌的日系厂家，也在逐步地将电视镜头中的新技术应用到监控当中。

制约百万像素镜头发展的原因

在我国监控市场中，百万像素镜头大量应用最早的市场，应该是道路卡口。在道路卡口应用当中，镜头的焦距都比较固定，一般是8mm，16mm，25mm，35mm等。道路卡口要求的清晰度比较高，口径也大，并且道路上的工程都属于国家投资建设，关系重大，镜头也一般选择进口日系的为主。我们知道，定焦镜头在前几年都是属于工业镜头，规格高，品质好。随着道路卡口市场的不断壮大，由卡口照相机，到卡口录像机，再到模拟监控摄像机，直到现在的高清摄像机，百万像素的卡口镜头也逐渐占据市场。国内的卡口市场，这两年的需求量也不断猛增，但是，日系品牌的镜头厂商能为中国市场专门研发卡口镜头的厂家实在太少了，以至于断货的情况屡屡发生。而国内的高清卡口镜头又没有能达到日本品牌镜头的效果，所以现在百万像素镜头，在卡口市场上无法在供应上满足这块市场。

高清监控方案运用的初期，由于系统不够成熟，传输和存储又是大问题的时期，还是有绝大部分用户处在观望状态。当然，政府的项目或银行的项目，还是有着明显需求的。例如，公安系统中，为了在制高点观察城市的交通状况，就会选择电动变倍的百万像素镜头，要求清晰度要达到200万像素，整个画面几乎一样清晰，都能达到200万像素；在变焦监控中，为了克服网络延时，要求变焦不模糊，避免延时带来的聚焦困难，和在紧急事件发生时无法长焦清晰监控。这个例子中，就涉及到了两点，一是，整个画面的清晰度一致，这就使得绝大多数的厂商无法达到要求；二是，变焦不模糊，这个问题在上面已经提到，需要具备大景深的镜头，而这样的厂家屈指可数，同时具备这两个特点的厂家就更少了，并且还是日本的品牌。由于型号规格不能普遍适应中国市场，这样的日本品牌镜头一样不能获得更大的市场。而国内品牌的镜头目前还没有能达到这个水平的实例。这在中国市场也属于技术上的“不能满足”。

从模拟直接跨入高清，可谓是一个大跨越，一定要有坚实的技术作支撑，而镜头同样也需要有技术上的逐步推进。国内市场的百万像素镜头，基本上都是在模拟的基础上稍作加工就投入市场，根本无法完全在技术上满足市场需求。甚至有的镜头就是模拟的，硬生生的标个百万像素的参数，效果可想而知。在高清镜头上加IR（红外技术）是众多厂家采用的竞争砝码，其实，红外高清镜头要用在感红外的高清摄像机上，但是高清摄像机还没大面积推广感红外这一功能。如果高清摄像机普及了日夜两用的功能，镜头IR校正偏焦将是必须的功能。总之，目前的百万像素镜头还不能充分满足中国监控市场的需求。

另外，在中国的监控市场上，价格是个敏感的名词，低廉的价格是大量推广的基础，由于进口的镜头做工精细，本来就贵，加之关税和汇率频变的原因，使价格一直居高不下，制约了市场的推广。而国产的镜头又不能在品质和效果上达到与进口镜头媲美的程度，无法满足200万，300万甚至更高像素的要求，且无法做到周围与中心清晰度一致，所以，在高端的项目中，很难见到国产的高清镜头。当然，国产镜头也在不断进步，只是对于发展迅速的知名品牌摄像机来说，对光学水平并不突出的我国来说是很有挑战性的。另外，由于传输和存储的问题一直是IP系统发展的大障碍，制约了IP系统的规模化发展，从而使镜头的发展也受限于此。

结束语

在未来几年中，整个监控系统在向着IP系统发展，向着高清方向发展，在没有充分解决传输和存储这两大难题的情况下，百万像素镜头的像素不宜向着更高像素发展。重点应在保证适当码流传输的基础上，把景深做大，能做到在变焦的过程中保持画面清晰不变，克服网络延时造成的调焦对焦影响；把整个画面的清晰度做到一致清晰，在高清的定义上有个统一的业界规范。

另外，在镜头的细节方面也要向业界顶级的厂商学习。例如，在镜头耐久性方面，利用固体润滑油，来克服镜头漏油和高温挥发对镜头效果的影响；电动镜头中，变焦马达采用先进技术来增加使用寿命；金属接口防止接口处滑丝等。在清晰度方面，采用非球面技术，克服画面周边的模糊现象；在镀膜方面，提高镀膜水平，减小眩光鬼影及偏光偏色的程度等。

作者单位：上海旭峰伟业电子科技有限公司