I. Широкий динамический диапазон 120 дБ: почему он позволяет справляться со сценами, в которых одновременно присутствуют яркие и тёмные участки?
Основная причина: технология съемки с широким динамическим диапазоном и адаптивной экспозицией
Широкий динамический диапазон (WDR) — это способность видеооборудования одновременно отображать детали как в ярких, так и в тёмных областях одного и того же кадра.
Например, при ночном обследовании с помощью дрона на экране могут одновременно присутствовать:
- яркий свет автомобильных фар, уличного освещения или сильный свет, возникающий в результате разряда в электрооборудовании;
- Дороги, здания и окружающая обстановка при слабом освещении;
- Персонажи или объекты, находящиеся на границе между светом и тенью.
При использовании обычной камеры могут возникнуть две ситуации: области с ярким освещением становятся белыми, либо для того, чтобы разглядеть яркий свет, экспозиция снижается, что приводит к потере деталей в тёмных участках. Однако благодаря адаптивной экспозиции по всей матрице и механизму защиты от переэкспонирования камера справляется с внезапными источниками яркого света, такими как фары автомобилей или молнии, и снижает потерю деталей, вызванную переэкспонированием.
Технический принцип его работы можно объяснить следующим образом:
1. Датчик собирает информацию о освещении: преобразует световые сигналы в сцене в электрические сигналы.
2. Регулировка экспозиции: в зависимости от распределения света и тени в кадре настраивайте такие параметры, как время экспозиции.
3. Обработка широкого динамического диапазона: максимально возможное сохранение информации в светлых и тёмных областях с помощью встроенных в датчик функций широкого динамического диапазона или методов объединения нескольких экспозиций.
4. Оптимизация обработки изображений: регулировка яркости, контрастности и других параметров изображения для более четкого отображения деталей в светлых и тёмных областях.
120 дБ — это показатель широкого динамического диапазона, который обычно отражает динамический диапазон между максимальным и минимальным различимыми световыми сигналами, которые может обрабатывать устройство. Динамический диапазон определяется как отношение электрических сигналов.
II. Минимальная освещенность 0,003 люкс: почему в условиях крайней темноты всё же удаётся снимать цветное изображение?
Основные причины: высокая светочувствительность и обработка изображений с низким уровнем шума
Освещенность (люкс) — это физическая величина, характеризующая количество видимого света, принимаемого на единицу площади.
Чем ниже освещенность, тем меньше, как правило, фотонов поступает на камеру, и тем чаще в изображении возникают такие проблемы, как недостаточная яркость, повышенный уровень шума и искажение цветов.
Для получения полноцветного изображения при сверхнизкой освещённости обычно требуется сочетание следующих технологий:
1. Высокочувствительный изобразительный датчик: высокочувствительный датчик способен более эффективно использовать слабый свет, попадающий в объектив, и преобразовывать его в электрический сигнал, пригодный для обработки. На качество изображения при слабом освещении влияют такие факторы, как квантовая эффективность датчика, структура пикселей и уровень шума считывания.
2. Высокая светопропускающая способность объектива: такие факторы, как диафрагма и коэффициент пропускания света, влияют на количество света, попадающего на датчик. Чем выше светопропускающая способность объектива, тем лучше, как правило, качество съемки при слабом освещении при прочих равных условиях.
3. Обработка изображений с низким уровнем шума: в условиях слабого освещения полезный сигнал, поступающий с датчика, слабый, и шум может быть более заметным. С помощью алгоритмов подавления шума можно подавить часть случайного шума и повысить различимость изображения.
4. Обработка цветных изображений: для сохранения цветовой информации в условиях слабого освещения требуется не только достаточная светочувствительность, но и правильная обработка сигналов красного, зеленого, синего и других цветовых каналов, чтобы избежать искажения цветов из-за недостаточной силы сигнала.
С технической точки зрения, если датчик способен улавливать достаточное количество полезного светового сигнала при крайне низкой освещённости и с помощью надлежащей обработки сигнала контролировать уровень шума, то в условиях слабого освещения можно получить изображение с различимыми цветами.
Особое внимание следует обратить на то, что 0,003 люкс не означает полное отсутствие света. Если на месте съемки отсутствует видимый свет, например, слабый лунный свет или свет звезд, обычные датчики видимого света не смогут получить достоверную цветную информацию о сцене, опираясь исключительно на технологию съемки при слабом освещении.
