仿生學(xué),一門(mén)既古老又年輕的學(xué)科。人們研究生物體的結(jié)構(gòu )與功能工作的原理,並根據(jù)這些原理髮明出新的設(shè)備、工具和科技,創(chuàng)造出適用於生產(chǎn),學(xué)習(xí)和生活的先進(jìn)技術(shù)。
而人類(lèi)正是靠著將現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行不斷創(chuàng)新與升級(jí),加之不斷的“拿來(lái)主義”將各種其他生物的優(yōu)秀特性通過(guò)工具進(jìn)行模仿與升級(jí)。當(dāng)人類(lèi)在種種動(dòng)物最擅長(zhǎng)的領(lǐng)域超過(guò)他們之後,人類(lèi)便一躍成為了地球食物鏈的天花板。
那麼人類(lèi)發(fā)明創(chuàng)造出種種工具之前能威脅人類(lèi)的動(dòng)物有很多很多,那又是如何逃避它們的捕獵呢?答案很簡(jiǎn)單——靠視覺。
生物想要對(duì)外物的視覺情景做出感知需要通過(guò)眼睛對(duì)於光線(xiàn )的處理。我們人類(lèi)擁有三色的視覺,這就意味著在人類(lèi)眼中可以呈現(xiàn)出三種光受體,也就是視錐感知到的紅綠藍(lán)三種。還有另一種光受體,叫做視杆細(xì)胞,能夠感知到少量的光線(xiàn ),使得在夜晚我們也能看到微弱的光源。
而動(dòng)物們眼睛處理光的方式就與我們人類(lèi)不同,有些動(dòng)物只能感知到兩(liǎng)種光受體,這會(huì)讓它們成為色盲。有些動(dòng)物卻可以感知到四種甚至更多。而這就從先天上定下了他們在食物鏈中的地位,吃與被吃。
有趣的是,隨著時(shí)代的發(fā)展,因為人們急切地需求一種在自己視野之外能看管自己財產(chǎn)的工具,所以監(jiān)控設(shè)備便承運(yùn)而生。而最令人驚奇的是,縱觀(guān)監(jiān)控系統(tǒng)由“看得見(jiàn)”到“看得清”再到“看得懂”的發(fā)展歷程,冥冥中似乎又將視覺之於食物鏈的影響以一種另類(lèi)的方式又為人們演示了一次。
監(jiān)控設(shè)備這一路上暗合“天數(shù)”的演變,且聽筆者為各位看官一一道來(lái)。
其一、陸地食物鏈的底層——草食動(dòng)物(看得見(jiàn))
以對(duì)人類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸(shū)和軍事等活動(dòng)作用最大的馬為例,馬可以說(shuō)是草食動(dòng)物裡視力差的代表,不但是近視眼,而且馬還看不到和我們一樣多的顏色。它們的世界主要是由灰色、黃色和藍(lán)色組成的。同時(shí)馬對(duì)靜態(tài)物的視覺感受不如動(dòng)態(tài)物,由於眼軸的長(zhǎng)度不良,物象很難在視網(wǎng)膜上形成焦點(diǎn),看物體只能形成模糊的圖像。而作為馬最重要的感知器官,視力的不足讓它們淪為捕獵者主要的口糧之一。
而對(duì)比監(jiān)控設(shè)備,馬的視力同其在生物鏈中的地位更像是第一代的傳統(tǒng)模擬閉路電視監(jiān)控。因其最主要的限制因素就是錄像質(zhì)量不高,同時(shí)錄像質(zhì)量隨拷貝數(shù)量的增加而降低。尤其是夜晚的監(jiān)控畫面,要麼是漆黑一片,要麼經(jīng)過(guò)有限的幾次拷貝之後,甚至會(huì)給人一種“十米之外雌雄莫辨,二十米之外人畜難分”的既視感,這也是第一代的傳統(tǒng)模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)幾近“不存於世”的原因。
其二、陸地頂尖獵食者——貓科動(dòng)物(看得見(jiàn)→看得清)
談起貓科動(dòng)物,貓科動(dòng)物可以說(shuō)是陸地上最除人類(lèi)外最強(qiáng)的捕食者之一,同等重量下絕無(wú)敵手。貓是一種二色的視覺動(dòng)物,它們眼中只有紅綠色,它們的視覺解析度比人類(lèi)低,這也就意味著貓看到的物體是比我們人類(lèi)看到的要模糊很多。貓色彩感的犧牲換(huàn)取的是它超級(jí)強(qiáng)大的夜視能力。在黑暗中,感知色彩的視錐細(xì)胞就開(kāi)始罷工,這個(gè)時(shí)候,視網(wǎng)膜中的視杆細(xì)胞就上場(chǎng),這種細(xì)胞無(wú)法感知色彩,因而在黑夜裡我們看到的東西都是黑白的。貓的視杆:視錐細(xì)胞的比例是25:1,而人類(lèi)只有4:1,因次當(dāng)時(shí)間切換(huàn)到黑夜,貓就變得比人類(lèi)更為靈敏,而且它的瞳孔在昏暗中可擴大至眼球表面的90%,微弱的光亮就足夠它們覓取獵物。
可能不用我說(shuō)大家都發(fā)現(xiàn)了,自2010年開(kāi)始,在監(jiān)控前端設(shè)備中,圖像傳感器方面CMOS對(duì)CCD形成大範圍的替代並且像素密度持續(xù)提升,光學(xué)鏡頭方面也同步進(jìn)行著解析度提升和變焦倍率的增大,並且編碼壓縮算法的迭代進(jìn)步緩解了採集內(nèi)容的高畫質(zhì)化對(duì)於網(wǎng)絡(luò)帶寬和後端存儲(chǔ)的壓力,以上多方面因素共同推動(dòng)下,安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了持續(xù)的高畫質(zhì)化迭代。
加之光感傳感器靈敏度的飛速提升與紅外夜視傳感器的應(yīng)用讓紅外線(xiàn )夜攝能夠在全黑(0 Lux)環(huán)境下進(jìn)行拍攝,甚至連肉眼也不能分辨的物體,現(xiàn)在也可以清晰地拍攝下來(lái)。因為監(jiān)控設(shè)備用CCD感應(yīng)所有光線(xiàn )(可見(jiàn)光、紅外線(xiàn )和紫外線(xiàn )等),這就造成所拍攝影像和我們肉眼只看到可見(jiàn)光所產(chǎn)生的影像很不同。為了解決這個(gè)問(wèn)題,監(jiān)控設(shè)備在鏡頭和CCD之間加裝了一個(gè)紅外濾光鏡,其作用就是阻擋紅外線(xiàn )進(jìn)入CCD,讓CCD只能感應(yīng)到可見(jiàn)光,這樣就使數(shù)碼攝像機(jī)拍攝到的影像和我們肉眼看到的影像相一致了。貓科動(dòng)物這種優(yōu)秀的夜間視覺特得以以在監(jiān)控設(shè)備上得以重現(xiàn)。
但是夜攝功能的一個(gè)主要缺點(diǎn)是雙色拍攝,或者黑白,或者偏綠,拍出來(lái)的圖像噪點(diǎn)很大。使用這種夜攝功能,能夠很好地“看得見(jiàn)”物體,但是離“看得清”物體還很遠(yuǎn)。
其三、動(dòng)物界視力的天花板——鷹(看得清)
不同於人類(lèi),鳥類(lèi)是四色視覺動(dòng)物。它們的四種視錐細(xì)胞能夠讓它們和人類(lèi)一樣看到紅綠藍(lán),甚至還能比人類(lèi)多看到紫外光。一些捕食鳥類(lèi)有著比人類(lèi)更銳利的解析度,有資料稱(chēng)鷹眼的解析度是人類(lèi)的2.5倍。
再眼睛結(jié)構(gòu )上,人類(lèi)每隻眼睛的視網(wǎng)膜上是有一個(gè)凹槽的,這個(gè)叫做中央凹,而老鷹的眼睛裡的中央凹有兩(liǎng)個(gè)。這兩(liǎng)個(gè)中央凹一個(gè)用來(lái)向前方看,一個(gè)用來(lái)看側方。這就導(dǎo )致了老鷹的視覺範圍很寬廣(guǎng),除此之外老鷹每一個(gè)中央凹能看到東西的細(xì)胞都比人類(lèi)高出六七倍。一般可以用雙眼掃描13平方公裡內(nèi)的獵物。同時(shí)它既是遠(yuǎn)視眼又是近視眼,他們能從2000多米的高空俯視地面,通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)視距和焦點(diǎn),就可以看到很多細(xì)節(jié),方便捕捉獵物(像不像是自動(dòng)變焦技術(shù))。
解析度之於監(jiān)控設(shè)備也是一樣,如果畫面不清晰,那麼夜間攝像又有什麼意義?隨著H.265編碼技術(shù)使用後,所拍攝畫面的清晰度較之以往更為優(yōu)秀,只要解決紅外線(xiàn )夜攝技術(shù)的痛點(diǎn)讓夜攝畫面不再只是單調(diào)的兩(liǎng)色,那麼離“看得見(jiàn)”就不遠(yuǎn)了。這個(gè)階段的監(jiān)控設(shè)備以海康威視子公司螢石為例,其C3C、C3W等設(shè)備靠2顆大功率暖光燈補光,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)夜間全彩。同時(shí)基於現(xiàn)實(shí)環(huán)境智能感光,採取智能PQ技術(shù)調(diào)節(jié)畫面亮度,避免了人靠近時(shí)的曝光過(guò)度的情況保證人形區(qū)域清晰可見(jiàn)。
但僅僅是補光就夠了麼?要知道攝像補光是暖光好還是冷光好至今爭(zhēng)議未休,何況補光燈所發(fā)出的光屬於可見(jiàn)光,隱蔽性較低,不宜用於隱蔽監(jiān)控。那麼針對(duì)於這些痛點(diǎn),螢石研發(fā)的C3X/C4X/C5X這類(lèi)高清雙攝設(shè)備則解決了這些痛點(diǎn)。200萬(wàn)/400萬(wàn)/500萬(wàn)像素保證了監(jiān)控畫面的清晰度,同時(shí)雙senser架構(gòu )+雙攝像頭的設(shè)計(jì)分別感知色彩和亮度,加之螢石雙光譜圖像融合算法將兩(liǎng)邊圖像深度融合以保證畫面質(zhì)量,讓黑夜中的一切清晰可見(jiàn)。
結(jié)語
縱觀(guān)監(jiān)控設(shè)備的發(fā)展史,“看得見(jiàn)”、“看得清”、“看得懂”演變進(jìn)程之間其實(shí)是互為基石而非花開(kāi)兩(liǎng)朵各表一枝。就好比一個(gè)三千度近視的人摘下眼鏡,無(wú)論看的多懂,若是視野裡萬(wàn)物自帶“馬賽克”又有什麼用呢?
而當(dāng)監(jiān)控設(shè)備的發(fā)展史,以一種令人驚奇的方式又再次詮釋了大自然的規(guī)律,那我們是不是也可以得出這樣一個(gè)結(jié)論,動(dòng)物的進(jìn)化史中的優(yōu)勝劣汰,在監(jiān)控設(shè)備的演變史中亦會(huì)如此。如同第一代監(jiān)控設(shè)備如同進(jìn)化史上滅絕的動(dòng)物一樣消聲覓跡,只能在資料中找到存在的身影一樣。那麼今後民用領(lǐng)域的黑白夜視產(chǎn)品大多都會(huì)逐漸被全彩產(chǎn)品取代也是可以預見(jiàn)的,如同大自然中的食物鏈一般,落後就要挨打是一個(gè)亙古不變的真理。
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