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摄像机的主要技术指标
时间:2007-2-26 浏览次数:10241 来源:电视摄影教程

 

    1.图像分解力(解像力)
    摄像机分解图像细节的能力称为分解力。分解力包括水平分解力和垂直分解力。水平分解力是指沿水平方向分解图像细节的能力.垂直分解力是指沿垂直方向分解图像细节的能力。由于垂直分解力主要由电视制式规定的扫描行数决定。各摄像机之间一般差别不大.因而生产厂家在其摄像机的技术手册中.一般只给出画面中心的水平极限分解力.简称水平分解力。计算和测量水平极限分解力的方法主要有两种:一种是用调制度测试卡.另一种是用分解力测试卡。
    调制度是指某一线数下输出信号的幅度与40TV线下输出的信号幅度之比.将调制度下降为10%时的分解力,称为水平极限分解力。测量时一般习惯用400TV线时的调制度来衡量分解力的大小,即用摄像机拍摄调制度测试卡,用示波器得到400TV线(5MHz)时的信号振幅与40TV线(0.5MHz)时的信号振幅,然后按下式计算出调制度: 

    除调制度外,另一种测量水平极限分解力的方法是用摄像机拍摄分解力测试卡.将摄像机的输出信号送往波形监视器,调整波形监视器,使波形监视器上得到规定信号幅度(或出现4个负峰)位置所对应的分解力,即为水平极限分解力。如BVP一330P和WV—F565的清晰度分别为600线和850线,说明它们在图像中心部位能分别分辨出600条和850条黑白相间的条纹。显然,此数值越高的摄像机清晰度越高。
    由于目前各生产厂家测量水平极限分解力的方法不尽相同.即使采用同一方法.也存在测量标准上的差异,因此,在选购摄像机时,各生产厂家给出的水平分解力之间并不能单纯地进行比较。正因为如此.目前业内建议采用的方法是将厂家给出的水平极限分解力与调制度,特别是5MHz时的调制度结合起来综合进行考虑。因为水平极限分解力相同的摄像机,其调制度曲线的变化规律可能并不完全相同.特别是在通带范围内对图像清晰度有显著影响的5MHz信号所对应的调制度数值显得更为重要。
    CCD摄像机的水平分解力与水平方向像素的数的多少有关,一般来说,像素数愈多,水平分解力愈高.但像素数的增加会受到制作工艺的限制。另外,在像素数一定的情况下,目前在三片CCD摄像机中普遍采用空间偏置技术来提高水平清晰度.并使三片CCD摄像机的水平极限分解力最高可以做到800TV线以上。
    最后需要指出的是.水平分解力的单位是电视线.电视线并非是指靶面宽度内所能分解的实际线数.而是指在水平方向上等于像高宽度内的线数。电视系统中,将这样折算后的线数定义为电视线.简称TV线。
    2.灵敏度
    摄像机对光电的灵敏程度简称为灵敏度,灵敏度的表示方法通常有两种:一种是用摄像管输出的光电流与通入光电靶面上的光通量之比Q来表示Q=Is/φ(μA/Im)即微安/流明。
    另一种是用在一定测量条件下.摄像机达到额定输出时所需的光圈数来表示。例如,某摄像机的灵敏度为2000Lx(3200K,89.9%)、F8.0,其中2000Lx(3200K,89.9%)是指测量条件,F8.0是指摄像机的灵敏度。显然,F(光圈)数值越大,摄像机的灵敏度越高;反之,灵敏度越低。如索尼公司生产的BVP-330P摄像机灵敏度标注为2000Lx、反射率为89.9%、F4.5;松下公司生产的WV-F565摄像机灵敏度标注为(增益)36dB,最低照度1Lx。这表示BVP-330P摄像机关掉电子快门后,拍摄某一标准景物(如3200K、2000Lx、89.9%的反射率或透过率),为使摄像机有0.7Vp-p的视频信号输出,光圈应置在F4.5;而WV-F565摄像机,当增益拨至最大(36dB),关掉电子快门,在1Lx的照度下,摄像机的视频信号应有0.7Vp-p的输出。
    在以上两种表示方法中.前一种为早期采用的方法,其反映的主要是摄像管的光电转换能力。目前为便于测量,均采用后一种方法。显然,第二种方法所表示的灵敏度除与摄像管有关外.还与视频电路的增益有关,其对摄像机灵敏度的反映更全面,可操作性更强。
    与摄像机灵敏度密切相关的另一个量是最低照度,一般来说,摄像机的灵敏度越高,最低照度越小。最低照度除与灵敏度有关外.还与最小光圈数、最大增益等因素有关。因此,最低照度在一定程度上仅表示摄像机对低照度环境的适应能力.在最低照度环境下拍摄的画面噪声大、信号弱、景深浅、实际使用价值不大。
    用光圈值表示摄像机的灵敏度时,同样的标准景物,光圈F值越大,说明光圈孔径开得越小.摄像机的灵敏度越高。而用最低照度值表征摄像机的灵敏度时,同样的条件下,最低照度值越小.摄像机的灵敏度越高。显然,灵敏度的实质是光电转换效率高低的一个度量。
    近年来生产的CCD摄像机为提高灵敏度.一般均采取在CCD像素前制作微透镜和在电路上采取诸如相关双重取样电路等技术措施。目前,各生产厂家均以2000Lx、F8.0或2000Lx、Fll作为摄像机灵敏度的标准值。
    3.信噪比
    简单地说.信噪比就是有用信号与噪声的比值,它是不同档次摄像机的主要指标,该指标越高越好.例如信噪比为60dB就比58dB要好。
    一般来说.摄像机的信噪比与摄像管、预放器输入电路、预放器、视频处理电路等很多部件的噪声等技术指标有关.对于特定的摄像机.在使用过程中其信噪比主要与视频电路的增益有关.增益越高,信噪比越低,信号越差。显然,在视频电路的增益方面,摄像机的灵敏度与信噪比之间存在着相互牵制的关系。有时摄像机的生产厂家可能会用提高视频电路增益的办法来提高灵敏度.但同时其信噪比则会降低。因此,在选购摄像机时,一定要对各种技术指标进行综合比较,切不可片面地追求某一单项指标。
    目前.随着高质量CCD的开发和应用.各生产厂家生产的摄像机的信噪比也在逐年提高.作为广播专业用摄像机.各生产厂家一般均以60dB的信噪比作为其标准值。信噪比越高,画面越干净.图像质量越高。
    需要指出的是.近年来随着各种先进的数字处理技术和制作工艺在摄像机生产中的应用.目前即使普通的专业摄像机在三大技术指标方面也已达到甚至超过了几年前生产的广播级摄像机,700线的清晰度、60dB的信噪比、F8.0的灵敏度已不再是区分广播级和专业级摄像机的主要指标。正因为如此,现在人们在选购摄像机时,已不再仅仅关注其技术指标,而是将目光更多地放在技术指标与使用性能的综合考虑上。
    4.几何失真
    几何失真是指重现景物图像与原图像几何形状的差异程度.是由摄像机的光学系统、摄像管及偏转线圈等引起的,几何失真主要表现为枕形、桶形、梯形、抛物形、S形失真等。失真的大小用失真的偏移量与像高之比的百分数来表示.失真小于1%时,人眼看不出失真。一般来说,摄像管式摄像机几何失真相对较大,调整也较复杂,而CCD摄像机的几何失真极小,用目前的测试仪器很难测量出来。
    5.重合误差
    在电视摄影时.三管(片)摄像机的光学系统将一幅彩色图像分解为三幅单色图像.三幅单色图像的空间和几何位置必须严格地重合在一起,才能得到清晰度高、颜色逼真的电视图像。否则,合成后的图像必有红、绿、蓝边出现,重合误差严重时一条白线会变成红、绿、蓝三条线。重合误差的大小一般用红路(或蓝路)相对于绿路的偏移量与像高之比的百分数来表示。
    目前使用的三片CCD摄像机的重合误差较小。整个画面上通常均小于0.05%。  除此之外,摄像机还有其他一些性能指标,其中分解力、灵敏度和信噪比是最主要的,通常称为摄像机的三大技术指标。

 
 
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