鏡頭測(cè)試圖卡的功能有哪些？

為了提升攝像鏡頭的成像品質(zhì)，就需要使用鏡頭測(cè)試圖卡對(duì)鏡頭的性能進(jìn)行測(cè)試。那么，鏡頭測(cè)試圖卡的功能有哪些呢？本文進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。

鏡頭測(cè)試圖卡的種類很多，分別可以測(cè)試鏡頭不同的性能。盡管專業(yè)鏡頭系統(tǒng)具有很多有關(guān)成像的參數(shù)，但對(duì)任何高清鏡頭而言，有五種關(guān)鍵的屬性需要終端用戶進(jìn)行仔細(xì)的評(píng)估。通過(guò)鏡頭測(cè)試圖卡就可以分別測(cè)試這五種屬性：（1）靈敏度；（2）對(duì)比度；（3）分辨率；（4）色彩還原；（5）幾何畸變。

1. 鏡頭靈敏度

不同廠家制造的相似類型鏡頭的光譜透射率是不一樣的。因此，具有相同f數(shù)的兩種鏡頭，很有可能具有不同的光譜透射率。這需要通過(guò)不同鏡頭之間的并排測(cè)試和仔細(xì)的計(jì)算。使用一些已知的光學(xué)技術(shù)，如使用測(cè)光表等，可以確定給定鏡頭的標(biāo)定精度。

然而，給定鏡頭透射率的最簡(jiǎn)單的測(cè)試方法是將光圈完全敞開(kāi)，并記錄給定場(chǎng)景照明條件下灰階測(cè)試圖的視頻電平（在0dB的主增益設(shè)定下）。如果將兩種對(duì)比的鏡頭先后安裝在一臺(tái)高清攝像機(jī)上，并用每只鏡頭進(jìn)行這種簡(jiǎn)單的測(cè)試（用固定的照明水平和固定的攝像機(jī)增益），很快便可以測(cè)定每只鏡頭的最大相對(duì)孔徑性能。

2. 鏡頭對(duì)比度

高清鏡頭的對(duì)比度性能對(duì)總的畫(huà)面質(zhì)量起著重要的作用。其中一個(gè)極端是鏡頭的固有光學(xué)噪聲水平，它取決于制造廠商對(duì)雜散光和輕度炫光的控制。

當(dāng)今的2/3英寸高清攝像機(jī)信噪比接近54dB（相當(dāng)于500：1的對(duì)比度），對(duì)于標(biāo)稱的曝光量來(lái)說(shuō)，所用高清鏡頭的對(duì)比度必須超過(guò)該值?，F(xiàn)在已經(jīng)有了新型的灰階測(cè)試圖，便于精確地測(cè)定鏡頭——攝像機(jī)系統(tǒng)的對(duì)比度性能，如下圖。

進(jìn)行這種測(cè)試時(shí)，需要對(duì)攝像機(jī)總的傳遞特性做細(xì)心的調(diào)整，以確保測(cè)試圖最暗的灰階得到最佳的還原。測(cè)試的方法是用選定的鏡頭來(lái)拍攝測(cè)試圖。改測(cè)另一只備選的鏡頭時(shí)，不要對(duì)攝像機(jī)的設(shè)定做任何重新的調(diào)整，這樣便可以看出不同鏡頭之間在最低照明條件下的光學(xué)限制上是否存在相關(guān)的差異。

在另一種極端的照明條件下，給定鏡頭在受到強(qiáng)光源（演播室照明燈、陽(yáng)光等）的照射下的性能也應(yīng)予以仔細(xì)的研究。其做法可以是在演播室內(nèi)觀察高強(qiáng)度光源直接被鏡頭一攝像機(jī)成像時(shí)會(huì)產(chǎn)生怎樣的光學(xué)現(xiàn)象。

當(dāng)這些光源設(shè)置在軸外剛好超出影像區(qū)，而攝像機(jī)隨后還要做垂直搖攝和水平搖攝時(shí)，鏡頭表現(xiàn)出的性能同樣具有重要的意義。鏡頭不同觀察到的結(jié)果也不同，這需要對(duì)軸外明亮光線采取一定的設(shè)計(jì)管理策略，而終端用戶必須決定何種性能表現(xiàn)更為可取。

3. 鏡頭分辨率

鏡頭一攝像機(jī)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）用以評(píng)價(jià)成像系統(tǒng)的對(duì)比度怎樣隨空間細(xì)節(jié)的增加而表現(xiàn)。對(duì)比度性能與高清成像系統(tǒng)的視覺(jué)清晰度能力存在密切的關(guān)系。

這里，系統(tǒng)MTF曲線的形狀具有重要的意義。所以，應(yīng)通過(guò)測(cè)試確定MTF曲線的形狀，并做出如下圖所示的四個(gè)測(cè)量。

這些測(cè)量必須在高清波形監(jiān)視器（與攝像系統(tǒng)的HDSDI輸出相連接）上完成，演播室用的高清監(jiān)視器決不可用于評(píng)價(jià)MTF。當(dāng)代最好的高清監(jiān)視器的限制分辨率通常只達(dá)到了1000TVL/ph（電視行每圖像高度），而且，其自身的MTF曲線在重要的高清波段同樣表現(xiàn)出明顯的衰落。

有各種各樣的商用16：9影像格式的測(cè)試圖可用于這樣的MTF測(cè)量。

4. 色彩還原

高清鏡頭的光譜響應(yīng)是決定高清鏡頭一攝像機(jī)系統(tǒng)最終色彩還原特性的四要素之一。另外三個(gè)要素是攝像機(jī)的光束分離光學(xué)系統(tǒng)、攝像機(jī)成像器件的光譜響應(yīng)和攝像機(jī)制造廠商設(shè)計(jì)的線性矩陣。

盡管所有的鏡頭一攝像機(jī)組合都應(yīng)滿足SMPTE 274M/296M規(guī)定的色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（攝像機(jī)設(shè)在制動(dòng)位置上），但在高清鏡頭一攝像機(jī)系統(tǒng)能夠還原的色域方面，還是存在細(xì)微的差異。這些差異是攝像機(jī)制造廠商和光學(xué)制造廠商各自設(shè)計(jì)偏好的結(jié)果，而且在鏡頭、棱鏡和成像器件中不可避免地存在一定的容差。由于色彩是個(gè)相當(dāng)主觀的話題（盡管確實(shí)有一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳士茖W(xué)），所以最終的結(jié)論往往演變成終端用戶的主觀偏好。出于這一原因，高清鏡頭測(cè)試總應(yīng)包括對(duì)色彩還原特性進(jìn)行仔細(xì)的對(duì)比性評(píng)價(jià)。

5. 幾何畸變

幾何畸變一定程度上存在于所有鏡頭當(dāng)中。枕形畸變和桶形畸變等術(shù)語(yǔ)描述了常見(jiàn)幾何畸變的一般形態(tài)。高性能的鏡頭在最大限度地消除這些像差方面取得了顯著的成效。

鏡頭的角度越廣，消除這類畸變的難度就越大。在拍攝含有直角形景物（諸如普通制作中常見(jiàn)的門窗、桌子、畫(huà)框之類的凡有水平與垂直邊緣的任何物體）的演播室布景的過(guò)程中，通過(guò)變焦拉成鏡頭的最廣角，是一種簡(jiǎn)便迅捷的鏡頭評(píng)價(jià)方法。任何兩只鏡頭都很容易用這樣的方法進(jìn)行比較。在這樣的主觀測(cè)試條件下，幾何畸變上的1%的差別便很容易看出來(lái)。市場(chǎng)上也有用于客觀測(cè)量幾何畸變的測(cè)試圖供應(yīng)。