摄像机测量
作者: 来源: 更新时间:2013-08-16 点击率:11107
色度和曝光度的正确设置
底色失真主要与信号的亮度调整有着密切的关系，不过 它对于确保图像的彩色保真度也十分重要。一般而言， 我们的目标是在监视器中或电视机中重现场景图像，并 使它与原始的场景尽可能地一致。为此，需要使用一种 精确的测试卡，这种测试卡能够提供标准的参考图案。 摄像机经由CCD 器件(电耦合器件)将测试卡的光图像 转换为数字电压电平，而后摄像机又将电信号转换为 HD-SDI 输出。利用WFM7120 或WFM5000 测量HDSDI 输出信号，这样就可以量化摄像机输出信号的技术特性。
一种精确的测试卡是很有用的，不过还需要一种电子测试 图案发生器，它提供了摄像机的“Taking Characteristics” (拾取特性)。通常用拾取特性来描述摄像机的光信号转 换为电信号过程中的许多要素，这些要素包括镜头和适 配器、棱镜组件、分光镜和滤色片，以及CCD或其它图 像器件的彩色特性。场景光照的频谱分布和色温的变化 也会影响摄像机的拾取特性。
对摄像机作精确的评测需要使用一种精密的测试卡，例如 Ambi Combi (背光，如图8a) 或DSC 实验室的CamAlign 测试图案 (前光，图8b)。它们是一些独特的测试图案，能 够提供有意义的测试信号，使得摄像机的调整和图像控 制更为简捷方便。可以利用这些图卡中包含的灰度级和 彩色台阶特性来调整摄像机的各种设置。
图像质量的优化主要取决于单个摄像机的调整特性。 DSC 彩色图案是专门为最近国际电信联盟发布的ITUBT. 709色度标准而设计的，它可用于HD标准(即SMPTE 274M 和296M)。注意，如图9 所示的NTSC 标准的彩 色色域范围较宽，如果电视机采用这种标准，那么它的 销售状况就不会很好，因为采用这种标准的图像太暗且 必须在较黑暗的房间中观看。为此用SMPTE C 标准取 代了NTSC 标准的色度分量，尽管SMPTE C 标准的色 域范围明显地缩小了，然而却提供了更为明亮的图像。
当用波形监视器观看HD 和SD 信号时，了解它们之间 的色度学差别是很重要的。在图10 中，以YPbPr 波形 模式给出了HD 和SD 格式的100％彩条测试信号。注 意，在HD 信号和SD 信号中，Y 通道绿－品红之间的 过渡特性是不一样的。熟悉SD 信号的用户可能一开始 认为HD 信号经过了不正确的调整。其实情况并非如 此。每一彩色分量的电平差是符合标准的，它们的区别 仅在于HD 和SD 信号分别采用了不同的色度方程。
使用波形监视器调整灰度台阶
不要使用真实的中性灰度级来设置曝光量，因为它可能 导致明显的跟踪错误。不过，使用灰度卡来设置正确的 曝光电平则是一种相对简单的方法。典型的灰度卡更黄 些，接近中性而指向黑。利用这种图卡会产生不自然的 兰色，也就是说，在光照色调中，看起来为冷色。在大 多数图像中，这样的效果是我们不希望的，因为观察者 更喜爱色调为暖色的图像。DSC 实验室的专利技术解 决了这一问题，它使灰度级中的每一台阶均为中性。 在使用灰度级测试图案时，无论是动态范围还是台阶之 间的过渡和级数都是十分重要的。在早期的电视技术 中，摄像机的动态范围被限制为大约是25:1，灰度级图 案的动态范围相对较低。现代的灰度级图卡具有11级台 阶图案。9级台阶和11级台阶图案之间的步进比例是不 同的。就光的反射比率而言，9 级台阶呈对数关系，而 在11级台阶中，其台阶电压则是呈线性的。在9级台阶 测试图卡中，入射在（图卡上对应）最亮台阶处的光有 60％被反射；作为比较，在11级台阶的测试图卡中，其 中白条台阶上有90％的光被反射。DSC 图卡具有11 级 灰度级台阶，如图8b所示。注意在11级台阶图案中，与 典型的9 级台阶图案相比较，有着更大的动态范围，其 白条处更白，暗条处更暗。在用9级或11级台阶图卡调 整摄像机时，由于测试图案之间的不同光密度曲线，会 导致重现图像的明显差异。如果用动态范围受限的、不 准确的灰度级图卡来调整摄像机，会使摄像机拍摄的图 像质量不佳，而且这种质量不良的图像实际上是不可补 救的。利用钻石显示可以帮助我们校准灰度台阶测试图 卡。在钻石显示中，校准正确的灰度信号迹线应当是一 条笔直的垂直线，如图6 所示。如果信号迹线偏离了垂 直线，表明RGB 分量中出现了错误。在图11 中，下端 的信号迹线朝向红色弯曲，表示红通道的调整不正确。
