鏡頭測試圖卡的功能有哪些？

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

鏡頭測試圖卡的種類很多，分別可以測試鏡頭不同的性能。盡管專業(yè)鏡頭系統(tǒng)具有很多有關成像的參數(shù)，但對任何高清鏡頭而言，有五種關鍵的屬性需要終端用戶進行仔細的評估。通過鏡頭測試圖卡就可以分別測試這五種屬性：（1）靈敏度；（2）對比度；（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。這需要通過不同鏡頭之間的并排測試和仔細的計算。使用一些已知的光學技術，如使用測光表等，可以確定給定鏡頭的標定精度。

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

2. 鏡頭對比度

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

當今的2/3英寸高清攝像機信噪比接近54dB（相當于500：1的對比度），對于標稱的曝光量來說，所用高清鏡頭的對比度必須超過該值?，F(xiàn)在已經(jīng)有了新型的灰階測試圖，便于精確地測定鏡頭——攝像機系統(tǒng)的對比度性能，如下圖。

進行這種測試時，需要對攝像機總的傳遞特性做細心的調(diào)整，以確保測試圖最暗的灰階得到最佳的還原。測試的方法是用選定的鏡頭來拍攝測試圖。改測另一只備選的鏡頭時，不要對攝像機的設定做任何重新的調(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限制上是否存在相關的差異。

在另一種極端的照明條件下，給定鏡頭在受到強光源（演播室照明燈、陽光等）的照射下的性能也應予以仔細的研究。其做法可以是在演播室內(nèi)觀察高強度光源直接被鏡頭一攝像機成像時會產(chǎn)生怎樣的光學現(xiàn)象。

當這些光源設置在軸外剛好超出影像區(qū)，而攝像機隨后還要做垂直搖攝和水平搖攝時，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，這需要對軸外明亮光線采取一定的設計管理策略，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

鏡頭一攝像機系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）用以評價成像系統(tǒng)的對比度怎樣隨空間細節(jié)的增加而表現(xiàn)。對比度性能與高清成像系統(tǒng)的視覺清晰度能力存在密切的關系。

這里，系統(tǒng)MTF曲線的形狀具有重要的意義。所以，應通過測試確定MTF曲線的形狀，并做出如下圖所示的四個測量。

這些測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)視器決不可用于評價MTF。當代最好的高清監(jiān)視器的限制分辨率通常只達到了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影像格式的測試圖可用于這樣的MTF測量。

4. 色彩還原

高清鏡頭的光譜響應是決定高清鏡頭一攝像機系統(tǒng)最終色彩還原特性的四要素之一。另外三個要素是攝像機的光束分離光學系統(tǒng)、攝像機成像器件的光譜響應和攝像機制造廠商設計的線性矩陣。

盡管所有的鏡頭一攝像機組合都應滿足SMPTE 274M/296M規(guī)定的色度學標準（攝像機設在制動位置上），但在高清鏡頭一攝像機系統(tǒng)能夠還原的色域方面，還是存在細微的差異。這些差異是攝像機制造廠商和光學制造廠商各自設計偏好的結(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。由于色彩是個相當主觀的話題（盡管確實有一門嚴謹?shù)纳士茖W），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，高清鏡頭測試總應包括對色彩還原特性進行仔細的對比性評價。

5. 幾何畸變

幾何畸變一定程度上存在于所有鏡頭當中。枕形畸變和桶形畸變等術語描述了常見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的門窗、桌子、畫框之類的凡有水平與垂直邊緣的任何物體）的演播室布景的過程中，通過變焦拉成鏡頭的最廣角，是一種簡便迅捷的鏡頭評價方法。任何兩只鏡頭都很容易用這樣的方法進行比較。在這樣的主觀測試條件下，幾何畸變上的1%的差別便很容易看出來。市場上也有用于客觀測量幾何畸變的測試圖供應。