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(jìn)行測試。那么，鏡頭測試圖卡的功能有哪些呢？本文進(jìn)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(guān)成像的參數(shù)，但對任何高清鏡頭而言，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(xì)的計(jì)算。使用一些已知的光學(xué)技術(shù)，如使用測光表等，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(shè)定下）。如果將兩種對比的鏡頭先后安裝在一臺高清攝像機(jī)上，并用每只鏡頭進(jìn)行這種簡單的測試（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(xué)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(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的對比度），對于標(biāo)稱的曝光量來說，所用高清鏡頭的對比度必須超過該值。現(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(jī)系統(tǒng)的對比度性能，如下圖。

進(jìn)行這種測試時，需要對攝像機(jī)總的傳遞特性做細(xì)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(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)成像時會產(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，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(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）用以評價成像系統(tǒng)的對比度怎樣隨空間細(xì)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(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(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(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，高清鏡頭測試總應(yīng)包括對色彩還原特性進(jìn)行仔細(xì)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(dāng)中。枕形畸變和桶形畸變等術(shù)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(jìn)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(yīng)。