高清攝像頭專業(yè)測試卡

在這個高清時代，監(jiān)控對畫面清晰度的要求遠(yuǎn)高于從前的模擬時代。監(jiān)控鏡頭，是實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)高清效果不可或缺的平臺。然而國內(nèi)鏡頭市場，其競爭激烈程度不遜于監(jiān)控?cái)z像機(jī)市場。高清監(jiān)控鏡頭的“功力”比試，歸根結(jié)底還是技術(shù)和質(zhì)量的比拼?？纯茨愕臄z像頭能否通過專業(yè)測試卡的測試。

1.什么叫做高清

在進(jìn)行鏡頭測試前我們首先應(yīng)該弄明白一個概念：何謂“清楚”？通常人們理解的清楚即為畫面達(dá)到肉眼能夠清晰分辨、沒有模糊的程度，而光學(xué)上的清楚則強(qiáng)調(diào)的是圖像各部分的亮度細(xì)節(jié)。一幅正常清楚地圖片，其不同亮度的三原色是按一定規(guī)律分布的（如圖），因此我們所說的清楚是指三原色各個亮度細(xì)節(jié)充分顯示，這是用肉眼無法識別的，通常會借助一些如imatest檢測工具。

高清并不只是中間清楚，還要要求中心和四周同時清楚。這一點(diǎn)可以通過ISO分辨率測試卡用肉眼來觀察。ISO測試卡就是通過測試監(jiān)控畫面中心和四周的線對來判別鏡頭的解像力。高清鏡頭測試卡通常是用16:9，鏡頭要達(dá)到高清一般要求四周達(dá)到1000TV線以上。

2.攝像機(jī)參數(shù)設(shè)置

攝像機(jī)參數(shù)設(shè)置包括銳度設(shè)置、亮度設(shè)置、對比度、靈敏度設(shè)置、灰度設(shè)置、白平衡設(shè)置等。在監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝調(diào)試，進(jìn)行測試前首先要進(jìn)行這些參數(shù)的設(shè)置。這是因?yàn)榈搅烁咔鍟r代，很多監(jiān)控?cái)z像機(jī)都采用了CMOS感光芯片，而CMOS芯片在信噪比和低照度環(huán)境下的效果要略遜于CCD芯片，在高質(zhì)量要求監(jiān)控環(huán)境下應(yīng)用CMOS芯片攝像機(jī)，調(diào)整其參數(shù)就顯得十分有必要了。

在進(jìn)行攝像機(jī)參數(shù)設(shè)置時，銳度和亮度設(shè)置都不應(yīng)該過高，銳度過高會顯得畫面不夠平滑、柔和，而亮度高會造成畫面發(fā)白；靈敏度也應(yīng)保持適中，過低的話不能很好的顯示動態(tài)畫面，而過高則有可能跳幀造成畫面不流暢；如果使用的是CCD芯片攝像機(jī)，而又不太熟悉這些參數(shù)的設(shè)置則最好保持默認(rèn)狀態(tài)。

3.高清鏡頭的測試

A.解像力測試

解析度測試測評的是鏡頭分辨物體細(xì)節(jié)的能力，以畫面每單位高度的線條數(shù)來表示。這一測試通常會用到兩種測試卡，一種是ISO測試卡，一種是EIA測試卡（如圖）。ISO測試卡對應(yīng)尺寸是16:9，EIA測試卡則是4:3，這里主要介紹用ISO1233標(biāo)準(zhǔn)分辨率測試卡測試鏡頭的解析力。

左圖 ISO測試卡 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 右圖 EIA測試卡

通過對AVENIRETOKU精工鏡頭進(jìn)行測試時，根據(jù)ISO測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定光照、環(huán)境數(shù)據(jù)，正確連接、架設(shè)攝像機(jī)，注意監(jiān)控鏡頭的焦平面應(yīng)與測試板平行。在進(jìn)行取景時，測試卡影像水平邊緣應(yīng)與測試板框線平行，并根據(jù)ISO的規(guī)定使測試卡有效高度充滿影像畫幅的高度（即測試卡鋪滿整個屏幕）。在進(jìn)行攝像機(jī)參數(shù)設(shè)置時，原則上應(yīng)保持出廠設(shè)置默認(rèn)不變，沒有出廠預(yù)設(shè)的參數(shù)按最可能使用的設(shè)定進(jìn)行測量，并在測試結(jié)果上注明該信息。

監(jiān)控?cái)z像機(jī)及鏡頭均調(diào)到最佳狀態(tài)（畫面最新清晰）后，用肉眼觀察顯示屏的影像畫面，按如圖標(biāo)示的讀數(shù)區(qū)讀取線數(shù)，線數(shù)讀取規(guī)則從低頻測開始跟蹤，到線條數(shù)減少（如5條變?yōu)?條）、中間斷開或開始模糊處為止。

ISO測試卡主要讀數(shù)區(qū)域示意圖

(紅色區(qū)域?yàn)閮A斜45°方向、綠色區(qū)域?yàn)樗椒较?、紫色區(qū)域?yàn)榇怪狈较?、藍(lán)色區(qū)域?yàn)樗闹?

一般高清鏡頭四周分辨率（圖中藍(lán)色框內(nèi)讀數(shù)）要求至少達(dá)到1000線以上。AVENIRETOKU精工鏡頭測試出來的結(jié)果四周分辨率均達(dá)到1000TV線以上。

B.色彩還原能力測試

發(fā)光體的顏色與其溫度有關(guān)，大部分物體在相同溫度下發(fā)出的光的顏色是一樣的，但是在不同溫度的光源環(huán)境下，物體發(fā)光的光譜會不同，也就是所謂的色溫。人眼能夠適應(yīng)光的變化，因此在不同光線照射下物體的顏色看起來是一樣的，而攝像機(jī)則不能自動適應(yīng)光線的變化，因而當(dāng)光線變化時，拍攝物體的顏色也會有變化。一款好的高清鏡頭能夠較好的還原畫面的真實(shí)色彩，也就是具有較好的色彩還原能力。

在AVENIRETOKU精工鏡頭色彩還原能力進(jìn)行測試時，我們可以觀察到，對測試鏡頭的色彩還原能力通常用到的是一種24色卡（如下圖），色卡上有24種不同的顏色，對應(yīng)每一種顏色都會有一個數(shù)值標(biāo)識。測試時，變換不同光源，將攝像機(jī)拍下的色卡中各色塊的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，差異越小表示色彩還原能力越好。

24色卡

C.灰度分辨能力測試

灰度測試即是攝像機(jī)鏡頭對于白和黑之間顏色的分辨程度，灰度測試是監(jiān)控鏡頭清晰度測試最基礎(chǔ)的部分。鏡頭對灰階的分辨能力越好，畫面對比度就越高，圖像也就越清晰?；叶葴y試通常用到灰階測試卡（如圖），測試在不同光源環(huán)境下，比較拍攝測試卡所得圖片的灰階分辨效果。

灰階測試卡

D.紅外效果測試

為了滿足高清時代全天候監(jiān)控的需求，現(xiàn)在很多攝像機(jī)和鏡頭都帶有紅外夜視功能。百萬高清鏡頭在應(yīng)用上既要實(shí)現(xiàn)全天候，同時也要百萬高清，那么紅外功能就必不可少了。

由于紅外功能是矯正紅外光和可見光成像焦面的問題，故測試鏡頭的紅外功能應(yīng)在白天和晚上（通常是可以控制光源的暗箱）進(jìn)行。具體做法是，把攝像機(jī)、鏡頭以及測試物架設(shè)好后置于暗箱中，打開光源并調(diào)好鏡頭，使鏡頭效果達(dá)到最清晰；關(guān)掉光源，進(jìn)行紅外功能切換（大多攝像機(jī)支持自動切換），觀察對比此時的監(jiān)控畫面與有光源情況下是否同樣清晰。

當(dāng)前實(shí)現(xiàn)紅外功能主要有兩種方式，一種是光學(xué)矯正，一種是使用特殊材質(zhì)打磨鏡片。前者是通過適當(dāng)形狀的鏡片組合減少色散，在短焦鏡頭上應(yīng)用效果較好，但在長焦鏡頭上這種矯正效果就不太明顯了；后者是在前者基礎(chǔ)上使用超低色散材質(zhì)，目前使用較多的是ED玻璃，這種材質(zhì)的使用再加上紅外多層鍍膜技術(shù)使得鏡頭成像不論是白天還是夜晚都能達(dá)到百萬高清。

E.逆光鬼影測試

鏡頭抗逆光能力的大小也是衡量鏡頭性能的重要指標(biāo)之一，監(jiān)控鏡頭要求能夠適應(yīng)各種環(huán)境下的拍攝，因此也對抗逆光能力提出了較高的要求。通常在逆光條件下拍攝的監(jiān)控畫面上會發(fā)現(xiàn)意外形成的光斑或者鬼影，特別是在有對強(qiáng)光（如太陽、大功率白熾燈）的時候。光斑或者鬼影的產(chǎn)生有兩種原因，一個是鏡片表面的反射，一個是鏡頭內(nèi)壁的反射。這種反射是不能避免的，但可以有效地降低，多層鍍膜技術(shù)以及內(nèi)壁消光處理的應(yīng)用可以很好的達(dá)到這一目的。鍍膜能夠增加鏡片通光量從而減少反射，一般來講，鏡片顏色越深說明鏡片反射光線越少，鍍膜越有效。

測試鏡頭的抗逆光能力可以采取如下方法：如在AVENIRETOKU精工鏡頭鏡頭視場內(nèi)放置色卡，同時放置強(qiáng)光光源，進(jìn)行逆光拍攝，觀察畫面的顯示情況，因AVENIRETOKU精工鏡頭都是采用了IRCoating多層鍍膜技術(shù)，測試結(jié)果顯示鏡片減少光線散射損失，實(shí)現(xiàn)通光率的提升，畫面很清晰，抗逆光能力強(qiáng)。當(dāng)然，若鏡頭在測試過程中出現(xiàn)，畫面上強(qiáng)光區(qū)域明顯的偏白、帶有雜色或者出現(xiàn)紫邊，則抗逆光能力較差。

F.影像畸變測試

理想成像中，物像應(yīng)該與實(shí)物完全像是，成像沒有局部變形，但在實(shí)際效果中往往會有所變形，也就是所說的畸變。這種變形通常是不能避免的，它的產(chǎn)生源于鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)和成像特性。

好的鏡頭在設(shè)計(jì)上往往會考慮這一點(diǎn)，將變形降到最低程度。要測試鏡頭的抗畸變效果，可以使用畸變測試卡，量測所拍得的圖片，計(jì)算出畸變值。

畸變測試卡

結(jié)語

正所謂“真金不怕火煉”，好的高清監(jiān)控鏡頭不論面對怎樣的考驗(yàn)都能順利通關(guān)，而質(zhì)量差、技術(shù)含量低的鏡頭在考驗(yàn)中都會“現(xiàn)出原形”。通過對高清鏡頭多方位的測試，我們可以用更多的方法識別真正好質(zhì)量的鏡頭。?

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