数码摄像机技术指标及选型知识

三、摄像机的其他主要指标

1、CCD的类型和规格
CCD是大规模集成电路制造的光电转换器件，从字面上翻译叫做电荷耦合器件，根据制作工艺和电荷转移方式的不同，可以分为FIT型－帧行间转移，IT型－行间转移和FT型－帧间转移等三种类型。常用的是前两种类型。FIT型的结构较为复杂，成本较高，性能较好，多为高档摄像机所采用。IT型价格比较便宜，但可能产生垂直拖尾。近年来，由于技术的进步，拖尾现象有所改进。因其价格较低，故多为业务级摄像机所采用。
根据CCD器件对角线的长度，可以有1/3英寸，1/2英寸和2/3英寸等不同规格。CCD是一种半导体器件，每一个单元是一个像素。摄像机的清晰度主要取决于CCD像素的数目。一般来说，尺寸越大，包含的像素越多，清晰度就越高，性能也就越好。在像素数目相同的条件下，尺寸越大，则显示的图像层次越丰富，在可能的条件下，应选择CCD尺寸大的摄像机，当然价格也就越贵。高级摄像机的像素可能达到60多万个。在高清晰度摄像机中使用的2/3英寸CCD器件，像素数目甚至高达200万个。
根据摄像机内使用CCD的数目，分为单片CCD和三片CCD两种，电视台使用的摄像机一般都是具有三片CCD的摄像机。RGB分别各由独立的CCD进行成像。比较低档的摄像机也可能采用单片CCD，单片式摄像机只用一片CCD器件处理RGB三路信号。其价格比较低廉，相应于彩色重现能力比较差。此外，高级的摄像机也可以使用四片的CCD。除了RGB外，还专门使用一片CCD产生Y信号，以提高处理精度。

2、灰度特性
自然界的景物具有非常丰富的灰度层次，无论是照片，电影，绘画或电视，都无法绝对真实的重现自然界的灰度层次。因此，灰度级的多少只是一个相对的概念。由于显像管的发光特性具有非线性，在输入低电压区域，发光量的增长速度缓慢，随着输入电压增大，发光效率逐渐增大。然而，摄像器件的光电转换特性却是线性的（电真空摄像管和CCD器件都是如此），因此，必须在电路中进行伽码校正。实际上是从显像管的电光变换特性反过来来推算伽码校正电路应该具有的校正量。要想获得良好的图像灰度特性效果，主要的措施是，必须准确地调整好摄像机的伽码特性。
在室内观察，图像中最低亮度与最高亮度之比在1：20的范围内是适当的。如果这个比例太大，长时间观看的结果，容易产生视觉疲劳。在这个范围内，灰度层次在11级左右，可以获得满意的观看效果。

3、动态范围和拐点特性
有时，电视摄像是在强光照明条件下，或者是在太阳光下进行的，某些反射体反射出特别明亮的光点，摄像机将产生特别强的信号。如果不加以限制，那么，在电路的处理过程中，信号可能遭受限幅，也就是说，受到白切割。在显示的图像中，将出现一块惨白，没有层次的部分，影响了图像的视觉效果。在电路处理中，是将超亮部分进行逐步压缩，使得在后续处理中不会出现白切割，在图像中的超亮部分保留一定程度的层次，则可以大大改善图像的视觉效果。这种未压缩的输入信号与压缩后输出信号的幅度关系曲线中，表现为在高幅值位置出现曲线的拐点，这就是拐点处理。摄像机能够处理输入光通量超过正常最大光通量的比例，是摄像机的动态范围。现在，优良摄像机的动态范围可以达到600％。

4、量化比特数
现代数字摄像机的取样一般都符合ITU-R 601（即CCIR 601）4：2：2的取样规格。就是说，Y信号的取样频率为13.5兆赫兹，R-Y，B-Y信号的取样频率分别为6.75兆赫兹。量化级可以为8、10、12比特。比特级越大，则产生的量化噪声越小，量化噪声是数字摄像机的重要固有噪声源。对于演播室使用的摄像机，应尽可能选用量化比特级高的摄像机。除了量化噪声小外，在运算和处理中，可以获得较高的处理和调整精度，得到更好的效果，有的摄像机采用4：4：4的取样格式，甚至4：4：4：4的取样格式，是在亮度、两种色差信号之外，还增加了专用的键信号，供信号处理过程中使用。每种信号的取样频率都是13.5兆赫兹。因为摄像机一般都采用不压缩（比特透明）的数字处理方式，因此，信号的码率非常之高，对于信号处理速度的要求是非常苛刻的。

5、中性滤色片
新型摄像机有时设置多个中性滤色片，滤色片的作用是减少光通量，这是因为，在强光的情况下，由于自动光圈的作用，光圈会变得很小，产生的图像会显得比较生硬，镜头不能工作在最佳的状态下。使用适当的中性滤色片，使得自动光圈张大一些，则图像就会显得比较柔和，提高了电视图像的总体效果。

6、镜头的选择
现代摄像机都使用变焦距镜头。应该根据实际使用的场合，选择不同变焦范围的镜头。如果用于摄取会议画面，通常必须选择短焦距的变焦镜头，有利于摄取广角画面。如果用于摄取室外画面，进行远距离摄像，例如，摄取野生动物的镜头，或需要进行远距离偷拍时，宜选择长焦距的变焦镜头。可以选择适当的远摄倍率镜或广角倍率镜。对于ENG使用的镜头，现在，广角镜头的焦距可以做到小于4.8毫米（镜头型号A10×4.8BEVM-28）。对于具体的摄像机，成像大小决于CCD的尺寸,像距也是确定的，因此，根据最短焦距可以计算出摄像的张角。最短焦距在4.8毫米时，摄像的张角约在85～90度范围（与CCD的尺寸有关）。望远镜头的焦距可以做到大于700毫米（镜头型号A36×14.5BERD-R28）。有的时候，一部摄像机可以备用2种或多种镜头，根据实际使用的需要，可以在适当的时候，更换相应的镜头。还有一种称为鱼眼附加器的镜头装置，很适合于某些特定场合（例如偷拍）时使用。镜头的另一个重要的参数是最大相对孔径，相对孔径越大，则失真越小，光的利用效率就越高。优良的大口径镜头，不仅在中心区域有很高的分辨力，而且在边缘区域，也具有很高的分辨力，较小的图像和彩色失真。
彩色还原能力也是摄像机的一个重要特性。但是它难以用测试指标来说明，一般的摄像机厂商也没有提供关于该性能的指标数据，通常可以根据实际观察的效果，通过比较进行判断。
对于电真空型的摄像器件，还有RGB重合精度的指标，对于CCD摄像机，这个指标已经不再成为问题了。