测试动态范围需要的设备和条件

        广义上的“动态范围”是指某一变化的事物可改变的范围跨度,即其变化值的最低端极点到最高端极点之间的区域。摄像机需要测试动态范围以确定该摄像机的性能,使用灰阶测试卡和实验仪器来收集和观察图像,并使用测量影像级别的方法得出数据,这种方法数据最为贴合使用者的标准,也是实际数据。那么,摄像机测试动态范围所需的设备及条件有哪些呢?
 
1、动态范围测试卡:透射灰度卡与反射灰度卡是测试动态范围的基础硬件,必备;
2、标准光源灯箱或者外置可调光源:亮度可调的背光灯箱与亮度可调的照射光源,根据自身的现有的设备及摄像机性能,选择合适的测试光源,可选;
3、专业的视频监视器与波形监视器(如LEADER5222/5212),视频监视器与波形监视器是为了获得数据需要,必备;
4、测光表或照度计,在实验测试过程中,会对照度进行不间断的调整,以测试出动态范围的最高和最低点,必备;
5、待测镜头,必备。
 
        摄像机测试动态范围的条件:为避免其他光源对测试产生干扰影响,本测试需要在暗室内或者是标准实验室环境下进行。
 
 
测试动态范围设备搭建图
测试动态范围设备搭建
 
        摄像机测试动态范围详细步骤
第1步:安装测试卡:在实验室或者暗室中平整部位的同一垂直平面上安装2套双阶灰度测试卡,其中1套透射灰度卡采用亮度可调的背光光源作为恒定参照,调整背光源亮度,确保自正面中心确认白块表面的发散照度为2500Lx;另外1套反射灰度卡采用位于其正面的亮度可调的照射光源,以用于测定动态范围的临界值;
第2步:架设待测摄像机:注意摄像机与灰度测试卡中心同水平面高度,并保持与灰度测试卡垂直平面呈90°夹角,同时使摄像机镜头视角能涵盖2套灰度测试卡;
第3步:将摄像机的输出信号连接到视频监视器与波形监视器;
第4步:开始测试:在摄像机加电稳定后,开启扩展动态范围功能,将正面的照射光源的亮度调整到2500Lx。显然,在这种照度下是曝光过度的(摄像头出厂的标准照度一般为2000Lx),此时反射灰度卡的白色端条纹可能会出现层次混合,即有2条或更多灰度条表现出相同的白色,而分辨不出亮度的差别
第5步:调整亮度记录动态范围上限:再不断缓慢降低光源亮度,并不断从波形监视器上观察与记录反射灰度测试卡波形的顶电平。当顶电平因为光源照度降低而开始相应降低时,记录此时的照度值,这一照度值即为该摄像机动态范围的上限。此时的摄像机应当正好可以表现出亮度较大的白色条纹之间的亮度层次区别;
第6步:调整亮度记录动态范围下限:然后再不断继续缓慢降低亮度,并不断从波形监视器上观察与记录反射灰度测试卡波形的顶电平。当顶电平不再因为光源照度降低而继续相应降低时,记录此时的照度值,这一照度值即为该摄像机动态范围的下限。此时摄像机拍摄的灰度卡图像中在亮度暗的2个灰黑色条纹之间的亮度层次区别应当正好消失而混合成一块黑色。
 
        摄像机测试动态范围测试结果计算方法,用上述实际测试方法计算动态范围的公式如下:
动态范围=20logL1/L2(dB)(3)用上述测试方法测得JVC的CCD宽动态摄像机TK-WD310EC的顶电平变化自2200Lx开始至1.1Lx结束,由式(2)可得
动态范围=20log2200/1.1=66dB
用上述测试方法测得某公司的CCD宽动态摄像机的顶电平变化自1500Lx开始至5Lx结束的动态范围为
动态范围=20log1500/5=49dB

        测试动态范围需要的设备有动态范围测试卡、标准光源、照度计、监视器和波形监视器,测试动态范围需要的条件是在没有其他光源干扰的暗室或者是实验室环境下。

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