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数字摄像机的动态范围指什么?如何测试?

2020-12-01新闻53

想要评定数字摄影机的性能,就需要测定其分辨率、畸变、色彩还原以及动态范围等多个参数。很多用户对数字摄像机的动态范围含义以及测试方法还不了解,本文就给大家带来动态范围测试卡的应用,感兴趣的用户不妨来看看吧!

数字摄像领域使用动态范围代替传统感光材料的宽容度,因为动态范围是一个源自信号系统的概念,广义上通常把一个信号系统的动态范围定义为最大不失真电平和噪声电平比值。

对于感光元件来说,动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大,所能表现的层次越丰富,所包含的色彩空间也越广。数码相机的感光元件是由数百万个像素组成的,这些像素在像素曝光的过程中吸收光子,转化成数字信号,然后成像。信号显示范围在“0”和“255”之间,即代表纯黑色和纯白色。

数字摄影机的动态范围表示方法目前似乎并没有统一的约束,所以有时我们用“比值”方法来描述动态范围,也就是换算成光圈档数。摄影机的动态范围主要指的是CCD等感光元件受光的动态范围,相当于胶片的“宽容度”。应该提醒的是数码摄影机的动态范围不是反映机能够还原的范围,摄影质量豪华的标准是终极呈现的质量,所有我们还应该了解影像在什么地方反映的规格指标。

确定数字摄影机动态范围的方法主要有两大类:一类是使用传感器和图像处理器中基本电路的相关信息计算得出,另一类是使用灰阶测试卡和实验仪器来采集和分析图像,并测量影像级别。第一类计算的方法得到的是传感器动态范围的理论极限值,和实际使用值还有一定的差距,第二类更能反映数字摄影机的实际记录能力。

在传统胶片摄影时,曝光控制的实质是控制亮暗分布,合理地将景物亮度范围放到胶片特性曲线上。数字摄影机感光原理不同,但是不管是CCD还是CMOS,也都有相应的特性曲线。利用数字摄影机进行拍摄时,曝光控制的基本原理相同。由于不同的摄影机感光特性把托尼盖,就和不同型号的胶片生产出来之后,其特性曲线不同一样。因此需要在之前对数字摄影机的特性曲线进行测定。

胶片时代,胶片的特性曲线通过感光测定测得。首先,将测试胶片在感光仪内曝光,之后将曝光后的胶片按照标准洗印工艺冲洗,利用密度计测量密度,绘制亮度级数和密度之间的关系曲线,即该胶片的感光特性曲线。

通常所用感光仪的亮度等级为21级。感光仪光源照度均匀,前面放有21级亮度均匀变化的光楔,一般为石墨涂层,保证涂层均匀,极差固定并且为中性灰,并且曝光时间准确,能计算出胶片的感光度。

由于数字摄影机的特点,感光测定不再需要在类似于感光仪的暗盒中进行。例如如下图所示的亮度灰阶:20档的动态范围,形成21级灰阶,只有相当于第一级灰阶的2的20次方即1048576分之一的光通过第21级灰阶,该亮度灰阶采用全封闭的调压光源,光密设计、快门系统允许逐级测量与评估。木琴形状,越亮级别的灰块越窄,最大可能地减少较亮级别光对较暗级别光的影响。

我们在实际测试时,均采用高质量的蔡司MP定焦距镜头。镜头焦距均为35mm标准镜头。借助专用后焦调整装置调整镜头后焦,然后借助拉皮尺和利用高清监视器来监视聚焦情况,保证焦点清晰。然后得到拍摄得到灰阶影响的主卦判断,从而分析数字摄影机动态范围。

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