主页（http://www.pttcn.net）：CCD摄像机的基础知识(中)(2) 摄像机的分辨率通常，固体摄像机的分辨率在镜头的分辨率与视频信号带宽(6MHz)保证的前提下，主要取决于图像传感器的像素数，本文列出了根据像素数计算摄像机的分辨率的公式，据此公式，我们知道解析度为500×582像素的摄像机，其分辨率不可能为420TVL。 分辨率有时也称清晰度，对CCD摄像机来说，则应有垂直方向的清晰度和水平方向的清晰度，两者的比值也可称为清晰度比。下面分别介绍一下摄像机的垂直清晰度与水平清晰度： 1、垂直清晰度 垂直清晰度是由一帧图像的扫描行数决定的。由于在场消隐期间看不到扫描线，对于我国625行50场的扫描制式来说，画面的有效扫描行数约为575行;而对于美国525行60场的扫描制式来说，画面的有效扫描行数约为490行。由于水平扫描线之间是离散的，所以两条相邻的水平扫描线之间一定会丢失部分细节(或说对于扫描线相同的黑白水平线摄像时，扫描线与黑白水平线正好重合的概率不等于一)。一般来说，大概有30%(凯尔系数)的细节会丢失。所以认为，垂直清晰度RV等于有效扫描行数n乘以经验值0.7(即70%)，即 RV = 0.7n (8) 所以，对625行的扫描制式来说，实际有效的清晰度为575×0.7=402TVL;对525行的扫描制式来说，其垂直清晰度为490×0.7=343TVL。因此垂直清晰度对同一电视制式来说，基本上是固定的。 2、水平清晰度 由于垂直清晰度对同一电视制式来说，基本上是固定的，因此摄像机的清晰度主要是看水平清晰度。这个水平清晰度是当用与画面高度相等的黑白相间的垂直平行线作被摄物时，在水平方向上所能够再现的线数。而黑白条图形都是一定频率的方波信号，所以根据行扫描速度和传送带宽也可确定水平清晰度的值。 水平清晰度用RH表示，如果一条扫描线上能够再现m个像素，则可用下式来表示水平清晰度：
式中，m为水平方向的像素数，V是画面的垂直高度，H为水平长度，V/H也叫做光栅高宽比。一般V/H=3/4=0.75，所以(9)式可写成 RH =3/4×m=0.75m (10) 该式即为黑白摄像机的清晰度公式。但现实上因为光学因素会低于这个理论值，如为抑制因条纹图案接近间距发生的水波纹，所使用的光学低通滤波器及镜头的分辨率等。 对单板彩色CCD摄像机，因彩色滤光片效果，其分辨率低于相同像素数的黑白摄像机，其清晰度的表示式为 RH = 0.75m×α (11) 式中，α为因彩色滤光片排列所改变的经验值：对原色直线排列条纹滤光片，α=0.53?0.57;对补色方块色差线顺序滤光片，α=0.8?0.85。彩色CCD摄像机多使用后者。 因此，对像素数为500(H)×582(V)的低解析摄像机来说，其黑白机的水平清晰度RH = 0.75×500 = 375TVL，所以对分辨率无特殊优化处理等功能的一般摄像机来说，这种像素数不可能有420TVL，至于彩色摄像机就更不可能称420TVL了，而最好也只能是375×0.83=310TVL;至于752(H)×582(V)的高解摄像机，黑白机的水平清晰度为0.75×752=564TVL，不可能为600TVL，而彩色机也只有460TVL。所以，不是你说得越高越好，而是要有科学依据的。 分辨率的测试 通常，分辨率的测试是用安装有成像质量好的镜头的摄像机，去拍摄图2所示的分辨率测试卡，并通过波形监视器用人眼来读取所能分辨的最大线数。其具体方法如下：
·按图3布置测试环境。将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距摄像机约3m远。摄像机的视频输出端接波形监视器，并使波形监视器的输出连至高分辨率黑白监视器(600线以上)上; ·将景物照度设定为2000lx，光源色温设定为3200K; ·调节镜头焦距(或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移动摄像机)使分辨率卡的图像充满监视器的屏幕，并通过精确对焦使图像最清晰; ·用选行示波器观察图2所示的分辨率卡，就可得到图4所示的波形; ·调节镜头光圈使信号白电平达到100%(700mV)，则此时调制深度刚超过5%的电视线数即为该摄像机的极限分辨率。 最低照度 最低照度的含义及条件 众所周知，摄像机说明书中的最低照度指标是非常重要的，因为它是衡量摄像机优劣的一个重要参数。这个指标说明了摄像机能摄取监控场景目标上照度的最低值。并且，它也是当被摄景物的光亮度低到一定程度，而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。确切地说，最低照度是摄像机产生的亮度输出电平为额定标准电平700mv的一半时被摄物体的照度值。
此外，在标定最低照度这一参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。如使用F1.2的镜头，当被摄景物的光亮度值低到0.041x时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到350mV(一般标准视频信号最大幅值为700mV即0.7V)，则称此摄像机的最低照度为0.04lx / F1.2。被摄景物的光亮度值再低，摄像机输出的视频信号的幅值就达不到350mV，因此，监视器的屏幕上是满屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。 目前，市场上对最低照度的规范尚不统一，有些产品说明书中照度指标很低的摄像机的低照度特性，可能还不如照度指标稍高一些的摄像机的低照度特性好。究其原因，就是在测定低照度指标时，使用的测定标准与镜头的孔径不同。如果将摄像机输出的视频信号幅值降为最大幅值的30%(即210mV)为基准时，再进行测量，则被摄景物的光亮度值还可以再低，如0.03lx;若再进一步将光学镜头换为F1.0的镜头，则由于光能量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低到0.02lx。 由上分析可见，最低照度的数值实际上与下述四个因素有关： ·镜头的光圈的大小; ·光源的色温的高低; ·视频信号的幅度的大小; ·目标的反射率和背景的情况。 因此，只有标明了以上四个相关条件，而测试出的最低照度值才是有意义的。若抛开测定标准，而单纯地以某品牌摄像机的照度标称值，去和另一个品牌摄像机的照度标称值去比较，是不能准确得出哪台摄像机的低照度特性更好的结论的，因为它们所用镜头的相对孔径和输出视频信号的规定值等条件可能是不一样的。又如，若使用针孔镜头，摄像机的最低照度指标，肯定要加大。所以，目前摄像机中的最低照度指标，只能用于设计及选购器材时的参考。
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