3. Как измерить разрешающую способность видеокамеры
Для оценки разрешения телекамеры существует ряд тестовых диаграмм. Наиболее популярна таблица EIA RETMA, но для этих целей можно использовать и другие.
Здесь важно знать одну вещь: при измерении разрешающей способности кабель, по которому передается видеосигнал, должен быть нагружен на согласующее сопротивление 75 Ом, и изображение на экране должно быть видно полностью, без отсечения краев (что делает большинство видеомониторов). Для этого необходимо использовать специальный видеомонитор высокого разрешения без ограничения растра.
Затем объектив телекамеры настраивается на наилучшую фокусировку (обычно при среднем значении F-числа: 5.6 или 8), при этом таблица должна полностью находиться в поле зрения. Также должны быть отключены все внутренние корректирующие цепи телекамеры (АРУ, гамма-коррекция, электронный затвор).
Рис. 5.38. Визуальное определение горизонтальной разрешающей способности (в центре) будет менее точным, чем при измерении по 5% модуляции с использованием осциллографа с выбором ТВ-строки
Рис. 5.39. Испытательная таблица RETMA Рис. 5.40. Новые рекомендации IEEE-208 для измерения разрешающей способности
Разрешающая способность оценивается по установлению момента, когда четыре сходящиеся линии в виде остроугольного треугольника на изображении испытательной таблицы перестают быть различимыми. Если это делать визуально, то вывод будет приблизительным (Это так назывемый метод измерения по «испытательному клину». Реально в силу дискретного характера ПЗС матрицы строки начинают «биться» в нескольких местах, проявляется муар, о котором написано выше. Чтобы определить реальное место, соответствующее, например, разрешающей способности по горизонтали, следует поперемещать в небольших пределах телекамеру - при этом места биений будут перемещаться, а место, соответствующее пределу разрешающей способности будет неподвижно. Прим. ред.).
Например, если в испытательной таблице используется клин с четырьмя линиями (как на иллюстрации), то в точке, где эти четыре линии сливаются в три или две, находится предел разрешающей способности. Для более точных измерений следует анализировать только яркостный сигнал. Обычно это достигается путем отключения цветности или подключением через раздельный видеовыход Y/C, если такой имеется в телекамере. (Тем не менее, если нам интересна разрешающая способность телекамеры именно в цветном режиме, то цвет отключать не следует. Прим. ред.) Поскольку место, где сливаются линии, точно определить визуальным способом нельзя, так мы получим только приблизительно значение. Погрешность визуальной оценки составляет около 10%, что значительно затрудняет сравнение описанным методом телекамер с близкой разрешающей способностью. Например, визуально очень тяжело заметить разницу между телекамерой с 460 ТВ-линиями и другой телекамерой с 480 ТВ-линиями. Для более точного измерения следует воспользоваться высококачественным осциллографом с возможностью выбора ТВ-строки. Измерение затем сужается до выбора строки с глубиной модуляции четырех линий, которая равна или превышает 5%. Метод расчета модуляции показан на иллюстрации и в общем случае выражается формулой 100х(А-В)/(А+В), где А— высшая точка, а В — низшая точка в измеряемой строке. Использование осциллографа позволяет игнорировать ограничение по разрешающей способности монитора. Для того чтобы точно знать, какую часть испытательной таблицы мы измеряем, требуется как-нибудь указать положение измеряемой строки на испытательной таблице. Существуют осциллографы (один из них показан на фотографии) с функцией отображения видеосигнала (монитора), где измеряемая строка будет отмечена линией. Если такого осциллографа у вас нет, то придется как-нибудь сопоставить измеряемую строку с положением на таблице.В случае с испытательной таблицей CCTV Labs мы упростили эту процедуру, так как номера строк уже сопоставлены с разрешающей способностью по тестовому клину. Эти соотношения (номер строки —разрешение) напечатаны с левой стороны таблицы.
Рис 5.41. Рекомендуем: Tektronix TDS3012B
Рис. 5.42. Измерение полосы частот видеосигнала тесно связано с разрешающей способностью
Также подчеркнем, что при измерении разрешающей способности телекамеры следует использовать только качественную оптику, так как объективы среднего качества имеют значительно более высокое оптическое разрешение в центре, чем по краям, поэтому с такими объективами результаты измерения разрешающей способности телекамеры будут выше в центре, чем по краям. Разрешающая способность тесно связана с полосой частот сигнала телекамеры. Эту связь мы уже объясняли, но не лишним будет еще раз вспомнить простое правило, согласно которому 1 МГц в полосе частот телекамеры дает 80 ТВ-линий горизонтального разрешения.
Практический опыт показывает, что человеческий глаз с трудом видит разницу в разрешающей способности, если она составляет менее 50 линий. Это, конечно, не означает, что разрешающая способность не является важным фактором в определении качества телекамеры, просто небольшая разница в разрешении едва заметна, особенно если она составляет менее 10% общего числа пикселов. Цветные телекамеры с одной ПЗС-матрицей (используемые в системах видеонаблюдения) имеют меньшую разрешающую способность, чем черно-белые, из-за деления на три цветовых компонента при том, что размеры этих ПЗС-матриц такие же, как у черно-белых телекамер. Трехматричные цветные телекамеры, используемые в телевещании, могут иметь гораздо более высокое разрешение.
