镜头测试图卡的功能有哪些？

为了提升摄像镜头的成像品质，就需要使用镜头测试图卡对镜头的性能进行测试。那么，镜头测试图卡的功能有哪些呢？本文进行了简单总结。

镜头测试图卡的种类很多，分别可以测试镜头不同的性能。尽管专业镜头系统具有很多有关成像的参数，但对任何高清镜头而言，有五种关键的属性需要终端用户进行仔细的评估。通过镜头测试图卡就可以分别测试这五种属性：（1）灵敏度；（2）对比度；（3）分辨率；（4）色彩还原；（5）几何畸变。

1. 镜头灵敏度

不同厂家制造的相似类型镜头的光谱透射率是不一样的。因此，具有相同f数的两种镜头，很有可能具有不同的光谱透射率。这需要通过不同镜头之间的并排测试和仔细的计算。使用一些已知的光学技术，如使用测光表等，可以确定给定镜头的标定精度。

然而，给定镜头透射率的最简单的测试方法是将光圈完全敞开，并记录给定场景照明条件下灰阶测试图的视频电平（在0dB的主增益设定下）。如果将两种对比的镜头先后安装在一台高清摄像机上，并用每只镜头进行这种简单的测试（用固定的照明水平和固定的摄像机增益），很快便可以测定每只镜头的最大相对孔径性能。

2. 镜头对比度

高清镜头的对比度性能对总的画面质量起着重要的作用。其中一个极端是镜头的固有光学噪声水平，它取决于制造厂商对杂散光和轻度炫光的控制。

当今的2/3英寸高清摄像机信噪比接近54dB（相当于500：1的对比度），对于标称的曝光量来说，所用高清镜头的对比度必须超过该值。现在已经有了新型的灰阶测试图，便于精确地测定镜头——摄像机系统的对比度性能，如下图。

进行这种测试时，需要对摄像机总的传递特性做细心的调整，以确保测试图最暗的灰阶得到最佳的还原。测试的方法是用选定的镜头来拍摄测试图。改测另一只备选的镜头时，不要对摄像机的设定做任何重新的调整，这样便可以看出不同镜头之间在最低照明条件下的光学限制上是否存在相关的差异。

在另一种极端的照明条件下，给定镜头在受到强光源（演播室照明灯、阳光等）的照射下的性能也应予以仔细的研究。其做法可以是在演播室内观察高强度光源直接被镜头一摄像机成像时会产生怎样的光学现象。

当这些光源设置在轴外刚好超出影像区，而摄像机随后还要做垂直摇摄和水平摇摄时，镜头表现出的性能同样具有重要的意义。镜头不同观察到的结果也不同，这需要对轴外明亮光线采取一定的设计管理策略，而终端用户必须决定何种性能表现更为可取。

3. 镜头分辨率

镜头一摄像机系统的调制传递函数（MTF）用以评价成像系统的对比度怎样随空间细节的增加而表现。对比度性能与高清成像系统的视觉清晰度能力存在密切的关系。

这里，系统MTF曲线的形状具有重要的意义。所以，应通过测试确定MTF曲线的形状，并做出如下图所示的四个测量。

这些测量必须在高清波形监视器（与摄像系统的HDSDI输出相连接）上完成，演播室用的高清监视器决不可用于评价MTF。当代最好的高清监视器的限制分辨率通常只达到了1000TVL/ph（电视行每图像高度），而且，其自身的MTF曲线在重要的高清波段同样表现出明显的衰落。

有各种各样的商用16：9影像格式的测试图可用于这样的MTF测量。

4. 色彩还原

高清镜头的光谱响应是决定高清镜头一摄像机系统最终色彩还原特性的四要素之一。另外三个要素是摄像机的光束分离光学系统、摄像机成像器件的光谱响应和摄像机制造厂商设计的线性矩阵。

尽管所有的镜头一摄像机组合都应满足SMPTE 274M/296M规定的色度学标准（摄像机设在制动位置上），但在高清镜头一摄像机系统能够还原的色域方面，还是存在细微的差异。这些差异是摄像机制造厂商和光学制造厂商各自设计偏好的结果，而且在镜头、棱镜和成像器件中不可避免地存在一定的容差。由于色彩是个相当主观的话题（尽管确实有一门严谨的色彩科学），所以最终的结论往往演变成终端用户的主观偏好。出于这一原因，高清镜头测试总应包括对色彩还原特性进行仔细的对比性评价。

5. 几何畸变

几何畸变一定程度上存在于所有镜头当中。枕形畸变和桶形畸变等术语描述了常见几何畸变的一般形态。高性能的镜头在最大限度地消除这些像差方面取得了显著的成效。

镜头的角度越广，消除这类畸变的难度就越大。在拍摄含有直角形景物（诸如普通制作中常见的门窗、桌子、画框之类的凡有水平与垂直边缘的任何物体）的演播室布景的过程中，通过变焦拉成镜头的最广角，是一种简便迅捷的镜头评价方法。任何两只镜头都很容易用这样的方法进行比较。在这样的主观测试条件下，几何畸变上的1%的差别便很容易看出来。市场上也有用于客观测量几何畸变的测试图供应。