高清摄像机的电技术指标

一. 高清摄像机电性能指标测量方法

由于高清摄像机是摄像机的一种高端形式。在测量方法上我们可借鉴传统测量模式，利用高精度测量仪器，按照高清要求套用传统测量方法从而得到高清技术指标。

1.测试标准：

暂时依据GY/T 109.2-92《广播用CCD摄像系统电性能的测量方法》

2.测试仪器及连接

泰克公司：VM6000、WFM700、WFM7100、TG700

ITU高清测试卡

照度计：符合CIE标准，精度±2％

色温计：符合CIE标准，在3200K时误差不超过±20K

3100±100K标准灯箱

由于镜头对成像功能的影响相当大，在测量过程中，为消除不同镜头产生的测试环境差异，我们对各摄像机采用了同一镜头。

二. 摄像机格式和辅助数据测试

格式和辅助数据的正确是摄像机首先要保证的，格式错误将导致无法与现行电视系统匹配、兼容，辅助数据错误将影响系统的稳定性。各厂家都会针对标准设计，并在出厂前都经过严格检测，一般不会在这方面出问题。

格式的测量很简单，测试仪器的输入格式设定在自动档，摄像机输出的数据流能够通过仪器的检测，那么这台摄像机设置的格式包括图像扫描特性、场/帧定时关系、场/帧定时关系和隔行扫描系统场周期定时都是附合标准的。

由于数字视频信号的EAV和SAV影响了有效图像行样点数据的连续性，我们在检测辅助数据主要看数字行消隐区的EAV

和SAV。

三. 高清摄像机数字特性检测

1.抖动的测量

数字系统传输的数据流不是所要传递的信号本身，而是连串的脉冲序列，串行数字视频信号经过数字分配放大器、数字矩阵及其他工作于数字串行格式设备处理后，数据流中的脉冲跳变沿位置与基准时钟的相位差的变化称为抖动。

抖动是串行数字传输系统最重要的性能参数之一，下图是接收机对抖动的灵敏度。

可看出，接收机对10Hz以下的低频抖动可承受2UI（眼图宽度3.7ns），随着频率增加，接收机抖动承受能力下降，到10KHz时只能承受0.2UI。信号抖动会影响接收机正确恢复数据, 当恢复的时钟和数据在时间上产生的瞬时偏差足够大时，数据可能被译错从而无法恢复数据。抖动的观测一般在数字数据信号的有效瞬间跳变的零交叉点上进行，下图是在10Hz和100KHz 上实测波形。

2.眼图的测量

所谓眼图就是：把数字基带传输系统终端接收到的信号波形输至示波器垂直通道，把产生水平扫描的锯齿波周期与码元定时同步，则在示波器屏幕上可以观看到类似人眼的图案。信号幅度、上升时间、下降时间、上升和下降时间差、上冲、下冲等都会直接导致误码、码间干扰等现象的产生。我们可通过对眼图的测量来得到这些数据。

在数字系统中，人们最关心眼图的闭合程度。通常幅度变化、噪声等因素造成眼图垂直方向上的闭合，定时抖动会造成眼图水平方向的闭合。抽样的最佳时刻是“眼睛”张开最大的时刻；“眼睛”在特定抽样时刻的张开高度决定了系统的噪声容限；“眼睛”的闭合斜率决定了系统对抽样定时误差的敏感程度，斜率愈大则对定时误差愈敏感。

眼图观测项目包括：幅度、时钟周期、上升和下降时间、过冲和下冲以及抖动等参量。各参量的容限应符合相关技术标准。用WFM700可方便的得到眼图，下图是我们的一组实测波形，通过对比，我们可以清楚的看出各摄像机系统眼图的优劣。

在下表中，我们给出了参数技术要求，并列出了一组实测数据：

五. 高清摄像机成像性能指标测试

1.测量条件

拍摄各种测试卡时，应取其标准画面尺寸，即令其定位三角对准监视器画面的边界。摄像机光轴应与测试卡垂直，误差不超过5％。反射式测试卡卡面照度保持2000±20lx，色温3100±100K，透射式测试卡卡面照度不做要求，色温3100±100K。

2.指标定义及测量方法

(1)灵敏度

定义：在照度2000lx、色温3200K的照明条件下，摄像机增益0dB拍摄89.9％的灰度卡，当视频信号电平达到0.7V（100％）时镜头相对孔径数（或光圈数）定义为灵敏度，以F表示。

进行灵敏度测试时，发现几个厂家的摄像机的光圈档次标定不一致，为精确测量，我们采用下面两种方法。

方法一：在定义条件下，摄像机设定状态为状态I，提取灰度卡，调好白平衡后接着调整光圈，使之在波形监视器上读出信号电平的规定值，然后读取下述两种情况的F数：

1. 快门置OFF时所得结果即为灵敏度测量值。

2. 快门置1/125时所得结果用以检验快门特性。

我们把固定视频幅度，看光圈大小的方法称为方法一。

方法二：照度、色温、增益等测试条件与方法一相同，不同的是各摄像机光圈F都统一固定置于11位置，在快门关和1/125两个档位分别测量其视频幅度的值。

我们认为，这种采用固定光圈，用比较视频输出电平大小的方法更能精确比较出各摄像象机灵敏度的大小。

(2)信杂比和最低照度信杂比

定义：在标准照度下摄像机亮度与两个色差通道的输出信号峰峰值分别与三个通道视频杂波的有效值之比称为信杂比。

测量方法：在标准状态下，先拍摄灰度卡，调好黑白平衡，接着调整光圈将亮度信号幅度调 100%(0.7Vp-p)，然后盖上镜头（或关闭光圈）切断光路，在波形监视器上确认黑电平为5%(35mvp-p)，由接入100KHz高通滤波器和30MHz低通滤波器的视频杂波仪上读取增益分别为亮度和色差通道的不加权的S/N。

最低照度信杂比：先将增益置最大值12dB，DTL和r开关打开，把镜头光圈开至最大档，以最低照度环境摄取灰度，再缓慢增加照度，当波形监视器上信号电平达到规定值后，量出此时灰度卡前的照度即为最低照度，最后关闭DTL和r开关，测出此时的信杂比即为最低照度信杂比。

VM6000可以很方便的测量信杂比和最低照度信杂比，上图是从VM6000上得到的某型号摄像机信杂比的数据界面。

(3)最低照度：

定义：摄像机置增益＋18dB、最大光圈，提取反射率为89.9％灰度卡，使视频信号电平达到100％所需的照度称为最低照度。

测量方法：摄像机设定状态为状态Ⅱ,镜头光圈开至最大档，先以低照度摄取灰度卡，然后缓慢增加照度，当波形监视器上信号电平达到规定值后，量出此时灰度卡的照度，并记下最大光圈数。

(4)中心及四周调制深度：

在照度为2000±20Lx，色温为3200±100K，增益0dB，γ开关OFF，DTL开关OFF，CHROMA开关OFF，镜头光圈置于5.6和8.0之间的条件下，读取1MHz的幅度A，27.5MHz的幅度B，30MHz的幅度C，按下列公式可求出调制度M：

M(27.5)=（B/A）×100％

M(30)=（C/A）×100％

下图是我们对某款摄像机实测图片，我们可以方便的读出多波群各频点的Delta值，从而算出中心调制深度，同样也可得到四周调制深度。

(5)动态范围

定义：当入射光远远超过白电平限幅值时，CCD摄像机能够适应外界光线变