常見一些廣播電視界的工程技術(shù)人員指著自己操縱的攝像機，不無自豪地脫口而出：“這可是廣播級！”或“這可是數(shù)字機！”其實，“廣播級”也好，“數(shù)字機”也罷，說的都是攝像機的等級，而所謂“攝像機”的等級又是用攝像機的技術(shù)指標(biāo)來量化來定義的。所謂技術(shù)指標(biāo)，即攝像機按其使用要求必須達(dá)到的目標(biāo)，如圖像的技術(shù)質(zhì)量，攝像機的性能和精度等等。這些指標(biāo)是對攝像機的定量分析和科學(xué)評析，具有可量化性和可比較性。當(dāng)然這些指標(biāo)由許多項目組成，因為我們評價的是攝像機這一電視節(jié)目的信號源的制造者。攝像機必須滿足多項技術(shù)指標(biāo)的要求，等級越高指標(biāo)越苛刻。

為了規(guī)定攝像機的等級，國家頒布了攝像機技術(shù)條件的規(guī)定?？墒窃陔娨暪こ碳夹g(shù)飛速發(fā)展的今天，這些規(guī)定已相對落后，靈敏度、分解力和信雜比這三大技術(shù)指標(biāo)已不能全面反映攝像機的質(zhì)量。

一 ccd器件和圖像像素

這一指標(biāo)給出ccd器件的數(shù)量、尺寸和電荷轉(zhuǎn)移方式的種類，以及圖像像素的數(shù)量。廣播級和許多業(yè)務(wù)級攝像機一般都是3塊2/3英寸ccd，電荷轉(zhuǎn)移方式或it（行間轉(zhuǎn)移），或ft（幀轉(zhuǎn)移）、或fit的都有，等級稍高的取fit，稍低點的取it，而ft ccd攝像機亦不乏佼佼者。與it相比fit殘留電荷少，圖像惰性小，但價格之貴也自不待言。而it在采取了微透鏡等技術(shù)后提高了靈敏度，減少了圖像惰性，更具競爭力的當(dāng)然還是價格。ft ccd的攝像機種類較少，但尺寸相比fit小，殘留電荷少于it，靈敏度和動態(tài)范圍均高于it。加上設(shè)置了機械快門，利用機械快門在場消隱期間對感光部遮光，減少拖尾。據(jù)有關(guān)公司介紹，其ft ccd由于取消了fit ccd的垂直移位寄存器，增大了ccd像素窗口，因而增加了像素的有效受光面積，使更多的光轉(zhuǎn)換為電荷，提高了靈敏度。此類攝像機的性能，指標(biāo)均高于it ccd攝像機，而并不弱于fit ccd攝像機。

圖像像素數(shù)量是ccd器件的一項重要指標(biāo)，像素就是ccd表面上的感光單元，像素數(shù)量越多，越能分辨景物細(xì)節(jié)、感光密度也越大。因此像素數(shù)量不僅與圖像清晰度有關(guān)，而且與靈敏度也有關(guān)。20年前2/3英寸ccd器件的像素數(shù)量通常在40萬左右，分解力僅為250至350線。而今天ccd器件的有效像素可達(dá)60至70萬，分解力可達(dá)800至900線；hdtv的ccd器件的像素甚至多達(dá)200多萬。分解力高達(dá)1200線。ccd器件的像素數(shù)量與分解力的關(guān)系是顯而易見的，根據(jù)經(jīng)驗公式：水平像素乘以四分之三等于該ccd芯片的水平臨界分解力。ccd器件對于攝像機性能之關(guān)鍵，歷來為人們所關(guān)注，將此項目做為攝像機的首要技術(shù)指標(biāo)也順理成章。

二 數(shù)字量化和數(shù)字信號處理

數(shù)字量化和數(shù)字信號處理的等級是數(shù)字?jǐn)z像機出現(xiàn)后新增的技術(shù)指標(biāo)。眾所周知，ccd器件產(chǎn)生的模擬信號必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再進(jìn)行數(shù)字處理，這一轉(zhuǎn)換和處理的精度對信號的技術(shù)質(zhì)量有重大影響，因此必須加以限定。itu—r601對演播室數(shù)字信號編碼規(guī)定的最低要求是8bit量化，攝像機作為信號源理所當(dāng)然地要高于此要求。模擬信號和數(shù)字處理的參數(shù)之間存在一定的關(guān)系，信雜比和動態(tài)范圍與在轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時使用的量化級數(shù)成正比。因為量化級數(shù)是轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼值的，所以級數(shù)增加一倍，信雜比和動態(tài)范圍增加6db，而只需要在二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)中增加一個bit。因此一個10 bit的數(shù)字信號比8 bit在信雜比和動態(tài)范圍方面有12 db的改善。今天廣播級的數(shù)字?jǐn)z像機a/d轉(zhuǎn)換的量化級數(shù)多為12 bit，這樣與itu—r601的要求相比，可以在信雜比的動態(tài)范圍上增加24 db的優(yōu)勢。使用12 bit的a/d轉(zhuǎn)換器，可對600%視頻電平采用動態(tài)壓縮算法進(jìn)行處理。這一功能使攝像機在強光下拍攝時，大大增加了高亮度的層次，降低了高亮度的彩色畸變，提高了拐點的級數(shù)。同樣600%電平，壓縮至100%電平，10 bit拐點壓縮達(dá)438級，而12 bit則高達(dá)672級。 大大提高圖像的層次。

90年代中期，大部分?jǐn)z像機廠家開發(fā)的攝像機多采用10 bit a/d轉(zhuǎn)換器，再用13 bit數(shù)字處理。到90年代末期，各攝像機廠家開發(fā)的攝像機幾乎都采用12 bit a/d轉(zhuǎn)換器，而且為了保證更為精確的伽瑪、拐點、輪廓等信號的校正，在信號處理上都用更高的量級，少則14—16 bit，多的可達(dá)20—30 bit。在攝像機上采用如此之大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行處理，具有相當(dāng)?shù)碾y度，除非開發(fā)專用超大規(guī)模的數(shù)字處理集成電路之外，別無良策。因此各廠家都為此花大氣力，開發(fā)了專用數(shù)字信號處理集成電路。處理量級可達(dá)20—30 bit，電路細(xì)微可達(dá)0.6--0.3微米，門數(shù)可達(dá)180萬門。

大數(shù)據(jù)量的信號處理改善了伽瑪曲線，能使黑背景下的柔和對比被加強，也可使亮背景下的飽和色彩對比強烈；大數(shù)據(jù)量的信號處理改善了圖像的對比度，加強了黑擴展功能，使黑色區(qū)域呈現(xiàn)更多的層次，獲得更多的細(xì)節(jié)；大數(shù)據(jù)量的信號處理改善了輪廓校正，增強了細(xì)節(jié)的環(huán)境對比，可處理的參數(shù)包括水平，垂直和粗細(xì)比率，對膚色這一人眼敏感的細(xì)節(jié)進(jìn)行柔化和光滑性處理，而不改變畫面中其他景物的銳化程度。

三 靈敏度

這一攝像機指標(biāo)屬老生常談，對于20年前的攝像管攝像機應(yīng)屬主要指標(biāo)，而今天的重要程度或人們的關(guān)注程度已經(jīng)降低，但是依然出現(xiàn)在今天的數(shù)字?jǐn)z像機技術(shù)說明書中，在未來hdtv攝像機技術(shù)指標(biāo)中也未見刪除。

這一指標(biāo)描述了攝像機對所拍攝圖像的照度的反應(yīng)能力。測試也簡單易行：在標(biāo)準(zhǔn)照度條件下，（即2000lux、 3200k色溫下）拍攝89.9%反射灰度卡，視頻幅度達(dá)到0.7v時的光圈指數(shù)，即是該攝像機的靈敏度。今天廣播級攝像機的靈敏度通常在f8至f10之間。

靈敏度的測量，除了測量標(biāo)準(zhǔn)照度下得到的額定信號電平時的光圈指數(shù)外，通常還要測攝像機的最低照度。這一指標(biāo)將靈敏度和信雜比聯(lián)系起來，使靈敏度和信雜比之間存在著某些互相牽制的關(guān)系。

最低照度是在增益開關(guān)處于最大、鏡頭光圈也處于最大的情況下，拍攝灰度卡，視頻信號達(dá)標(biāo)準(zhǔn)幅度（0.7v）時所需的照度即最低照度。廣播級攝像機的最低照度通常7-8 lux(f1.4 +18db),最低可達(dá)1 lux(f1.4、+36db)。必須指出的是目前最低照度并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，特別是攝像機輸出電平,是標(biāo)準(zhǔn)電平100%(0.7v),還是70%(0.49v)尚無定論。一般廣播級攝像機輸出電平為100%，業(yè)務(wù)級攝像機就要求各異了。因此當(dāng)我們分析某一攝像機的最低照度時，可不能掉以輕心。

一般情況下希望最低照度指標(biāo)要低一些，可是最低照度越低，要達(dá)到視頻電平0.7v，增益就要加得越大。增加增益的結(jié)果是降低了信雜比，使雜波增大，圖像顆粒增粗，使技術(shù)質(zhì)量惡化。這樣的惡化是顯見的，γ=1時，增益提升多少db，信雜比就降低多少db時。γ=0.45時，信雜比下降得更多。例如一攝像機的信雜比為60db（增益0 db，γ關(guān)）那么增益+18 db時，信雜比為42 db。但在γ=0.45的情況下，信雜比下降到36 db。在增益+30 db時，信雜比只有24 db，這將嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。從這個意義上說，為了保證圖像信號的信雜比，最低照度還是不要過低。為了降低噪聲，攝像機還增設(shè)了圖像噪聲抑制開關(guān)，在使用增益時降噪。

同樣是廣播級，數(shù)字機的靈敏度并不比模擬機高許多，而是幾乎相等，這是因為f8的靈敏度已經(jīng)夠用了。有趣的是有些業(yè)務(wù)級攝像機卻一味追求高靈敏度，甚至達(dá)f11還多，這樣做似乎是考慮到業(yè)務(wù)級攝像機的工作環(huán)境較為惡劣吧。

順便說一句，上述靈敏度都是在ccd器件尺寸為2/3英寸的情況下測出的。如果ccd器件尺寸不同，那么靈敏度也就沒有可比性了。但也不是毫無辦法，還有辦法進(jìn)行換算。如果ccd器件是1/2英寸的，那么換算的結(jié)果是相差一檔光圈。例如：2/3英寸ccd靈敏度為f8時，同樣的靈敏度，對1/2英寸ccd就應(yīng)為f5.6。也就是說1/2英寸ccd攝像機的靈敏度f5.6應(yīng)等同于2/3英寸ccd攝像機的靈敏度f8。

四 分解力

分解力又稱分辨率，解像力，通常分解力指水平分解力。有人將分解力與清晰度這兩個概念等同起來。需知，這實在是兩個有關(guān)聯(lián)而又不相同的概念。分解力是指電視設(shè)備所能分解和重現(xiàn)細(xì)節(jié)的能力，而清晰度是指人眼對電視圖像所見的清晰程度。分解力越高清晰度也越高，對攝像機來說,分解力是攝像機分辨黑白細(xì)線條的能力，廣播級攝像機多在800線以上。

測試也簡單，即在標(biāo)準(zhǔn)照度條件下（2000lux、3200k色溫），鏡頭光圈置于5.6與8之間，（依最佳觀察效果而定）拍攝分解力卡。在鏡頭最佳聚焦情況下，從精密黑白監(jiān)視器上讀取分解力線數(shù)。

必須強調(diào)的是，應(yīng)從黑白監(jiān)視器上讀取分解力，因為攝像機編碼輸出是r.g.b三路疊加，而分解力的指標(biāo)是y通道或g通道；如若用彩色監(jiān)視器讀取的分解力，則低于黑白監(jiān)視器的讀取值。同樣應(yīng)注意的是攝像機輸出信號也應(yīng)從y或g通道接出，而不能從編碼輸出接出。

在測試時，人們不僅要測攝像機的分解力，還要測攝像機在5mhz（約為400線）時的調(diào)制深度，簡稱調(diào)制度。

實際上調(diào)制度是比分解力更實質(zhì)地體現(xiàn)攝像機性能的重要參數(shù)。這是因為攝像機的輸出信號，在送達(dá)家庭電視機之前，要經(jīng)過電纜傳送、記錄、編輯、地面?zhèn)鬏數(shù)冗^程，在這些過程中受到帶寬的限制，結(jié)果使攝像機原有的高頻分量損失。但是反映在傳送帶寬內(nèi)，5mhz處振幅大小的調(diào)制度卻不受帶寬限制的影響。換句話說就是400線以上的信號衰減較大，而400線左右的信號幾乎沒有衰減。人眼對400線左右的細(xì)節(jié)又較敏感，有時即使分解力線數(shù)較高，而400線時的調(diào)制度不太高，人眼的主觀感覺并不認(rèn)為圖像質(zhì)量好。因此調(diào)制度就成了左右電視機清晰度的重要參數(shù)。這一指標(biāo)的測試也很簡單，攝像機在標(biāo)準(zhǔn)照度下拍攝多波群卡，通過示波器取其行頻波形，以最低頻0.5mhz的幅度為基準(zhǔn),去除5mhz的幅度,再乘上100%就是調(diào)制度(mtf).80年代攝像管攝像機的調(diào)制度僅30%,ccd攝像機調(diào)制度可達(dá)70%,而數(shù)字?jǐn)z像機可達(dá)80%。

通過上述分析，我們在上文說到的水平分解力在800線以上，這一分解力確切地說是極限分解力，也就是人眼在高精度監(jiān)視器上觀察黑白相間線條隱約可見時的清晰度，此時如果從示波器上看，調(diào)制度大約在5%左右。而標(biāo)準(zhǔn)分解力則是調(diào)制度為50%的分解力。通常說明書上給出的都是極限分解力。由此可使我們得以在無高清晰度監(jiān)示器的條件下，檢測具有800至900線分解力的攝像機。

五 信雜比

信雜比是指在標(biāo)準(zhǔn)照度下攝像機輸出信號（y通道）的峰峰值與視頻雜波的有效值之比。這一指標(biāo)是不同檔次或等級攝像機的主要技術(shù)標(biāo)志。廣播級攝像機的信雜比一般在60 db上下。

信雜比測量是在攝像機處于蓋上鏡頭蓋或關(guān)閉光圈的條件下，使視頻信號中的黑電平保持在5%（35mv）處，用視頻雜波儀測量0db、+9db、+18db時不加權(quán)的信雜比。

攝像機的視頻雜波源一般有如下幾種：

由于ccd像素產(chǎn)生電荷的不均勻性所形成的ccd殘余像素噪聲；

由預(yù)放器等電路產(chǎn)生的噪聲；

由a/d轉(zhuǎn)換所引起的噪聲，等等。

信雜比嚴(yán)格地說是一種動態(tài)指標(biāo)，因為拍攝時不可能都在標(biāo)準(zhǔn)照度下完成，照度低視頻信號也低，信雜比也會相應(yīng)降低。在低照度的情況下需要加增益，增益的增加直接影響信雜比，因此在測最低照度這一指標(biāo)時，這一指標(biāo)值應(yīng)不小于35—40 db。

六 重合精度

攝像機重現(xiàn)的彩色圖像是由r、g、b三基色圖像按不同比例混合而成的，r、g、b三塊ccd器件在空間位置和幾何位置上必須嚴(yán)格一致，否則混合生成的圖像會出現(xiàn)色邊，影響清晰度。這一指標(biāo)在攝像管攝像機的技術(shù)指標(biāo)中顯得十分重要。而且在拍攝時需要經(jīng)常調(diào)整、檢查。但是到了ccd攝像機一統(tǒng)天下的時期，重合精度幾乎從廠家給出的攝像機的技術(shù)指標(biāo)中消失。分析起來，原因可能如下：ccd攝像機的ccd器件直接安裝在分光棱鏡上，這種安裝的工藝要求非常嚴(yán)格，必須在有關(guān)工廠的高凈化車間里的高倍顯微鏡下完成。因此重合誤差較小，在整個畫面上通常小于0.05%。對發(fā)達(dá)國家尖端技術(shù)的高度信任，使人們產(chǎn)生了一種心理誤區(qū)：即ccd攝像機已經(jīng)沒有重合問題了，人們從拍攝時調(diào)整、檢查重合的重負(fù)下解脫出來。重合誤差這一概念也逐漸淡化，某些攝像機廠家也干脆不再注明。重合精度這一原本為人們所極為關(guān)注的指標(biāo)不僅從攝像機說明中消失，而且在人們心目中也消失了。

但是重合的問題確實存在，筆者曾發(fā)現(xiàn)同一批次的6臺攝像機中有2臺存在嚴(yán)重的重合精度誤差。在拍攝人物中近景時，眉毛上沿呈綠色，下沿呈紅色，拍攝測試卡時更嚴(yán)重。很多人包括廠家的技術(shù)人員當(dāng)初也不認(rèn)為這是重合誤差，后反復(fù)測試，又幾經(jīng)交涉，才退回原廠家返修。從那時起，筆者對攝像機的重合精度更為關(guān)注。所幸的是最近兩年來，攝像機廠家給出的技術(shù)指標(biāo)中不約而同又恢復(fù)了重合的地位。整個畫面上重合精度高達(dá)0.02%的也不鮮見。

　　主觀評價

電視信號的受眾是人，而不是那些示波器、精密監(jiān)視器等測試儀器，因此對電視信號質(zhì)量的滿意程度，歸根結(jié)底要有觀眾作出主觀評價。必須說明的是這種評價是一種定性分析，但是這些定性的分析雖然不能量化，在評價攝像機時也不失為決策依據(jù)。國際無線電咨詢委員會（ccir）專門制定了ccir500—1號建議書《電視圖像質(zhì)量的主觀評價方法》和ccir405—4號報告書《電視圖像質(zhì)量的主觀評價》，給主觀評價的方法和標(biāo)準(zhǔn)作出規(guī)定。

對攝像機輸出的圖像信號的主觀評價要對圖像的色彩、層次、清晰度作出評價。對專業(yè)工程技術(shù)人員來說，尤其要注意高亮度和低照度兩個極端條件下的色彩、層次、清晰度，相應(yīng)作出合適的調(diào)整。目前數(shù)字?jǐn)z像機的拐點電路、輪廓電路、黑擴展電路、雜散光電路等等視覺補償電路，都做得非常精細(xì)，攝像機可利用這些補償電路，使人們看到的電視圖像與實際景色愈來愈接近。攝像機專業(yè)人員應(yīng)明了在什么條件下，調(diào)整攝像機的什么項目，可以達(dá)到什么效果。

主觀評價雖然不能量化，但是這與攝像機信號處理的數(shù)據(jù)量有一定的關(guān)系?，F(xiàn)今中央臺和省級臺在決定引進(jìn)設(shè)備之前，除了對待進(jìn)設(shè)備進(jìn)行測試外，還要請專家對設(shè)備所產(chǎn)生和處理的圖像進(jìn)行主觀評價，評分項目多達(dá)幾十項，然后進(jìn)行綜合測評，決定是否引進(jìn)。攝像機主觀評價之重要可見一斑。

本文行將結(jié)束時必須說明一點，對工程技術(shù)人員來說，關(guān)于測試如有欲知其更詳者，可參看中國廣播電視出版社1997年3月出版的《視頻測量技術(shù)》一書。

今天，攝像機光電轉(zhuǎn)換器件已經(jīng)由ccd取代了攝像管，攝像機技術(shù)的聚焦點已經(jīng)越過模擬復(fù)合、模擬分量，數(shù)字控制和處理，清晰地定位在全數(shù)字?jǐn)z像機上，hdtv攝像機也已經(jīng)進(jìn)入景深的范圍，愈來愈清晰地顯示出它的優(yōu)勢。隨著攝像機技術(shù)發(fā)展，攝像機的技術(shù)指標(biāo)也將不斷更新，有的項目已經(jīng)消失（如幾何失真），有的項目需要補充，有的項目需要增加，有的項目現(xiàn)在還是未知數(shù)，不久將來才會顯現(xiàn)，這才是我們的期待。