CCD摄像机最低照度浅析

CCD摄像机最低照度浅析

刘怀林 徐 成

由于生产厂家致力于ＣＣＤ的制作工艺和技术性能改进，ＣＣＤ摄像机灵敏度不断提高，其最低照度值大幅度下降；例如有的公司宣称其摄像机最低照度已达１ lux。ＣＣＤ摄像机已能在昏暗的光线下正常操作，这种功能对于夜间突发性新闻采集等特殊要求是非常有用的。但是，购买摄像机的用户仅仅相信产品说明或广告是不够的，因为有关最低照度的国际标准尚未建立。各厂家所称的最低照度，往往可能因不统一而引起误解。

从技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，摄像机输出电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大（所谓光圈最大，即最小的f数，对于１／２英寸CCD摄像机，典型值为f1.4，而对于２／３英寸CCD摄像机，典型值为f1.7）；另外，对于屏幕的反射率也应该是89.9%，色温３，２００Ｋ，γ为0.45，自动拐点关断等等。

一、最低照度的测试条件

１、最大增益

一般为＋１８dB，但是＋２４dB和＋３０dB的摄像机相继出现。由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。

２、输出电平

决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的１００％（0.7V），还是７０％（0.49V）等，怎样才算较为合理。由罗伯特?以瑟在“摄像机低照度性评估”一文资料所示（见表１），可以看出，同一类型、不同厂家，或同一厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。 从表１可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求１００％，这是比较统一的；但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低照度不是在统一标准下得出的。

３、γ曲线

上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。另外有几种情况影响γ曲线：

a.黑压缩。这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，这显然影响γ曲线。 b. 自动拐点电路。这也在摄像机中广泛采用，其目的是压缩高照度下的动态范围，使得曲线明显偏离0.45，这也是为什么在测量最低照度时要将该功能关断的原因。

二、最低照度与Ｓ/Ｎ

在低照度下多使用高增益，势必使Ｓ/Ｎ恶化。从后面的计算可知，若摄像机增益为0dB，γ=1时Ｓ/Ｎ为60dB。如果增益改为＋１８dB，则Ｓ/Ｎ为４２dB；当增益＋１８dB，γ=0.45时，Ｓ/Ｎ为36dB。为了在低照度下不使Ｓ/Ｎ过度恶化，ＣＣＤ摄像机通常采用以下措施：

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