CCD攝像機常見性能和主要性能指標

一、清晰度
清晰度數(shù)是衡量攝像機優(yōu)劣的一個重要參數(shù)，它指的是當(dāng)攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器（應(yīng)比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過這一線數(shù)時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。

工業(yè)監(jiān)視用攝像機的分辨率通常在380~460線之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。清晰度是由攝像器件像素多少決定的，顯然攝像器件的像素越多，得到的圖像越清晰，反之也然。清晰度越高，說明攝像機檔次越高，反之越低。

二、最低照度

最低照度是最低照度是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規(guī)定值時的景物光亮度值。一般彩色攝像機的最低照度為2～3lux， 照度的測定是以在一定的鏡頭光圈系數(shù)為前提，因此，不能只看攝像機說明書中標明的最低照度，應(yīng)按攝像機在同一光圈系數(shù)下其照度值的大小。最低照度越小，攝像機檔次越高。相對于彩色攝像機而言，黑白攝像機由于沒有色度處理而只對光線的強弱（亮度）信號敏感，所以黑白攝像機的照度比彩色攝像機照度要低，一般可做到0.1lux在f1.4時，至于微光攝像機則更低。有關(guān)光圈系數(shù)的知識請參閱鏡頭一節(jié)。

視頻信號的標稱值為1vp-p，標準值為0.7vp-p，最低照度時的視頻信號值為1/3到1/2的標準植。所以攝像機在最低照度時的圖像，決不會“如同白晝一樣”。另外，攝像機在最低照度時產(chǎn)生的圖像清晰度，是用電視信號測試卡進行測式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我們在現(xiàn)場觀察時有時不具備這樣的條件，比如：樹葉和草地的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像。因此實際使用當(dāng)中不能以攝像機標稱的最低照度作為衡量現(xiàn)場環(huán)境照度的標準。

三、信噪比

信噪比也是攝像機的一個重要的性能指標。當(dāng)攝像機攝取較亮場景時，監(jiān)視器顯示的畫面通常比較明快，觀察者不易看出畫面中的干擾噪點；而當(dāng)攝像機攝取較暗的場景時，監(jiān)視器顯示的畫面就比較昏暗，觀察者此時很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點。干擾噪點的強弱（也即干擾噪點對畫面的影響程度）與攝像機信噪比指標的好壞有直接關(guān)系，即攝像機的信噪比越高，干擾噪點對畫面的影響就越小。

所謂“信噪比”指的是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號s/n來表示。由于在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，因此，實際計算攝像機信噪比的大小通常都是對均方信號電壓與均方噪聲電壓的比值取以10為底的對數(shù)再乘以系數(shù)20，單位用db表示。

一般攝像機給出的信噪比值均是在agc（自動增益控制）關(guān)閉時的值，因為當(dāng)agc接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。ccd攝像機信噪比的典型值一般為45db~55db。測量信噪比參數(shù)時，應(yīng)使用視頻雜波測量儀直接連接于攝像機的視頻輸出端子上。

四、自動增益控制（agc）

agc——automatic gain control的縮寫。所有攝象機都有一個將來自 ccd的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝象機的自動增益控制（agc）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關(guān)agc，從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。具有agc功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高，但此時的噪點也會比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時放大的緣故。

五、背景光補償（blc）

blc——backlight compesation的縮寫，也稱作逆光補償或逆光補正，它可以有效補償攝像機在逆光環(huán)境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。

通常，攝象機的agc工作點是通過對整個視場的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目標，則此時確定的agc工作點有可能對于前景目標是不夠合適的，背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。

當(dāng)引入背光補償功能時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域（如從第80行 ~ 200行的中心區(qū)域）進行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定agc電路的工作點。由于子區(qū)域的平均電平很低，agc放大器會有較高的增益，使輸出視頻信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時的背景畫面會更加明亮，但其與主體畫面的主觀亮度差會大大降低，整個視場的可視性得到改善。

當(dāng)背景光補償為開啟時，攝象機僅對整個視場的一個子區(qū)域求平均來確定其agc工作點，此時如果前景目標位于該子區(qū)域內(nèi)時，則前景目標的可視性有望改善。

六、電子快門（es）

電子快門的英文全稱為electronic　shutter，是對比照相機的機械快門功能提出一個術(shù)語，它相當(dāng)于控制ccd圖像傳感器的感光時間。由于ccd感光的實質(zhì)是信號電荷的積累，則感光時間越長，信號電荷的積累時間就越長，輸出信號電流的幅值也就越大。通過調(diào)整光生信號電荷的積累時間（即調(diào)整時鐘脈沖的寬度），即可實現(xiàn)控制ccd感光時間的功能。

七、白平衡（wb）

白平衡（white balance），只用于彩色攝象機，其用途是實現(xiàn)攝象機圖像能精確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。

自動白平衡（awb，automatic white balance）有分為連續(xù)白平衡和自動控制白平衡。連續(xù)白平衡也稱為自動跟蹤白平衡（automatic tracking white balance，atw），是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為2800~6000k。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對于景物中很少甚至沒有白色時，如場景大部分是藍天白云或夕陽等高色溫物體及場景比較昏暗的場合下，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。自動控制白平衡（automatic white balance control，awc），需要先將攝象機對準諸如白墻、白紙等白色參考目標，然后將通過菜單或開關(guān)設(shè)置從手動改變?yōu)樽詣臃绞剑Ａ粼谠撐恢脦酌腌娀蛘咧翀D像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將自動方式開關(guān)撥回手動位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時白平衡設(shè)置將保持在攝象機的存儲器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?，其范圍?300~10000k，在此期間，即使攝象機斷電也不會丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場合。

手動白平衡關(guān)閉自動白平衡，通過手動調(diào)節(jié)紅色或藍色調(diào)整裝置，以改變紅色或藍色狀況，一般可調(diào)等級多達107個，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外，有的攝象機還有將白平衡固定在3200k（白熾燈水平）和5500k（日光水平）等檔次命令。

八、同步方式

攝像機的同步方式一般有內(nèi)同步、電源同步和外同步。內(nèi)同步（int）是利用攝象機內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號來完成操作。

電源同步（ll，line locked），也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝象機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝象機和電源零線同步。

外同步（ext）利用一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送到攝象機的外同步輸入端來實現(xiàn)同步。同步信號可以是彩色復(fù)合視頻或黑色突法信號（vbs）、黑白復(fù)合視頻或復(fù)合同步信號（vs），也可以是如矩陣等外部設(shè)備的復(fù)用垂直驅(qū)動信號（vd2）和復(fù)合視頻輸出信號。