PDF《高清摄像机上的》

35 片单独的玻璃镜片);

在各镜片设计中必不可少的计算机辅助设计会更加精密;

精确地执行设计方案中所涉及的生产工艺容差要远比标清镜头严格. 其他分辨率考虑因素 在超出标清镜头所需带宽的空间频率范围内,MTF 的控制确实变得非常具有挑战性.任何 偏离镜头元件精确设计的轻微偏差都将对更高空间频率的特性造成不利影响.在尝试优化 更高频率下的分辨率的过程中,控制生产工艺容差就显现出全新的重要性.为弄清在更高 的清晰度区域是什么因素决定了这一真正复杂的光学现象,需要研究这两类镜头在处于高 清和标清系统的边界频率中间地带的单一空间频率的特性.这一频率选为

56 Lp/ mm,如图4所示.此频率恰好处于高清镜头的通带内,并可相应地让我们了解此镜头如何有效地 控制更高清晰度信息的分辨率特性.同时,它还提供了一个视角,使我们可以了解标清镜 头在设计通带以外的特性,也可以使我们一瞥在处理同一更高清晰度图像时此镜头的分辨 率特性. 标清 测量频率 高清 高清 标清 图4:显示

56 Lp/mm 下的 点 频率,在这一条件下进行变焦、聚焦和光圈操作控制时将检查高清和标清镜 头的性能. 像平面上的镜头分辨率特性 之前的对比集中在高清镜头和标清镜头在图像中央测量到的 MTF 特性. 光学特性在于镜头 镜片中央的分辨率最大,但是从像平面的中央到边缘分辨率逐渐下降.在更高的空间频率 下,这一下降率会更高.描绘整个像平面的镜头 MTF 的方法之一是查看两个具有同一中心 的矩形(每个矩形都有四个角,因此可提供

8 个点的轨迹).内部的矩形称为 内部 ,而外 部的矩形称为 边缘 .下方的图

5 显示了从图像中央向外过渡到这两个矩形的边缘,MTF 的变化方式. 中央 中间 边缘 高清 镜头 标清 镜头 图5:显示在

56 Lp/ mm 的高空间频率下,成功提升高清镜头从图像中央到最边缘的 MTF 的水平,同时也显 示标清镜头在指定通带以外,其MTF 特性相差的程度. 变焦控制时的分辨率特性 变焦控制驱动会使镜头内的两组镜片彼此相对移动.实现所需焦距变化时,镜头特性会发 生变化,特别是分辨率或 MTF,同时会发生各种光学像差.设计优化无法彻底消除这些不 需要的变化,仅能使其降低到一定的程度.高清镜头设计倾尽全力在整个镜头频带内控制 这些变化.标清镜头的情况同样如此,但只是在更窄的频带内控制这些变化.在32 Lp/mm 极限以外,设计者讲究实效地拒绝添加高清镜头所需的复杂设计特性.因此,如果 点 测量在中央

56 Lp/mm 空间频率下进行,则可以对在镜头焦距内难以控制的标清镜头 MTF 特性与控制效果好很多的高清镜头进行一个比较,参见图 6. 图6:显示在

56 Lp/mm 空间频率下,两种镜头在变焦范围内的 MTF 特性. 聚焦控制时的分辨率特性 在拍摄时摄像机经常要清晰地聚焦某位人物,这一人物又被要求移动到场地的其他位置, 而镜头的视角要保持不变(变焦控制无变化). 这时摄像机必须重新聚焦于这位处在新位置的 人物.在这两次聚焦设置中,镜头的 MTF 会有所不同.即镜头的 MTF 随物距发生一定程 度的变化.此外,也没有试图控制标清镜头在 频带外 区域的变化. 但是,每次尝试重新聚焦都是在高清镜头扩展的光学带宽中进行的.普通高清镜头和标清 镜头的典型相关特性如图