29ноября

О сравнительных тестах видеокамер. Часть 2: К единому знаменателю

В первой части мы убедились, что изменение настроек камеры кардинально меняет характер изображения, формируемого ею. Причем, во многих случаях, наиболее существенное влияние изменение настроек оказывает в предельных режимах, на краях рабочего диапазона, где как раз и производится оценка параметров камеры.

Например, возвращаясь к оценке разрешающей способности, рассмотрим, что происходит с формой сигнала при изменении горизонтальной четкости (рис.1). В реальном электронном устройстве изменения не могут происходить мгновенно, поэтому фронт импульса перехода от черного к белому получается не вертикальным, а наклонным. При этом, наклон тем больше, чем ниже верхняя частота АЧХ камеры. С целью максимального приближения фронта к вертикали и применяется коррекция контуров, сопровождающаяся паразитными колебаниями в местах переходов (рис.1г), проявляющимися на изображении в виде т.н. ложных контуров. Поскольку коррекция контуров влияет на крутизну фронтов, то на границе диапазона, когда передняя и задняя границы импульса сближаются, происходит изменение высоты яркостного импульса в зависимости от величины коррекции (рис.2в).

 

 

 

К сожалению, значение контурной коррекции не нормируется и производители камер устанавливают его исходя из собственных соображений, которые меняются в зависимости от категории и класса камеры (бытовая/профессиональная, журналистика/художественное производство). Избыточная коррекция позволяет сместить в более высокочастотную область верхнюю границу визуального частотного диапазона камеры. Достигается это благодаря росту высоты импульса за счет увеличения глубины модуляции сигнала (рис.2г). Следует отметить, что, указывая максимальное разрешение камеры, необходимо обязательно сообщать, какому уровню модуляции оно соответствует. В настоящее время существует несколько значений модуляции, на которых производятся измерения. Так, указываемые производителями камер паспортные значения соответствуют, как правило модуляции 5%, что не совсем корректно с точки зрения визуального восприятия, поскольку зрение перестает воспринимать яркостные различия значительно раньше. Это, кстати постоянно порождает недоуменные вопросы пользователей типа «почему у моей камеры разрешение значительно ниже паспортного?».

Наиболее строгие измерения производятся при модуляции 70%, что является другой крайностью, так как граница диапазона оказывается там, где зрение еще четко различает отдельные элементы изображения. Наиболее оптимальным представляется принятие максимального горизонтального разрешения при глубине модуляции 50%. При этом надо помнить, что любая из этих границ является условной и принимается для обеспечения единообразия технических характеристик. Для обеспечения же корректного сравнения нескольких камер их необходимо, ориентируясь на уровень паразитных колебаний («выбросов» импульса), настроить по осциллографу на одинаковый уровень коррекции контуров изменяя соответственно значения H.Detail / Sharpness и Coring.

На глубину модуляции и, соответственно, на значение максимальной разрешающей способности оказывает влияние не только контурная коррекция, но и другие факторы, например, характеристики установленного на камере объектива. Речь не идет об оснащении камер при сравнительном тесте одинаковыми объективами (если это камеры под сменную оптику) – это само собой разумеется. Не менее важно проводить измерения при таком значении фокусного расстояния объектива, которое обеспечивает максимальную четкость.

Рис.3 Зависимость передаточной функции объектива от фокусного расстояния

 

Дело в том, что коэффициент передачи модуляции (MTF) у объектива с трансфокатором довольно существенно меняется в зависимости от фокусного расстояния и имеет максимум примерно в середине диапазона. Таким образом, измерение разрешающей способности камеры следует производить именно при среднем положении трансфокатора. Это особенно важно учитывать при сравнении портативных камер с несменными объективами, довольно сильно различающимися по диапазонам фокусных расстояний. То есть, более правильно не выстраивать все камеры в одну линейку, как это обычно делается, а устанавливать каждую камеру на своем расстоянии от тестовой таблицы. Такой подход тем более справедлив, что передаточная функция объектива на средних дистанциях максимальна и практически не меняется в достаточно широком диапазоне дистанций, тогда как максимум MTF на шкале трансфокатора достаточно локализован.

Не меньшее влияние на модуляционную характеристику камеры оказывает и гамма-коррекция. Изменение гамма-гривой меняет экспонометрию камеры и контрастность изображения а глубина модуляции в неявном виде характеризует как раз контрастность изображения. Таким образом, меняя гамма-коррекцию камеры, мы поднимаем или снижаем разрешающую способность камеры и по визуальному восприятию, и по формальным признакам. Естественно, реальное разрешение камеры не меняется, поскольку определяется амплитудно-частотной характеристикой камеры.

Стандартная (видео) гамма

 

Кино-гамма (Log)

Рис.4 Различные типы гамма-кривых

 

Рис.5 Модификация гамма-коррекции в светах и тенях

 

Гамма-кривую меняет не только изменение коэффициента коррекции, но и такие популярные режимы современных камер, как Black Stretch, Black Press, Sparkling, Auto Knee, Highlight Compression и, конечно же, «киногамма». Все эти режимы при измерениях следует отключать и устанавливать единое для всех тестируемых камер стандартное значение гамма-коррекции.

Рис.6 Зависимость передаточной функции объектива от расстояния до объекта

 

Кроме настроек, влияющих на разрешающую способность камеры, серьезное внимание при сравнительных тестах следует уделять всему, что связано с цветовыми параметрами изображения. Эти факторы четко делятся на две группы: внешние, связанные с освещением, и внутренние, связанные с настройками камеры. Хотя существуют стандартные методики оценки цветовых характеристик камер, эта область все равно остается одной из самых субъективных и единственное, что можно порекомендовать при проведении сравнительных тестов – это корректно балансировать камеры по черному и белому, не использовать режим автокоррекции баланса (ATW) и не использовать режимы с активной обработкой цвета (Sparkling, «киноцвет»). Более важно корректно выставить освещение объектов. Кстати, следует иметь в виду, что применять световые приборы с цветовой температурой ниже 3000К нежелательно, поскольку некоторые модели камер не могут в этом случае корректно отбалансироваться по белому. Лучше всего применять свет со стандартными цветовыми температурами, поскольку камеры настраиваются именно под такое освещение. Корректно оценить колориметрию камеры без вектороскопа практически невозможно, однако следует учитывать, что отклонения от стандартной векторограммы не обязательно отрицательно характеризуют камеру.

Ведущие производители камер за многие годы выработали собственные подходы к правилам работы с цветом в камере. Как правило, преднамеренные искажения в цветопередачу вносятся производителями с определенной целью – улучшение передачи цвета кожи лица, оптимизация для пейзажных съемок и т.п. Поэтому оценка колориметрии камеры по векторограмме цветных полос – обязательная, но недостаточная операция сравнительного теста. Для получения полной информации о возможностях камеры необходимо выполнить портретную съемку, съемку живой природы, режимную съемку (например, закат). Из приборных методов оценки цветовых характеристик камер очень важным является съемка «серого клина» - нейтрально серой шкалы от черного к белому (ступенчатой и непрерывной). Данный тест позволяет не только оценить точность передачи динамического диапазона и градаций яркости, но и, что на мой взгляд более важно, точность соблюдения баланса белого во всем диапазоне яркостей. Очень часто именно несоблюдение этого требования делает «картинку» неприятной или дискомфортной для зрителя.

При сравнительной съемке сложных композиций со сложным освещением очень важно обеспечить одинаковость получаемого камерой изображения. Этого можно добиться только поочередной сменой камер на одном штативе. Установка нескольких камер в ряд может привести к тому, что у каждой камеры будет своя светотеневая картина, что сделает сравнение невозможным.

 

Подводя итог можно определить несколько базовых правил, которые помогут выполнить сравнительный тест камер максимально корректно:

  1. Обеспечить одинаковость настроек базовых параметров камер;
  2. Отключить все автоматические режимы;
  3. Отключить спец-обработку изображения;
  4. Обеспечить наилучший режим для объектива;
  5. Установить правильно, равномерное освещение со стандартной цветовой температурой;
  6. Применение эталонного видеомонитора высокого разрешения
  7. Обязательный приборный контроль с помощью телевизионного осциллографа и вектороскопа.
  8. Использование «настоящих» тестовых таблиц от авторитетных производителей
  9. Обеспечение одинаковых условий для всех тестируемых образцов.
  10. Тщательное, поэтапное выполнение всех операций
  11. Предварительное составление подробного плана тестирования
  12. Критическое отношение к получаемым результатам.

Продолжение следует

Статьи

Группа товаров к новости

Creation Date

29.11.17