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數字攝影機動態范圍的測試方法

2023-07-24

確定數字攝影機動態范圍的方法主要有兩大類：一類是使用傳感器和圖像處理器中基本電路的相關信息計算得出，另一類是使用灰階測試卡和實驗儀器來采集和分析圖像，并測量影像級別。第一類計算的方法得到的是傳感器動態范圍的理論極限值，和實際使用值還有一定的差距，第二類更能反映數字攝影機的實際記錄能力。

在傳統膠片攝影時，曝光控制的實質是控制亮暗分布，合理地將景物亮度范圍放到膠片特性曲線上。數字攝影機感光原理不同，但是不管是CCD還是CMOS，也都有相應的特性曲線。利用數字攝影機進行拍攝時，曝光控制的基本原理相同。由于不同的攝影機感光特性不同，就和不同型號的膠片生產出來之后，其特性曲線不同一樣。因此需要在之前對數字攝影機的特性曲線進行測定。

膠片時代，膠片的特性曲線通過感光測定測得。首先，將測試膠片在感光儀內曝光，之后將曝光后的膠片按照標準洗印工藝沖洗，利用密度計測量密度，繪制亮度級數和密度之間的關系曲線，即該膠片的感光特性曲線。

通常所用感光儀的亮度等級為21級。感光儀光源照度均勻，前面放有21級亮度均勻變化的光楔，一般為石墨涂層，保證涂層均勻、極差固定并且為中性灰，并且曝光時間精確，能準確計算出膠片的感光度。

由于數字攝影機的特點，感光測定不再需要在類似于感光儀的暗盒中進行。利用下圖所示的亮度灰階：20檔的動態范圍，形成21級灰階，只有相當于第一級灰階的2的20次方即1048576分之一的光通過第21級灰階。該亮度灰階采用全封閉的調壓光源、光密設計、快門系統允許逐級測量與評估。木琴形狀，越亮級別的灰塊越窄，最大可能地減少較亮級別光對較暗級別光的影響。

我們在實際測試時，均采用高質量的蔡司MP定焦距鏡頭。鏡頭焦距均為35mm標準鏡頭。借助專用后焦調整裝置SharpMax精確調整鏡頭后焦，然后借助拉皮尺和利用高清監視器監看來監視聚焦情況，保證焦點清晰。從拍攝得到的灰階影像主觀判斷，分析數字攝影機動態范圍。