决定DV摄像机视频指标的五个关键环节
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点击下载水平清晰度，又称水平分解力。清晰度，一般是从录像机角度出发，通过看重放图像的清晰程度来比较图像质量，所以常用清晰度一词。而摄像机一般使用分解力一词来衡量它“分解被摄景物细节”的能力。单位是“电视行TV Line”也称线。意思是从水平方向上看，相当于将每行扫描线竖立起来，然后乘上4/3(宽高比)，构成水平方向的总线，称水平分解力。它会随镜头质素、CCD像素数的多少和视频带宽而变化，镜头越好、像素愈多、带宽愈宽，解力就愈高。一般用“线”来表示。DV摄像机的水平清晰度有两种：摄像机水平清晰度和记录水平清晰度。记录水平清晰度指记录在DV录像带重放时能够达到的指标，一般为500以上，目前厂商标注的最大值为540线。原则上摄像机部分的水平分解力要大于录像机的水平清晰度。不过摄像机部分的清晰度只有3片式1/2英寸CCD和2/3英寸CCD两个系列提供准确的参数标注，2/3英寸系列为880线左右，1/2英寸系列为800线左右。
信噪比[S/N]，是指输出有用信号与干扰噪声信号之比，用分贝[dB]为单位来衡量，信噪比越高电气性能越好。与传统广播档模拟分量设备相比，DV数码摄像机可轻松达到60dB,有些机型已达到62dB。
前文已经简单地将摄像机分为光学镜头、CCD、ADC、DSP、编码记录部分五个模块。准确地说，我们正在谈论地是“摄录一体机”，因为标准地摄像机是不包含磁带记录模块的。不过在专业DV拍摄设备领域，清一色都是“摄录一体机”，因此在本篇行文中按照习惯，还称之为“专业DV摄像机”。下面我们对这五个模块逐一进行梳理和分析。
光学镜头
DV摄像机采用的变焦镜头可分为两类：摄像机通用型镜头和厂商定制镜头。在1/2英寸和2/3英寸系列的3CCD肩扛式摄像机上，均采用可更换的标准接口[又称为极靴式镜头接口]的摄像机通用型镜头，这类镜头是专门为专业电视摄像机生产的，口径一般都是85mm，因此在成像品质方面具有充分的保证。为了适应CCD成像面积，镜头也分为1/2英寸和2/3英寸两个系列。目前世界上生产通用型镜头的厂家主要有佳能[Canon]、富士[Fujinon]还有法国安琴[Angenieux]。
1/3英寸及1/3英寸以下的3CCD DV摄像机，一般都使用摄像机生产厂家自己定制的镜头。目前除了佳能公司的产品XL1s装备了可拆卸和更换的镜头外，其它产品均采用和机身连为一体的不可更换镜头。
佳能公司为XL1s提供的镜头方案是，除了XL1s标准配置的16倍变焦镜头和另外两款可选镜头外，还可以通过选购的一个镜头转接环连接佳能照相机系列的多款EF系列镜头。
而继索尼公司在消费级DV摄像机全面采用蔡司镜头后，松下公司也在1/3英寸及1/3英寸以下的单CCD和3CCD DV摄像机系列全面采用了莱卡·迪科玛[Leica Dicomar]镜头。
决定光学镜头品质的，有镜头口径、分辨率、反差、畸形校正、变焦能力、画面的色调/风格和操作的便捷性等。
镜头口径：标准接口镜头口径为85mm，而非标准镜头最大口径目前为72mm，常见的还有58mm、43mm等口径。口径越大，光通量就越大，对光线的接受和控制就会更好，成像质量也就越好。
变焦能力：包括变焦范围与光学放大倍数。变焦镜头可改变焦距长度，规格单位mm，变焦范围是最广聚焦与最远聚焦时的焦距范围，两个焦距的比值即光学放大倍数，专业DV摄像机有10倍就能满足一般拍摄需求。变焦倍数越大，对晃动越敏感，必须使用三脚架才能稳定画面。
光圈系数和孔径大小：较小光圈系数和较大孔径的镜头在拍摄较暗的物体时有相对更好的成像质量。
CCD
CCD摄像器件进入广播电视领域后，发展迅速，每年都有改进，新的CCD摄像机不断问世。CCD的缺点不断克服，性能不断提高，水平分解力可达800到900电视线以上，信噪比达60dB以上，重合精度达到小于0.05％，几何失真达到测不出的程度， CCD垂直拖尾、固定图形杂波和网纹干扰等缺点也正在克服。第一代FT(帧转移)式CCD是FT－4，每行600有效像素；第一代IT(行间转移)式CCD每行500个有效像素。1986年第一代CCD应用于专业摄像机，灵敏度低、在标准条件下光圈F4、网纹干扰明显且垂直拖尾色偏红较严重。第二代FT CCD是FT－5，每行有效像素784个；第二代IT式CCD是空穴积累二极管传感器CCD，每行有效像素786个。1989年第二代CCD应用于CCD摄像机，其灵敏度为F5.6，水平分解力达700电视线。第二代CCD有了空穴积累层，使暗电流减小到原来的1/10，减小了像素面积，提高了像素密度，并减轻了垂直拖尾，使拖尾不再发红。第三代CCD 1991年应用于CCD摄像机，其特点是提高了灵敏度，比第二代CCD摄像机减小了一档光圈，IT式CCD的第三代称为高精度空穴积累二极管CCD(Hyper HAD CCD)，用它可使摄像机的光圈减小到F8.0。第三代CCD的结构与第二代CCD基本相同，不同的是在它表面上增加了一层微透镜，称为片上透镜，在传感器上为凸透镜，在垂直转移寄存器上为凹透镜，这样可使较多的入射光聚集到传感器上，从而提高了灵敏度，也减少了漏进垂直转移寄存器上的光，进而减轻了垂直拖尾。用这种CCD摄像机拍摄时，光圈不用太大，景深可大些，低照度下图像杂波较小，信噪比提高，也有利于提高电子快门速度。但片上微透镜也有一些缺点：一是会使“空间像素偏置”效果降低，因而影响了静止图像的清晰度；二是在因照度低而加大光圈时，入射到微透镜上的远轴光线不能聚焦到感光面上，使灵敏度受影响，也会使垂直拖尾加重。第四代CCD，1992年第四代CCD摄像机投入使用，其特点是高分解力，其典型产品是Hyper HAD 100型FIT(帧行间转移)式CCD，有效像素为980×582=570360个，高达62万像素，高清晰度电视(HDTV)摄像机所用的CCD像素达200万。近年来又出现了Power HAD CCD。过去的Hyper HAD CCD安装的片上透镜大大改善了摄像机的性能，Power HAD CCD技术是在此基础上应用了最新的电路处理技术，其传感器进一步减小了垂直拖尾，扩展了画面创作的自由度，灵敏度也相应提高，在光线较暗的环境下，良好的信噪比使我们仍然可以获得出色的画面。
在3CCD系统中，CCD的尺寸是决定成像质量最重要的因素。我们常说的2/3英寸、1/2英寸或1/3英寸是指CCD表面对角线的长度。CCD面积越大，水平清晰度和灵敏度就越高。目前出现的1/6英寸机型，虽然在正常光线条件下大致看不到差别，但是光线比较暗的情况，差别比较明显，画面的色彩，清晰度都可以看出不同。
像素数也是衡量CCD的重要指标。理论上CCD面积越大，像素数就会越多，但是目前在1/3英寸以下尺寸的CCD中，因为采用了一些新的技术，比如四重密度像素分布技术，将像素数提高到一个惊人的水平，但是这只对拍摄数码照片有用，而对视频画面并没有改进。
另外还有一个总像素数和有效像素之间的关系问题。对于2/3英寸、1/2英寸系统来说，这两个数字只有几十个像素的差别，而对于1/3英寸及以下尺寸的CCD可能相差30％。其实，这些多出的像素可能只对拍摄数码照片有用，或者是只对数码图像稳定器才起作用。而对于视频创作来说，我们只关注有效像素数就够了。
ADC
由镜头摄取的光学图像，经过分色棱镜分为R、G、B三个单色图像，分别投射在三片CCD上，并转换为三个模拟电信号。而在记录到磁带之前，模拟电信号必须经过ADC[模拟－数字信号转换器转换成数字信号]，并经过DSP[数字信号处理器的处理和编码]这样两个环节。
虽然所有的DV摄像机最终编码并记录在磁带上的都是25Mb/s、8bit、4∶2∶0/4∶1∶1的数字分量数据，但是在DSP数字信号处理部分，更高的比特率和更大的数据量可以获取更丰富的原始细节和更丰富的色彩空间。模/数转换比特数越大，传输质量越好。高比特量化可使量化噪声更小，有更多的量化级别，对电平分析更准确，动态扫描范围更大。数字摄像机输出的信号质量要达到ITU-R601演播室数字信号编码规定的最低要求是用8bit量化，专业DV摄像机的ADC模拟－数字信号转换器一般设计成大于8bit，目前常采用的是10bit和12bit模拟/数字信号转换器。
这一点我们可以用“胶转磁”和磁带直接记录之间的不同来解释。
目前国内的电视广告制作，前期拍摄或者选择电影胶片，或者选择Digital Betacam；但是后期即使是胶片也要“胶转磁”转成Digital Betacam磁带，完成的成品也是记录到Digital Betacam磁带。35毫米电影胶片的水平分辨率可达到4K，而转为视频信号后只有不到1K大小。那么，前期拍摄选择电影胶片还有什么意义呢？
这是因为我们常说的Digital Betacam格式，既可以单指记录格式，也可指摄录一体机，而摄像机和胶片能够提供给记录部分的亮度和色度信息是不同的。胶片的动态范围、色彩再现方式、柔和的层次过渡在“胶转磁”记录在Digital Betacam磁带后依然保留了下来。而直接使用Digital Betacam数字摄像机拍摄的画面，依然无法模拟这种胶片感。
同理，虽然DV记录格式能够再现的水平清晰度是530线左右，但更优秀的镜头＋CCD＋ADC获取更高的清晰度和更丰富的动态范围，对精致的画面造型是必需的。这就是为什么有些高端的DV/DVCAM摄像机标称其拍摄分辨率可达到将近900线的原因。
也正是由于上述一系列原因，对于DV格式的节目制作而言，因为在编码记录到磁带之前的DSP数字信号处理阶段，实际上是在一个大于编码记录后得到的8bit、4∶2∶0、25Mb/S的亮度和色度空间中进行各种校正和处理的，因此理论上在摄像机上进行色彩、饱和度、色温、亮部细节和暗部细节等调整比在后期编辑和合成软件中自由度更加广阔，效果也更自然。
DSP
上一段落已经讲到，在DSP数字信号处理部分，更高的比特率和更大的数据量可以得到更丰富的原始细节和更丰富的色彩空间。那么，为什么经过ADC模拟/数字信号转换器得到的数字信号不能直接进行DV编码，而必须经过DSP数字信号处理呢？
这是因为镜头、分光棱镜和CCD的光电特性都不可能达到理想状态，所以经过CCD光电转换产生的信号不仅很弱，而且有很多缺陷，如图像细节信号弱、亮度不均匀、彩色不自然等。并且，最终图像显示终端——即电视机的荧光粉显示曲线并不是一条直线，为了最终显示效果必须根据荧光粉特性进行调整。也就是说必须对拍摄的图像必须对图像信号进行处理和修饰，否则所拍摄记录下来的图像并不理想。
实际上，在进行模/数转换之前就已经进行了一些模拟预处理：CCD输出的图像信号经过预放后进入模拟处理部分，完成自动黑/白平衡、杂散光校正、白斑补偿、增益控制、Gamma预校正等，这些部分如果也采用数字处理，则要求信号量化数至少13比特，否则将出现数/模转换中量化比特数低的问题。而在DSP数字处理部分，包括彩色校正、轮廓校正、Gamma校正、混消隐、白切割、色度孔阑、二维滤波、数据检测、编码矩阵、彩条发生器。
DSP采用低功耗大规模集成电路数字处理，具有较小的噪波、更好的色彩还原和绝佳的对比度，目前多为10bit数字信号处理，某些摄像机已达到24bit。数字处理比特数越大，对图像细节处理得越好，可增强自然细节，消除斑点噪声，准确地再现暗部和高光部分的色彩，量化噪声降低，信噪比提高。预拐点数字处理，稳定高质量画面；伽码轮廓校正数字处理，高信噪比，高清晰度，避免信号的降级。轮廓校正功能有对角线轮廓、软轮廓、肌肤轮廓。对角线轮廓除校正水平和垂直边缘外，还可校正对角线方向的边缘，使画面显得更加自然，并减轻串色现象。肤色轮廓可对脸部等肤色部分的细节加以柔化，以适应特定画面显示的需要。
多区彩色线性矩阵，可以自动选择某一特定颜色，色彩饱和度最大有20级可调整范围，补偿光学系统的色还原性，重现自然鲜明的色调，有助于尽量降低后期制作时，进行彩色校正的费用。皮肤细节调整功能对有效区域进行自动检测，使拍摄对象的脸部肤色令人满意，同时仍能保持画面其它部分的清晰度。
经过数字处理后动态范围达400～600%，对比度较高的被照物体也可得到对比度合适的图像；根据视频信号电平分布直方图来自动地控制每一像素的对比度，以利用视频信号标准的有限动态范围。通过数字化系列处理，动态对比度控制技术将动态范围很宽的自然光压缩记录在有限的视频电平内，以达到可清晰再现高亮度区图像细节的目的。黑扩展，只增强暗处细节和灰度层次，不影响亮处的图像，将低照度的图像电平提高，从而改善其被照体的暗部，扩展电平3%～7%；黑压缩只提高暗处的对比度，不影响亮处的图像。
自动跟踪白平衡是在色温发生变化的情况下，如从室外到室内，从日光下到荧光灯下，做连续跟踪拍摄，又没有机会重新手动调整白平衡的情况下进行的，能满足专业需求，提高了白平衡调节的精确度，实现白平衡自动跟踪。全电平控制系统可将在自动光圈控制范围之外[高或低于控制范围]的入射光，通过使用由AGC及CCD AE组成的自动光圈控制，获得正确的图像曝光，它使操作高级摄像机变得简单且保持了低噪声的特性。肤色自动光圈功能用来控制镜头光圈，以保证画面中由肤色细节控制部分设定的区域，始终保持相同的视频电平。
不过，根据DV摄像机的档次和价位，厂商在设计产品的时候对数字处理功能均有所舍弃。并且很多摄像机采用固化的设置值，即只提供了一种固定的图像轮廓校正参数、色彩呈现方式等，这就是某些DV制作人所说的“某品牌机器图像更锐利，色彩更饱和、色调偏冷”，或者说“某品牌机器色彩更接近自然，不夸张”。其实，这种细节和色彩的感觉，只要摄像机提供了人机交互调节菜单，使用者完全可以根据个人爱好或创作需求进行设置。不过，厂商可能考虑到操作便捷性和成本，以往只在1/2英寸和2/3英寸系列的3CCD摄像机上提供了全面的调节菜单。在索尼的1/3英寸摄像机上，首次提供了彩色电平和锐度调节菜单；而JVC和松下最新的1/3英寸摄像机上，则提供了包括细节电平、色彩饱和度、色温、肤色校正、Gamma、色彩矩阵等在内丰富的调节菜单，为DV制作人者提供了更丰富的创作手段。相信这种趋势也将在其它公司的下一代产品上体现出来。
编码记录部分
DV格式是一种国际通用的数字视频标准，由10余家公司共同开发，得到超过60家以上公司认可和支持，可以在1/4英寸的金属蒸镀带上记录高质量的数字视音频信号。
DV格式具有如下视频特点：高清晰度，水平分解力达到约500线以上；宽色度带宽，还原色彩绚丽的图像；无抖动的稳定画面[提供标准的TBC]。
取样频率及取样比
视频亮度取样频率为13.5MHz——与D-1格式相同——而色度信号被处理为两个不同的色差信号[R-Y和B-Y]。分量的记录方式减少了色度的衰减，确保了彩色的还原。R-Y和B-Y的取样频率是3.375MHz，是13.5MHz的1/4。换句话说，为了保证最适宜的记录质量，DV使用的是4∶2∶0[PAL]或4∶1∶1 [NTSC]数字分量记录系统。
量化深度
对取样后的亮度及色差信号进行8bit量化。例如亮度信号，将由28=256个灰度级进行描述，即由白到黑有256个灰度层次。
视频信号压缩比
经采样及量化后的视频信号数据量很大，为了降低记录成本，可以根据图像本身存在的冗余进行压缩。DV格式采用的是帧内压缩方法，压缩比为5∶1，压缩后视频码流为25Mb/s。 这时我们就得到了高质量的DV视频信号[严格地说，我们得到的是DV数据流]，这个数据流将会记录在DV磁带上。
实际上，可以把DV磁带记录部分看成一个数据流磁带机，它的功能就是把DV信号编码器编码完成的数据记录在数据磁带上[即DV磁带]。
针对标准DV记录格式，另外还有两种DV的扩展格式，其中DVCAM有索尼支持,DVCPRO25有松下支持。这三种格式没有大的区别,压缩算法和质量都是基本相同的,不同点主要在于磁带上存储信号的方式不一样。另外一点不同就是DVCPRO25的PAL制和NTSC制的YUV采样都是4∶1∶1，而DV/DVCAM的PAL制式为YUV4∶2∶0，NTSC为4∶1∶1。
对数字记录系统而言，数字信号比模拟信号具有更好的抗干扰能力，但如果数字信号在处理或传送过程中引入的杂波幅度过大，超过信号本身的判决电平时，就会产生错判，即产生误码。数字信号由1变为0称为漏码；由0变为1称为错码。漏码和错码统称为误码。数字信号的误码对系统的影响会使图像产生马赛克现象。数字视频信号经压缩编码后在信道中传输，如果误码率达不到规定的值，那么必须对数字信号进行纠错编码。在数字录像机中，校正误码一般采用直接纠错或检错后进行修正两种方式。直接纠错方式是用纠错码对随机与突发错误予以纠正；而检错修正一般是用检错码检出错误后用上一行数据来代替错误行。
引起严重误码的因素很多，但在实际使用最常遇到的就是磁带的质量不良，磁头变脏等。对于专业摄像机来说，磁鼓的自动清洗功能是必不可少的，一般的做法是在机芯内部设置一个机械的自动磁头清洁器，可在装载磁带时自动清洗磁头。
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