第二章 数字彩色电视摄像机

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摄像机的自动化包括自动调整和自诊断。
自动调整功能包括:自动白/黑平衡、自动光圈、自动 黑斑补偿、自动白斑补偿、自动拐点、全自动调整等。
自诊断功能包括:电池告警、磁带告警、低亮度指示 及故障告警指示等。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 9.彩条信号发生器
摄像机内设置有彩条信号发生器,用以产生彩条图像 的三基色信号,它受面板上的摄像/彩条(CAM/BAR) 开关控制。彩条信号可代替摄像信号送入编码器,用于编 码器的调节。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 7.声音信号系统 话筒输入接口; 声音信号放大器和电平调节电路; 声音信号输出接口; 供摄像人员与控制单元通话联系用的对话系统; 用于录像机的监听系统等。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 8.自动控制系统
编号
光源色温 (K)
1 3200(空孔)
2 4800
3
4800+ 1/4ND
4 6800
5
6800+ 1/4ND
透光率%
100
100

25
100
25
相关光源
室内
中午太阳光 中午强太阳光 厚云阴天 一般阴天
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 2.滤色片
(2)中性滤光膜 表中“+1/4ND”表示在色温校色片上还镀有一层透过 率为25%的中性滤光膜,它可以使所有波长的光的透过率 都降低到25%,目的是在使用它时可以增大镜头的光圈, 以达到在某些场合需要减小景深的艺术效果。
即当摄像机输出的视频信号与其他视频信号进行特技 混合等处理时,两个信号的行同步、场同步、P脉冲和色 度副载波的频率和相位都必须一致。
为此,要求同步信号发生器应能受外来信号控制,以 达到与外来信号的频率和相位锁定的目的。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 11.视频信号处理放大器
如果在记录时要检查是否有图像信号进入录像机,只 要按住摄像机上的返送(RET)信号开关,则寻像器自动 显示经过录像机录放处理电路正在记录的图像信号。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 5.寻像器(VF)
演播室中使用的摄像机,通常通过多芯电缆和三同轴 电缆与机房的摄像机控制单元(CCU)连接,技术人员可 在CCU上对摄像机进行调整和控制,CCU还为摄像机提供 电源。摄像师操作摄像机,按导演的要求摄取景物,当摄 像师按住摄像机上的返送(RET)信号开关,寻像器将显 示来自CCU的图像。
小提示:
现在有的彩色摄像机已取消了色温校色片,通过加大 增益的调节范围,实现完成靠电子方法的白平衡调节。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 3.分光棱镜
分光棱镜的作用是将进入摄像机的光按照一定的光谱 响应要求分解成R、G、B三路基色光,即将一幅彩色图像 分解常三幅基色图像,然后分别投射到三片CCD摄像器件 的感光面上。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 11.视频信号处理放大器
CCD输出的图像信号经过预放后,首先进入模拟处理 部分,完成黑斑补偿、自动黑/白平衡,杂散光校正、自 动白斑补偿、增益控制(增益提升)、γ预校。这些部分 如果采用数字处理,由于信号的动态范围太大,要求信 号的量化比特数至少在13.5bit,否则将出现量化杂波过 大的问题。
由于镜头、分光系统及摄像器件的特性都不是理想的, 所以经过CCD光-电变换产生的信号不仅很弱,而且有很 多缺陷,例如图像细节信号弱、黑色不均匀、彩色不自然 等。因此,在视频信号处理放大器中必须对图像信号进行 放大和补偿,以提高输出信号的质量。
在数字摄像机中,视频信号处理放大器分成模拟处理 和数字处理两大部分。
CCD的奇/偶场控制脉冲(FLD脉冲):用于控制CCD 输出奇/偶场信号;
形成全彩色电视信号需要的复合消隐信号、复合同步 脉冲、色同步选通脉冲、PAL开关脉冲(K脉冲)和色度 副载波。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 10.同步信号发生器
同步信号发生器还应具备锁相功能。
寻像器还能接收自动控制系统来的字符信号,并叠加 在显示的图像上,以指示摄像机的工作状态和调整状态。 是否显示字符要受显示控制开关和调整开关控制。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成
5.寻像器(VF)
[a] 剩余电池时间指示灯 [b] 带盒存储器指示灯:使用有带
盒存储器的磁带时,该灯出现 [c] STBY/REC(待机/记录)指示灯 [d] 时间码/用户比特 [e] 剩余磁带指示灯 [f] 指向框:指示记录保险范围即
还能输出数字视频(SDI)信号,供给数字录像机或数 字切换台。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
二、数字彩色电视摄像机的技术规格 1.摄像器件数量、尺寸、种类、像素数
例如: 3片 2/3in帧行间转移式 CCD,像素数: 786 (水平)×581(垂直),表明摄像器件数量为3片CCD, CCD 尺 寸 为 2/3 英 寸 , 种 类 为 帧 行 间 转 移 , 像 素 数 为 786×581。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 12.编码器
处理放大器输出的模拟R、G、B信号经编码器形成彩 色全电视信号(又称复合信号)输出,供给模拟录像机、 模拟视频切换台和监视器使用;
同时,还可直接输出模拟分量信号(亮度信号Y、色差 信号R-Y和B-Y),供给分量录像机或分量切换台使用。
在摄像机中,所谓白平衡是指当它拍摄白色(或灰色) 景物时,输出的三基色信号电平相等,这样在输出信号送 给电视机就能在屏幕上重现不带任何色调的景物。白平衡 的调整是通过调整红、蓝两路自动增益自动实现的。
调整方法具体如下:让摄像机拍摄白色景物,如白布 或白墙,然后按下摄像机上的“白平衡开关”,经约1秒 多钟便可完成。
一、数字彩色电视摄像机的组成 D器件及驱动脉冲形成电路
CCD器件能将光像变成电像,即每个CCD单元对应于 一个像素,积累的电荷量和光的强度、照射时间成正比。
单 CCD原理 单 CCD在感光点上加上滤镜,只能接收三原色的其中一种色彩
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 D器件及驱动脉冲形成电路
电动变焦距控制电压是可
调的直流电压,通过变焦
电当机摄带像动机镜输头出上彩的条变信焦号环时 旋或转进,行从自而动调黑节平焦衡距调节时,
光自圈动关光闭圈电控压制使电光压圈用自于动控 关制闭光;圈大小,使输出的图 像信号幅度符合标准。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 1.变焦距镜头
一、数字彩色电视摄像机的组成
CCD推动 脉冲发生器
自动
控制器 8
5
1
3
2
4
模拟处理 数字处理
11

声音信号

系统
6
7
9
12 10
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 1.变焦距镜头
变焦距镜头的作用是将拍摄的景物成像(聚焦)在 CCD器件的感光面上,并调节入射光量(调节光圈)和焦 距(变焦)。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 11.视频信号处理放大器
接着,经上述模拟处理的视频信号送入模数变换器, 变成10bit(或12bit)的数字信号后,进入数字处理部 分,对数字化信号进行轮廓校正、彩色校正、γ校正、白 压缩、混消隐、白切割、色度孔阑、二维滤波、数据检 测等处理。
通常,专业级以上的摄像机,都没有自动聚焦功能;
光圈有手动和自动调节两种方式供选择;
焦距可选择手动或电动方式进行调节。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 1.变焦距镜头
输入到变焦距镜头的控制电压,均来自机体的自动控
制电路主要有: 电动变焦距控制电压 光圈关闭电压 自动光圈控制电压
另外,彩条信号还可用于校准各摄像机之间的延时, 用于录像时记录电平的调节等。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成
10.同步信号发生器 同步信号发生器产生同步信号,包括:
行推动脉冲:为纯行频脉冲,前沿与行同步前沿一致, 宽度大于4.7μs;
场推动脉冲:为场频脉冲,前沿与场同步前沿一致, 但比场同步160ms宽;
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 2.滤色片
滤色片包括色温校色片和中性滤光膜。 (1)色温校色片:用于白平衡的调整。
然而,由于处理放大器的增益调节范围只有±3dB,当 摄像机在演播室(色温3200K)内调节好白平衡后移至别 处,若光源的色温变化较大,这个调节范围是不够的。
安全区边框 [g] DVCAM格式/DV格式的SP模式 指
示灯 [h] 音频模式指示灯 [i] 时间指示灯 [ j] ND(中密度滤色片)指示灯 [k] 日期指示灯
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 6.电源
一般摄像机的供电要求是+12V DC,只有演播室用摄 像机才可以直接用220V AC供电。摄像机内的电源电路是 直流变换(DC-DC)电路,可从12V DC电压变换出各电 路板及摄像器件所需的各种直流电压。
寻像器大多是一个小黑白监视器,少数配有彩色监视 器。所用黑白显像管尺寸,对于演播室用摄像机来说有3 英寸和5英寸两种,便携式摄像机一般为1.5英寸。液晶显 示寻像器普遍用于家用摄像机。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 5.寻像器(VF)
对于一体化摄录机,在记录时寻像器能自动显示所拍 摄的景物;而在录像机重放时,又能自动显示重放图像。
第二章 数字彩色电视摄像机
本章内容提要: 数字彩色电视摄像机的组成 彩色电视摄像机的技术规格 彩色电视摄像机的分光原理 CCD摄像器件的工作原理 电子快门原理 视频信号处理电路 动态范围的扩大和自动拐点 三同轴信号传输技术 摄像机的控制系统
§1.数字彩色电视摄像机的组成
原理:将景物的光图像分解成红绿蓝三幅光图像,分别 聚焦在三个摄像器件的光敏面上,然后由摄像器件进行 光电转换、扫描得到三个基色信号,最后通过信号处理 电路和编码电路,形成分量信号或全电视信号输出。
同时,CCD器件在驱动脉冲的作用下,一行行、一场 场地将每个像素的电荷转移出去,形成基色信号。
驱动脉冲是由脉冲形成电路产生的一系列垂直(场) 和水平(行)脉冲,它们必须保持和输入的行、场信号同 步。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 5.寻像器(VF)
寻像器不仅可以用来取景,而且可以用于检查输出图 像的质量和摄像机的工作状态,以进行正确的调整和操作。
自上世纪90年代初,彩色电视摄像机开始向数字化过渡, 摄像器件全部采用电荷耦合器件(CCD)。由于CCD是 模拟器件,摄像机的数字化只能从信号处理电路开始, 所以严格的讲,数字摄像机应该称为数字信号处理 (DSP)摄像机。一般将数字信号处理电路占整个电路 70%以上的摄像机称为数字摄像机。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
为此,在分光棱镜前安装色温校色片,使入射光的色 温转换成接近3200K,这样,再稍加调节放大器的增益即 可达到白平衡。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 2.滤色片
为适应多种光源,摄像机内一般都安装几个色温校色 片,并安装在一个圆盘上,在圆盘的边上写上编号,使用 时可转动圆盘,根据光源的实际情况将适当的校正片转到 分光棱镜前。下表为常用色温校色片的编号和特点。
录像机和摄像机组装成一体化摄录机,或者当摄像机 与便携式录像机连接使用时,安装在变焦距镜头上的一个 称为“录像机启动/停止”的开关可输出控制电压,启动 录像机开始记录或暂停记录。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 2.滤色片
滤色片包括色温校色片和中性滤光膜。 (1)色温校色片:用于白平衡的调整。
§1.数字彩色电视摄像机的组成
一、数字彩色电视摄像机的组成 D器件及驱动脉冲形成电路
CCD器件能将光像变成电像,即每个CCD单元对应于 一个像素,积累的电荷量和光的强度、照射时间成正比。
3 CCD原理 3 CCD机以三块 CCD分别接收红、绿、蓝三原色,接收量是单 CCD的三倍
§1.数字彩色电视摄像机的组成
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