2019年教育电视系统基础知识.doc

第1章彩色电视摄像机
重点：
1、电视摄像机的基本组成和工作原理：
（1）基本组成：a光学系统：摄像镜头、分光棱镜（分色镜）和各种滤色片
b摄像管系统：由三片CCD摄像管和驱动电路（水平和垂直）组成
c视频处理系统：对信号进行取样、保持、放大和各种校正
d编码器：对信号进行编码并输出
e同步信号发生器：产生摄像机所需的各种信号
f寻像器
g自动控制电路
（2）工作原理：利用三基色原理，通过光学系统，将景物的彩色光像分解为三幅单色光像，然后由摄像器件完成光电转换，并经过视频通道进行校正、处理、编码后形成所需的复合信号、分量
信号等。

2、CCD的工作原理：光电转换→电荷储存→电荷转移和输出
3、摄像机的主要性能指标：
（1）电荷耦合器件
CCD类型：IT CCD 、FT CCD和FIT CCD
CCD尺寸：2/3in CCD、1/2in CCD、1/3in CCD、1/4 in CCD、1/5in CCD。

CCD尺寸越大，图像的感光区越大，像素数越多，图像质量越好。

CCD数量：一般为3 CCD。

CCD像素数：像素数越多，构成画面的微粒就越小，分辨率就越高。

（2）分解力
a含义：摄像机分解图像细节的能力称为~。

包括水平分解力和垂直分解力。

b计算和测量水平极限分解力的方法：调制度测试卡和分解力测试卡
调制度：指某一线数下输出信号的幅度与40TV线（0.5MHz）下输出的信号幅度之比，将调制度下降为10%时的分解力称为水平极限分解力。

分解力测试卡法：用摄像机拍摄分解力测试卡，将摄像机的输出信号送往波形监视器，调整波形监视器，使波形监视器上得到规定信号幅度（或出现4个负峰）位置所对应的分解力，称为水平极限分解力。

水平极限分解力越高，摄像机的清晰度越高。

CCD摄像机的水平分解力与水平方向上像素的多少有关：像素数越多，水平分解力越高。

(3)灵敏度
a含义：摄像机的光电灵敏程度称为灵敏度，其实质是光电转换效率高低的度量。

b表示方法
Q来表示，即：
F来表示。

测量条件一般指摄像机拍摄色温为3200K、照度为2000lx、反射系数为89.9%的灰度卡且关闭电子快门的标准情况。

c最低照度：与摄像机灵敏度相关的一个量。

灵敏度越高，最低照度越小。

最低照度与灵敏度、最小光圈数、最大增益等因素有关。

最低照度：在一定程度上仅表示摄像机对低照度环境的适应能力。

用光圈值表征摄像机灵敏度时，同样的标准景物，光圈值F越大，灵敏度越高。

用最低照度表征摄像机灵敏度时，同样的条件下，最低照度值越小，灵敏度越高。

(4) 信噪比
a含义：有用信号与噪声的比值称为信噪比。

b表示方法
c
与摄像管、预放输入电路、预防器、视频处理电路的噪声有关。

在使用过程中，主要与视频电路的增益有关，增益愈高，信噪比愈低。

在视频电路的增益方面，灵敏度与信噪比之间互相牵制。

信噪比越高，画面越干净，图像质量越高。

(5) 量化比特数
量化比特数：是数字摄像机出现后新增的技术指标，主要是衡量模/数（A/D）转换与处理精度的一个指标。

对演播室数字信号编码规定的最低要求：8比特量化。

信噪比和动态范围与量化级数成正比。

级数增加一级，信噪比和动态范围增加6dB。

广播级数字摄像机：量化级数多为12比特。

优点：降低了高亮度的彩色畸变。

(6) 其他技术指标
a几何失真
含义：指重现景物图像与原图像几何形状的差异程度。

（摄像机镜头前的电视线性测试卡上的标准图像与摄像机输出图像之间的几何误差称为几何失真度。

）
原因：由摄像机的光学系统、摄像管及偏转线圈等引起的。

主要表现：枕形、桶形、梯形、抛物形、S形失真。

衡量方式：用失真的偏移量与像高之比的百分数表示，失真小于1%时，人眼看不出失真。

b 重合误差
含义：摄像机分解的三幅单色图像的空间和几何位置不能完全重合而产生的清晰度下降、色彩失真的现像。

重合误差大小的表示方法：用红路（或蓝路）相对于绿路的偏移量与像高之比的百分数表示。

目前三片CCD 摄像机的重合误差均小于0.05%。

4、摄像机的正确操作步骤
⑴ 开机预热
⑵ 选择色温滤色片 ⑶ 调整光圈 ⑷ 聚焦调整 ⑸ 变焦控制
⑹ 黑/白平衡调整 ⑺ 中心重合调整
难点:CCD 摄像机高速电子快门和空间偏置技术的工作原理
高速电子快门的工作原理:基本构思：将成像区积累信号电荷的场正程时间分为两部分，前一部分时间积累的信号电荷被无效地释放掉，不形成信号输出，后一部分积累的电荷被有效地利用起来，形成信号输出。

在场消隐期间，再按照正常的电荷转移方法将有效电荷转移和读出。

有效电荷的积累时间就是CCD 摄像机的曝光时间。

快门速度愈高，读出脉冲相对于场正程前沿的右移量愈大，则无效电荷的积累时间愈长，有效电荷的积累时间愈短，曝光时间愈短。

高速电子快门的使用：
高速电子快门按键：HIGH SPEED SHUTTER
高速电子快门的缺点：使用~时，由于CCD 像素积累有效电荷的时间减少了，因而摄像机视频信号的输出
电平必然降低（图像变暗），导致摄像机的灵敏度下降，快门速度愈高，灵敏度下降愈严重。

使用~拍摄的画面，在重放时会造成运动物体动作的不连续，即产生类似“动画”的效果，快门速度愈高，重放速度愈慢，“动画”效果愈明显。

使用高速电子快门时应考虑的事项
首先考虑摄像机的灵敏度和环境照度
再根据拍摄内容和实际需要选择恰当的快门速度 快门速度愈高，对入射光的衰减愈大
空间偏置技术:提高CCD 摄像机清晰度的技术措施：空间偏置技术、高速电子快门、轮廓校正、清晰扫描
技术、EVS 功能等。

CCD 摄像管的光电转换过程的实质：由离散分布的CCD 对连续分布的光信号的取样过程。

CCD 摄像管水平方向上的像素数目限定了取样信号的上限频率。

采用空间偏置技术的目的：在取样频率一定的情况下，进一步提高被取样信号的上限频率，且使其不出现混叠失真。

空间偏置技术的本质：将红（R ）路和蓝（B ）路CCD 相对于绿（G ）路CCD 在水平方向上错开半个像素，以此来提高图像水平方向上的清晰度。

空间偏置技术采取的具体措施：R 、B 相对于G 在水平方向上错开半个像素，且将PAL 制采用的亮度方程稍加改变即可近似抵消混叠干扰成分。

效果：可将被取样信号的上限频率f x 提高到接近S x ，即f x =S x ，因而图像清晰度可近似提高一倍。

B
G R Y 11.059.030.0++=B
G R Y 17.05.033.0++=
第2章磁带录像机
重点：
1、录像机的基本组成：
（1）视频信号处理系统：由视频录放磁头组件、视频记录电路、视频重放电路及相应的接口组成，主要完成视频信号的记录与重放。

（2）音频信号处理系统：由音频录放磁头组件、音频记录电路、音频重放电路及相应的接口组成，主要完成音频信号的记录与重放。

（3）机械与控制系统：由带盘机构、磁头鼓组件、穿带机构及控制与驱动电路组成，主要是驱动磁带按各种规定的状态运行，并完成各种机械和电路状态的转换。

（4）伺服系统：:包括磁鼓伺服、主导伺服、张力伺服几部分，主要是控制磁鼓和主导轴的旋转速度与相位，并使磁带保持一定的张力运行。

2、磁带录像机的记录格式及其兼容性：
为什么要了解录像机的记录格式？
原因有二：
可以在原有记录格式的基础上，充分挖掘格式潜力和采用各种技术，不断开发新的与原有记录格式兼容的高质量记录格式。

记录格式兼容，便于不同格式间相互的信息交流。

因而记录格式间的兼容性就成为选购录像设备时需要考虑的主要因素。

Betacam-SX格式：盘带结合型数字录像机
主要优点：压缩时采用由I-B帧构成的GOP图像组序列，可实现高精度编辑，保证入点画面的制作质量。

重放磁头增加一倍，降低了对磁迹精度的要求，可使磁带在±1倍速范围内重放得到无杂波的图像。

兼容性：可使用Betacam-SP格式系列的BCT-MC和UVWT-MC等磁带，其DNW-A系列录像机可兼容重放Betacam-SP格式节目带。

MPEG IMX格式
主要优点：采用只有I帧的帧内压缩方式，确保高质量帧精度的后期编辑制作
兼容性：能兼容重放Betacam/Betacam-SP/Betacam-SP和Digital Betacam格式的节目磁带；通过选用格式变换器，有利于将来向HDTV节目制作的过渡。

DV格式：
技术指标：1/4in金属蒸镀型磁带；4:1:1或4:2:0数字分量处理；压缩方式为基于DCT，可提供500线水平清晰度。

DV CPRO格式：有DV CPRO50和DV CPRO25两种
技术指标：4:2:2、4:1:1或4:2:0数字分量处理，压缩率也可切换。

优点：减少绝对数码率，使DVCPRO可压缩系统工作在帧内，因而可进行帧精度的控制和编辑。

DVCAM格式
技术指标：4:2:0数字分量处理；压缩方式为基于DCT，压缩比为5:1，记录码率25Mb/s；使用1/4in金属微粒带，信噪比大于55dB。

兼容性：DVCPRO、DVCAM录像机均可重放DV格式的节目带，但DVCPRO和DVCAM之间因记录方式不同，则不具备兼容性。

D-3格式：数字复合录像机
技术指标：1/2in磁带，取样频率17.7MHz，8比特量化，总码率151.9Mb/s，双通道分段记录；图像带宽7MHz，信噪比54dB；声音为48kHz取样、20比特量化、4声道PCM。

D-5格式：非压缩数字分量录像机
技术指标：1/2in磁带，采用10比特CCIR601数字分量标准处理图像信号；4通道48kHz取样、20比特量化数字音频。

技术措施：磁带运行速度、视频通道数、记录磁头数均为D-3格式的2倍。

是目前最高质量和最高性能的录像机。

兼容性：D-5格式可兼容重放D-3格式的节目带。

3、磁带录像机在电视节目制作系统中的应用：
DSR-1800P在数字非线性编辑系统中的应用
DSR-1800P 在磁带编辑系统中的应用
（a ）一对一编辑系统. (b)A/B 卷（二对一）编辑系统
DSR-1800P 在磁带复制系统中的应用
(a)SDTI （QSDI ）复制系统 (b)模拟录制系统
难点：
磁记录的基本原理： 磁记录与重放原理
磁记录：利用的是铁磁物质的剩磁特性
磁记录的物质基础：磁头（软磁性材料）和磁带（硬磁性材料） 磁头：由磁芯（铁芯）和线圈两部分组成。

磁芯：用导磁率高、在较宽频带范围内导磁率变化小、涡流损耗小的软磁性材料制成。

磁带：由粘合剂、带基、磁性层及背涂层构成 磁记录与重放的基本原理
磁记录与重放的基础：当外磁场作用于铁磁物质时，铁磁物质将被磁化，当外磁场消失后，铁磁物质还能保留与外磁场大小和方向相对应的磁场。

记录原理—— 电磁转换
第3章 视频切换与特技设备
重点：
1多路彩色电视信号进行特技处理的基本条件：
2模拟特技效果及其实现方式：模拟特技主要包括切换、混合、扫换和键控4种形式。

切换（CUT ）：指一个电视画面直接转换为另一个电视画面，在电视屏幕上表现为：一个画面瞬间变换为另一个画面。

其转换过程如图 3.1所示。

切换时的要求
A 、
B 两路信号要处于同步锁定状态。

画面的取代速度要足够快，使切换过程干净利落，保证在同一时刻只能有一路信号输出，避免漏信现象。

切换时引起的干扰不能出现在电视屏幕上，保证切换前后的画面稳定。

采取的措施
视频切换开关——使用动作快捷的电子切换开关。

使用场控切换，即在逆程期间加一个与场频一致的控制脉冲，并使切换点处于场逆程期间。

视频交叉点仅仅在控制脉冲和电子开关的直流控制电压共同作用时，电路才变为导通状态。

——用“与门”电路
t t
实现
多路视频信号切换时：视频切换开关的自锁与其他视频开关的互锁——利用“复位脉冲形成”电路。

混合（MIX ）在屏幕上表现为一个画面由强变弱至消失，另一画面同时由弱变强至最终取代前一画面。

即慢转换或淡变(FADE)，切换包括X 切换和V 切换
增益控制电压eA 和eB 极性相反，则A 放大器增益由正常值逐渐减小为零， B 放大器增益则由零逐渐增加到正常值，将两路信号进行合成，即可完成X 形切换。

实现V 切换的基本原理：先让信号UA 与黑色信号进行淡出的X 形切换，再让UB 与黑色信号进行淡入的X 形切换，即可实现由画面A 到B 的V 形切换。

具体完成哪一种混合，则与特技机上的推拉电位器有关：
两个推拉电位器联动时，完成的是UA 与UB 的X 形切换。

当推拉电位器独立调整时，则完成V 形切换。

扫换（WIPE ）是一种分画面特技，即整个电视屏幕被A 、B 两个画面所分割，并且两个分画面的分界线还可以沿所需要的方向移动，A 、B 画面分割屏幕的分界线由特技效果发生器所提供的波形决定。

分画面特技分类
相加型：分界线为水平或垂直线条。

调制型
若控制电压波形完全相同但极性相反，则门控放大器A （或B ）导通时B 截止（或A ），这样在输出的每一行电视信号中，一部分为A 画面，另一部分为B 画面，就实现了A 、B 两路电视信号的分画面特技。

门控电压沿图中箭头的指向前后移动，可控制两路画面的在屏幕上的相对大小
键控特技是将两个电视画面的部分内容镶嵌在一起而同时出现在被分割的电视屏幕上，其分割线常常是不规则的文字、符号或自然景物。

键控技术的实质：抠和填。

——画面合成手段 几个基本概念：
正常情况下，被抠的图像是背景图像，填入的图像为前景图像。

用来抠去图像的信号称为“键信号”。

形成键信号的信号源称为“键源”。

3数字特技效果及其实现方式： 1) 图像的扩大与缩小 2) 平滑移动效果 3) 多影效果 4) 冻结效果 5) 裂像效果 6) 镜面效果 7) 马赛克效果 8) 油画效果 9) 旋转效果 10) 运动轨迹效果 11) 间歇效果
数字特技的基本原理是：将模拟视频信号经采样、量化(A/D 转换)后形成数字信号，然后按某一数学模型
利用运算器进行运算，再将运算后的数据经过D/A变换输出，从而实现对画面的形状、大小、位置和方向的变化。

第四章演播室节目制作系统
1混响时间的概念及作用：:定义：声源停止振动后，声能减少到原值的1%（即相当于声能衰减60dB）所需的时间，称为混响时间。

2演播室布光的步骤与方法：布光：要根据主体是人还是物、个体还是群体、静态还是动态灯具体情况，考虑最佳布光方案。

步骤：（1）大场面布光程序：
a确定机位及机位运动路线
b场景光
c背景光
d主体光：主光→辅光→轮廓光→装饰光
（2）小场面布光程序：
a确定机位及机位运动路线
b主体光
c背景光
布光方法：a三点布光b双主光布光c软正面光布光d侧主光布光e总体布光
3演播室节目制作系统的基本组成及工作原理：
(1)演播室视频系统
(2)演播室音频系统
(3)演播室通话系统
(4)演播室提示系统
演播室制作系统的设计要求：
采用先进、成熟的视频技术，支持多媒体应用
遵循国际化标准
对各种格式的数字信号必须透明
具有较强的扩展性和升级能力
对现有的数字记录格式具有较强的兼容性
具有可靠性和灵活性
具备较高的性能指标和性价比
第7章非线性编辑系统
1了解非线性编辑系统的主要功能和基本组成：
主要功能：硬盘数字录像机
（非线性）编辑控制器
切换台
特技机
字幕和图形创作
动画制作
数字录音机、音源和调音台
基本组成：计算机平台
非线性编辑板卡（含输入/输出接口单元）：主要完成视/音频信号的A/D、D/A转换，
编/解码，压缩/解压缩，视/音频特级处理
素材存储单元
非线性编辑软件
2、学会利用非线性编辑系统制作电视节目：
a准备阶段：素材准备和系统连接
视频、音频素材
图形、图像素材
软件类素材
b素材引入阶段：素材采集
要根据实际情况设置最适合的采集参数；
存储素材时要分清系统硬盘和素材盘；
尽量使用数字接口
要根据实际需要选择合适的压缩方法、压缩比。

c编辑创作阶段
包括对素材的裁剪、修饰，按节目的时间顺序编排素材，融入场景切换效果，叠加
特技，对素材进行透明、运动设置，使用视频滤镜，叠加字幕，声音编辑，动画制
作与合成，生成节目等。

d节目输出阶段
输出到录像带上
输出EDL表：供联机编辑使用
直接使用硬盘播出
第8章音响制作系统
1、音响制作系统的基本组成：
a音频信号获取途径
现场采集（话筒——声电转换设备）
用音频设备播放事先录好的音频素材
b声音效果处理与合成——调音台
电平调整
频率均衡
放大
c信号输出
与画面一起记录在存储介质上，由记录设备完成。

实时播出。

现场播出，由功放及音箱系统完成。

2、电视音响的制作过程：
（1）、利用编辑录像机组成的简易电视音响合成系统
（2）、利用调音台组成的专业电视音响合成系统
（3）、利用多媒体计算机组成的数字音频工作站系统（DAW）
第9章虚拟演播室系统
1、虚拟演播室系统的工作原理：
摄像机运动参数
2、虚拟演播室系统采用的关键技术：
摄像机跟踪技术
计算机虚拟场景生成技术
蓝箱技术
灯光技术
色键技术
无限蓝箱技术
第10章电视节目制作环境的变革与发展
1、掌握数字电视及相关概念
概念：指从节目拍摄、编辑、制作、播出、传输、接收等电视信号播放和接收的全过程都使用数字技术的电视系统。

层次：SDTV和HDTV。

特点：双向互动抗干扰能力强频率资源利用率高
数字电视节目：可从节目内容、技术角度和用户角度来解释。

机顶盒：与电视机连接的网络终端设备，用于D/A转换。

条件接收：是对视频、音频和数据等信息实施加密、解密、接收的控制技术。

数字电视的技术结构
系统技术：条件接收技术、复用/解复用技术、用户管理技术、节目管理技术。

应用技术：支持VOD（Video On Demand）、电子节目指南EPG、数据广播、交互游戏、交互证券等业务的软件技术。

数字电视对图像、声音信号的处理过程：
节目制作：内容采集、编辑
信号处理：信源编码(MPEG-2)
广播传输：信道编码、调制
接收显示：数字信号还原显示
2、理解数字电视系统的基本组成及工作原理。