学习目标：学习目标：1 1、了解电视摄像机的发展历史及分类方法了解电视摄像机的发展历史及分类方法2 2、了解电视摄像机的基本工作原理了解电视摄像机的基本工作原理3 3、了解了解(CCD)(CCD)摄像器件的工作原理摄像器件的工作原理4 4、了解摄像机的主要性能指标及其含义了解摄像机的主要性能指标及其含义数字影像摄制技术数字影像摄制技术彩色电视摄像机彩色电视摄像机 基本内容：基本内容：一、一、彩色摄像机的发展彩色摄像机的发展二、二、彩色摄像机的分类彩色摄像机的分类三、三、彩色摄像机的基本组成彩色摄像机的基本组成四、四、摄像机的主要性能指标摄像机的主要性能指标五、五、摄像机的主要附件摄像机的主要附件 彩色电视摄像机彩色电视摄像机 * *彩色摄像机发展至今，大致经历了彩色摄像机发展至今，大致经历了4 4个重要时期个重要时期一、一、彩色摄像机的发展彩色摄像机的发展年代年代机器形式机器形式2020世纪世纪3030年代到年代到6060年代初年代初电子管电子管2020世纪世纪6060年代初到年代初到7070年代末年代末晶体管和集成电路晶体管和集成电路2020世纪世纪8080年代初到年代初到8080年代末年代末大规模集成电路大规模集成电路2020世纪世纪9090年代以后年代以后数字化和数字化和CCDCCD* *彩彩色色摄摄像像机机种种类类繁繁多多，用用途途广广泛泛，可可从从多多个个侧侧面面对对其其分分类类，如右表所示：如右表所示：二、二、彩色摄像机彩色摄像机 的分类的分类按摄像器件的类型分类按摄像器件的类型分类真空管真空管( (已淘汰已淘汰) )固体固体(CCD(CCD、CMOS)CMOS)按用途分类按用途分类广播广播专业专业家庭家庭特殊特殊按摄像器件的数目分类按摄像器件的数目分类三片三片( (广播、专业广播、专业) )单片单片( (非非专业、家庭专业、家庭) )按摄像器件的尺寸分类按摄像器件的尺寸分类有多种尺寸有多种尺寸(2/3(2/3、1/21/2、1/31/3、1/41/4英寸等等英寸等等) )按功能分类按功能分类普通普通( (指摄像指摄像) )摄录一体摄录一体按使用场所分类按使用场所分类台式台式( (座机、演播室用座机、演播室用) )便携式便携式( (摄录一体摄录一体) )按清晰度分类按清晰度分类标准清晰度标准清晰度高清晰度高清晰度按存储介质分类按存储介质分类磁带、光盘磁带、光盘硬盘、存储卡硬盘、存储卡广播级摄像机广播级摄像机专业级摄像机专业级摄像机家用级摄像机家用级摄像机演播室摄像机演播室摄像机高清晰度摄像机高清晰度摄像机索尼索尼HVR-A1CHVR-A1C手持式高清摄录一体机手持式高清摄录一体机光盘摄像机光盘摄像机索尼索尼PDW-F330PDW-F330高清光盘摄录一体机高清光盘摄录一体机专专业业光光盘盘摄摄录录像像机机标标志志及及专专业业光光盘盘外外观观存储卡摄像机存储卡摄像机松下松下P2P2卡摄录一体机卡摄录一体机8GB P28GB P2卡卡存储卡摄像机存储卡摄像机松下松下P2P2卡摄录一体机卡摄录一体机“掌中宝掌中宝”插卡摄录一体插卡摄录一体机机主要内容：主要内容：1 1、彩色摄像机的基本工作原理彩色摄像机的基本工作原理2 2、光学系统光学系统3 3、摄像器件摄像器件4 4、视频处理视频处理5 5、编码器编码器6 6、同步信号发生器同步信号发生器三、三、彩色摄像机的基本组成彩色摄像机的基本组成* *利利用用三三基基色色原原理理，通通过过光光学学系系统统，将将景景物物的的彩彩色色光光像像分分解解为为3 3幅幅单单色色光光，然然后后由由摄摄像像器器件件完完成成光光电电转转换换，并并经经过过视视频频通通道道进进行行校校正正、处处理理、编编码码后后形形成成所所需需的的分分量量信信号号、复复合合信信号等。号等。1 1、彩色摄像机的基本工作原理彩色摄像机的基本工作原理1 1、彩色和光彩色和光2 2、人眼的视觉特性人眼的视觉特性3 3、彩色三要素和三基色原理彩色三要素和三基色原理附录：附录：三基色原理三基色原理可见光的特性可见光的特性电磁波波谱及可见光光谱电磁波波谱及可见光光谱* *可见光是波长范围在可见光是波长范围在380nm380nm780nm780nm之间的电磁波。之间的电磁波。1 1、彩色和光彩色和光* *可见光是波长范围在可见光是波长范围在380nm380nm780nm780nm之间的电磁波。之间的电磁波。宇宙射线宇宙射线无线电波无线电波红外线红外线紫外线紫外线X X射线射线10103 310101010101020201010252510101515可见光谱可见光谱f/Hzf/Hz* *可见光的波长范围只占整个电磁波可见光的波长范围只占整个电磁波波谱中极小的一部分。波谱中极小的一部分。可见光的特性可见光的特性可见光的特性可见光的特性( (电视角度电视角度) )* *不同波长的光呈现的颜色不同。只含有单不同波长的光呈现的颜色不同。只含有单一波长的光称为单色光，它一波长的光称为单色光，它呈现的色调称呈现的色调称为谱色；复合光呈现的混色称为非谱色。为谱色；复合光呈现的混色称为非谱色。1 1、彩色和光彩色和光光源与物体的颜色光源与物体的颜色* *物体呈现的颜色，不仅取决于物体本身反射或透物体呈现的颜色，不仅取决于物体本身反射或透射某种光谱的属性，同时也取决于光源的特性。射某种光谱的属性，同时也取决于光源的特性。* *当白色光照射不发光、不透明的物体时，一部分光波被当白色光照射不发光、不透明的物体时，一部分光波被吸收，一部分光波被反射或透射，由于反射光或透射光的吸收，一部分光波被反射或透射，由于反射光或透射光的光谱与入射光不同，因此物体呈现出一定的颜色。光谱与入射光不同，因此物体呈现出一定的颜色。( (例如太阳光照在绿叶上，日光中其余波谱成分全部被吸例如太阳光照在绿叶上，日光中其余波谱成分全部被吸只反射绿色光，因而绿叶呈绿色。当太阳光照射红色滤色只反射绿色光，因而绿叶呈绿色。当太阳光照射红色滤色片时，由于滤色片吸收其它色谱而只能让红色通过，因此片时，由于滤色片吸收其它色谱而只能让红色通过，因此红色滤色片呈红色。红色滤色片呈红色。) )* *照射光源不同，同一物体会使人眼感受到不同颜照射光源不同，同一物体会使人眼感受到不同颜色，即物体所呈现的彩色与光源有关。色，即物体所呈现的彩色与光源有关。1 1、彩色和光彩色和光人眼的彩色感觉人眼的彩色感觉* *人眼视网膜里存在大量形状分为杆状和锥人眼视网膜里存在大量形状分为杆状和锥状两类的光敏细胞。状两类的光敏细胞。杆状细胞杆状细胞* *约一亿三千万个，感光灵敏度较高，感色约一亿三千万个，感光灵敏度较高，感色灵敏度差。灵敏度差。锥状细胞锥状细胞* *约七百万个，具有辨色能力，感光灵敏度约七百万个，具有辨色能力，感光灵敏度较低；它们又分为红敏较低；它们又分为红敏绿敏绿敏蓝蓝蓝蓝敏细胞。敏细胞。2 2、人眼的视觉特性人眼的视觉特性人眼的亮度感觉人眼的亮度感觉2 2、人眼的视觉特性人眼的视觉特性相对视敏曲线相对视敏曲线绿绿绿绿红红红红亮度曲线亮度曲线蓝蓝(20(20倍倍) )人人眼眼相相对对灵灵敏敏度度( (% %) )1001008080606040402020650650700700600600500500400400750750人眼三种锥状细胞的光谱响应特性人眼三种锥状细胞的光谱响应特性人眼的亮度感觉人眼的亮度感觉/nm/nm人眼的光谱响应特性人眼的光谱响应特性1.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2700700600600500500青青青青400400绿绿绿绿明视觉明视觉明视觉明视觉暗视觉暗视觉暗视觉暗视觉/nm/nm相相对对视视敏敏度度相对视敏曲线相对视敏曲线人眼的视觉特性人眼的视觉特性* *人眼对黑白细节的分辨能力远大于对彩色细人眼对黑白细节的分辨能力远大于对彩色细节的分辨力节的分辨力, ,同样条件下的发光点同样条件下的发光点, ,若是黑白两若是黑白两点可能分得很清楚点可能分得很清楚, ,而换成两个彩色点而换成两个彩色点, ,可能早可能早就分不清颜色了。就分不清颜色了。 * *人眼对单色光的分辨率又大于对混合色的分人眼对单色光的分辨率又大于对混合色的分辨率。对不同的单色辨率。对不同的单色, ,人眼的分辨力也不同。人眼的分辨力也不同。* *人眼对亮度细节的分辨能力人眼对亮度细节的分辨能力( (视力视力) )的极限值的极限值为为0.5-1.50.5-1.5，而对彩色细节分辨力极限值为，而对彩色细节分辨力极限值为6-106-10。眼睛对太小的物体是色盲眼睛对太小的物体是色盲。2 2、人眼的视觉特性人眼的视觉特性彩色三要素彩色三要素* *亮度亮度、色调色调和和色饱和度色饱和度称为彩色三要素，由这三个称为彩色三要素，由这三个参量可以确切地表示任何一种彩色光。参量可以确切地表示任何一种彩色光。亮度：亮度：表示彩色光引起人眼视觉的明亮程度，它表示彩色光引起人眼视觉的明亮程度，它和彩色光的光强度成正比。和彩色光的光强度成正比。色调：色调：表示彩色的种类，它由彩色光的主色光的表示彩色的种类，它由彩色光的主色光的波长决定。波长决定。色饱和度：色饱和度：指彩色的纯度指彩色的纯度( (浓度浓度) )，即参入白光的，即参入白光的程度。它的高低和彩色的亮度有关，对于同一色调的程度。它的高低和彩色的亮度有关，对于同一色调的彩色光，色饱和度越高则颜色越深或者说越纯。它是彩色光，色饱和度越高则颜色越深或者说越纯。它是一个相对参量。一个相对参量。* *色调色调和和色饱和度色饱和度合称为合称为色度色度。它即表示了彩色的种。它即表示了彩色的种类，又表示了彩色的浓淡。类，又表示了彩色的浓淡。3 3、彩色三要素和三基色原理彩色三要素和三基色原理三基色三基色* *三基色三基色：自然界中的各种颜色几乎都可以由三种基色光按自然界中的各种颜色几乎都可以由三种基色光按不同的比例混合得到。反之，任意一种彩色都可以分解为三不同的比例混合得到。反之，任意一种彩色都可以分解为三基色。在彩色电视技术中，用基色。在彩色电视技术中，用红红( (R R) )、绿绿( (G G) )、蓝蓝( (B B) )三种单三种单色光进行不同比例的混合，可以呈现出几乎所有的自然色彩。色光进行不同比例的混合，可以呈现出几乎所有的自然色彩。因此，因此，红红、绿绿、蓝蓝三色称为三基色。三色称为三基色。* *三基色原理的主要内容：三基色原理的主要内容：三种基色是相互独立的，即其中任一种不能由另外两种合三种基色是相互独立的，即其中任一种不能由另外两种合成得到。成得到。自然界中几乎所有的色彩都可以用三基色按一定比例混合自然界中几乎所有的色彩都可以用三基色按一定比例混合出来出来; ;反之反之; ;任何色彩都可以分解为强度不同的三基色。任何色彩都可以分解为强度不同的三基色。混合色的亮度等于参与混合的基色亮度之和。混合色的亮度等于参与混合的基色亮度之和。混合色的色调和饱和度混合色的色调和饱和度( (即色度即色度) )由三基色的比例确定。由三基色的比例确定。3 3、彩色三要素和三基色原理彩色三要素和三基色原理混色方法混色方法* *利用三基色按不同比例混合来获得彩色的方法利用三基色按不同比例混合来获得彩色的方法叫混色法。彩色电视采用的是相加混色法。叫混色法。彩色电视采用的是相加混色法。3 3、彩色三要素和三基色原理彩色三要素和三基色原理绿绿59%59%蓝蓝11%11%红红30%30%白白100%100%41%41%紫紫89%89%黄黄70%70%青青相加混色圆及各色亮度相加混色圆及各色亮度蓝蓝蓝蓝绿绿绿绿红红白白紫紫黄黄黄黄青青紫紫蓝蓝紫紫红红青青绿绿黄黄绿绿橙橙相加混色的色度三角形相加混色的色度三角形三片三片CCDCCD摄像机的组成方框图摄像机的组成方框图1 1、彩色摄像机的基本工作原理彩色摄像机的基本工作原理* *摄摄像像机机光光学学系系统统由由变变焦焦距距镜镜头头、分分色色棱棱镜镜和各种滤色片等组成。和各种滤色片等组成。* *变变焦焦距距镜镜头头的的作作用用是是将将所所摄摄取取的的景景物物成成像像于摄像器件上。于摄像器件上。* *分分色色棱棱镜镜的的作作用用是是将将景景物物的的入入射射光光分分解解成成红红(R)(R)、绿绿(G)(G)、蓝蓝(B)3(B)3幅幅单单色色图图像像，分分别别传传送到送到R R、G G、B B的三个的三个CCDCCD感光面上。感光面上。* *滤滤色色片片的的作作用用是是使使进进入入各各摄摄像像器器件件的的彩彩色色光的强度及光谱特性符合电视系统的要求。光的强度及光谱特性符合电视系统的要求。2 2、光学系统光学系统(1)(1)变焦距镜头变焦距镜头* *镜镜头头一一般般由由若若干干片片透透镜镜组组装装而而成成，其其作作用用是使景物成像在摄像器件上。是使景物成像在摄像器件上。* *变变焦焦距距镜镜头头是是能能在在一一定定范范围围内内改改变变焦焦距距的的镜头。镜头。* *实实际际使使用用的的变变焦焦距距镜镜头头至至少少有有3 3组组单单元元透透镜镜，即即调调焦焦组组、变变焦焦组组和和补补偿偿组组。若若要要增增大大后后截截距，还需要增加第四组，即物镜组。距，还需要增加第四组，即物镜组。变焦距镜头结构示意图变焦距镜头结构示意图变焦距镜头结构示意图变焦距镜头结构示意图变焦距镜头结构示意图变焦距镜头结构示意图变焦距镜头成像示意图变焦距镜头成像示意图* *变变焦焦距距镜镜头头的的最最长长焦焦距距与与最最短短焦焦距距的的比比值值称称为为变焦比。变焦比。* *变焦距镜头有电动和手动两种变焦方式。变焦距镜头有电动和手动两种变焦方式。(1)(1)变焦距镜头变焦距镜头电动变焦距镜头附有控电动变焦距镜头附有控制电动机，使用时揿动电制电动机，使用时揿动电动变焦按钮，电动机则作动变焦按钮，电动机则作正向或反向旋转，使镜头正向或反向旋转，使镜头内部的变焦组镜片改变相内部的变焦组镜片改变相对位置实现变焦。对位置实现变焦。手动变焦则通过旋转变手动变焦则通过旋转变焦环实现变焦。焦环实现变焦。 光圈环光圈环变焦控制杆变焦控制杆变焦杆变焦杆/环环手动聚焦环手动聚焦环* *光光圈圈是是摄摄像像机机光光学学系系统统中中专专门门设设计计的的一一个个可以改变其中央通光孔径大小的孔径光阑。可以改变其中央通光孔径大小的孔径光阑。(2)(2)光圈光圈* *光圈的主要光圈的主要作用是控制作用是控制镜头光通量镜头光通量的大小，用的大小，用相对孔径的相对孔径的倒数倒数F F表示。表示。光圈环光圈环变焦控制杆变焦控制杆变焦杆变焦杆/环环* *F F值值一一般般称称为为光光圈圈指指数数，被被标标注注在在镜镜头头的的光光圈圈调调节节环环上上。主主要要有有1.41.4、2 2、2.82.8、4 4、5.65.6、8 8、1111、1616、2222等等序序列列值值。每每两两个个相相临临数数值值中中，后一数值是前一数值的后一数值是前一数值的2 21/21/2倍。倍。* *由于像面亮度与光圈指数的平方成反比，所由于像面亮度与光圈指数的平方成反比，所以光圈每变化一档，像面亮度就变化一倍。以光圈每变化一档，像面亮度就变化一倍。(2)(2)光圈光圈* *F F值越小，表示值越小，表示光圈越大，透光光圈越大，透光能力越强，到达能力越强，到达CCDCCD芯片的光通芯片的光通量就越大。量就越大。光圈环光圈环变焦控制杆变焦控制杆变焦杆变焦杆/环环自自动动光光圈圈的的工工作作原原理理：在在一一幅幅图图像像的的中中心心部部位位选选取取红红、绿绿、蓝蓝三三基基色色信信号号中中电电平平最最大大者者，再再取取平平均均值值，放放大大后后与与某某一一基基准准电电平平相相比比较较，最最后后用用其其误误差差信信号号来来驱驱动动控控制制光光圈圈的的电电动动机机来来调调整整光光圈圈，从从而而使使信信号号保保持持在预先选定的标准电平。在预先选定的标准电平。 自动光圈挡只适用于景物场面照度比较均匀的情况，自动光圈挡只适用于景物场面照度比较均匀的情况，而不适用于逆光拍摄或景物与背景之间亮度差别很大而不适用于逆光拍摄或景物与背景之间亮度差别很大的场合。为了使不同的景物在画面中得到最佳的表现，的场合。为了使不同的景物在画面中得到最佳的表现，除了特殊的情况外，都应使用除了特殊的情况外，都应使用“手动光圈手动光圈”而不用而不用“自动光圈自动光圈”，这样才能得到满意的画面效果。，这样才能得到满意的画面效果。 附录附录: :摄像机自动光圈的工作原理、适用的场合及不适用的场合摄像机自动光圈的工作原理、适用的场合及不适用的场合 * *一一般般摄摄像像机机都都是是按按照照3200K3200K照照明明色色温温设设计计，它它的的白白平平衡衡是是按按D D6565( (标标准准白白光光源源) )白白色色要要求求调调整的。整的。* *而现实中照明光源是变化的，如果用摄像机而现实中照明光源是变化的，如果用摄像机去拍摄任意色温照明的景物，会产生严重的去拍摄任意色温照明的景物，会产生严重的彩色失真。彩色失真。* *为了使摄像机在不同的色温光照时拍摄的景为了使摄像机在不同的色温光照时拍摄的景物与物与3200K3200K光照、平衡于光照、平衡于D D6565 白色时景物的色白色时景物的色彩一致，就需要对由于色温不同而引起的光彩一致，就需要对由于色温不同而引起的光谱能量分布的变化进行补偿。谱能量分布的变化进行补偿。(3)(3)色温滤色片和中性滤色片色温滤色片和中性滤色片(CC/ND)(CC/ND)* *通通常常在在摄摄像像机机光光学学系系统统中中加加入入色色温温校校正正滤滤色色片片( (也也称称CCCC滤滤色色片片) )，它它具具有有一一定定的的光光谱谱特特性性，可可以以补补偿偿因因色色温温变变化化而而引引起起的的光光谱谱特特性性误误差差，把不同色温的光源转换到把不同色温的光源转换到3200K3200K色温光源。色温光源。(3)(3)色温滤色片和中性滤色片色温滤色片和中性滤色片(CC/ND)(CC/ND)* *一一般般摄摄像像机机将将多多个个不不同同的的滤滤色色片片镶镶在在一一个个圆圆盘盘上上，拍拍摄摄时时根根据据光光源源的的色色温温情情况况拨拨动动圆圆盘盘，以适应不同光照时的色温转换要求。以适应不同光照时的色温转换要求。(3)(3)色温滤色片和中性滤色片色温滤色片和中性滤色片(CC/ND)(CC/ND)滤色片旋钮设置滤色片旋钮设置说明说明1 13200K3200K2 25600K+1/4ND5600K+1/4ND3 35600K5600K4 46000K+1/6ND6000K+1/6ND滤色片滤色片拍摄条件拍摄条件1 1日出、日落、室内日出、日落、室内2 2晴朗的室外晴朗的室外3 3多云或有雨的室外多云或有雨的室外4 4雪景、高山、海岸、雪景、高山、海岸、或其他明亮的场景或其他明亮的场景色温滤色片转换色温滤色片转换控制旋钮控制旋钮* *当当摄摄像像机机在在强强光光下下工工作作时时，应应减减少少光光圈圈。但但有有时时为为了了达达到到一一定定的的艺艺术术效效果果，不不允允许许减减少少光光圈圈，这这就就需需要要在在光光路路中中加加入入减减少少光光通通量量的的衰衰减减器器，即即中中性性滤滤色色片片( (也也叫叫NDND滤滤色色片片) )，它它一般设置在分色棱镜前面。一般设置在分色棱镜前面。* *NDND滤滤色色片片不不改改变变入入射射光光的的色色温温。常常用用的的透透光光率有率有100%100%、25%25%、10%10%等。等。(3)(3)色温滤色片和中性滤色片色温滤色片和中性滤色片(CC/ND)(CC/ND)1 1、基本步骤基本步骤选选择择与与现现场场拍拍摄摄光光源源相相符符( (色色温温相相符符) )的的滤滤色片；色片；在在现现场场拍拍摄摄光光源源下下，拍拍摄摄某某一一标标准准白白卡卡或或白色物体白色物体( (如白纸、白墙等如白纸、白墙等) )；将镜头光圈放在自动状态；将镜头光圈放在自动状态；按按动动自自动动白白平平衡衡按按钮钮数数秒秒钟钟，白白平平衡衡自自动动调调好好，这这时时寻寻像像器器上上显显示示白白平平衡衡调调好好的的信信号号( (显示指示灯或字母或文字等显示指示灯或字母或文字等) )。附录附录: :摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点 2 2、注意点注意点白白平平衡衡调调整整卡卡一一般般占占屏屏幕幕的的70%70%80%,80%,不不小小于于屏屏幕幕的的1/81/8就就可可以以了了( (白白色色的的比比例例太太小小, ,调调整整会会无无目目标标, ,占满屏幕会因为没有比较造成调整时的失调。占满屏幕会因为没有比较造成调整时的失调。) )。不不要要在在白白平平衡衡调调整整指指示示没没有有出出现现OKOK显显示示时时移移动动摄像机。摄像机。应应该该和和被被拍拍摄摄物物体体在在同同一一照照明明光光源源下下进进行行调调整整; ;在在混混合合光光线线的的情情况况下下, ,应应该该在在起起主主要要作作用用的的光光源源照照明下进行调整。明下进行调整。变变换换场场景景, ,如如由由室室内内到到室室外外, ,或或一一天天的的不不同同时时候候进行拍摄时进行拍摄时, ,在开拍前在开拍前, ,要进行白平衡调整。要进行白平衡调整。附录附录: :摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点 3 3、对对于于镜镜头头盖盖是是原原配配白白色色的的一一体体化化摄摄录录像像机机，白白平衡调整的基本方法平衡调整的基本方法 * *使使机机器器处处于于手手动动白白平平衡衡调调整整状状态态, ,并并用用白白色色镜镜头头盖盖将将镜镜头头罩罩上上, ,打打开开自自动动光光圈圈, ,焦焦距距变变到到最最短短( (广广角角W),W),手手动动调调焦焦调调到到无无限限远远, ,校校色色片片拨拨到到“室室外外”或或有有太太阳阳等等标标记记的的档档位位, ,然然后后把把机机器器对对向向天天空空, ,但但不不能能直直接接指指向向太太阳阳, ,接接着着按按一一下下白白平平衡衡调调整整按按钮钮, ,当当寻寻像像器器中中“W”“W”或或相相应应指指示示灯灯闪闪烁烁几几下下后后熄熄灭灭, ,表表明白平衡已调整好。明白平衡已调整好。 附录附录: :摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点摄像机白平衡调整的基本操作步骤及注意点 分色棱镜的组成分色棱镜的组成* *由由(A)(A)、(B)(B)和和(3)(3)三三部部分分粘粘合合组组成成, ,在在M Mr r、M Mb b面面(1)(1)和和(2)(2)上上分分别别涂涂上上不不同同厚厚度度的的干涉膜。干涉膜。* *F Fr r、F Fg g、F Fb b分分别别表表示示红红、绿绿、蓝蓝CCD,CCD,它它们们的的感感光光面面直直接接与与三三块块棱棱镜镜的的一一个个面面粘合在一起。粘合在一起。(4)(4)分色棱镜分色棱镜( (分光镜分光镜) )C C* *当当光光线线投投射射到到M Mr r面面上上时时，红红光光被被反反射射而而其其他他光光则则能能透过。透过。* *透透过过M Mr r面面的的光光进进入入M Mb b时时, ,蓝蓝光光被被反反射射而而让让余余下下的的绿绿光光透过。透过。* *光光线线在在介介质质中中所所走走的的路路程程与与介介质质折折射射率率的的乘乘积积称称为为光光程程，红红、绿绿、蓝蓝三三路路的的光程应严格一致。光程应严格一致。分色棱镜的分色过程分色棱镜的分色过程C C* *摄摄像像器器件件主主要要完完成成光光电电转转换换作作用用，其其性性能能指指标标决决定定着着摄摄像像机机图图像像信信号号的的质质量量，目目前前主主要要有有CCDCCD和和CMOSCMOS固固体体摄摄像像器器件件两两类类。其中，其中，CCDCCD占多数。占多数。* *固固体体彩彩色色摄摄像像机机是是将将CCDCCD摄摄像像器器件件装装在在分分色色系系统统的的成成像像面面上上，具具有有画画面面均均匀匀性性好好、灵灵敏敏度度高高、几几何何失失真真小小、重重合合精精度度高高、惰惰性性小小、抗抗强强光光照照射射、耐耐冲冲击击抗抗振振动、小巧及寿命长等优点。动、小巧及寿命长等优点。3 3、摄像器件摄像器件固体摄像器件固体摄像器件CCDCCD及分色棱镜系统及分色棱镜系统CCDCCD的单元结构的单元结构* *在在P P型型硅硅上上涂涂一一层层氧氧化化硅硅薄薄膜膜作作为为绝绝缘缘层层，在在氧氧化化硅硅上上淀淀积积一一个个透透明明金金属属电电极极，就就形形成成金金属属氧化物半导体氧化物半导体(MOS)(MOS)，称为一个，称为一个CCDCCD单元。单元。(1)(1)CCDCCD器件的结构及工作原理器件的结构及工作原理* *若在电极若在电极( (栅极栅极) )上加一个正上加一个正电压，它所形成的电场电压，它所形成的电场( (穿过穿过氧化硅薄膜氧化硅薄膜) )排斥排斥P P型硅中的多型硅中的多数载流子，在电极下构成一个数载流子，在电极下构成一个电荷耗尽区，而在氧化硅电荷耗尽区，而在氧化硅-P-P型型硅界面上得到一个可以储存少硅界面上得到一个可以储存少数载流子的势阱，所加的偏压数载流子的势阱，所加的偏压越大势阱就越深。越大势阱就越深。CCDCCD单元结构示意图单元结构示意图* *当当透透过过透透明明的的金金属属电电极极的的光光线线照照射射在在P P型型硅硅半半导导体体上上时时，在在硅硅晶晶体体内内会会激激发发出出一一个个电电子子- -空空穴穴对对，在在耗耗尽尽区区的的电电场场作作用用下下，空空穴穴流流入入P P型型衬衬底底，电电子子被被收收集集到到由由MOSMOS结结构构所所形形成成的的势势阱阱中，即形成电荷包。中，即形成电荷包。光电转换和电荷储存光电转换和电荷储存CCDCCD单元结构示意图单元结构示意图* *势阱中所捕获的电子数势阱中所捕获的电子数目与该处的光照强弱成正目与该处的光照强弱成正比，光照越强，对应的势比，光照越强，对应的势阱所捕获的电子数就越多。阱所捕获的电子数就越多。这样，就完成了光电转换这样，就完成了光电转换和电荷储存。和电荷储存。* *右右图图分分别别是是由由一一行行CCDCCD单单元元组组成成的的一一个个线线阵阵CCDCCD结结构构与与电电荷荷转转移移示示意意图图和和被被称称为为三三相相驱驱动动时时钟钟脉脉冲冲电电压压的的波形示意图。波形示意图。* *在在线线阵阵CCDCCD结结构构中中，每每3 3个个CCDCCD单单元元为为一一组组，每每个个CCDCCD单单元元的的电电极极( (栅栅极极) )分分别别与与3 3个个相相位位不不同同的的时时钟钟脉脉冲冲电电压压U U1 1、U U2 2、U U3 3相连。相连。电荷的转移和输出电荷的转移和输出* *每每个个电电极极下下面面势势阱阱内内的的电电荷荷包包通通过过转转移移后后，顺顺序序向向外外电电路路输输出出，并并转转换换成成信信号号电电流流或或电电压压的的形形式式，由由外外电电路放大和处理。路放大和处理。* *三三相相脉脉冲冲驱驱动动方方式式为为最最基基本本的的方方式式。为为使使传传送送速速度度快快，可可采采用用二二相相脉脉冲冲驱驱动动方方式式。为为了了传传送送更更可可靠靠，可采用四相脉冲驱动方式。可采用四相脉冲驱动方式。电荷的转移和输出电荷的转移和输出* *根根据据制制作作工工艺艺和和电电荷荷转转移移方方式式的的不不同同，CCDCCD摄摄像像器器件件分分为为行行间间转转移移式式(IT)(IT)、帧帧间间转转移移式式(FT)(FT)、和和帧帧- -行行间间转转移移式式(FIT)(FIT)三三种基本形式。种基本形式。* *最最新新型型的的CCDCCD摄摄像像器器件件是是在在这这三三种种基基本本形式上进行改进和创新。形式上进行改进和创新。(2)(2)CCDCCD摄像器件的主要类型摄像器件的主要类型A A、基本组成基本组成* *由由列列感感光光单单元元( (感感光光器器) )、列列垂垂直直移移位位寄寄存存器器和和水水平平移移位位寄寄存器组成。存器组成。* *列列感感光光单单元元( (感感光光器器) )与与列列垂垂直直移移位位寄寄存存器器相相间间排排列列，最最下下面是水平移位寄存器。面是水平移位寄存器。行间转移式行间转移式(IT)(IT)CCDCCD摄像器件摄像器件行间转移式行间转移式(IT)CCD(IT)CCD结构示意图结构示意图* *场场正正程程期期间间列列感感光光单单元元完完成成光电转换并积累电荷。光电转换并积累电荷。(a(a图图) )* *场场消消隐隐期期间间列列感感光光单单元元积积累累的的电电荷荷包包转转移移到到与与其其对对应应的的垂直移位寄存器。垂直移位寄存器。(b(b图图) )B B、工作过程工作过程a a：光电转换与电荷积累：光电转换与电荷积累b b：电荷积累：电荷积累* *下下一一场场场场正正程程期期间间列列感感光光单单元元重重新新积积累累电电荷荷包包，同同时时场场正正程程内内的的行行逆逆程程期期间间垂垂直直移移位位寄寄存存器器将将电电荷荷包包向向下下转转移移一一个个单单元元，最最下下一一行行电电荷荷包包进进入入水水平平移移位位寄寄存存器器，而而场场正正程程内内的的行行正正程程期期间间水水平平移移位位寄寄存存器器将将一一行行电电荷荷包包顺顺序序移至输出端。移至输出端。(c(c、d d图图) )B B、工作过程工作过程c c：电荷转移与输出：电荷转移与输出d d：电荷转移与输出：电荷转移与输出A A、基本组成基本组成* *由由成成像像区区、存存储储区区和和水水平平移移位寄存器组成。位寄存器组成。* *成成像像区区主主要要完完成成光光电电转转换换，存储区用于存储电荷。存储区用于存储电荷。* *成成像像区区和和存存储储区区的的CCDCCD单单元元数数目相同。目相同。帧间转移式帧间转移式(FT)(FT)CCDCCD摄像器件摄像器件帧间转移式帧间转移式(FT)CCD(FT)CCD结构示意图结构示意图* *场场正正程程期期间间成成像像区区完完成成光光电电转换并积累电荷。转换并积累电荷。(a(a图图) )* *场场消消隐隐期期间间成成像像区区积积累累的的电电荷荷快快速速转转移移到到对对应应的的存存储储区区。(b(b图图) )* *下下一一场场场场正正程程期期间间成成像像区区重重新新积积累累电电荷荷包包，存存储储区区开开始始转转移移和和输输出出电电荷荷，其其基基本本过过程和程和IT CCDIT CCD相同。相同。(c(c图图) )B B、工作过程工作过程a a：光电转换和电荷积累：光电转换和电荷积累b b：电荷转移：电荷转移c c：电荷转移与输出：电荷转移与输出A A、基本组成基本组成* *该该方方式式是是行行间间转转移移式式和和帧帧间间转移式的组合。转移式的组合。* *由由感感光光区区( (成成像像区区) )、垂垂直直移移位位寄寄存存器器( (存存储储区区) )和和水水平平移移位寄存器组成。位寄存器组成。* *感感光光器器的的结结构构与与行行间间转转移移式式相相似似, ,成成像像区区与与存存储储区区之之间间的的关系类似于帧间转移式。关系类似于帧间转移式。帧帧- -行间转移式行间转移式(FIT)(FIT)CCDCCD摄像器件摄像器件帧帧- -行间转移式行间转移式(FIT)CCD(FIT)CCD结构示意图结构示意图* *场场正正程程期期间间成成像像区区完完成成光光电电转转换换并并积积累累电电荷荷。(a(a图图) )* *场场消消隐隐期期间间开开始始后后, ,首首先先以以极极快快的的速速度度将将所所有有列列感感光光器器积积累累的的电电荷荷快快速速转转移移到到与与其其对对应应的的垂垂直移位寄存器直移位寄存器,(b,(b图图) )B B、工作过程工作过程a a：光电转换与电荷积累：光电转换与电荷积累b b：电荷转移：电荷转移* *紧紧接接着着又又以以极极快快的的速速度度将将垂垂直直移移位位寄寄存存器器的的电电荷转移至存储区。荷转移至存储区。(c(c图图) )* *存存储储区区电电荷荷的的转转移移和和输输出出过过程程与与帧帧间间转转移移式式类类似。似。(d(d图图) )B B、工作过程工作过程c c：电荷转移：电荷转移d d：电荷转移与输出：电荷转移与输出* *视视频频信信号号处处理理系系统统的的主主要要作作用用是是对对摄摄像像器器件件输输出出的的图图像像信信号号进进行行预预放放大大，然然后后对对三三基基色色图图像像信信号号进进行行各各种种校校正正、补补偿偿处处理理，再再送送入入彩彩色色编编码码器器进进行行编编码码变变换换，得得到到包包含含亮亮度度信信号号和和色色度度信信号及复合的视频信号输出。号及复合的视频信号输出。4 4、视频处理视频处理摄像机视频信号放大与处理电路基本组成图摄像机视频信号放大与处理电路基本组成图* *主主要要作作用用是是把把摄摄像像器器件件输输出出的的微微弱弱信信号号放放大大，供供后后级级的的视视频频处处理理电电路路使使用用。还还要要负负责责高高频频提提升升，以以便便展展宽宽频频带和获得良好的幅频特性。带和获得良好的幅频特性。* *电电路路要要求求具具有有低低噪噪声声、高高增增益益以以及及宽频带等特性。宽频带等特性。(1)(1)预放器预放器( (前置放大器前置放大器) )* *摄摄像像机机上上都都设设有有增增益益选选择择开开关关，它它们与机内增益选择电路相连。们与机内增益选择电路相连。* *增增益益选选择择多多数数都都是是正正分分贝贝数数，常常用用于于低低照照度度下下提提升升信信号号电电平平，此此电电路路也也称增益提升电路。称增益提升电路。* *增增益益控控制制电电路路通通过过固固定定绿绿电电路路放放大大器器增增益益，控控制制红红、蓝蓝两两路路的的增增益益，以以改改变变红红、绿绿、蓝蓝信信号号电电平平的的相相对对比比例例，从而实现白平衡调整。从而实现白平衡调整。(2)(2)增益选择与控制增益选择与控制黑斑效应黑斑效应* *由由于于色色渐渐变变效效应应，镜镜头头像像场场亮亮度度的的不不均均匀匀，摄摄像像器器件件成成像像面面灵灵敏敏度度的的不不均均匀匀以以及及投投射射背背景景光光的的不不均均匀匀等等，都都会会引引起起电电视视图图像像亮亮度度上上的的不不均均匀匀，导导致致图图像像中中出现大面积暗斑或色斑的现象。出现大面积暗斑或色斑的现象。(3)(3)黑斑校正黑斑校正A A、静态黑斑静态黑斑* *图图像像信信号号本本身身没没有有畸畸变变，只只是是迭迭加加了了一一些些不不均均匀匀的的附附加加信信号号，如如不不均均匀匀的背景光照射引起的阴影等。的背景光照射引起的阴影等。B B、动态黑斑动态黑斑* *摄摄像像器器件件输输出出的的图图像像信信号号本本身身受受到到一一种种附附加加信信号号的的调调制制，如如摄摄像像器器件件成成像像面面灵灵敏敏度度的的不不均均匀匀性性引引起起的的信信号号不不均匀。均匀。黑斑效应的类型黑斑效应的类型A A、静态校正静态校正( (加法补偿加法补偿) )* *在在电电路路中中产产生生一一个个与与附附加加信信号号波波形形相反的校正信号。相反的校正信号。B B、动态校正动态校正( (乘法补偿乘法补偿) )* *在在电电路路中中产产生生一一种种与与附附加加信信号号波波形形相相反反的的校校正正信信号号，并并用用该该校校正正信信号号对对图像进行再调制。图像进行再调制。黑斑的校正方法黑斑的校正方法A A、由由行行、场场消消隐隐脉脉冲冲信信号号经经积积分分而而得到的行频与场频的锯齿波信号。得到的行频与场频的锯齿波信号。B B、将将行行频频与与场场频频的的锯锯齿齿波波信信号号经经积积分而得到的行频和场频抛物波信号。分而得到的行频和场频抛物波信号。* *以以上上两两种种校校正正信信号号的的幅幅度度和和极极性性都都能能任任意意调调节节，并并组组合合在在一一起起，形形成成视视频的全校正信号。频的全校正信号。两种校正信号两种校正信号彩色校正的必要性彩色校正的必要性* *为为了了正正确确重重现现被被摄摄景景物物的的彩彩色色，摄摄像像机机的的光光谱谱响响应应特特性性应应与与接接收收端端显显示示器器件件三三基基色色的的混混色色曲曲线线相一致。相一致。* *事事实实上上，在在三三基基色色混混色色曲曲线线中中，每每条条曲曲线线除除了了各自具有的正主瓣外，还有正次主瓣、负次瓣。各自具有的正主瓣外，还有正次主瓣、负次瓣。* *而而从从摄摄像像镜镜头头到到摄摄像像器器件件各各部部分分的的光光谱谱响响应应曲曲线线只只能能提提供供近近似似的的正正主主瓣瓣响响应应( (主主要要靠靠分分色色棱棱镜镜) )提提供供正正次次瓣瓣响响应应是是困困难难的的，提提供供负负次次瓣瓣响响应应更更不不可能。可能。(4)(4)彩色校正彩色校正A A、修正法修正法( (缩窄主瓣法缩窄主瓣法) )* *略略去去光光谱谱响响应应的的负负区区而而只只保保留留其其正正区区，并并将将正正区区适适当当压压缩缩，以以使使重重现现彩彩色色的的失失真真程程度限制在允许的范围内。度限制在允许的范围内。* *该该法法除除了了不不够够精精确确外外，还还因因减减少少了了CCDCCD入入射射光光的的能能量量而而使使摄像机灵敏度有所下降。摄像机灵敏度有所下降。彩色校正的方法彩色校正的方法B B、线性矩阵法线性矩阵法* *把把光光器器件件丢丢掉掉的的光光谱谱响响应应曲曲线线的的负负区区部部分设法用矩阵电路给予近似恢复。分设法用矩阵电路给予近似恢复。* *专专业业摄摄像像机机均均采采用用该该方方法法来来补补偿偿没没有有光光谱响应负区所造成的彩色失真。谱响应负区所造成的彩色失真。* *为为了了拍拍摄摄效效果果，有有时时需需要要人人为为地地改改变变某某种种颜颜色色的的饱饱和和度度或或色色调调，也也需需要要用用矩矩阵阵来来进行可变的彩色校正。进行可变的彩色校正。彩色校正的方法彩色校正的方法* *光光电电转转换换特特性性的的非非线线性性会会引引起起图图像像的的非非线线性失真，表现在两个方面：性失真，表现在两个方面：一一是是灰灰度度失失真真，即即电电视视图图像像亮亮度度层层次次的的压压缩与扩张；缩与扩张；二是二是色度失真。色度失真。* *在摄像机中对此失真的校正称为在摄像机中对此失真的校正称为 校正。校正。* * 校校正正主主要要有有二二极极管管非非线线性性校校正正( (连连续续式式校正校正) )和二极管开关式校正和二极管开关式校正( (折线式校正折线式校正) )。(5)(5) 校正校正孔阑效应孔阑效应* *如如果果图图像像细细节节比比扫扫描描电电子子束束更更小小，这这时时则根本反映不出图像细节的变化的现象。则根本反映不出图像细节的变化的现象。* *孔孔阑阑效效应应对对信信号号频频谱谱的的影影响响表表现现为为高高频频频频幅幅衰衰减减，它它使使图图像像清清晰晰度度和和细细节节对对比比度度下降，而相频特性不变。下降，而相频特性不变。(6)(6)轮廓校正轮廓校正( (增强增强) )* *轮轮廓廓校校正正( (增增强强) )电电路路就就是是使使图图像像中中的的轮轮廓廓和和细细节节的的分分界界线线得得到到加加强强，从从而而增增强强图图像像的的清晰度。清晰度。* *处理方法是：处理方法是： 首首先先取取出出图图像像信信号号中中与与有有亮亮度度突突变变的的图图像像轮轮廓廓边边缘缘相相对对应应的的部部分分，经经加加工工处处理理后后，再再加加到到图图像像信信号号中中，以以补补偿偿该该部部分分因因孔孔阑阑效效应而造成的边缘模糊，提高图像的清晰度。应而造成的边缘模糊，提高图像的清晰度。智能型轮廓校正智能型轮廓校正轮廓校正轮廓校正( (增强增强) )* *经经过过放放大大与与处处理理的的图图像像信信号号需需要要混混入入消消隐隐脉脉冲冲，建建立立起起2%2% 5%5%的的黑黑电电平平，即即把把消消隐电平与黑电平分开。隐电平与黑电平分开。* *图图像像信信号号所所经经过过的的多多级级钳钳位位电电路路会会在在扫扫描描逆逆程程中中产产生生杂杂波波，混混入入消消隐隐信信号号后后，消消隐隐期期内内的的杂杂波波被被“顶顶”了了出出来来，经经黑黑切切割割后消隐脉冲更符合标准并且切掉了杂波。后消隐脉冲更符合标准并且切掉了杂波。(7)(7)混消隐、黑混消隐、黑/ /电平控制及黑电平控制及黑/ /白切割白切割* *为为了了切切除除因因拍拍摄摄灯灯光光、高高反反光光物物引引起起摄摄像像机机的的图图像像电电平平过过高高，影影响响电电路路正正常常工工作作而而设置的电路设置的电路白切割电路。白切割电路。* *摄摄像像机机中中100%100%的的图图像像信信号号电电平平为为0.7V0.7VP-PP-P，切割电平在切割电平在115%115%左右。左右。* *自动拐点自动拐点( (动态对比度控制动态对比度控制DCC)DCC)电路电路(7)(7)混消隐、黑混消隐、黑/ /电平控制及黑电平控制及黑/ /白切割白切割* *把把经经过过补补偿偿、校校正正处处理理的的三三基基色色信信号号R R、G G、B B由由矩矩阵阵电电路路变变成成亮亮度度信信号号Y Y、蓝蓝色色差差信信号号( (B B-Y)-Y)和和红红色色差差信信号号( (R R-Y)-Y)。然然后后对对两两个个色色差差信信号号进进行行压压缩缩和和低低通通滤滤波波，再再对对两两个个色色差差信信号号进进行行逐逐行行倒倒相相正正交交平平衡衡调调制制，获获得得色色度度信信号号。最最后后将将色色度信号与延时后的亮度信号混合成彩色全电视信号。度信号与延时后的亮度信号混合成彩色全电视信号。5 5、编码器编码器(PAL(PAL制制) )PALPAL制制编码器编码器方框图方框图(1)(1)彩彩色色电电视视同同步步信信号号发发生生器器产产生生的的符符合合电电视视标标准准( (幅幅度度、频频率率、相相位位、波波形形) )的的7 7种脉冲信号：种脉冲信号：行行、场场复复合合同同步步，行行、场场复复合合消消隐隐，色同步，色同步，P P脉冲，脉冲，彩色副载波。彩色副载波。6 6、同步信号发生器同步信号发生器实实现现各各同同步步脉脉冲冲间间严严格格的的频频率率关关系系，用用它它来来形形成成各各种种形形状状的的同同步步脉脉冲冲，称称为为定时部分。定时部分。由由定定时时部部分分产产生生的的信信号号形形成成上上述述各各种种规规定定波波形形标标准准的的同同步步脉脉冲冲，并并保保证证它它们们有有严严格格的的时时间间相相位位关关系系，称称为为同同步步脉脉冲冲形成部分。形成部分。把把产产生生合合乎乎标标准准的的同同步步信信号号放放大大到到规规定定的的幅幅度度，由由脉脉冲冲分分配配放放大大器器馈馈送送给给需需要的位置。要的位置。(2)(2)同步信号发生器具有的功能同步信号发生器具有的功能A A、台从锁相台从锁相* *指指本本地地同同步步机机的的频频率率和和相相位位受受控控于于外外地地同步机的频率和相位。同步机的频率和相位。B B、台主锁相台主锁相* *指指外外地地同同步步机机的的频频率率和和相相位位受受控控于于中中心心台的频率和相位。台的频率和相位。* *具具有有锁锁相相功功能能的的目目的的是是保保证证不不同同的的同同步步信号在频率和相位上严格一致。信号在频率和相位上严格一致。* *同同步步信信号号发发生生器器的的锁锁相相功功能能已已由由数数字字帧帧同步器代替。同步器代替。具有台从锁相和台主锁相功能具有台从锁相和台主锁相功能第三节完第三节完主要内容：主要内容：1 1、电荷耦合器件电荷耦合器件2 2、分解力分解力3 3、灵敏度灵敏度4 4、信噪比信噪比5 5、量化比特数量化比特数6 6、其他技术指标其他技术指标四、四、摄像机的主要性能指标摄像机的主要性能指标(1)(1)CCDCCD类型类型* *目目前前，摄摄像像机机用用CCDCCD主主要要有有行行间间转转移移(IT (IT CCD)CCD)、帧帧间间转转移移(FT (FT CCD)CCD)和和帧帧- -行行间间转转移移(FIT CCD)3(FIT CCD)3种类型。种类型。* *3 3种种类类型型各各有有优优缺缺点点，IT IT CCDCCD应应用用最最普普遍遍，FT FT CCDCCD使使用用较较少少，FIT FIT CCDCCD用用在在较较高高档档的的摄性机中。摄性机中。* *现现在在，经经过过改改进进的的新新型型CCDCCD，都都能能提提供供16:916:9的的画画面面、有有更更宽宽的的动动态态范范围围和和最最小小的的拖拖尾尾、有有更更高高的的灵灵敏敏度度和和信信噪噪比比、较较暗暗环环境下也能获得良好的画面。境下也能获得良好的画面。1 1、电荷耦合器件电荷耦合器件* *指指对对角角线线长长度度，用用英英寸寸表表示示。CCDCCD尺尺寸寸越越大大，图图像像的的感感光光区区越越大大，像像素素数数越越多多，图图像质量越好，价格也越高。像质量越好，价格也越高。* *常常见见的的尺尺寸寸主主要要有有2/32/3、1/21/2、1/31/3、1/41/4、1/51/5等等。几种等等。几种CCDCCD尺寸比较如下表：尺寸比较如下表：(2)(2)CCDCCD尺寸尺寸* *一般家用级采用单片一般家用级采用单片CCDCCD，专业、广播级，专业、广播级多采用多采用3CCD3CCD。(3)(3)CCDCCD数量数量CCDCCD总像素与有总像素与有效像素的关系效像素的关系* *CCDCCD像像素素数数是是体体现现CCDCCD摄摄像像器器件件解解像像能能力力的重要指标。的重要指标。* *CCDCCD摄像器件上的感光单元称为像素。摄像器件上的感光单元称为像素。* *像像素素数数越越多多，构构成成画画面面的的微微粒粒就就越越小小，分辨率就越高，图像就越细腻。分辨率就越高，图像就越细腻。* *一一般般数数字字摄摄像像机机只只需需要要5050万万有有效效像像素素就就能形成能形成500500线的清晰度。线的清晰度。(4)(4)CCDCCD像素数像素数* *摄摄像像机机分分解解图图像像细细节节的的能能力力。包包括括水水平和垂直分解力。平和垂直分解力。(1)(1)垂直分解力垂直分解力* *指指沿沿垂垂直直方方向向分分解解图图像像细细节节的的能能力力。主主要要由由电电视视制制式式规规定定的的扫扫描描行行数数决决定定。各种摄像机差别不大。各种摄像机差别不大。* *摄摄像像机机技技术术手手册册中中，一一般般只只给给出出画画面面中心的水平中心的水平( (极限极限) )分解力。分解力。2 2、分解力分解力* *指沿水平方向分解图像细节的能力。指沿水平方向分解图像细节的能力。* *计计算算和和测测量量水水平平分分解解力力的的方方法法有有两两种种, ,一一种种是是用用调调制制度度测测试试卡卡，另另一一种种是是用用分解力测试卡。分解力测试卡。* *CCDCCD摄摄像像机机的的水水平平分分解解力力与与水水平平方方向向像像素素数数的的多多少少有有关关, ,像像素素数数越越多多，水水平平分分解解力力越越高高。在在像像素素数数一一定定的的情情况况下下，采采用用空空间间偏偏置置技技术术可可以以提提高高摄摄像像机机水水平分解力。平分解力。(2)(2)水平分解力水平分解力* *水水平平分分解解力力的的单单位位是是电电视视(TV)(TV)线线，它它并并非非是是指指感感光光面面宽宽度度内内所所能能分分解解的的实实际际线线数数，而而是是指指在在水水平平方方向向上上等等于于像像高宽度内的线数。高宽度内的线数。* *电电视视系系统统中中，将将这这样样折折算算后后的的线线数数定定义为电视线，简称义为电视线，简称TVTV线。线。(3)(3)一点说明一点说明* *摄像机的光电灵敏度简称为灵敏度。摄像机的光电灵敏度简称为灵敏度。* *灵敏度有两种表示方法。灵敏度有两种表示方法。(1)(1)用用摄摄像像器器件件输输出出的的光光电电流流与与通通入感光面上的光通量之比入感光面上的光通量之比Q Q表示表示Q=IQ=Is s/ / ( ( A/lm)A/lm)* *此式反映的主要是摄像器件的光电转此式反映的主要是摄像器件的光电转换能力，为早期采用的测量方法。换能力，为早期采用的测量方法。3 3、灵敏度灵敏度* *测测量量条条件件：色色温温3200K3200K、照照度度2000Lx2000Lx、反反射射系系数数89.9%89.9%的的灰灰度度卡卡，并并关关闭闭电电子子快快门门标准情况。标准情况。* *额额定定输输出出电电平平：在在波波形形监监视视器器上上得得到到幅幅度为度为100%(100%(即即0.7V0.7VP-PP-P) )的视频信号。的视频信号。* *如如JVCJVC公司产生的公司产生的GY-DV500GY-DV500摄像机的灵摄像机的灵敏度为敏度为F11F11，2000Lx2000Lx。* *此种测量方法所表示的灵敏度除与摄性此种测量方法所表示的灵敏度除与摄性器件有关外，还与视频电路增益有关。器件有关外，还与视频电路增益有关。(2)(2)用用在在一一定定测测量量条条件件下下, ,摄摄像像机机达达到额定输出时所需的光圈来表示到额定输出时所需的光圈来表示* *摄像机灵敏度越高，最低照度越小。摄像机灵敏度越高，最低照度越小。* *最最低低照照度度除除与与灵灵敏敏度度有有关关外外，还还与与最最小小光圈数、最大增益等因素有关。光圈数、最大增益等因素有关。* *在最低照度环境下拍摄的画面噪声大、在最低照度环境下拍摄的画面噪声大、信号弱、景深浅、实际使用价值不大。信号弱、景深浅、实际使用价值不大。* *目前，专业摄像机一般以目前，专业摄像机一般以F11F11、2000Lx2000Lx作为灵敏度的标准值。作为灵敏度的标准值。* *与灵敏度密切相关的一个量与灵敏度密切相关的一个量- -最低照度最低照度参参考考答答案案：灵灵敏敏度度标标注注为为F11/2000lxF11/2000lx的的摄摄像像机机表表示示该该摄摄像像机机关关掉掉电电子子快快门门后后, ,拍拍摄摄某某一一标标准准景景物物( (如如3200K3200K、2000lx2000lx、89.9%89.9%的的反反射射系系数数) )时时，为为使使摄摄像像机机有有0.7V0.7VP-PP-P的的视视频频信信号号输输出出，光光圈圈应应设置在设置在F11F11。 灵灵敏敏度度标标注注为为F1.4/0.75lxF1.4/0.75lx的的摄摄像像机机表表示示该该摄摄像像机机当当增增益益拨拨置置最最大大，关关掉掉电电子子快快门门，光光圈圈设设置置为为F1.4F1.4，在在0.75lx0.75lx照照度度下下，摄摄像像机机的的视视频频信信号应有号应有0.7V0.7VP-PP-P的输出。的输出。 实例实例: :一台摄像机标注的灵敏度为一台摄像机标注的灵敏度为F11/2000lxF11/2000lx，另一台则标注为最低照度另一台则标注为最低照度F1.4/0.75lxF1.4/0.75lx，请问它，请问它们各代表什么含义？们各代表什么含义？ * *有用信号有用信号(S)(S)与噪声与噪声(N)(N)的比值。的比值。* *摄摄像像机机信信噪噪比比定定义义为为图图像像信信号号的的峰峰峰峰值值(U(USP-PSP-P) )与与杂杂波波信信号号的的峰峰峰峰值值(U(UNP-PNP-P) )之之比比, ,并并用用分贝数表示：分贝数表示：S/N =20lg(US/N =20lg(USP-PSP-P)/(U)/(UNP-PNP-P) )* *信噪比与信噪比与CCDCCD、预放器输入电路、预放器、预放器输入电路、预放器、视频处理电路等的噪声技术指标有关。视频处理电路等的噪声技术指标有关。* *广播专业用摄像机的信噪比一般均高于广播专业用摄像机的信噪比一般均高于60dB60dB。信噪比越高，画面越干净，图像质量。信噪比越高，画面越干净，图像质量越高。越高。4 4、信噪比信噪比* *ITU-R601ITU-R601建建议议对对演演播播室室数数字字信信号号编编码码规定的最低要求是规定的最低要求是8 8比特量化。比特量化。* *广广播播级级摄摄像像机机的的A/DA/D转转换换的的量量化化级级数数多为多为1212比特。高级机有用比特。高级机有用1414比特的。比特的。5 5、量化比特数量化比特数(1)(1)几何失真几何失真* *指指重重现现景景物物图图像像与与原原图图像像几几何何形形状状的的差差异异程程度度。由由摄摄像像机机的的光光学学系系统统安安装装误误差差等等引引起起的的。主主要要表表现现为为枕枕形形、桶桶形形、梯梯形形、抛抛物物形形、S S形形失真等。失真等。* *失失真真的的大大小小用用失失真真的的偏偏移移量量与与像像高高的的百百分分数数来表示，失真小于来表示，失真小于1%1%时，人眼看不出失真。时，人眼看不出失真。* *CCDCCD摄摄像像机机的的几几何何失失真真极极小小，用用目目前前的的测测试试仪器很难测量出来。仪器很难测量出来。6 6、其他技术指标其他技术指标* *摄摄像像时时，三三片片摄摄像像机机的的光光学学系系统统要要将将一一幅幅彩彩色色图图像像分分解解为为3 3幅幅单单色色图图像像，3 3幅幅单单色色图图像像的的空空间间和和几几何何位位置置必必须须重重合合在在一一起起才才能能得得到到清清晰晰度度高高、颜颜色色逼逼真真的的电电视视图图像像；否否则则合合成成后后的的图图像像必必有有红红、绿绿、蓝蓝边边出出现现，严严重重时时一一条白线会变成红、绿、蓝条白线会变成红、绿、蓝3 3条线。条线。* *重重合合误误差差的的大大小小一一般般用用红红路路( (或或蓝蓝路路) )相相对对于绿路的偏移量与像高之比的百分数于绿路的偏移量与像高之比的百分数表示。表示。* *目目前前使使用用的的3CCD3CCD摄摄像像机机的的重重合合误误差差在在整整个个画面上通常均小于画面上通常均小于0.05%0.05%。(2)(2)重合误差重合误差两款两款JVCJVC摄像机摄像机( (三片三片) )的主要性能指标的主要性能指标型号及参数型号及参数JVC GY-DV500ECJVC GY-DV500ECJVC GY-DV5001ECJVC GY-DV5001ECCCDCCD1/21/2英寸英寸ITIT型型,44,44万有效像素万有效像素模模/数转换数转换10Bit10Bit12Bit12Bit灵敏度灵敏度(2000Lx)(2000Lx)F11F11F13F13水平分解力水平分解力(TV(TV线线) )800800信噪比信噪比60dB60dB62dB62dB光学系统光学系统F1.4F1.4内置滤光片内置滤光片3200k3200k、5400k5400k、6200K6200K3200k3200k、5600k5600k、5600k+1/8ND5600k+1/8ND5600K+1/64ND5600K+1/64ND最低照度最低照度0.75lx0.75lx0.45lx0.45lx最大增益最大增益33db33db36db36db数字采样数字采样DV 8bit 13.5MHz 4:2:0DV 8bit 13.5MHz 4:2:0记录磁带记录磁带Mini DVMini DV磁带磁带Mini DV/Mini DV/标准标准DVDV磁带磁带快门速度快门速度1/601/20001/601/2000清晰扫描选择清晰扫描选择50.150.12067.8Hz2067.8Hz50.150.12067.8Hz2067.8Hz重合精度重合精度小于小于0.05%(0.05%(全区、无镜头全区、无镜头) )松下松下AG-DVC180BAG-DVC180B摄像机规格摄像机规格松松下下A AG G- -D DV VC C1 18 80 0B B摄摄像像机机规规格格松下松下AG-DVC180BAG-DVC180B摄像机规格摄像机规格松下松下AG-DVC180BAG-DVC180B摄像机规格摄像机规格松下松下AG-DVC180BAG-DVC180B摄像机规格摄像机规格松下松下AG-DVC180BAG-DVC180B摄像机规格摄像机规格第四节完第四节完主要内容：主要内容：1 1、寻像器寻像器2 2、话筒话筒3 3、电池电池4 4、电缆电缆5 5、支撑装置支撑装置五、五、摄像机的主要附件摄像机的主要附件(1)(1)寻像器的组成寻像器的组成* *寻寻像像器器实实质质是是一一个个小小型型黑黑白白或或彩彩色色监视器，显示尺寸为监视器，显示尺寸为1 17 7英寸不等。英寸不等。* *寻寻像像器器由由电电路路、显显示示器器(CRT(CRT或或LCD)LCD)及及4545度平面镜和目镜等组成。度平面镜和目镜等组成。* *专专业业级级和和广广播播级级摄摄像像机机的的寻寻像像器器一一般都是黑白的。般都是黑白的。1 1、寻像器寻像器* *作为摄像取景用。作为摄像取景用。* *帮帮助助摄摄像像人人员员准准确确快快速速地地判判断断聚聚焦焦、变焦和选择光圈等操作。变焦和选择光圈等操作。* *用用该该机机放放像像操操作作时时，可可作作为为监监视视器器使用。使用。* *显显示示摄摄像像机机的的工工作作状状态态或或显显示示警警告告信息等。信息等。(2)(2)寻像器的作用寻像器的作用PALPAL制电视系统所使用的彩条信号以及其单色效果制电视系统所使用的彩条信号以及其单色效果 实例实例: :如何正确使用寻像器？如何正确使用寻像器？ 将将B(B(亮度亮度) )、C(C(对比度对比度) )旋钮调到最小状态；旋钮调到最小状态；旋动旋动B B旋钮，直到彩条最右边的黑条刚刚出现；旋钮，直到彩条最右边的黑条刚刚出现；旋转旋转C C旋钮，直到彩条最右边的黑条刚刚与和它相邻的蓝旋钮，直到彩条最右边的黑条刚刚与和它相邻的蓝条分开；条分开；转动转动P P（锐度）旋钮，直至自己喜好的锐度程度（如果有（锐度）旋钮，直至自己喜好的锐度程度（如果有锐度调整旋钮的话）；锐度调整旋钮的话）；转动寻像器目镜上的屈光度调节环转动寻像器目镜上的屈光度调节环, ,以适应自己的视力；以适应自己的视力；调节寻像器的目镜长度及与机身的距离，以适应自己的用调节寻像器的目镜长度及与机身的距离，以适应自己的用眼习惯。眼习惯。 参考答案：参考答案：* *为为了了得得到到较较高高的的灵灵敏敏度度和和较较宽宽的的频频率率特特性性，摄摄像像机机的的话话筒筒多多选选用用电电容容话话筒筒。其其电电源源用用电电池池或或由由摄摄像像机机通通过过话话筒电缆提供。筒电缆提供。2 2、话筒话筒* *摄摄像像机机用用的的充充电电电电池池有有镍镍镉镉、镍镍氢氢、锂离子等，电压有锂离子等，电压有7.2V7.2V、12V12V、14V14V等。等。* *电电池池的的连连续续使使用用时时间间取取决决于于本本身身的的容容量量和和用用电电量量。容容量量以以Ah(Ah(安安时时) )或或mAH(mAH(毫毫安时安时) )为单位。为单位。3 3、电池电池(1)(1)电池的充电电池的充电(2)(2)电池的使用电池的使用(3)(3)电池的清洁电池的清洁(4)(4)电池的保存电池的保存* *电池使用时要注意的几点电池使用时要注意的几点* *摄摄像像机机与与摄摄像像机机控控制制单单元元(CCU)(CCU)、录录像像机机、特特技技切切换换台台等等设设备备之之间间传传送送视视频频、控控制制、同同步步信信号号和和电电源源等等往往往往通通过电缆连接。过电缆连接。* *电电缆缆分分为为二二芯芯同同轴轴、三三芯芯同同轴轴、多多芯及光纤等。芯及光纤等。* *数数字字摄摄录录像像设设备备之之间间信信号号的的传传输输一一般般使使用用二二芯芯、三三芯芯同同轴轴或或光光纤纤，不不使使用多芯电缆。用多芯电缆。4 4、电缆电缆三同轴三同轴CCUCCU控制器控制器2626芯芯-26-26芯芯连接电缆连接电缆* *摄摄像像机机的的支支撑撑装装置置包包括括三三脚脚架架连连接接器器( (适适配配器器或或托托板板) )、云云台台、三三脚脚架架、升降架或升降机。升降架或升降机。* *选选择择托托板板时时必必须须与与所所用用的的摄摄像像机机底底部结构和尺寸相配。部结构和尺寸相配。5 5、支撑装置支撑装置托板托板云台云台三脚架三脚架大型三脚架大型三脚架普通三脚架普通三脚架架架上上摄摄像像机机后的三脚架后的三脚架架架上上摄摄像像机机后后的的摇臂及三脚架摇臂及三脚架1 1、如何对彩色摄像机进行分类？如何对彩色摄像机进行分类？2 2、简简述述彩彩色色摄摄像像机机的的基基本本组组成成和和工工作作原理。原理。3 3、彩彩色色摄摄像像机机镜镜头头中中的的色色温温滤滤色色片片和和中性滤色片各用什么作用？中性滤色片各用什么作用？4 4、黑黑斑斑效效应应是是怎怎样样产产生生的的？如如何何消消除除黑斑效应？黑斑效应？5 5、同步信号发生器有哪些主要功能？同步信号发生器有哪些主要功能？6 6、彩彩色色摄摄像像机机的的主主要要性性能能指指标标有有哪哪些些？简述各性能指标的含义。？简述各性能指标的含义。书面作业：书面作业：