数字影像摄制技术彩色电视摄像机

学习目标：1、了解电视摄像机的发展历史及分类方法2、了解电视摄像机的基本工作原理3、了解(CCD)摄像器件的工作原理4、了解摄像机的主要性能指标及其含义数字影像摄制技术——彩色电视摄像机

基本内容：一、彩色摄像机的发展二、彩色摄像机的分类三、彩色摄像机的基本组成四、摄像机的主要性能指标五、摄像机的主要附件彩色电视摄像机*彩色摄像机发展至今，大致经历了4个重要时期一、彩色摄像机的发展年代机器形式20世纪30年代到60年代初电子管20世纪60年代初到70年代末晶体管和集成电路20世纪80年代初到80年代末大规模集成电路20世纪90年代以后数字化和CCD*彩色摄像机种类繁多，用途广泛，可从多个侧面对其分类，如右表所示：二、彩色摄像机的分类按摄像器件的类型分类真空管(已淘汰)固体(CCD、CMOS)按用途分类广播专业家庭特殊按摄像器件的数目分类三片(广播、专业)单片(非专业、家庭)按摄像器件的尺寸分类有多种尺寸(2/3、1/2、1/3、1/4英寸等等)按功能分类普通(指摄像)摄录一体按使用场所分类台式(座机、演播室用)便携式(摄录一体)按清晰度分类标准清晰度高清晰度按存储介质分类磁带、光盘硬盘、存储卡广播级摄像机专业级摄像机家用级摄像机演播室摄像机高清晰度摄像机索尼HVR-A1C手持式高清摄录一体机光盘摄像机索尼PDW-F330高清光盘摄录一体机专业光盘摄录像机标志及专业光盘外观存储储卡卡摄摄像像机机松下下P2卡卡摄摄录录一一体体机机8GBP2卡存储储卡卡摄摄像像机机松下下P2卡卡摄摄录录一一体体机机“掌掌中中宝宝””插插卡卡摄摄录录一一体体机机主要要内内容容：：1、、彩色色摄摄像像机机的的基基本本工工作作原原理理2、、光学学系系统统3、、摄像像器器件件4、、视频频处处理理5、、编码码器器6、、同步步信信号号发发生生器器三、、彩色色摄摄像像机机的的基基本本组组成成*利用用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、、复复合合信信号号等等。。1、、彩色色摄摄像像机机的的基基本本工工作作原原理理1、、彩色色和和光光2、、人眼眼的的视视觉觉特特性性3、、彩色色三三要要素素和和三三基基色色原原理理附录录：：三基基色色原原理理⑴可见见光光的的特特性性①电磁磁波波波波谱谱及及可可见见光光光光谱谱*可见见光光是是波波长长范范围围在在380nm~780nm之之间间的的电电磁磁波波。。1、、彩色色和和光光*可见光是波长范围在380nm~780nm之间的电磁波。宇宙射线无线电波红外线紫外线X射线1031010102010251015可见光谱f/Hz*可见见光光的的波波长长范范围围只只占占整整个个电电磁磁波波波波谱谱中中极极小小的的一一部部分分。。⑴可见见光光的的特特性性②可见见光光的的特特性性(电电视视角角度度)*不同同波波长长的的光光呈呈现现的的颜颜色色不不同同。。只只含含有有单单一一波波长长的的光光称称为为单单色色光光，，它它呈现现的的色色调调称称为为谱谱色色；；复复合合光光呈呈现现的的混混色色称称为为非非谱谱色色。。1、、彩色色和和光光⑵光源源与与物物体体的的颜颜色色*物体体呈呈现现的的颜颜色色，，不不仅仅取取决决于于物物体体本本身身反反射射或或透透射射某某种种光光谱谱的的属属性性，，同同时时也也取取决决于于光光源源的的特特性性。。*当白白色色光光照照射射不不发发光光、、不不透透明明的的物物体体时时，，一一部部分分光光波波被被吸吸收收，，一一部部分分光光波波被被反反射射或或透透射射，，由由于于反反射射光光或或透透射射光光的的光光谱谱与与入入射射光光不不同同，，因因此此物物体体呈呈现现出出一一定定的的颜颜色色。。(例如太太阳光光照在在绿叶叶上，，日光光中其其余波波谱成成分全全部被被吸只只反射射绿色色光，，因而而绿叶叶呈绿绿色。。当太太阳光光照射射红色色滤色色片时时，由由于滤滤色片片吸收收其它它色谱谱而只只能让让红色色通过过，因因此红红色滤滤色片片呈红红色。。)*照射光光源不不同，，同一一物体体会使使人眼眼感受受到不不同颜颜色，，即物物体所所呈现现的彩彩色与与光源源有关关。1、彩色和和光⑴人眼的的彩色色感觉觉*人眼视视网膜膜里存存在大大量形形状分分为杆杆状和和锥状状两类类的光光敏细细胞。。①杆状细细胞*约一亿亿三千千万个个，感感光灵灵敏度度较高高，感感色灵灵敏度度差。。②锥状细细胞*约七百百万个个，具具有辨辨色能能力，，感光光灵敏敏度较较低；；它们们又分分为红红敏﹑﹑绿敏敏﹑蓝敏细胞胞。2、人眼的的视觉觉特性性⑵人眼的的亮度度感觉觉2、人眼的的视觉觉特性性⑶相对视视敏曲曲线绿红亮度曲线蓝(20倍)人眼相对灵敏度(%)10080604020650700600500400750人眼三种锥状细胞的光谱响应特性人眼的亮度感觉λ/nm人眼的光谱响应特性1.00.80.60.40.2700600500青400绿明视觉暗视觉λ/nm相对视敏度相对视敏曲线⑷人眼的的视觉觉特性性*人眼对对黑白白细节节的分分辨能能力远远大于于对彩彩色细细节的的分辨辨力,同样样条件件下的的发光光点,若是是黑白白两点点可能能分得得很清清楚,而换换成两两个彩彩色点点,可可能早早就分分不清清颜色色了。。*人眼对对单色色光的的分辨辨率又又大于于对混混合色色的分分辨率率。对对不同同的单单色,人眼眼的分分辨力力也不不同。。*人眼对对亮度度细节节的分分辨能能力(视力力)的的极限限值为为0.5-1.5′，而对对彩色色细节节分辨辨力极极限值值为6-10′′。眼睛对对太小小的物物体是是色盲盲。2、人眼的的视觉觉特性性⑴彩色三三要素素*亮度、色调和色饱和和度称为彩彩色三三要素素，由由这三三个参参量可可以确确切地地表示示任何何一种种彩色色光。。①亮度：：表示彩彩色光光引起起人眼眼视觉觉的明明亮程程度，，它和和彩色色光的的光强强度成成正比比。②色调：：表示彩彩色的的种类类，它它由彩彩色光光的主主色光光的波波长决决定。。③色饱和和度：：指彩色色的纯纯度(浓度度)，，即参参入白白光的的程度度。它它的高高低和和彩色色的亮亮度有有关，，对于于同一一色调调的彩彩色光光，色色饱和和度越越高则则颜色色越深深或者者说越越纯。。它是是一个个相对对参量量。*色调和色饱和和度合称为为色度。它即即表示示了彩彩色的的种类类，又又表示示了彩彩色的的浓淡淡。3、彩色三三要素素和三三基色色原理理⑵三基色色*三基色色：自然界界中的的各种种颜色色几乎乎都可可以由由三种种基色色光按按不同同的比比例混混合得得到。。反之之，任任意一一种彩彩色都都可以以分解解为三三基色色。在在彩色色电视视技术术中，，用红(R)、绿(G)、蓝(B)三种种单色色光进进行不不同比比例的的混合合，可可以呈呈现出出几乎乎所有有的自自然色色彩。。因此此，红、绿、蓝三色称称为三三基色色。*三基色原理理的主要内内容：①三种基色是是相互独立立的，即其其中任一种种不能由另另外两种合合成得到。。②自然界中几几乎所有的的色彩都可可以用三基基色按一定定比例混合合出来;反反之;任何何色彩都可可以分解为为强度不同同的三基色色。③混合色的亮亮度等于参参与混合的的基色亮度度之和。④混合色的色色调和饱和和度(即色色度)由三三基色的比比例确定。。3、彩色三要素素和三基色色原理⑶混色方法*利用三基色色按不同比比例混合来来获得彩色色的方法叫叫混色法。。彩色电视视采用的是是相加混色色法。3、彩色三要素素和三基色色原理绿59%蓝11%红30%白100%41%紫89%黄70%青相加混色圆及各色亮度蓝蓝绿绿红白紫黄青紫蓝紫红青绿黄绿橙相加混色的色度三角形三片CCD摄像机的的组成方框框图1、彩色摄像机机的基本工工作原理*摄像机光学学系统由变变焦距镜头头、分色棱棱镜和各种种滤色片等等组成。*变焦距镜头头的作用是是将所摄取取的景物成成像于摄像像器件上。。*分色棱镜的的作用是将将景物的入入射光分解解成红(R)、绿(G)、蓝(B)3幅幅单色图像像，分别传传送到R、、G、B的的三个CCD感光面面上。*滤色片的作作用是使进进入各摄像像器件的彩彩色光的强强度及光谱谱特性符合合电视系统统的要求。。2、光学系统(1)变焦距镜头头*镜头一般由由若干片透透镜组装而而成，其作作用是使景景物成像在在摄像器件件上。*变焦距镜头头是能在一一定范围内内改变焦距距的镜头。。*实际使用的的变焦距镜镜头至少有有3组单元元透镜，即即调焦组、、变焦组和和补偿组。。若要增大大后截距，，还需要增增加第四组组，即物镜镜组。变焦距镜头头结构示意意图变焦距镜头头结构示意意图变焦距镜头头结构示意意图变焦距镜头头成像示意意图*变焦距镜头头的最长焦焦距与最短短焦距的比比值称为变变焦比。*变焦距镜头头有电动和和手动两种种变焦方式式。(1)变焦距镜头头①电动变焦距距镜头附有有控制电动动机，使用用时揿动电电动变焦按按钮，电动动机则作正正向或反向向旋转，使使镜头内部部的变焦组组镜片改变变相对位置置实现变焦焦。②手动变焦则则通过旋转转变焦环实实现变焦。。光圈环变焦控制杆变焦杆/环手动聚焦环*光圈是摄像像机光学系系统中专门门设计的一一个可以改改变其中央央通光孔径径大小的孔孔径光阑。。(2)光圈*光圈的主要要作用是控控制镜头光光通量的大大小，用相相对孔径的的倒数F表表示。光圈环变焦控制杆变焦杆/环*F值一般称称为光圈指指数，被标标注在镜头头的光圈调调节环上。。主要有1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、、16、22等序列列值。每两两个相临数数值中，后后一数值是是前一数值值的21/2倍。*由于像面亮亮度与光圈圈指数的平平方成反比比，所以光光圈每变化化一档，像像面亮度就就变化一倍倍。(2)光圈*F值越小，，表示光圈圈越大，透透光能力越越强，到达达CCD芯芯片的光通通量就越大大。光圈环变焦控制杆变焦杆/环①自动光圈的的工作原理理：在一幅幅图像的中中心部位选选取红、绿绿、蓝三基基色信号中中电平最大大者，再取取平均值，，放大后与与某一基准准电平相比比较，最后后用其误差差信号来驱驱动控制光光圈的电动动机来调整整光圈，从从而使信号号保持在预预先选定的的标准电平平。②自动光圈挡挡只适用于于景物场面面照度比较较均匀的情情况，而不不适用于逆逆光拍摄或或景物与背背景之间亮亮度差别很很大的场合合。为了使使不同的景景物在画面面中得到最最佳的表现现，除了特特殊的情况况外，都应应使用“手手动光圈””而不用““自动光圈圈”，这样样才能得到到满意的画画面效果。。附录:摄像机自动动光圈的工工作原理、、适用的场场合及不适适用的场合合*一般摄像机机都是按照照3200K照明色色温设计，，它的白平平衡是按D65(标准白光光源)白色色要求调整整的。*而现实中照照明光源是是变化的，，如果用摄摄像机去拍拍摄任意色色温照明的的景物，会会产生严重重的彩色失失真。*为了使摄像像机在不同同的色温光光照时拍摄摄的景物与与3200K光照、、平衡于D65白色时景物物的色彩一一致，就需需要对由于于色温不同同而引起的的光谱能量量分布的变变化进行补补偿。(3)色温滤色片片和中性滤滤色片(CC/ND)*通常在摄像像机光学系系统中加入入色温校正正滤色片(也称CC滤色片)，它具有有一定的光光谱特性，，可以补偿偿因色温变变化而引起起的光谱特特性误差，，把不同色色温的光源源转换到3200K色温光源源。(3)色温滤色片片和中性滤滤色片(CC/ND)*一般摄像机机将多个不不同的滤色色片镶在一一个圆盘上上，拍摄时时根据光源源的色温情情况拨动圆圆盘，以适适应不同光光照时的色色温转换要要求。(3)色温滤色片片和中性滤滤色片(CC/ND)滤色片旋钮设置说明13200K25600K+1/4ND35600K46000K+1/6ND滤色片拍摄条件1日出、日落、室内2晴朗的室外3多云或有雨的室外4雪景、高山、海岸、或其他明亮的场景色温滤色片转换控制旋钮*当摄像机在在强光下工工作时，应应减少光圈圈。但有时时为了达到到一定的艺艺术效果，，不允许减减少光圈，，这就需要要在光路中中加入减少少光通量的的衰减器，，即中性滤滤色片(也也叫ND滤滤色片)，，它一般设设置在分色色棱镜前面面。*ND滤色色片不改改变入射射光的色色温。常常用的透透光率有有100%、25%、、10%等。(3)色温滤色色片和中中性滤色色片(CC/ND)1、基本步骤骤①选择与现现场拍摄摄光源相相符(色色温相符符)的滤滤色片；；②在现场拍拍摄光源源下，拍拍摄某一一标准白白卡或白白色物体体(如白白纸、白白墙等)；③将镜头光光圈放在在自动状状态；④按动自动动白平衡衡按钮数数秒钟，，白平衡衡自动调调好，这这时寻像像器上显显示白平平衡调好好的信号号(显示示指示灯灯或字母母或文字字等)。。附录:摄像机白白平衡调调整的基基本操作作步骤及及注意点点2、注意点①白平衡调调整卡一一般占屏屏幕的70%~80%,不小于于屏幕的的1/8就可以以了(白白色的比比例太小小,调整整会无目目标,占占满屏幕幕会因为为没有比比较造成成调整时时的失调调。)。。②不要在白白平衡调调整指示示没有出出现OK显示时时移动摄摄像机。。③应该和被被拍摄物物体在同同一照明明光源下下进行调调整;在在混合光光线的情情况下,应该在在起主要要作用的的光源照照明下进进行调整整。④变换场景景,如由由室内到到室外,或一天天的不同同时候进进行拍摄摄时,在在开拍前前,要进进行白平平衡调整整。附录:摄像机白白平衡调调整的基基本操作作步骤及及注意点点3、对于镜头头盖是原原配白色色的一体体化摄录录像机，，白平衡衡调整的的基本方方法*使机器处处于手动动白平衡衡调整状状态,并并用白色色镜头盖盖将镜头头罩上,打开自自动光圈圈,焦距距变到最最短(广广角W),手动动调焦调调到无限限远,校校色片拨拨到“室室外”或或有太阳阳等标记记的档位位,然后后把机器器对向天天空,但但不能直直接指向向太阳,接着按按一下白白平衡调调整按钮钮,当寻寻像器中中“W””或相应应指示灯灯闪烁几几下后熄熄灭,表表明白平平衡已调调整好。。附录:摄像机白白平衡调调整的基基本操作作步骤及及注意点点①分色棱镜镜的组成成*由(A)、(B)和(3)三三部分粘粘合组成成,在Mr、Mb面(1)和(2)上分分别涂上上不同厚厚度的干干涉膜。。*Fr、Fg、Fb分别表示示红、绿绿、蓝CCD,它们的的感光面面直接与与三块棱棱镜的一一个面粘粘合在一一起。(4)分色棱镜镜(分光光镜)C*当光线投投射到Mr面上时，，红光被被反射而而其他光光则能透透过。*透过Mr面的光进进入Mb时,蓝光光被反射射而让余余下的绿绿光透过过。*光线在介介质中所所走的路路程与介介质折射射率的乘乘积称为为光程，，红、绿绿、蓝三三路的光光程应严严格一致致。②分色棱镜镜的分色色过程C*摄像器件件主要完完成光电电转换作作用，其其性能指指标决定定着摄像像机图像像信号的的质量，，目前主主要有CCD和和CMOS固体体摄像器器件两类类。其中中，CCD占多多数。*固体彩色色摄像机机是将CCD摄摄像器件件装在分分色系统统的成像像面上，，具有画画面均匀匀性好、、灵敏度度高、几几何失真真小、重重合精度度高、惰惰性小、、抗强光光照射、、耐冲击击抗振动动、小巧巧及寿命命长等优优点。3、摄像器件件固体摄像像器件CCD及及分色棱棱镜系统统①CCD的的单元结结构*在P型硅硅上涂一一层氧化化硅薄膜膜作为绝绝缘层，，在氧化化硅上淀淀积一个个透明金金属电极极，就形形成金属属氧化物物半导体体(MOS)，，称为一一个CCD单元元。(1)CCD器器件的结结构及工工作原理理*若在电极极(栅极极)上加加一个正正电压，，它所形形成的电电场(穿穿过氧化化硅薄膜膜)排斥斥P型硅硅中的多多数载流流子，在在电极下下构成一一个电荷荷耗尽区区，而在在氧化硅硅-P型型硅界面面上得到到一个可可以储存存少数载载流子的的势阱，，所加的的偏压越越大势阱阱就越深深。CCD单元结构示意图*当透过透明的的金属电极的的光线照射在在P型硅半导导体上时，在在硅晶体内会会激发出一个个电子-空穴穴对，在耗尽尽区的电场作作用下，空穴穴流入P型衬衬底，电子被被收集到由MOS结构所所形成的势阱阱中，即形成成电荷包。②光电转换和电电荷储存CCD单元结构示意图*势阱中所捕获获的电子数目目与该处的光光照强弱成正正比，光照越越强，对应的的势阱所捕获获的电子数就就越多。这样样，就完成了了光电转换和和电荷储存。。*右图分别是由由一行CCD单元组成的的一个线阵CCD结构与与电荷转移示示意图和被称称为三相驱动动时钟脉冲电电压的波形示示意图。*在线阵CCD结构中，每每3个CCD单元为一组组，每个CCD单元的电电极(栅极)分别与3个个相位不同的的时钟脉冲电电压U1、U2、U3相连。③电荷的转移和和输出*每个电极下面面势阱内的电电荷包通过转转移后，顺序序向外电路输输出，并转换换成信号电流流或电压的形形式，由外电电路放大和处处理。*三相脉冲驱动动方式为最基基本的方式。。为使传送速速度快，可采采用二相脉冲冲驱动方式。。为了传送更更可靠，可采采用四相脉冲冲驱动方式。。③电荷的转移和和输出*根据制作工艺艺和电荷转移移方式的不同同，CCD摄摄像器件分为为行间转移式式(IT)、、帧间转移式式(FT)、、和帧-行间间转移式(FIT)三种种基本形式。。*最新型的CCD摄像器件件是在这三种种基本形式上上进行改进和和创新。(2)CCD摄像器器件的主要类类型A、基本组成*由列感光单元元(感光器)、列垂直移移位寄存器和和水平移位寄寄存器组成。。*列感光单元(感光器)与与列垂直移位位寄存器相间间排列，最下下面是水平移移位寄存器。。①行间转移式(IT)CCD摄像器器件行间转移式(IT)CCD结构示意图*场正程期间列列感光单元完完成光电转换换并积累电荷荷。(a图)*场消隐期间列列感光单元积积累的电荷包包转移到与其其对应的垂直直移位寄存器器。(b图)B、工作过程a：光电转换与电荷积累b：电荷积累*下一场场正程程期间列感光光单元重新积积累电荷包，，同时场正程程内的行逆程程期间垂直移移位寄存器将将电荷包向下下转移一个单单元，最下一一行电荷包进进入水平移位位寄存器，而而场正程内的的行正程期间间水平移位寄寄存器将一行行电荷包顺序序移至输出端端。(c、d图)B、工作过程c：电荷转移与输出d：电荷转移与输出A、基本组成*由成像区、存存储区和水平平移位寄存器器组成。*成像区主要完完成光电转换换，存储区用用于存储电荷荷。*成像区和存储储区的CCD单元数目相相同。②帧间转移式(FT)CCD摄像器器件帧间转移式(FT)CCD结构示意图*场正程期间成成像区完成光光电转换并积积累电荷。(a图)*场消隐期间成成像区积累的的电荷快速转转移到对应的的存储区。(b图)*下一场场正程程期间成像区区重新积累电电荷包，存储储区开始转移移和输出电荷荷，其基本过过程和ITCCD相同同。(c图)B、工作过程a：光电转换换和电荷积累累b：电荷转移移c：电荷转移移与输出A、基本组成*该方式是行间间转移式和帧帧间转移式的的组合。*由感光区(成成像区)、垂垂直移位寄存存器(存储区区)和水平移移位寄存器组组成。*感光器的结构构与行间转移移式相似,成成像区与存储储区之间的关关系类似于帧帧间转移式。。③帧-行间转移移式(FIT)CCD摄像器器件帧-行间转移移式(FIT)CCD结结构示意图*场正程期间成成像区完成光光电转换并积积累电荷。(a图)*场消隐期间开开始后,首先先以极快的速速度将所有列列感光器积累累的电荷快速速转移到与其其对应的垂直直移位寄存器器,(b图)B、工作过程a：光电转换换与电荷积累累b：电荷转移移*紧接着又以极极快的速度将将垂直移位寄寄存器的电荷荷转移至存储储区。(c图图)*存储区电荷的的转移和输出出过程与帧间间转移式类似似。(d图)B、工作过程c：电荷转移移d：电荷转移移与输出*视频信号处理理系统的主要要作用是对摄摄像器件输出出的图像信号号进行预放大大，然后对三三基色图像信信号进行各种校正、补偿处理，再送入入彩色编码器器进行编码变变换，得到包包含亮度信号号和色度信号号及复合的视视频信号输出出。4、视频处理摄像机视频信信号放大与处处理电路基本本组成图*主要作用是把把摄像器件输输出的微弱信信号放大，供供后级的视频频处理电路使使用。还要负负责高频提升升，以便展宽宽频带和获得得良好的幅频频特性。*电路要求具有有低噪声、高高增益以及宽宽频带等特性性。(1)预放器(前置放大器器)*摄像机上都设设有增益选择择开关，它们们与机内增益益选择电路相相连。*增益选择多数数都是正分贝贝数，常用于于低照度下提提升信号电平平，此电路也也称增益提升升电路。*增益控制电路路通过固定绿绿电路放大器器增益，控制制红、蓝两路路的增益，以以改变红、绿绿、蓝信号电电平的相对比比例，从而实实现白平衡调调整。(2)增益选择与控控制①黑斑效应*由于色渐变效效应，镜头像像场亮度的不不均匀，摄像像器件成像面面灵敏度的不不均匀以及投投射背景光的的不均匀等，，都会引起电电视图像亮度度上的不均匀匀，导致图像像中出现大面面积暗斑或色色斑的现象。。(3)黑斑校正A、静态黑斑*图像信号本身身没有畸变，，只是迭加了了一些不均匀匀的附加信号号，如不均匀匀的背景光照照射引起的阴阴影等。B、动态黑斑*摄像器件输出出的图像信号号本身受到一一种附加信号号的调制，如如摄像器件成成像面灵敏度度的不均匀性性引起的信号号不均匀。②黑斑效应的类类型A、静态校正(加加法补偿)*在电路中产生生一个与附加加信号波形相相反的校正信信号。B、动态校正(乘乘法补偿)*在电路路中产产生一一种与与附加加信号号波形形相反反的校校正信信号，，并用用该校校正信信号对对图像像进行行再调调制。。③黑斑的的校正正方法法A、由行、、场消消隐脉脉冲信信号经经积分分而得得到的的行频频与场场频的的锯齿齿波信信号。。B、将行频频与场场频的的锯齿齿波信信号经经积分分而得得到的的行频频和场场频抛抛物波波信号号。*以上两两种校校正信信号的的幅度度和极极性都都能任任意调调节，，并组组合在在一起起，形形成视视频的的全校校正信信号。。④两种校校正信信号①彩色校校正的的必要要性*为了正正确重重现被被摄景景物的的彩色色，摄摄像机机的光光谱响响应特特性应应与接接收端端显示示器件件三基基色的的混色色曲线线相一一致。。*事实上上，在在三基基色混混色曲曲线中中，每每条曲曲线除除了各各自具具有的的正主主瓣外外，还还有正正次主主瓣、、负次次瓣。。*而从摄摄像镜镜头到到摄像像器件件各部部分的的光谱谱响应应曲线线只能能提供供近似似的正正主瓣瓣响应应(主主要靠靠分色色棱镜镜)提提供正正次瓣瓣响应应是困困难的的，提提供负负次瓣瓣响应应更不不可能能。(4)彩色校校正A、修正法法(缩缩窄主主瓣法法)*略去光光谱响响应的的负区区而只只保留留其正正区，，并将将正区区适当当压缩缩，以以使重重现彩彩色的的失真真程度度限制制在允允许的的范围围内。。*该法除除了不不够精精确外外，还还因减减少了了CCD入入射光光的能能量而而使摄摄像机机灵敏敏度有有所下下降。。②彩色色校校正正的的方方法法B、、线性性矩矩阵阵法法*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分设设法法用用矩矩阵阵电电路路给给予予近近似似恢恢复复。。*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谱响响应应负负区区所所造造成成的的彩彩色色失失真真。。*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进行行可可变变的的彩彩色色校校正正。。②彩色色校校正正的的方方法法*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性失失真真，，表表现现在在两两个个方方面面：：一是是灰度度失失真真，，即即电电视视图图像像亮亮度度层层次次的的压压缩缩与与扩扩张张；；二是是色度度失失真真。。*在摄摄像像机机中中对对此此失失真真的的校校正正称称为为校正正。。*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(连连续续式式校校正正)和和二二极极管管开开关关式式校校正正(折折线线式式校校正正)。。(5)校正正①孔阑阑效效应应*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，，这这时时则则根根本本反反映映不不出出图图像像细细节节的的变变化化的的现现象象。。*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下降降，，而而相相频频特特性性不不变变。。(6)轮廓校正正(增强强)*轮廓校正正(增强强)电路路就是使使图像中中的轮廓廓和细节节的分界界线得到到加强，，从而增增强图像像的清晰晰度。*处理方法法是：首先取出图像像信号中中与有亮亮度突变变的图像像轮廓边边缘相对对应的部部分，经经加工处处理后，，再加到图像像信号中中，以补补偿该部部分因孔孔阑效应应而造成成的边缘缘模糊，，提高图图像的清清晰度。。③智能型轮轮廓校正正②轮廓校正正(增强强)*经过放大大与处理理的图像像信号需需要混入入消隐脉脉冲，建建立起2%~5%的黑黑电平，，即把消消隐电平平与黑电电平分开开。*图像信号号所经过过的多级级钳位电电路会在在扫描逆逆程中产产生杂波波，混入入消隐信信号后，，消隐期期内的杂杂波被““顶”了了出来，，经黑切切割后消消隐脉冲冲更符合合标准并并且切掉掉了杂波波。(7)混消隐、、黑/电电平控制制及黑/白切割割*为了切除除因拍摄摄灯光、、高反光光物引起起摄像机机的图像像电平过过高，影影响电路路正常工工作而设设置的电电路———白切割割电路。。*摄像机中中100%的图图像信号号电平为为0.7VP-P，切割电电平在115%左右。。*自动拐点点(动态态对比度度控制DCC)电路(7)混消隐、、黑/电电平控制制及黑/白切割割*把经过补补偿、校校正处理理的三基基色信号号R、G、B由矩阵电电路变成成亮度信信号Y、、蓝色差信号号(B-Y)和和红色差信号号(R-Y)。。然后对对两个色色差信号号进行压压缩和低低通滤波波，再对对两个色色差信号号进行逐逐行倒相相正交平平衡调制制，获得得色度信信号。最最后将色色度信号号与延时时后的亮亮度信号号混合成成彩色全全电视信信号。5、编码器(PAL制)PAL制制编码器器方框图图(1)彩色电视视同步信信号发生生器产生生的符合合电视标标准(幅幅度、频频率、相相位、波波形)的的7种脉脉冲信号号：①行、场复复合同步步，②行、场复复合消隐隐，③色同步，，④P脉冲，，⑤彩色副载载波。6、同步信号号发生器器①实现各同同步脉冲冲间严格格的频率率关系，，用它来来形成各各种形状状的同步步脉冲，，称为定定时部分分。②由定时部部分产生生的信号号形成上上述各种种规定波波形标准准的同步步脉冲，，并保证证它们有有严格的的时间相相位关系系，称为为同步脉脉冲形成成部分。。③把产生合合乎标准准的同步步信号放放大到规规定的幅幅度，由由脉冲分分配放大大器馈送送给需要要的位置置。(2)同步信号号发生器器具有的的功能A、台从锁相相*指本地同同步机的的频率和和相位受受控于外外地同步步机的频频率和相相位。B、台主锁相相*指外地同同步机的的频率和和相位受受控于中中心台的的频率和和相位。。*具有锁相相功能的的目的是是保证不不同的同同步信号号在频率率和相位位上严格格一致。。*同步信号号发生器器的锁相相功能已已由数字字帧同步步器代替替。④具有台从从锁相和和台主锁锁相功能能第三节完完主要内容容：1、电荷耦合合器件2、分解力3、灵敏度4、信噪比5、量化比特特数6、其他技术术指标四、摄像机的的主要性性能指标标(1)CCD类类型*目前，摄摄像机用用CCD主要有有行间转转移(ITCCD)、帧间间转移(FTCCD)和帧帧-行间间转移(FITCCD)3种类型型。*3种类型型各有优优缺点，，ITCCD应用最最普遍，，FTCCD使用较较少，FITCCD用在较较高档的的摄性机机中。*现在，经经过改进进的新型型CCD，都能能提供16:9的画面面、有更更宽的动动态范围围和最小小的拖尾尾、有更更高的灵灵敏度和和信噪比比、较暗暗环境下下也能获获得良好好的画面面。1、电荷耦合合器件*指对角线线长度，，用英寸寸表示。。CCD尺寸越越大，图图像的感感光区越越大，像像素数越越多，图图像质量量越好，，价格也也越高。。*常见的尺尺寸主要要有2/3、1/2、、1/3、1/4、1/5等等等。几几种CCD尺寸寸比较如如下表：：(2)CCD尺尺寸*一般家用用级采用用单片CCD，，专业、、广播级级多采用用3CCD。(3)CCD数数量CCD总像素与有效像素的关系*CCD像像素数是是体现CCD摄摄像器件件解像能能力的重重要指标标。*CCD摄像像器件件上的的感光光单元元称为为像素素。*像素数数越多多，构构成画画面的的微粒粒就越越小，，分辨辨率就就越高高，图图像就就越细细腻。。*一般数数字摄摄像机机只需需要50万万有效效像素素就能能形成成500线线的清清晰度度。(4)CCD像素素数*摄像机机分解解图像像细节节的能能力。。包括括水平平和垂垂直分分解力力。(1)垂直分分解力力*指沿垂垂直方方向分分解图图像细细节的的能力力。主主要由由电视视制式式规定定的扫扫描行行数决决定。。各种种摄像像机差差别不不大。。*摄像机机技术术手册册中，，一般般只给给出画画面中中心的的水平平(极极限)分解解力。。2、分解力力*指沿水水平方方向分分解图图像细细节的的能力力。*计算和和测量量水平平分解解力的的方法法有两两种,一种种是用用调制制度测测试卡卡，另另一种种是用用分解解力测测试卡卡。*CCD摄像像机的的水平平分解解力与与水平平方向向像素素数的的多少少有关关,像像素数数越多多，水水平分分解力力越高高。在在像素素数一一定的的情况况下，，采用用空间间偏置置技术术可以以提高高摄像像机水水平分分解力力。(2)水平分分解力力*水平分分解力力的单单位是是电视视(TV)线，，它并并非是是指感感光面面宽度度内所所能分分解的的实际际线数数，而而是指指在水水平方方向上上等于于像高高宽度度内的的线数数。*电视系统中中，将这样样折算后的的线数定义义为电视线线，简称TV线。(3)一点说明*摄像机的光光电灵敏度度简称为灵灵敏度。*灵敏度有两两种表示方方法。(1)用摄像器件件输出的光光电流与通通入感光面面上的光通通量之比Q表示Q=Is/(A/lm)*此式反映的的主要是摄摄像器件的的光电转换换能力，为为早期采用用的测量方方法。3、灵敏度*测量条件：：色温3200K、、照度2000Lx、反射系系数89.9%的灰灰度卡，并并关闭电子子快门———标准情况况。*额定输出电电平：在波波形监视器器上得到幅幅度为100%(即即0.7VP-P)的视频信信号。*如JVC公公司产生的的GY-DV500摄像机的的灵敏度为为F11，，2000Lx。*此种测量方方法所表示示的灵敏度度除与摄性性器件有关关外，还与与视频电路路增益有关关。(2)用在一定测测量条件下下,摄像机机达到额定定输出时所所需的光圈圈来表示*摄像机灵敏敏度越高，，最低照度度越小。*最低照度除除与灵敏度度有关外，，还与最小小光圈数、、最大增益益等因素有有关。*在最低照度度环境下拍拍摄的画面面噪声大、、信号弱、、景深浅、、实际使用用价值不大大。*目前，专业业摄像机一一般以F11、2000Lx作为灵敏敏度的标准准值。*与灵敏度密密切相关的的一个量-最低照度参考答案：：灵敏度标注注为F11/2000lx的的摄像机表表示该摄像像机关掉电电子快门后后,拍摄某某一标准景景物(如3200K、2000lx、、89.9%的反射射系数)时时，为使摄摄像机有0.7VP-P的视频信号号输出，光光圈应设置置在F11。灵敏度标注注为F1.4/0.75lx的摄像机机表示该摄摄像机当增增益拨置最最大，关掉掉电子快门门，光圈设设置为F1.4，在在0.75lx照度度下，摄像像机的视频频信号应有有0.7VP-P的输出。实例:一台摄像机机标注的灵灵敏度为F11/2000lx，另一一台则标注注为最低照照度F1.4/0.75lx，请问它它们各代表表什么含义义？*有用信号(S)与噪噪声(N)的比值。。*摄像机信噪噪比定义为为图像信号号的峰峰值值(USP-P)与杂波信信号的峰峰峰值(UNP-P)之比,并并用分贝数数表示：S/N=20lg(USP-P)/(UNP-P)*信噪比与CCD、预预放器输入入电路、预预放器、视视频处理电电路等的噪噪声技术指指标有关。。*广播专业用用摄像机的的信噪比一一般均高于于60dB。信噪比比越高，画画面越干净净，图像质质量越高。。4、信噪比*ITU-R601建建议对演播播室数字信信号编码规规定的最低低要求是8比特量化化。*广播级摄像像机的A/D转换的的量化级数数多为12比特。高高级机有用用14比特特的。5、量化比特数数(1)几何失真*指重现景物物图像与原原图像几何何形状的差差异程度。。由摄像机机的光学系系统安装误误差等引起起的。主要要表现为枕枕形、桶形形、梯形、、抛物形、、S形失真真等。*失真的大小小用失真的的偏移量与与像高的百百分数来表表示，失真真小于1%时，人眼眼看不出失失真。*CCD摄像像机的几何何失真极小小，用目前前的测试仪仪器很难测测量出来。。6、其他技术指指标*摄像时，三三片摄像机机的光学系系统要将一一幅彩色图图像分解为为3幅单色色图像，3幅单色图图像的空间间和几何位位置必须重重合在一起起才能得到到清晰度高高、颜色逼逼真的电视视图像；否否则合成后后的图像必必有红、绿绿、蓝边出出现，严重重时一条白白线会变成成红、绿、、蓝3条线线。*重合误差的的大小一般般用红路(或蓝路)相对于绿绿路的偏移移量与像高高之比的百百分数表示。*目前使用的的3CCD摄像机的的重合误差差在整个画面上通常常均小于0.05%。(2)重合误差两款JVC摄像机(三片)的主要性能能指标型号及参数JVCGY-DV500ECJVCGY-DV5001ECCCD1/2英寸IT型,44万有效像素←模/数转换10Bit12Bit灵敏度(2000Lx)F11F13水平分解力(TV线)800←信噪比60dB62dB光学系统F1.4←内置滤光片3200k、5400k、6200K3200k、5600k、5600k+1/8ND5600K+1/64ND最低照度0.75lx0.45lx最大增益33db36db数字采样DV8bit13.5MHz

4:2:0←记录磁带MiniDV磁带MiniDV/标准DV磁带快门速度1/60――1/2000←清晰扫描选择50.1~2067.8Hz50.1~2067.8Hz重合精度小于0.05%(全区、无镜头)←松下AG-DVC180B摄摄像机规格格松下AG-DVC180B摄摄像机规格格松下AG-DVC180B摄摄像机规格格松下AG-DVC180B摄摄像机规格格松下AG-DVC180B摄摄像机规格格松下AG-DVC180B摄摄像机规格格第四节完主要内容：：1、寻像器2、话筒3、电池4、电缆5、支撑装置五、摄像机的主主要附件(1)寻像器的组组成*寻像器实质质是一个小小型黑白或或彩色监视视器，显示示尺寸为1~7英寸不等等。*寻像器由电电路、显示示器(CRT或LCD)及45度平面面镜和目镜镜等组成。。*专业级和广广播级摄像像机的寻像像器一般都都是黑白的的。1、、寻像像器器*作为为摄摄像像取取景景用用。。*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、、变变焦焦和和选选择择光光圈圈等等操操作作。。*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使用用。。*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信息息等等。。(2)寻像像器器的的作作用用PAL制制电电视视系系统统所所使使用用的的彩彩条条信信号号以以及及其其单单色色效效果果实例例:如何何正正确确使使用用寻寻像像器器？？①将将B(亮亮度度)、、C(对对比比度度)旋旋钮钮调调到到最最小小状状态态；；②旋旋动动B旋旋钮钮，，直直到到彩彩条条最最右右边边的的黑黑条条刚刚刚刚出出现现；；③旋旋转转C旋旋钮钮，，直直到到彩彩条条最最右右边边的的黑黑条条刚刚刚刚与与和和它它相相邻邻的的蓝蓝条条分分开开；；④转转动动P（（锐锐度度））旋旋钮钮，，直直至至自自己己喜喜好好的的锐锐度度程程度度（（如如果果有有锐锐度度调调整整旋旋钮钮的的话话））；；⑤转转动动寻寻像像器器目目镜镜上上的的屈屈光光度度调调节节环环,以以适适应应自自己己的的视视力力；；⑥调调节节寻寻像像器器的的目目镜镜长长度度及及与与机机身身的的距距离离，，以以适适应应自自己己的的用用眼眼习习惯惯。。参考考答答案案：：*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筒电电缆缆提提供供。。2、、话筒筒*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、、锂锂离离子子等等，，电电压压有有7.2V、、12V、、14V等等。。*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(安安时时)或或mAH(毫毫安安时时)为为单单位位。。3、、电池池(1)电池池的的充充电电(2)电池池的的使使用用(3)电池池的的清清洁洁(4)电池池的的保保存存*电池池使使用用时时要要注注意意的的几几点点*摄像像机机与与摄摄像像机机控控制制单单元元(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过电电缆缆连连接接。。*电缆分为二芯芯同轴、三芯芯同轴、多芯芯及光纤等。。*数字摄录像设设备之间信号号的传输一般般使用二芯、、三芯同轴或或光纤，不使使用多芯电缆缆。4、电缆三同轴CCU控制器26芯-26芯连接电缆缆*摄像机的支撑撑装置包括三三脚架连接器器(适配器或或托板)、云云台、三脚架架、升降架或或升降机。*选择托板时必必须与所用的的摄像机底部部结构和尺寸寸相配。5、支撑装置托板云台三脚架大型三脚架普通三脚架架上摄像机后后的三脚架架上摄像机后后的摇臂及三三脚架1、如何对彩色摄摄像机进行分分类？2、简述彩色摄像像机的基本组组成和工作原原理。3、彩色摄像机镜镜头中的色温温滤色片和中中性滤色片各各用什么作用用？4、黑斑效应是怎怎样产生的？？如何