教育电视系统chapter02

教育电视系统主讲人：陈迪华中师范大学信息技术系影视技术教研室导学(教育)电视节目的一般制作流程是怎样的？在制作流程中，每个步骤会使用哪些设备？（教育）电视节目制作设备中，你认为最首要的是哪种设备？你在购买该设备时，你会考虑该设备哪些方面的因素？第二章摄像机本章内容第一节 摄像机的分类与组成第二节 摄像机的光学系统第三节 摄像管第四节 固体摄像器件第五节 视频信号的放大和处理第六节 摄像机的自动检测控制第七节 摄像机的性能指标和调整及使用教学目标：见书P.3第二章摄像机第一讲主要内容第一节 摄像机的分类与组成第二节 摄像机的光学系统学习目标掌握摄像机的分类标准，了解不同种类之间摄像机的性能和功能的差别掌握摄像机的大概工作原理和主要组成部分掌握摄像机光学系统的工作原理，特别是光学系统中存在的常见问题及其如何校正理解光学系统的性能指标。2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

1．按性能和用途分类（1）广播电视用摄像机（用于电视台和节目制作中心，清晰度700-800线，信噪比60dB以上）（2）专业用摄像机（业务级摄像机一般常用于教育部门的电化教育及工业监视等系统中）（3）家用摄像机（在教学中也常使用此档级的摄象机制作节目或开展微格教学等）摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

2．按制作方式来分（1）演播室制作（ESP）用摄像机

（2）现场节目制作（EFP）用摄像机（3）电子新闻采集（ENG）用摄像机摄像机的组成

摄像机的发展历史链接2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

3．按摄像器件的类型分类（1）摄像管摄像机（2）固体摄像机摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

4．按摄像器件的数量分类（1）三管和三片摄像机（2）两管和两片摄像机（3）单管和单片摄像机摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

5．按摄像器件的尺寸分类（1）1又1/4英寸管摄像机（5）2/3英寸CCD摄像机（2）1英寸管摄像机（6）l/2英寸CCD摄像机（3）2/3英寸管摄像机（7）l/3英寸CCD摄像机（4）1/2英寸管摄像机（8）l/4英寸CCD摄像机摄像机的组成摄像机的发展历史

摄像管摄像器件CCD固体摄像器件CCD固体摄像器件2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类

6．摄录一体机摄像机和录像机结合成一体的设备。可分离型摄录一体机是摄像机配以附加器件，可单独作为摄像机用；不可分离型摄录一体机是摄像机与录像机完全组合成一个整体，不可分离。摄录一体机有多种档次，高档的一体化摄录机可用于ENG，家用摄像机一般是低档的一体化摄录机。摄像机的组成摄像机的发展历史

摄像机图片展示摄像机图片展示摄像机图片展示摄像机图片展示摄像机图片展示摄像机图片展示2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类摄像机的组成摄像机的发展历史

？摄像机是怎样完成视频信号的输出过程？2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类摄像机的组成摄像机在拍摄过程中，要经过“光——电”这一重要步骤；摄像机主要由三部分组成：（1）摄像光学系统（2）摄像器件（3）电路系统

摄像机的发展历史

彩色摄像机的基本结构图分色示意2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类摄像机的组成摄像机的发展历史

2.1摄像机的分类与组成摄像机的分类摄像机的组成摄像机的发展历史

注：摄像机的发展历史其中主要是摄像机中电路元件结构和摄像器件的发展历史。从电路元件结构上可以大致分为三个时期：电子管时期（60年代前）晶体管与集成电路时期（60年代至80年代）数字信号处理时期（90年代开始）从摄像器件上可分为：光电发射型摄像管时期（以40年代超正析像管为代表）光电导型摄像管时期（以60年代氧化铝摄像管为代表）CCD固体摄像器时期（70年代进入实用化阶段）2.1摄像机的分类与组成摄像机的发展大事记1933年第一支具有实用价值的全电子化摄像管问世，从此，电视摄像技术便由原始的机械电视时期进入了电子电视时期。1946年超正析像管正式用于广播电视中的三管式彩色摄像机之后，彩色摄像技术便揭开了新的一页。随着摄像管技术的发展，60年代初，氧化铝摄像管研制成功，在灵敏度、信噪比以及分辨力等方面都明显优于超正析像管，更适合于彩色摄像机，使彩色摄像技术又有了新的发展。60年代后期，由于荷兰飞利浦公司研制成功了25.4毫米（1英寸）氧化铅摄像管，为彩色摄像机小型轻量化以及扩大应用范围创造了必要条件，紧接着两管及单管摄像机也应运而生。70年代开始在应用电视方面崭露头角的CCD固体摄像机，由于具有许多摄像管摄像机所不及的显著优点，发展十分迅速。随着技术及工艺方面的日益成熟，80年代后期CCD彩色摄像机开始进入广播电视领域。例如：功耗小、寿命长、可靠性高、无情性、会聚性能好、光谱范围宽、动态范围大、信噪比高以及防振、防冲击、防电磁场等等，体积小、重量轻、功耗省，不仅携带方便，而且价格便宜，为ENG创造了条件。美国RCA公司于1983年研制成的三板式CCD彩色摄像机，机内设有分光三棱镜，三原色光分别经过三块独立CCD影像感应器处理，在主要技术指标方面已接近或达到了常规的广播用三管式彩色摄像机水平，部分指标甚至超过三管式彩色摄像机。2.2摄像机的光学系统摄像机中的光学系统是对进入到摄像机中的光及其成像过程进行控制的部分。控制包括（？）：入射光量的大小成像的位置、大小、清晰度对光的颜色进行调整和分解摄像机光学系统主要包括三部分：（1）外光学系统(镜头)（2）内光学系统(分光(色)系统)（3）中性滤光片和色温滤光片？各部分分别控制上述哪些方面？2.2.1镜头及其相关镜头的工作原理镜头应实现的功能调焦变焦控制光量像的大小和清晰度——透镜（组）—像的亮度——光圈镜头结构图注意观察，请问你发现了什么？镜头结构及工作示意图问题：1.为什么，凹凸要成对出现？2.光圈能不能放在全部透镜组的前面或后面？3.为什么移动一个透镜组就能实现焦距的改变？4.如何保证焦距改变而像平面不变？2.2.1镜头及其相关透镜成像误差球差色差几何畸变球差的形成色差的形成几何畸变的形成几何畸变的形成2.2.1镜头及其相关透镜成像误差补偿（校正）球差及色差的补偿几何畸变的补偿2.2.1镜头及其相关透镜成像误差补偿（校正）球差及色差的补偿几何畸变的补偿球差及色差的补偿球差及色差的补偿2.2.1镜头及其相关透镜成像误差补偿（校正）球差及色差的补偿几何畸变的补偿2.2.1镜头及其相关透镜成像误差补偿（校正）球差及色差的补偿几何畸变的补偿2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

1)成像面与焦距的关系

1/f=1/S+1/S′

由于S>>f，所以上式成为S′≈f

即摄像管的靶面位置S′，应该接近于摄像光学透镜系统的焦点f，这是摄像系统比较特殊的地方。另外，当f改变时，S′也变，即成像面改变。2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

2)成像大小与焦距的关系

透镜放大率m：有m=S′/S

由上式当S>>f时，S′≈f，故m=f/S

即放大率是焦距和物距的函数。 当S=常数时，则m与f成正比，即定点拍摄静止物体时，像的大小随f而变化。 当要求m一定时，则s与f成正比，即定点拍摄活动物体时，如果要保证物体在画面中的大小不变，则要改变焦距。2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

3)视场角与焦距的关系视场角（即拍摄范围）是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或像面的线长度时（Hl或H2，即水平、垂直或对角线）所张的角度在图中的θ角就是视场角。

2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

4)像面照度与焦距和透镜孔径的关系

d：光阑的直径D:有效孔径（又称入射光瞳）像面照度是像面上单位面积内的亮度。(1)入射光量与透镜的孔径大小有直接关系(2)由m≈f/s可知，焦距越长，像面越大，当透镜的光圈孔径和物体的距离一定时，像面照度就会变低2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

4)像面照度与焦距和透镜孔径的关系

考虑上述两个因素对像平面照度的影响，通过统计测算得到像平面的照度E与（D/f）2成正比，即

E∝（D/f）2 D/f称为透镜的相对孔径.由于一般f＞D，所以习惯上都用相对孔径的倒数（f/D）采标记光圈的大小，称为光圈指数F，故

E∝（D/f）2∝1/F2

即光圈指数或F指数值愈小，则透光能力越大。

2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

5)景深与焦距的关系

2.2.1镜头及其相关变焦距镜头

6)变焦距镜头的实现1/f=

1/f1+1/f2-d/f1f2在实用中总希望组合透镜变焦比尽量大一些（变焦比n等于最长焦距比最短焦距），由上式可以看到，在d一定的条件下，采用一个正透镜（f1=1）和一个负透镜（f2=-1）组合方案，要比采用两个正透镜的组合透镜变焦比大。镜头的结构图镜头结构及工作示意图NV－MVI型注意：不同的镜头在设计时，所用透镜片数不一样！2.2.1镜头及其相关变焦距镜头的技术参数和特性调制传递函数（MTF）透光率与光谱特性几何失真近摄距离和后截距调制传递函数（MTF）用来表示镜头的分解力，成像的清晰度。像面上实际的亮度变化幅度与理想的亮度变化幅度或者粗条纹的亮度幅度之比，定义为镜头的调制度。调制传递函数（MTF）以调制度作纵坐标，以相应条纹的密度（线对数／毫米）作横坐标，描绘出各种不同宽度条纹的调制度曲线，称为调制传递函数（MTF）。调制传递函数（MTF）由于镜头中心处失真与像差小，中心分解力也较好，而边缘就差些一般要求Ⅰ区的MTF值不小于0．6（对于某一严格规定的黑白测试条纹而言）一般情况下，传递函数（MTF）还与光圈指数大小有关。透光率与光谱特性透光率:光路中放入镜头时，光度I与没有镜头时光度I0之比的百分数表示。要求镜头的透光率大，愈大愈有利于提高摄像灵敏度。对杂散光要控制在一定范围内，长焦距的杂散光要小于5%，短焦距小于3％。镜头的透光率与入射光的波长有关，不同波长的光的透光率不同，这种特性称光谱特性。可见光的波长及对应颜色：紫380-450nm

蓝450-490nm

绿490-560nm

黄560-590nm

橙590-630nm

红630-780nm几何失真摄像镜头会产生桶形失真和枕形失真；失真虽然可以校正，但完全消除失真是不可能的。失真的度量： G=ΔH/H×100%20~600变焦距镜头mm的整个焦距变化范围内不大于0.5％。近摄距离和后截距在f不变的条件下，当物距S减小时，像距S′会增大。而S’≈f，产生了矛盾；当S减小到低于某一最小值时，便超出调节范围，像面无法落在摄像管的靶面上，像就出现模糊不清，此时，物距S称为近摄距离。一般约0.3~1.5m；因此，如要拍摄近距物体时，常用微调镜头的焦距来补偿S′的变化。对于彩色摄像机，在镜头与摄像器件表面之间要安装分光棱镜，镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称为后截距。分色示意1.如何将混合色的光分出不同的颜色？2.如何只留下我们需要的颜色？2.2.2分色棱镜及其原理光程是光在介质中所走的路程与该介质的折射率的乘积光线I1与I2经过的路程不一样，产生光程差δ1.分光原理2.2.2分色棱镜及其原理当介质折射率n1、n0和入射角i一定时，光程差δ仅与色膜的厚度d有关。若控制色膜的厚度d，使光程差δ为入射光某一波长的整数倍时，即δ=mλ（m=1,2,3,4,……）时，两路反射光之间的相位差为0，此时分色膜上反射光强度最强。若使光程差δ为入射光某一波长的半波长的奇数倍，即δ=mλ/2（m=1,2,3,4,……）时，两路反射光之间的相位差为180°,此时分色膜上的反射光强度为0，光线全部透过分色膜。因此，如果想使某一色系的光（如红光分量）完全透射或完全反射，可选择厚度d不相同的若干层色膜，使用多层的镀膜技术。1.分光原理2.2.2分色棱镜及其原理色渐变当分色镜给定后，其折射率和厚度固定，则δ与入射角i有关，当i增大时，δ减小，因此，分光特性将随着光的入射角变化而偏移。一幅图像不同位置发出的光经过镜头后投射到分色膜时的入射角是不同的，光程差也不同，这就导致分色膜对一幅图像各部分的分光特性不一致。随着分光特性逐渐偏移，信号电平逐渐变化，使重现图像的色调也逐渐变化，这种现象称“色渐变”。

1.分光原理2.2.2分色棱镜及其原理缺点：单板在加工中要求面型质量很高，否则会在聚光束中产生像散。由于这种系统的光学结构松散，光能损失较大。2.分色镜2.2.2分色棱镜及其原理优点：减轻色渐变效应，使光在两个分色膜上的入射角减小。改善了分色特性，并对信噪比的提高有利。Fr、Fg、Fb称为谱带校正滤色片，其作用是补偿“色渐变”效应和吸收指定谱带以外的光波。减轻彩色摄像机的重量，使摄像机小型化。3.分色棱镜2.2.3色温滤色片与中性滤色片由于景物呈现的色彩与照明光源的色温有关，要使画面色彩重现正确。人眼感觉色彩还原最真实的色温是3200K。利用色温片的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。中性滤光片的作用是减弱进入光学系统的光强度，即光通量，而不改变光谱特性，以达到一定的艺术效果。色温是一种物理现象，即把金属加热到一定温度时，就呈现出有颜色的可见光。这种光随着温度的升高而变化，这种光源的温度就叫该光源的色温。01次作业课本P.921～5第二章摄像机第二讲主要内容第三节 摄像管第四节 固体摄像器件学习目标了解摄像管的结构和工作原理以及各部件的作用；掌握光电导摄像管的主要性能质量指标；了解电荷耦合器件的工作原理；掌握面阵式CCD电荷转移输出的方式，及其主要性能质量指标。2.3摄像器件摄像器件的具体作用：？完成光电转换，并完成电信号的输出。摄像器件的种类：？摄像管固体摄像器件2.3.1摄像管摄像管摄像机中实现光电转换的关键部分。摄像管的分类：一类是外光电效应摄像管（靶面受光照射时，所激发的光电子逸出靶面，从而使靶面产生与光强成正比的电位起伏）另一类是内光电效应摄像管（靶面受光照射时被激发出的光电子并不逸出靶面，而留在靶面内部参与导电，使靶面材料的电导率发生变化）,光电导材料包括：硫化锑（Sb2S3，Vidicon），氧化铅（PbO，Plumbicon），硒砷碲摄像管（Se、As、Te，Sdticon），硒化镉摄像管（CdSe，Chalnicon）硅靶摄像管（Si二极管阵列，Silicon）2.3.1摄像管-50V+300V2.3.1摄像管光电导摄像管的结构分为管内和管外两部分：管内：电子枪＋靶面管外：聚焦系统＋偏转系统＋校正系统2.3.1摄像管（1）电子枪主要部件灯丝：发射电子（2000K）阴极：积聚电子，形成电子云控制栅极：控制电子发射的方向和频率加速极：提升电子运动的上靶速度聚焦极：使电子束再次会聚，成点上靶网电极：电子束过网之前是为了吸引电子到靶的机率，过网之后是为了减小电子的上靶的速率，保护靶的寿命。2.3.1摄像管（2）靶面主要作用：将被传送的光图像变成相应的电荷图形。靶面的类型：硫化锑靶面氧化铅靶面硒砷碲靶面硒化镉靶面硅靶面2.3.1摄像管（2）靶面硫化锑靶面光导电材料Sb2S3透明导电极（SnO2）光导电膜（1～2μm）2.3.1摄像管（2）靶面氧化铅靶面光导电物质：PbOPbO本征层（I层）掺有杂质的P型PbO层N型PbO层2.3.1摄像管（2）靶面硒砷碲靶面光电导材料:硒(主)为防白斑，加入砷（As）为了增强红光灵敏度，掺入碲为防二次电子发射，在光电靶电枪侧蒸镀一层薄的三硫化二锑层As2.3.1摄像管（2）靶面硒化镉靶面光导电材料：硒化镉硫化砷层：完成电荷储能任务2.3.1摄像管（2）靶面硅靶面靶面结构与众不同的摄像管；光电导靶层并非一个整面，由数十万个性能相同的光电二极管排成阵列；像素的分解不是靠扫描电子束，而是靠一个个独立的光电二极管。

2.3.1摄像管（2）靶面课下思考如下问题：上述五种靶面的光电导材料各自的优缺点。2.3.1摄像管（3）光电导摄像管工作原理光电导管等效电路2.3.1摄像管（3）光电导摄像管工作原理光电导管的输出电压2.3.1摄像管（3）光电导摄像管工作原理暗电流：当靶面无光照射时，靶面各像素电阻值很大，在电子束两次扫描间隔内，RCC右侧电位只上升一个很小的ΔE值（由于C上所充电荷泄漏很少）。当受到下一次扫描时，则充电电流很小，该电流称为“暗电流”。暗电流应该越小越好。由于靶面的结构的不均匀性，带来暗电流大小不等，会出现“黑斑效应”2.3.1摄像管光电导摄像管的主要质量指标1．光电特性光电特性包括光电转换特性和伏安特性。光电转换特性表示在一定靶压时，摄像管输出信号电流Is与靶面光照B的关系：Is＝KBγ式中k为常数；γ为光电转换的伽玛值，其值主要与光电导材料、光照及靶压等有关。2.3.1摄像管硫化锑管与氧化铅管的伏安特性比较2.3.1摄像管光电导摄像管的主要质量指标2．灵敏度灵敏度用输出的信号电流与射入靶面的光通量Φ之比表示：但为了便于测量，习惯上用额定输出信号电流下，靶面所需的照度来表示。灵敏度的高低与靶面材料和结构有关。2.3.1摄像管光电导摄像管的主要质量指标3．光谱特性摄像管在不同波长的光照射下测出其对应的灵敏度，即光谱灵敏度曲线，简称光谱特性。摄像管的光谱特性是决定摄像机的光谱特性的关键。2.3.1摄像管氧化铅管的光谱特性2.3.1摄像管光电导摄像管的主要质量指标4．分解力（清晰度）分解力表示分解图像细节的能力。影响因素较多，最主要的是扫描电子束的聚焦特性和电荷在光电材料中的扩散。2/3英寸的摄像管靶面成像区高约6.6mm，

如要分清600条线，电子束直径必须小于22μm。2.3.1摄像管4．分解力（清晰度）电荷的横向扩散R2（面向电阻）由于R2的存在，使电荷扩散到邻近的像素上，致使两个相邻像素之间的分辨力减小。分解力的表示调制度，用某一线数（工作面在横向或纵向所容纳的黑白线数）下的输出信号幅度与40线下的输出信号幅度比的百分数表示2.3.1摄像管5．惰性光电导管惰性表现在当靶面上的光照突然变化后，仍然有剩余信号输出，即在电视图像上表现为残留着以前几幅图像的"余像"。惰性大小用下式衡量：

式中，is（0）表示光照停止前的信号电流；is（n）表示光照停止后第n场时的剩余信号电流，n越大，is（n）越小。现在规定用停止光照后60ms（n＝3）时的剩余电流is（3）来表示摄像管的惰性大小。惰性的大小与摄像管的靶面材料、靶电容大小、光照强度等因素有关。高亮度下的“开花”现象2.3.1摄像管光电导摄像管的主要质量指标6．暗电流越小越好。2.3.1摄像管摄像管电子束的聚焦与偏转自己看书2.3.2固体摄像器件优点：可靠、经济、小巧、量轻、低耗分类：电荷耦合器件----CCD摄像器件金属-氧化物-半导体器件---MOS摄像器件电荷引动器件----CPD摄像器件共同点：光电转换，得到电荷，并收集和输出电荷不同点：把集中到光敏元件（称像素）的电荷包读出到摄像元件外部的结构不一样。2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面阵CCD摄像器件三、动态分辨力与电子快门四、CCD摄像器件的性能参量2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理1．MOS电容器的结构2．光电转换和电荷储存3．电荷的转移4．CCD的电荷输出2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理1．MOS电容器的结构P型硅的作用SiO2的作用栅极的作用动画演示：势阱深度与电压的关系2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理2．光电转换和电荷储存可见光通过透明电极在硅晶体内激发出电子－空穴对，在耗尽区的电场作用下，空穴流入P型衬底，电子被收集到由MOS栅极形成的势阱中，即形成电荷包；势阱中所捕获的电荷数目与该处的光照强弱成正比，光越强，相对应的势耕所捕获的电子数越多。Flash演示2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理3．电荷的转移三相脉冲驱动方式（演示）二相脉冲驱动方式（演示）四相脉冲驱动方式（演示）2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理4．CCD的电荷输出HOG的特征与作用PG极的特征与作用输出原理（演示）2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面阵CCD摄像器件三、动态分辨力与电子快门四、CCD摄像器件的性能参量2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件1.帧转移型（FT）摄像器件2.行间转移型（IT）摄像器件3.帧-行间转移型（FIT）摄像器件4.CCD摄像器件的高光抑制功能

2.3.2固体摄像器件补充概念帧场行场逆程（场消隐期）、场正程行逆程（行消隐期）、行正程演示动画(1);(2)2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件1.帧转移型（FT）摄像器件等量的成像部分、存储部分和读出寄存器三部分组成。成像MOS和存储MOS分开。过程：场正程期内，电荷积累在成像区；场逆程期，成像区的整场电荷快速转移到存储区；下一场正程期，成像区积累新电荷，存储区所存前一场图像电荷，在行逆程期间，将一行光生电荷送进读出寄存器；行正程期间，使一行电荷向输出结构依次转移。

示意2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件1.帧转移型（FT）摄像器件优点：可以将像素做得更密集，能得到比较高的分辨力；由于成像区全部进行光电转换，因而灵敏度比较高。

缺点：尺寸较大；易产生光污染——垂直拖影（解决方法：电子快门）

2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件2.行间转移型（IT）摄像器件一个CCD芯片上完成感光、存储和读出的功能；结构上。过程：场正程期，感光部分产生电荷；场逆程期，受转移栅控制，电荷被快速转移到对应的垂直移位寄存器；下一场正程期，感光部分再次积累电荷。垂直移位寄存器中存储的电荷在每个行消隐期间垂直上移，将电荷送入水平移位寄存器；行正程期间，将水平移位寄存器中的电荷读出。（示意）2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件2.行间转移型（IT）摄像器件优点：结构简单，表面积比帧转移方式要小；取得较高的空间频率；垂直拖尾现象减轻。缺点：总的感光面积减小，故灵敏度较低；仍有光"污染"。2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件3.帧-行间转移型（FIT）摄像器件在行间转移型结构的传感器与水平移位寄存器之间附加了场存储区。过程：场正程期，成像区形成电荷包；场消隐期，电荷包首先快速一次转移到垂直寄存器中，紧接着又快速转移到下面的存储器（场存储）。下一场正程期间的工作情况与帧转移方式相同。2.3.2固体摄像器件二、面阵CCD摄像器件4.CCD摄像器件的高光抑制功能溢流沟道（OFD）——使过量电子扩散到相邻的像素之前把它们转移掉。2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面阵CCD摄像器件三、动态分辨力与电子快门四、CCD摄像器件的性能参量2.3.2固体摄像器件三、动态分辨力与电子快门动态分辨力是摄像机对动态图像所呈现的分辨力，即呈现运动画面细节的能力，是摄像机的重要指标。动态分辨力决定于正在制作的运动图像的细节，同时他也决定了后期制作中静帧画面的清晰度。动态分辨力的因素制约：摄像器件本身的惰性；曝光时间。曝光时间的控制：快门（机械快门、电子快门）课下自己看书：行间转移方式的电子快门原理电子快门的缺点：拍摄高速运动物体时，如果慢放仍然会有动画效果。2.3.2固体摄像器件一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面阵CCD摄像器件三、动态分辨力与电子快门四、CCD摄像器件的性能参量2.3.2固体摄像器件四、CCD摄像器件的性能参量1.分解力（静态）2.暗电流3.灵敏度和动态范围2.3.2固体摄像器件四、CCD摄像器件的性能参量1.分解力（静态） 由某一线数下的输出信号幅度与40线下的信号幅度比的百分数的调制度表示CCD分解力与三个因素有关：CCD的像素数电荷转移损耗电荷的横向扩散2.3.2固体摄像器件四、CCD摄像器件的性能参量2.暗电流暗电流是由热激励产生电子－空穴对形成的暗电流受温度的影响很大，即很敏感，温度每升高10℃暗电流增加一倍2.3.2固体摄像器件四、CCD摄像器件的性能参量3.灵敏度和动态范围灵敏度用必须的最低照度（Lx）来表示。提高灵敏度的方法：一是利用光学方法提高入射CCD表面的光强；二是利用相关双重取样电路来降低CCD的复位噪声和低频噪声。动态范围：所得画面最高与最低亮度的变化范围；范围大，图像则对比度范围大。下限由CCD本身的噪声决定。2.3摄像器件（P35）预放器可控增益放大电缆校正黑斑校正轮廓校正彩色校正编码器黑电平控制与杂散光校正黑白电平切割非线性校正消隐混合G0G′R′B′RGB去RB通道2.4视频信号的放大和处理一、预放器预放器的作用：又称之为前置放大器，是摄像机决定图像质量的最关键的电路单元之一。视频通道中的第一个放大器，使微弱的光变电信号变大，便于后期输出；摄像器件和光学系统选定以后，输出视频图像所能达到的极限清晰度、图像的亮度变化范围、图像彩色平衡的稳定性和电视图像的信噪比等方面的质量指标，主要由预放器提供保证。预放器的要求：要求预放器具有低噪声、高增益、线性工作范围宽、良好的频率特性，其中低噪声的重要性居首位；摄像管输出信号十分微弱，预放器必须紧挨摄像器件信号引出极（靶环），有的直接贴在信号引出极上；决定于视频信号的极限频率图像具有的灰度级的数量（决定于信道的线性动态范围）主要决定于预放器的温度稳定特性为了减少信号经电缆传输时受到的外界干扰，要求预放器必须有接近90dB的电流增益。视频信号的信杂比是信号电压的峰一峰值与杂波电压的均方根值之比，对广播级摄像机而言，要求预放器的信杂比在50dB以上，工业用机信杂比在40dB以上就可满足要求。如果预放器信杂比不高，则在电视屏幕上重现的图像将显示出颗粒状的类似雪花那样的亮点杂波干扰。为了保证图像有足够的清晰度，对广播级摄像机而言，要求预放器的频率特性在0～6．5MHZ频带内基本上是平坦的。如果在0～4.5MHz频带范围内基本上是平坦的，那么水平分辨率只有300线。二、预放器的信噪比预放器的噪波主要来源于三个方面：摄像管本身的电子器件产生的噪声电流，在理想情况下，对预放器总的信噪比影响不显著；输入电路中等效输入电阻所引起的起伏噪波；预放器第一级放大器所产生的噪波。预防器中噪波的特征：在高频部分噪波会增大，引起高频信噪比的下降，输出电压会下降。二、预放器的信噪比解决方法：反噪波校正高频补偿三、图像信号的箝位三、图像信号的箝位

三、图像信号的箝位反映为图像信号亮度变化的最低频率分量接近零，即称为直流分量在电视通道中采用交流耦合放大器，这样直流分量就丢失了，使电视图像的底色（即背景）产生失真利用电视信号单极性的特点，将消隐电平固定，此种方法称之为箝位箝位还可消除低频干扰和失真

四、黑斑校正由于靶面结构的不均匀、分色棱镜的色渐变效应、摄像镜头的亮度不均匀性、摄像管靶面灵敏度不均匀性、扫描的非线性、聚焦和电子束垂直上靶的不均匀性等等因素都将出现黑斑效应，即在重现图像上现出阴影和色斑图像上的黑斑一般分两种类型：一种是叠加型，一种是调制型。可能是由棱镜的色渐变效应或不均匀的背景光照射所引起的锯齿波信号，或由靶结构不均匀或镜头的亮度不均匀性引起的抛物波信号往往是由于靶灵敏度不均匀等因素所造成的五、增益控制与白平衡1．增益控制增益控制的目的：保证重新亮度的需要。就是为了保证在预放器输入电压变动（即目标亮度变化）时，放大器输出电压保持在一定电平不变。AGC技术路线：在电路上采用具有增益控制功能的放大器，使其增益随输入电平成反比变化。控制方法：可以是手动控制，也可以是自动控制，即自动增益控制（AGC）。五、增益控制与白平衡1．增益控制具体实现：放大器的增益能够较大范围的粗调、较小范围的微调及自动调节、遥控调节；增益控制电路包括增益粗调电路、增益微调电路和增益自动控制（AGC）电路增益粗调一般分档进行；在每一档内可由增益微调电路进行增益微调。增益自动控制（AGC）即当输入信号变化时，能自动控制放大器增益：信号强时，增益低；信号弱时，增益高，使视频处理电路的输出电平恒定五、增益控制与白平衡2．白平衡在拍摄彩色景物时，力求重现与原景物相同的彩色图像。但实际景物的光照条件、反射程度等是变化的，要使重现图像的彩色与原景物彩色相同，就必须有一个统一的标准。摄像机是按演播室内光照色温3200K的白色设计的，故白平衡的调整应该在3200K色温光照下进行。如果光照条件变了，例如在室外进行拍摄，首先应该利用色温转换片转换到3200K，然后再进行白平衡调整。五、增益控制与白平衡2．白平衡亮度方程为EY′=0.30ER′+0.59EG′+0.11EB′当白色时ER′=EG′=EB′=1此时，ER′-EY′=0，EB′-EY′=0，即色差信号为零；亦即在拍摄标准色温光照下的白色景物时，红、绿、蓝三路信号电平应相等，且为最大值，编码后亮度电平为1，色差为零。五、增益控制与白平衡2．白平衡若此时摄像机输出的三个基色信号不满足上述条件，就需要对电路的放大量分别调整，使三个基色信号电压相等，达到白平衡。摄像机上装有的色温滤色片是有限的，只能进行粗调，不可能适应自然界千变万化的照明色温，所以光靠色温滤色片不能把色温正好校正到3200K，这样，所摄的图像也可能偏色。因此，需用电路调整，达到白平衡。五、增益控制与白平衡2．白平衡若此时摄像机输出的三个基色信号不满足上述条件，就需要对电路的放大量分别调整，使三个基色信号电压相等，达到白平衡。摄像机上装有的色温滤色片是有限的，只能进行粗调，不可能适应自然界千变万化的照明色温，所以光靠色温滤色片不能把色温正好校正到3200K，这样，所摄的图像也可能偏色。因此，也需用电路调整，达到白平衡。

六、黑色电平控制与黑平衡对不同的景物，摄像机输出的R、G、B三路信号仅仅是幅度不同，而它们的参考电平——黑色电平则应当始终一致，否则显示出来的电视图像的底色就会与原来图像底色不一致，产生失真。

六、黑色电平控制与黑平衡造成黑色电平不一致的原因：三支摄像器件暗电流大小不可能完全相同；为了消除低照度下产生的惰性，对靶面投射少量的背景光的强度不可能相同；在摄像机的光学系统中，光线的乱反射总不会完全消除，其结果使三支摄像管的靶面上大部分落入了杂散光，但其强弱不同

六、黑色电平控制与黑平衡上述因素的影响反映在图像信号上，是黑色电平高低不一致，因此，需要对黑色电平进行控制和调整，使三路信号黑电平一致，即达到黑平衡。这一调整又称黑平衡调整。黑平衡调整一般分为对暗电流和背景光影响黑电平不一致的校正和对杂散光影响黑电平不一致的校正。六、黑色电平控制与黑平衡←暗电流与背景光的补偿↑杂散光的校正七、灰度校正（γ校正）校正原因：由于光电器件的非线性光电特性，使整个电视系统的光电传输特性成为非线性，即显像端电视图像的各点亮度不正比于摄像端，而存在灰度失真，彩色电视还将导致色度失真。校正原理：摄像端的光电转换器件－摄像器件显像端的电光转换器件－显像管假定：摄像管的光一电变换关系为显像管的电-光变换关系从摄像管输出到显像管输入的整个视频通路中能量非线性关系则：有：七、灰度校正（γ校正）

七、灰度校正（γ校正）为了校正由光-电转换和电-光转换所产生的非线性失真，使转输通道的γ2=1/γ1•γ3使整个电视系统的γS值等于1，即Bd=KBO，成为线性关系，完成γ校正的作用如：当γ1=1、γ3=2.2，则通道的γ2=1/2.2=0.45

七、灰度校正（γ校正）校正方法：分段校正整体校正八、彩色校正理想的摄像机光谱特性

八、彩色校正实际摄像机不可能供给具有负瓣的光谱特性，其主瓣（正瓣）的形状与理想特性的主瓣形状也会有差别，这些差别的存在会使屏幕上的图像颜色不鲜艳，有的颜色则根本显示不出来。因此，需要进行校正，使摄像机的光谱特性曲线接近理想光谱特性曲线，这种校正称彩色校正。八、彩色校正线性矩阵彩色校正采用衰减和倒相电路的方法，将有关两通路的正瓣适当压缩并倒相，叠加到那个需要负瓣的曲线上去，可以大致满足曲线所需的理想形状。八、彩色校正非线性彩色校正的基本原理设法从摄取的彩色图像信号中选出某一种需要校正的彩色信号，用此信号去加重或减轻信号本身，使其饱和度增加或减低；或者，用此信号去改变另两个彩色信号的大小，从而改变彩色的色调。九、轮廓补偿扫描电子束越细，每行所能分解的黑白条纹数越多，即水平清晰度（分解力）越高。清晰度受到电子束直径限制的现象，称为孔阑效应。

九、轮廓补偿孔阑校正仅需补偿高频幅度损失。目前倾向于从加强图像轮廓清晰度和对比度来设计孔阑校正电路，使入在主观效果上感到图像轮廓清楚，细节分明。这种对图像信号进行处理的方法称为轮廓校正。由于实际的扫描单元一般为圆型，其孔阑效应不仅在图像水平方向出现，也在图像垂直方向出现，因此，轮廓校正分为水平轮廓校正和垂直轮廓校正。2.4视频信号的放大和处理2.5三管（三片）摄像机一、三管式彩色摄像机二、三片式彩色摄像机一、三管式彩色摄像机二、三片式彩色摄像机一、自动聚焦二、自动光圈七、自动对比度压缩三、自动白平衡四、自动黑平衡五、自动电子束优化（ABO）六、自动重合2.6摄像机的自动检测控制摄像机的自动聚焦机构有许多种，基本可分为：有源方式：采用红外线发射和接收的方法无源方式：对被摄景物作对比度检测的自动对焦机构，TTL方式。晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写：TransisterTransisterLogic一、自动聚焦有源自动聚焦方式优点：有利于拍摄较暗的或对比度很低的景物缺点：对远距离的被摄物其聚焦精度将降低，且由于红外线反射被吸收会产生虚假动作无源自动对焦方式