第章电视发射

第5章电视信号的形成和处理5.1数字演播室系统5.2彩色电视摄象机5.3图象信号的处理5.4电视信号编码器5.5模拟电视射频信号的形成5.6模拟电视同步信号的形成

第5章电视信号的形成、处理电视系统的组成1:电视信号的产生、变换、处理（摄像）2：电视信号的传输3：电视信号的接收与显像（显像）摄像传输显像电视是通过通信线路将现场的或记录的景物在一定距离之外以图象形势即时重现的一种技术。它是一个庞大的系统。

电视系统概述电视系统包括：1：信号源（摄像机、测试信号发生器、电视电影、幻灯、录像、飞点扫描器）2：信号处理电路（摄像机）3：传输线路（卫星、微波、有线电缆、差转）4：终端显示设备（电视机、监视器、显示器\手机\mp4）。5.1数字演播室系统数字设备１：数字摄象机２：数字录象机３：磁盘录象机４：数字切换台数字特技５：非线性编辑系统在数字演播室内，设备之间流通的信号为ＳＤＩ（串行数字接口）５.１.１串行数字视频接口信号彩色电视信号有２种ＰＣＭ编码方式１：分量编码ＲＧＢ；ＹＲ－ＹＢ－Ｙ２：全信号编码导演监视技术监视灯光监视录音监视技术监测摄象机录象机硬盘字幕图文帧同步拨出返送台外信号视频矩阵

节目切节目换节目台净化混合／效果辅助外键控制器预监特技技术监测应急切换视频分配器视频分配器音频嵌入音频嵌入字母叠加切换控制同步信号发生器数字演播室的视频系统数字视频矩阵

它是电视中心实现节目共享的设备.它有M个输入端口和N个输出端口.(?)数字视频矩阵的功能设置是通过操作板实现,他们之间的接口是RS232\RS422\RS485等标准接口.还可以遥控处理

RS-232是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

1、RS-232-CRS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。2、RS-485RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-85

可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。3、RS-422RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是二者与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线。发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接台设备。

视频切换台它是电视中心在多个节目源中进行切换输出的设备.他可以从多个节目中选择一路或者多路的组合输出.可以采用快切和特技广播雨电视授系统弦组成劫方框鬼图摄像机信号放大与处理彩色编码器测试信号发生器电视电影幻灯录像同步设备黑白电视机彩色接收机伴音发射机伴音信号放大双工器图像发射机线路放大视频信号切换设备（技术监测）导演控制广播播电视静系统修的组理成方纹框图图像获信号尽的产虏生1：扰彩色容摄像裤机的上分类单管鲁、双什管、够三管掀彩色柴摄像填机目前化采用固体蜘摄像恨器件缩慧CC罢D器例件代替紫摄像购管.2：邻彩色供摄象坦机的膝功能它能希摄取躲活动桂图象接，转雕变为攀电视井图象拘信号思，经涌过一并些处等理加涛工后禁，变命成为连可用番于传剃输或影广播卖用的烧电视医信号仅。3：屯摄象粥机的破性能分解糟力高盒、彩旱色逼莫真、介轮廓口清晰尘、灰押度分脆明、够失真辛与干售扰小胞。图示堡出了瓜三管捧式彩县色摄碎像机像的基炸本组篇成一、仁摄像芦机的笛工作孔原理淡摄占像机印是一根种把振景物互光像勇转变欲为电梦信号船的装内置。茄其结还构大雅致可慎分为狸三部规分：棚光学布系统击（主陕要指棋镜头唐）、侨光电较转换崇系统屿（主蛙要指暑摄像片管或椅固体伯摄像挤器件均）以婆及电龙路系鹊统（幅主要板指视撞频处念理电层路）症。南光学掉系统寄的主良要部管件是州光学汁镜头铁，它告由透传镜系消统组饿合而德成。帮这个偷透镜覆系统搞包含锦着许谜多片膀凸凹浮不同演的透斯镜，毁其中王凸透反镜的尊中比援边缘贸厚，草因而扬经透捧镜边亚缘部曲分的汤光线萝比中窜央部详分的坊光线笋会发菊生更终多的洁折射宁。当紫被摄桃对象森经过症光学迈系统稍透镜蚂的折扑射，颂在光刮电转懒换系饺统的辟摄像酬管或卵固体矮摄像旺器件茂的成匆像面幅上形互成“颠焦点胜”。储光电吩转换车系统刚中的封光敏宰原件此会把歼“焦声点”泥外的剧光学甩图像珍转变佣成携迅带电桨荷的袭电信薯号。队这些方电信随号的伙作用弱是微椒弱的默，必吃须经松过电身路系凯统进枪一步脚放大布，形街成符帅合特僵定技周术要尼求的宾信号币，并炊从摄钩像机西中输婚出。宁光学丽系统搜相当溉于摄徐像机任的眼梢睛，府与操道作技融巧密酸切相惜关，涌在本热章以呀后的色小节牢里将拨详细跳叙述盟。光简电转掉换系眠统是迎摄像忠机的词核心黑，摄叛像管长或固貌体摄浪像器泰件便翁是摄炕像机捕的“退心脏级”，纲有关崇这一汉部分课的内漏容，廉将在主第三滤章里抬介绍努。由稀于家楼用摄钢像机惧大多占是将造摄像秀部分睡和录隶像部准分合侮为一品体，择下面味再概朵述一昂下录溜像部拔分的昌工作老原理秃。川当梳摄像劈燕机中激的摄透像系搁统把进被摄撒对象厨的光俘学图侦像转屯变成臂相应镰的电宽信号除后，衣便形荷成了醉被记侄录的剃信号吸源。摧录像眼系统阔把信肺号源惜送来保的电株信号蹦通过植电磁袄转换形系统凤变成赔磁信众号，哀并将超其记研录在滋录像欠带上舞。如饿果需成要摄共像机荐的放枪像系岩统将独所记黑录的盘信号章重放单出来渗，可鸽操纵蓬有关椅按键返，把先录像杠带上艺的磁蛇信号岭变成最电信符号，就再经禽过放演大处宅理后秒送到见电视波机的寺屏幕母上成拉像。唤从能饺量的斯转变获来看金，摄勿像机周的工蹈作原葛理是肚一个乏光－吐－电柱－－招磁－翠－电肤－－别光的笋转换材过程等。５.曲２广餐播彩宫色摄狠象机畅的组照成变焦距镜头分色棱镜G管B管R管预放器预放器预放器摄像管电源及附属设备扫描发生器寻像器电缆视频处理视频处理视频处理编码器LU色片BeGeReBGRCVBS彩色薪电视涂摄像暖机的国光学值系统一：绒变焦殿距镜林头二：各分色拖系统袍--乓-其望作用差是把可镜头庸射来晚的光痰线分欲解为昏红、皇绿、腊蓝三笛个基巨色线肚，并疑将它芬们分腥别投吨射到疾摄像倘管的汽靶面伟上以录便产庄生红议、绿拜、蓝表三路衬电信寨号。三：邀中性炕滤东光片广和色蚁温滤刷光片1：溜中性迷滤色蜡片-束--宰-当目摄像幸管在绣强光舱下工干作时丛，应况减小削光圈骡。但愚有时你为达阀到一块定艺蝴术效涌果不烈允许差减小召光圈谊，这华需要昏在光款路中墓加入督减小行光通俭量的燥衰减轰器，兰即中北性跨滤光则片。５.鞠２.共３电篇视摄考像管摄像专管是吹摄像约机中谋的光—酬电转待换器倍件,也染是摄像根机的聚关键链器件之一往。摄拆像管旁的质驴量、羡体积惰和种升类决沸定着导摄像话机的炉质量锋、体放积和桨调节集方式互。(1争)腥光电催导摄并像管让。(2伏)心CC况D摄字像管链（是煌一种它ＭＯ辛Ｓ徒集成略电路侵器件躁）。·寿筐命长反。揪·成数本低堂。·机腥械性撕能好符,耐太震、散耐撞晌,不规怕强窝光照遵射。·重竟合精复度高波。摄警像管劳与镜晓头固急定牢厚固,匹配精确爱。·暂磨留特机性好环,适犯于拍掠摄运烘动图肝像。攀?¤CC捏D的贫成像讨原理阵是：俊电荷衬耦合锐器（腥Ch弹ar丹ge旅C雪ou怀pl老ed病D滑ev饼ic锁e，雅CC洁D）团使用麦感光做二极毛管感胳光，原光线艘照在朴由感蝴光二浸极管歪组成颤的图雨像传普感器圣上，彻感光向二极喊管在全接受舅光子沉的撞坛击后箩释放丹电子纸，所牲产生秤的电辉子的筐数目姨与该肥感光崭二极雨管感挡应到托的光制的强袜弱成甘正比蚕。当璃曝光荒结束捷后，敲每个兰感光配二极烧管上咏含有柱不同山数量凭的电剧子，笛数码资图像滩就是助通过竭电子疗的多谁少来领表示毕和存辩储的旨。CC豆D摄华像管葡的缺点主要丧是存肃在垂直蠢拖尾太现象,但隐采用要帧行毁间转缝移(关适合馒)型矩CC骨D可胜以基徐本克害服这全种现笔象。①机CC怨D的艰构成还。②苍CC砖D的樱工作竭原理良。③涝CC挥D的加隔行骆扫描予。④温CC伐D摄团像机疗。CC圣D是源Ch腥ar子ge便C泊ou脆pl寺ed凉D凭ev沫ic芬e（咽电荷紫耦合拥器件杠）的梨缩写旱，它进是一盆种半爷导体屋成像毅器件映，因杠而具拒有灵醒敏度如高、滚抗强叔光、投畸变盾小、茅体积贡小、悬寿命究长、拌抗震婆动等卧优点惕。以亭其构件成的需CC抖D摄羊像机砍具有让体积妄小、达重量啄轻、烫不受初磁场屯影响屿、具磁有抗班震动敲和撞话击等棉特点灿，同贯时清组晰度抓、照穷度、伟可靠滥性等触指标返大大禾提高牙而被塞广泛熟应用滤。柄CC糠D的久工作颂原理淡是：究被摄塔物体讨反射悲光线末，传孙播到萄镜头蝇，经显镜头污聚焦补到C师CD咐芯片辟上，箭CC户D根拣据光四的强蜜弱积胳聚相扑应的冶电荷赶，经寒周期用性放讨电，喂产生萌表示店一幅逝幅画优面的墙电信歉号，池经过芝滤波叉、放次大处站理，物通过夫摄像眠头的材输出参端子跃输出薯一个趣标准展的复籍合视丈频信谣号。迈这个慎标准扔的视籍频信域号同及家用阶的录彻像机戚、V踩CD京机、工家用剃摄像塑机的区视频贪输出纤是一各样的落，所翠以也跨可以通录像悠或接弊到电屯视机温上观肆看。CC屑D的可一个专电极旋结构闷图Ｐ型眠半导竿体基柜片帧转碧移结筐构方搞式该器叙件所目需时抽钟系统衫比较锤简单赤，包括阀光敏矿成像声区和有碌相同找像素述的、遮光酿的存店储区砖。并由此羽读出借信号要。当光调敏区证受光柜照时酷，积累达起电易荷图木象后扮，就迅授速地扣转移茅到存储区巷，然后狮光敏禁区又开艇始新骗的电窜荷积累冶过程恭。M*内N1、们光电疾转换喜与信价号电舱荷的肢积累霞。设在董某一监时刻良V1扣为高牢电平葡，V思2、高V3荐为低苦电平柱，则在尝具有茧V1芝电位覆的各绞电极茎下形余成较梅深的缸势阱（电也荷包喝）当秘硅晶腥体受话到景辜物光无投射螺而产管生出电子肃—空娘穴对旬后，倡少数初载流秧子在过电场吩作用酱下被吸引将到较请深的川势阱短，而去且势康阱中霜所捕蚊获的纽奉电荷数目鞋的多解少与饥该处辣光的遮强弱争成正恢比。2、信卡号的午读出距。为按薪扫描齐顺序砍取出卧各电蜓荷而非形成专图象电信男号，纽奉当电奴荷积榆累过碍程结歇束后品自t=愚t2开始去V1定下降炮，而宏V2抢变为历最大著于是罚电荷包从粒电位烧为V网1的铜各电盼极下灰向电享位为眼V2的各甲电极嘱下的部最深奏势阱冠转移自。到t3时，电荷域包转撞移完血毕。每经急过时拒间T言电荷绕包完抚成转凳移一筑个像衣素的全嫩过程黑，电欺荷耦伐合器涨件是姜移位些寄存搜器。四相晋CC底D的菜隔行聪扫描２.简输出理结构它的湖作用固是把姥经Ｃ绪ＣＤ占传输过的电悔荷包舒转换酬为电插压或遣电流祖输出（１扇）：终反偏葵二极峡管电伯阻输袍出（２乘）：乘浮置础扩散职放大略器输榜出（３拾）：欢浮置勤栅放肢大器我输出３.终ＣＣ秩Ｄ图算象传清感器它分减为线阵建ＣＣ饲Ｄ（而传真费＼复熄印＼贼光学室文字屯识别哀）等栏文件家扫描尾系统面阵训ＣＣ昏Ｄ面（摄蚁象机穴）(１)娱：帧孔转移窜（Ｆ煌Ｔ）撕方式(２两)：砖行间胀转移卸（Ｉ走Ｔ）猫方式饶P2灰46(３话)：即帧－暂行间骄转移敢（Ｆ袄ＴＴ晴）方膝式(汤它是即帧转疫移方忧式和赶行转翁移方众式的绍结合损P2缩慧474、饼空间贵像素冰偏置晴技术在C鹊CD晕摄象穿机中炮为了片减少受混叠焰干扰庸.将唯G和魔R\趴B错悉开半掏个像榆素的蹈位置役.广播用CCD摄象机的原理和技术

文章对CCD摄象器件的三种主要构成方式进行了介绍，并对一些主要技术问题作了说明。如：垂直拖尾问题，提高动态分辨力问题，以及为了克服垂直拖尾现象而采用电子光闸等。ThispaperintroducesthreemainconstitutionmodesofCCDcameradevice,andexplainssomeproblemskeytechniqueverticaltrailing,raisingdynamicdefinitionandapplyingelectronicopticalgatetoovercomeverticaltroilingetc.在CCD摄象机经历了艰难的历程之后，从1986年至今已得到飞速的发展。由于其制作技术取得了一些突破，使得CCD摄象机开始进入广播领域。一种新型的广播用摄象机开始进入广播领域。一种新型的广播用摄象机将与真空管式摄象机展开激烈的竞争，最后必然将摄象机技术提高到一个新的水平。本文将对广播用CCD摄象机的某些原理和现状作一介绍，以期广播战线上的技术人员很快适应这种新的情况，逐步理解掌握这种新的摄象技术，为我国广播电视事业作出新贡献。一、CCD摄象器件的构成方式一般说来，CCD摄象器件的构成方式，或者说电荷转移方式有以下三种。１.帧转移方式（Frame-Transfer）这种方式的主要特点是将成象区和存储区单独分开，各起各的作用。存储区的象素数、构成和成象区基本相同，不同的是存储区上面有一光屏蔽层不受光的作用，如图1所示。在场正程期间，上部成象区的象素根据入射光的强弱，在相应的象素内产生相应的光电荷形成电子象。在场逆程期间，由成象区积累电荷而形成的电子象迅速向下转移，在极短的时间内完成由成象区向存储区的电荷转移。在下一个场正程期间，上面成象区的象素重新开始积累光电荷，而下面的存储区所存的电子象将以电视标准读出。即在行消隐期间将某一行电子象送进读出寄存器，而在行正程期间又一点一点地将电荷转移到摄象器件的输出端，从而形成与摄象管一样的视频信号，完成了光象到视频信号的转变。本方式的优点：(1)电极结构简单容易制作；(2)可以将象素做得更密集，能得到比较高的分辨力；(3)由于成象区全部进行光电转换，因而灵敏度比较高。本方式的缺点：(1)由于成象区和存储区占据同样大小的芯片面积，因而器件尺寸较大；(2)会产生严重的高亮度垂直拖尾，为此一定要使用光闸（俗称快门装置）。本方式的典型机种有美国RCA公司生产的CCD-1型摄象机，联邦德国BTS公司生产的CCD-1型摄象机，联邦德国BTS公司生产的LDK-90CCD摄象机。

2.行间转移方式（InterlineTransfer）行间转移方式与上述帧转移方式有明显的不同，它是将帧转移方式的两个芯片合一，在一个CCD芯片上完成感光、存储和读出的功能。其原理如图2所示。

从图2中可以看出，行间转移方式的成象区和存储区分别以垂直条相间放置，其中每一个独立单元由三部分组成：感光部分，也就是成象部分；开关部分；存储用的垂直移位寄存器，如图3所示。

在场正程期间，感光部分根据入射光产生相应的电荷；在场逆程期间，感光部分通过开关快速地将电荷传送到相应的垂直寄存器，这个过程在所有独立单元同时发生，完成成象区电荷向存储区的传送。在下一个场正程期间，成象条中的感光部分再次积累电荷，而存储条中所存储的电荷将以比帧转移方式慢得多的速率转移到水平输出寄存器中。即在每个行消隐期间垂直下移一个单元。即在每个行消隐期间垂直下移一个单元，将一行电子象送到水平输出寄存器，在下一个行正程期间，将存储在水平输出寄存器中的一行电子象读出，从而形成所需要的视频信号。这种方式的优点：结构简单不需要单独的存储芯片，整个芯片表面积比帧转移方式要小；每个独立单元中的感光部分彼此独立，有可能取得较高的空间频率；经过对芯片的不断改进，在正常照度下的垂直拖尾现象大大减轻。本方式的缺点是；为了避免光从屏蔽层两侧漏进存储条，一般要将屏蔽层的宽度大于存储条宽度，这样，总的感光面积减小，灵敏度比较低；在强光照射下，将出现明显的垂直拖尾现象。采用本方式的典型机种有日本SONY公司生产的DXC-3000，BVP-5，日本NEC公司生产的SP-3型摄象机，日本HITACHI公司生产的FP-C1，CK-IB，CK-2等机型。3、帧一行间转移方式（Frame–InterlineTransfer）是帧转移方式和行间转移方式的组合。。它吸取了两者的优点，克服了两者的主要缺点，从而使CCD摄象器件的性能得到进一步改善。

图4帧一行间转移方式原理示意图参见图4，它的基本原理如下：在场正程期间，所有成象区感光器接受入射光形成电荷包；在场消隐期间，首先以极快的速度将所有成象区感光器上的电荷一次转移到各相应的寄存器，紧接着又以极快的速度将各寄存器的电荷转移到下面的存储区。在下一个场正程期间的工作情况与帧转移方式相似。本方式主要优点是不采用其它措施就可消除上述两种方式存在的高亮度垂直拖尾，有可能成为高档广播用CCD摄象机的主要方式。采用本方式的典型机种：日本SONY公司生产的BVP-50CCD彩色摄象机，HITACHI公司生产的SK-F1，IKEGAML生产的HL-99A等CCD彩色摄象机。

二、高亮度垂直拖尾

首先我们先分析一下帧转移方式在高亮度情况下存在的垂直拖尾的原因。参考图5，高亮度照在A区域。一般说来，CCD摄象器件都具有高光抑制功能，如增设“过流溢出”电路，用以克服高光区域产生的“开花”现象。在场消隐期间，成象区所有象素中的电荷包要迅速向存储区转移，在向下转移过程中，强光继续照在A区域，这就使得凡向下通过A区的各象素中的电荷会受到强光的影响，从而又增加了大量的电荷。这就相当于又增加了该象素的本来亮度，出现一条垂直亮带，这就是所谓的垂直拖尾。这是帧转移方式本身存在的缺点。既然本方式的高亮度垂直拖尾是由于在向存储区转移过程中入射光继续照射在成象区的缘故，那么人们会自然地想到：如果在转移期间挡住入射光，那不就从根本上消除了这种现象吗？答案是肯定的。目前克服这种现象的办法是使用光闸，类似于照相机中的快门。光闸以场频速度旋转。并且在成象区向存储区电荷转移期间刚好挡住射向成象区的入射光，从而消除了帧转移方式存在的高亮度垂直拖尾。其原理如图6所示。

图5.帧转移方式的高亮度垂直拖尾

图6机械光闸（快门）示意图

现在我们再来看一下行间转移方式。在垂直消隐期间成象条中的感光器件在场正程期间所积累的电荷快速向垂直移位寄存器转移，接着在下一个场正程期间以行频速度向下传送。由于在垂直移位寄存器的表面有光屏蔽层，照理不会发生象帧转移方式出现的垂直拖尾。但为什么这种方式在高亮度时还会出现拖尾呢？还有什么原因会引起高亮度垂直拖尾呢？

我们知道，在行间转移方式中，虽然存储条上面有一屏蔽层，但入射光的一部分仍通过不同途径照射到光屏蔽层下面的存储条中的垂直移位寄存器，如图7所示，形成强光对邻近存储条的污染。由于存储条在场正程期间以较慢的速度向下传递电荷，因而受上述污染的时间图7行间转移方式引起高亮度垂直拖尾的原因较长，最后产生类似于帧转移方式出现的垂直拖尾。目前日本SONY公司对行间转移方式的不断改进，已生产出HADS（空穴积累二级管型）摄象器件它除了暗电流小，无滞后外，还改善了上述的垂直拖尾现象，其中的两条措施如图8所示

图８减小垂直拖尾的两项措施从以上可知，对于行间转移方式，产生垂直拖尾的主要原因是移位寄存器向下传送电荷的速度太慢，因而受强光影响的时间过长。如果大大缩短这个时间，就会明显减轻这种拖尾现象。而帧一行间转移方式就采用了这种措施，在场消隐期间快速向下传送电子象，理所当然，垂直拖尾现象也大为减轻。图9是这两种方式垂直拖尾性能的比较。从左图中可以看出，在帧一行间转移方式中，垂直移位寄存器向存储区传送电子的速度要比行间转移方式快60倍，因而其垂直拖尾电平也近似减小60倍。即在正常曝光情况下行间转移方式的垂直拖尾是正常图象电平的0.01%,而帧一行间转移方式中的垂直拖尾电平已降低到正常图象电平的0.0002%以下。

三、动态分辩力与光闸

我们知道，目前生产的广播电台用CCD摄象机多使用光闸。作为帧移方式的摄象机使用光闸可以有效地克服垂直拖尾，但为什么其它方式析摄象机也采用光闸呢？这要从摄象动态辨力谈起。所谓动态分辨力，是相对于静态分辩力而言。静态分辩力是摄象机对静止图象分辨细节的能力，现在常用400TV线时的调制度来衡量分辩力的大小。对摄象管有一套成熟的测试方法。动态分辨力是摄象机对运动图象所呈现的分辨力，即呈现运动画面细节的能力，目前没有正规的测试方法。动态分辨力是摄象机的重要指标，它直接决定正在制作的运动图象有细节，另外它还决定后期制作中静帧画面的清晰度。一般说来，摄象机的动态分辨力受两个因素制约：摄象器件本身的惰性和曝光时间。摄象管的惰性是相当严重的，当左右摆动摄象机时，其重现图象就显得模糊，摆动速度愈快，图象模糊愈严重。产生这种惰性的主要原因是因为摄象管是电子束扫描，存在着电子束电阻和光电导电容的缘故。而CCD由于依靠时钟瞬间取出电荷，因而不存在惰性，图10是两者惰性的比较。

现在再看一下两者的曝光时间。所谓曝光时间，就是相继两次电荷读出的时间周期，也就是电荷积累的时间。摄象管由于采用隔行扫描，因此每一象素电荷读出间隔一帧时间，NTSC制为1/30秒，PAL制为1/25秒，相应的曝光时间也分别是1/30秒和1/25秒。但由于电子束不可能聚焦那么细，因而在扫描一行时也会扫到相邻行，如图11所示，使得曝光时间趋向于1/60秒（NTSC制）或1/50秒（PAL制）。

对于CCD摄象机曝光时间是一场，因而是1/60秒（NTSC制）或1/50秒（PAL制）。就帧转移方式而言，由于使用光闸，所以曝光时间相应减小，如CCD-1型摄象机的曝光时间从1/60秒减小到1/100秒左右。从上述可以看出，CCD摄象机在不使用光闸情况下曝光时间略小于摄象管曝光时间，而本身不存在惰性，因而其动态分辨力要比管式摄象机好得多，这是CCD摄象机固有优点之一。如果将CCD摄象机和管式摄象机作对比，进行左右摆动就能清楚地看出两者的差别。对于CCD摄象机来说，要进一步提高动态分辨力，唯一的办法是进一步减小曝光时间，这就是广播用CCD摄象机多使用光闸的重要原因。适当增加光闸在成象区的时间，就能很方便的控制曝光时间。使用光闸会带来什么缺点呢？下面就谈一下这个问题。既然光闸是用来控制曝光量的，那么减小曝光量就减小了照在成象区的光量，因而也减小了视频信号电平，这相当于降低了摄象机的灵敏度。当然，为了保持灵敏度可以增加光圈，但无形中又减小了景深；如果保持光圈不变，采用提高电路放大增益来保持信号幅度，那又必然降低信噪比。所以光闸的使用是以牺牲摄象机的性能为代价的。从目前广播用CCD摄象机水平来看，其主要性能接近或优于管式ENG摄象机水平。以美国RCA公司生产的CCD-1型摄象机（NTSC型）为例，它比目前管式ENG摄象机的灵敏度高8db。在1/100秒曝光时间下仍高4db，而动态分辨力比管式摄象机高50%；如果保持灵敏度、光圈与管式摄象机相同，则信噪比改善4db；如果灵敏度、光圈、信噪比与管式摄象机相同，则CCD摄象机就能将曝光时间缩短为1/150秒，动态分辨力比管式摄象机改善63%。这就是说，CCD摄象机之所以多使用光闸，是因为它的主要性能已优于管式ENG摄象机，是因为它的主要性能已优于管式ENG摄象机，这样既能提高动态分辨力，又能保证图象质量不低于管式摄象机的水平，这也是CCD摄象机多使用光闸的又一个主要原因。使用光闸除了牺牲摄象机的性能之外，还存在一个缺点，即所谓“动画”效应。这在物体快速运动，曝光时间很小的情况下较为明显。这是因为曝光时间的减小，相当于有一段时间光被遮掉，对于处于快速运动的物体每一场都有一段时间没有成象，即这段时间的运动丢失造成运动不连续。曝光时间越短，运动不连续感越强。在后期制作中，如果做慢动作相当于将时间轴放大，这种现象尤为明显。总之，由于CCD摄象机的性能优越，为提高动态分辨力而使用光闸提供了一个重要先决条件。但同时除牺牲某些主要性能外还会引起快速运动下的不连续感。因此，在使用CCD摄象机时一定要根据实际情况选择适当的曝光时间。如对于一般情景的拍摄，仍按正常的ENG摄象机使用，选用1/100秒左右的较大曝光时间较为合适。尽量增加像机灵敏度。如果是快速运动的体育项目，选用1/500秒左右的曝光时间较为合适。目前有很多CCD摄象机还达不到或接近管式ENG水平，因此在使用时更要注意光闸的使用条件和缺点，不可盲目使用。

四、电子光闸

上面曾谈到机械光闸，目前还出现了电子光闸。它完全不用机械，而是利用电子手段来完成机械光闸的作用，比机械光闸控制更加灵活方便，且控制范围更大，在行间转移方式和帧一行间转移方式得到广泛地使用。现以日本SONY生产的BVP-50CCD摄象机为例，谈一谈帧一行间转移方式使用电子光闸的机理。帧一行间转移方式电子光闸的基本构思是：在场正程一段时间内成象区仍按帧一行间转移方式积累电荷。根据所需的曝光时间，在某一时刻将成象区积累的电荷快速送到垂直移位寄存器，随即快速倒掉，这是作为无用的电荷倒掉的。然后成象区重新积累电荷，这才是有用的电荷，直到场消隐期间，仍象正常的帧一行间方式一样将电荷转移、读出。图12是电子光闸的简单机理示意图。图12（a)是将不需要的电荷倒出的情况，图12(b)是正常的帧一行间转移方式的情况。从这两个图中可以看出，在成象区的上方多了一排“过流溢出”区域，供不需要的电荷倒在这里。

图13画出了电荷积累、倒出、电荷积累、正常读出的周期、控制信号与电视场时基关系图。右图是电荷积累、倒出的过程。它由光闸控制脉冲---可变位置读出门脉冲控制。这个脉冲把感光器的电荷传送到垂直移位寄存器，然后在高速向上移位脉冲控制下将电荷倒在“过流溢出”区域。图15是电荷积累、正常读出的过程。在倒掉电荷之后所剩余的场正程时间内，成象区又开始重新积累电荷，电荷积累量与光闸控制脉冲的位置有关。它向右移动曝光时间相应减小，电荷积累量也随之减小。在场消隐期间，快速向下移位脉冲将成象区电荷向下传送到存储区。

日本SONY公司生产的BVP-50CCD摄象机使用了上述电子光闸。它在滤色盘附近装一个开关，可由使用人员方便地加以调整。光闸速度（实际是曝光时间）一共有七档：1/100、1/125、1/175、1/250、1/500、1/1000和1/2000（秒），并在录象器上显示所使用的光闸速度。上述讲了在帧一行间转移方式使用电子光闸的情况。目前，SONY公司已成功地在行间转移方式使用电子光闸，如业务级DXC-M7和广播级BVP-7，成为世界上使用电子光闸最积极的厂家之一。行间转移方式电子光闸的原理与帧一行间转移方式完全不同，它是在每一个单独象素自身范围内完成电荷“分离”过程的。图16是电子光闸的作用原理图。当电子光闸不起作用时沟道上保持高电位，这与正常行间转移方式一样。当快门起作用时在衬底上加上一连串脉冲（每一个脉冲出现在行消隐期间），于是势阱中电势位垒被打开，所有积累的电荷都流到衬底中。通过在行消隐期间加一个脉冲，就能将行正程期间“积累”的电荷“倾倒”在大容量的“过流排出”阱中。图17是电子快门定时图。其中（a）为正常情况下的行间转移方式的电荷积累过程。图（b）为电子光闸起作用时所加的一连串脉冲。图（c）是电子光闸起作用下电荷积累、“倾倒”的情况。

参考文献[1]L.Thorpe等著:“NewAdvanceinCCDImagers”.SMPTE,May1988[2]T.MGurleyandC.JHaslett著:“ResolutionConsiderationsinUsingCCDImagersinBroadeast-QuslityCameras”.SMPTE.Sep.1985[3]1988年日本SONY公司技术交流资料（本文载于《电视技术》1989年第12期）电视办摄像衡管1一：聋氧化赴铅光骡导摄拆像管在信泳号板渴的内淹侧是僵氧化他铅半政导体鸽光电伪导层终（在钟视像方管中址是硫渔化锑晓光电治导膜承），棍他由绣很薄夹的三饥层光菠电导密材料要所组漠成。玻璃入射光NIP扫描电子透明导电膜C+E电视裙摄像拾管2剩（P春17震0图孩4—妇12秀）电荷云藕合哥摄像渣器件晕（C聋CD丸），沫它是卡一种抓金属子氧化肯物半喇导体蚕（M余OS钻）集风成器卵件。漆在P帐型（员或N待型）箩硅单咸晶的泪衬底骄上生义长一僻层很元薄的回优质挣二氧生化硅洞，再艳在其喝上发鲜一层躺以很钓小间浴距排律列电顷极条命，在掌电极唉上加垦有适剖当的条正偏起压（秩或负算偏压相），悟它形傍成的悔电场魔穿过协二氧句化硅朴薄层姓排斥币P型培（或公N型采）硅锻中的插多数魄载流傅子，杨于是绿在电柜极下旁形成掀一个倘电荷帮耗尽塞区，碑而在蛇二氧抱化硅撇--琴硅的没界面拾上得虎到一乐个储菊存少惑数载妥流子鄙的势素阱。屑所加滑偏压渡愈大熄，势秧阱愈傅深。P型杂硅光电荷因耗尽训区电极+V二氧或化硅彩色烛摄象令机G滚通道仙的组亮成预放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白电平切消隐混合校正黑电平控制杂散光校正G0G´R´B´RGB去R、B通道去R、B通道5.痰3饿图受像信市号的叮处理梅1摄像害器件垄输出体的微来弱信雀号，痕在进梁行传爽输或遣记录链之前测需要捧经过芳放大馋、补涝偿等谷一些镰处理艇。一：桶反噪幅波校足正在摄甜像机腿中，撒由摄亲像管词送出槐的信像号电制流是套很微凯弱的尖，需厌要在垫紧靠驻摄像猫管信谦号电墨极的款地方戏设置猜一个喂预视握放器移，然烘后送差到视虎频处老理部券分。辰（信涂噪比揉》4仓5D乌B）冶。因吵此，途预视贪放器眠性能堤的好对坏成锅为提封高电浩视系欺统信僵噪比晨的极梨为重台要的害因素敬。图象膜信号堡处理步2一：浪预视欣放输随入电旨路从摄彼像管锈作为尺信号矩源来坛看，盼其内孤阻很弯高，衰可以捉认为衰是一锐个恒翁流源二：阻反噪扣波校肥正放按大器为了妇使从妥摄像票管到忌预视呜放器关输出且的总售频率陵特性挺是平宋坦的餐，（夕用幻兰灯片陷讲解垄）P育17违8RoPbO管放大器Ka()RiCiKi()图象讨信号马中直拍流分蜻量的联恢复盼1一：枝图象竟信号搭的最低库频率姥分量反映予景物灿亮度项的缓慢钢变化梁，通原常称揪为直忘流分娃量，但拒在视党频通版道中替多采忧用交流纵放大畅器，现使直剃流分稿量丢圾失，在复现贼的图防象中姓将看跳不到偏背景壁亮度影的缓由慢变刊化，汇造成信图象云亮度著的畸寄变。二：狱由于气电视土图象溪信号较具有单极铃性的失特点，即迹信号忆只存下在于疑以黑色傻电平杂为基饱准的一个甘方向重，所嚷以只垫要利用馋箝位冒电路，把暂经交防流放棍大器臭后出列现的捆随图站象内瞧容而连变化晌的黑复色电袍平，槐重新菠箝定决在同挡一电胆平上演，就拒可以献恢复段原图笋象信须号的脏性质堡。所级以，蕉再视殿频通北道中华设有斜直流忽分量唉恢复协电路堂--跑箝位害电路缺。图象哄信号驼中直麻流分控量的炼恢复礼2一：逢钳位碌电路江的作恐用1：厚恢复迎直流况电平瓜（P极17配4图里4-屿15趋）2：浙消除僵低频东干扰追（P角17奖5图问4-抬16驳）二：歉钳位相电路迈的工奇作原产理1：灿二极峰管钳掩位电针路2：朵强迫哀钳位斜电路想（三望极管虏强迫园钳位予电路遍）电缆暴校正伐和黑的斑校纪正1一：鹅当信向号到瞎达控窜制台浪后，贩需要筐进行矿提升绑高频赢分量祥的处凡理。庄（P胶17码6-多17糖7图沈4-溪19背）二：使由于卵分色则镜的宏色渐课变效禾应、贤镜头慈各区刑域亮奋度的脸不均渡匀性余、投打射在席靶面旬上的浪背景鞠光不序均匀软性、藏摄像珠管靶荒面上螺的不议均匀塞和电重子线戏在靶谈面边拦缘不爹能垂树直上弯靶等武原因群，都烛能导袍致重售现图典象上短出现膊阴影栏或色选斑。三：董图象杜黑斑救分类1：减图象怒信号深本身止没有乔崎变塑，只捐是叠懒加了拨一个默不均蠢匀的哄附加毁信号孔。（延只要土在电郊路中日产生利一个疼与附诉加信的号波喊形相加反的弯校正皂信号认便可察实现拨之）2：扁摄想菌管输筹出的邮图象遥信号烈受到端附加绍信号氏的调上制，忍使图锄象信虏号在铸每行映的两牵端较泥小，女中间何较大生。（瓣采用暮与附凡加信哀号波考形相穗反的退校正贵信号捡对有套崎变速的图霸象信搞号进补行调誓制2穷黑循斑校砌正校索正光电胜转换肺特性铅的非幅线形斗会引白起图扎象崎妨变（校正透），盘为消酸除这学种崎铜变，肚在传势输通幼道中惰必须挂设置校正盗电路载。校伐正电朋路的绵分类1：鞭具有盯折线推特性摧的界校正姜放大雪器2：各具有护渐变誉特性焰的盖校正济放大室器3:驰数字字校圈正放矿大器校正滋电路滨不仅反应该潜完成砌所需楼的，乒而且末还应盐该保掩证校晶正后船的输定出信饭号幅渗度不蚁变。模所以聋在实畜际电历路中寻往往柄采用筛一个衬=1铲的放熟大器句和一仙个《动1的妹放大闷器的订组合顺，通惜过调诵节两费个输涝出信松号的断混合拉比例盈，来冷得到弯不同视值的研输出品信号培，并孔大体宋保持少其幅搅度不睛变。什么无反馈扮?在数泉字信铜号处斑理摄燃象机荷中储存插有几具个表,浅通过菊调用表来实授现校正款.事初先对拢不同臭的将数视字化瘦的输忽入电瞎平E吧先计度算值将在围各种燃典型盆的值脖下的岭计算紧结果写入厌存储晨器中南,生糟成各损种刺表.肢当摄象困机工霞作时寄,用肃输入谢信号升作为酿地址附.用查屈表的况方法能读出虎计算事结果.5.风4彩掀色全辽电视之信号榜编码父器：经查过校费正的喂三个志基色旬信号盲和各弄种同柱步信蜘号同巷时送覆入P词AL烧编码际器，润经过名一系去列的雹处理捕加工毛后形尼成彩随色全例电视动信号宏。编勺码器检包括妇矩阵朽电路硬、亮猜度信晌号通扁道、泻色度套信号夸通道纲、同雅步信淘号预粉制电躺路和珍混合轨电路务。二：土PA彼L制什彩色圈全电国视信寨号的便组成亮度勾信号贼、色画度信筝号、蚕色同连步信宗号、宣复合膨消隐纠信号赶、复倘合同廉步信烧号。孕（开以槽脉汉冲、接前后拘均衡呆脉冲戒）钳位平衡调幅器平衡调幅器+谐波滤波PAL开关双稳态触发器延迟线++混合输出混合输出脉冲预制SBLesuesv1/2fHu+ebuV+ebvec+ebS(P)VpfH++1、3MHZ低通1、3MHZ低通钳位0°~360°移相器90°移相器陷波器RGBB-YR-Y-K+KHeHeYescPA乌L制棍彩色删全电工视信哀号的铅形成害方案眯（萌副载缴波逐与行倒暖相的茂PA宵L制乞编码反方案膨）数字劫电路伶预制校副载描波编教码方ec(t)+eb(t)0°~360°移相器正弦波变方波4fsc振荡器÷4同步计数器平衡调幅器平衡调幅器相位比较器90°相移粗调滤波器escesuesvHcHcR-YB-YKK方案垒2实现点PA砌L信顿号编懂码还肥有其窃它方博案1：韵将色铜差信丽号（峰R-赴Y）纷逐行稼倒相译；2：泄将由懂其对收固定津相位不副载迫波调油制而朵形成喇的已爽调波兵逐行朱倒相熔也能苦形成勿PA座L色罚度信伍号的型V分换量，蚕但由坏于对垮（R叹-Y贩）逐斩行倒哨相开焦关的埋要求除较高愉，一境般不鹊采用名这一见方案刺。方案户3平衡调制PAL开关平衡调制PAL开关PAL开关平衡调制Vcossct±VcossctVcossctVcossct±cossct±VcossctV±Vcossct±VcossctP脉冲P脉冲P脉冲PA索L制离色同捎步信斤号1：棕PA犁L色畅同步技信号挺包含者两个袋分量愧：一纠是为拘传递榨副载辈波相丽位信查息的荡锁相煤分量孝，二邪是为防传递音开信溜息的论识别攀分量插。2：格为使网色同匀步信汤号不蔑干扰荣图象骗，他阻不仅毛须在贸行消日隐期辣间传坡送，挣而且搁它的镰副载遣波相调位应戚对应询人眼粪不敏沙感的久色调沉。3：骑PA傍L色慕度信剃号的核功能（1渡）：眨保持孝色同济步（2王）：护作为析色副锅载波练的基盈准信汽号（3诱）：捐作为擦识别浊信号色同馒步脉圈冲行同步脉冲行消隐脉冲基色硬信号牙的矩胶阵变毙换编码亮起的谋第一尺个任密务就租是将埋基色衫信号后R、告G、劈燕B变讲换成驶亮度汉信号安Y和锅色差滔信号隔（R斯-Y郑）、只（B在-Y凭）。一：院亮度荐信号当的距猾阵变乐换1：晓电阻赛距阵雷电路2：誓运放悄距阵泼电路女（加霉法器榆）RGBYR1R2R3R4RGB-YR1R2R3R4色差堆信号渗的矩阻阵变华换Y=塑0、兵30紧R+福0、呜59泡G+捧0、田11浴BR-丛Y=涨0、姑70热R-尺0、蚀59始G-椅0、军11丧BB-踪蝶Y=欲-0亮、3断0R绵-0索、5陕9G芦+0丛、8较9BG-密Y=翁-0底、3析0R茫+0极、5积9G介-0菜、1恐1BG-歼Y=影-0桶、3跪0/拢0、或59摩（R权-Y奇）-都0、政11感/0胆、5宁9（蹦B-挥Y）（用踏幻灯激片讲歼图4白-3绵0）5.牺4阴MP知EG幸编码射器MP乔EG香是M链ov滚in换g,番Pi联ct停ur耐e皂Ex店pe悦rt亏G堡ro舒up搏的缩袋写词破，意涨为活笔动图拨像专产家组每，他删隶属竿于国甲际标魂准化长组织奥（I壳SO忍）和榆国际约电工左协会黑（I歇EC赌）名社下。裂由该追组织属规定斤的视扣频编精码标私准就铜被称训为M送PE青G标忘准。跟MP同EG恼标准劣是现慢在运器用比辰较广洽泛的沿运动俩图像劈燕压缩族技术滥，它里的主踏要特剃点是枯利用膜了D义CT趟算法匀减少承图像蛛空间伟（二堤维症弟面）以的信拐息冗卫余度葵，利颠用运披动估鸽算与恼运动奇补偿份来减幸少图刊像在协时间善方向疼上的肠冗余毁度，初以达洒到大议幅度尖压缩跪图像辨信息欲的目何的。亦目前怨已有垂MP村EG药-1欧，M贫PE侄G-涨2，慕MP榴EG疮-4途等几差种标畜准。义它们罗都是满在不晶断发驰展中变形成遗的。5.偏4.击2笼M痒PE圈G编另码器组成点--播--骡主机滴接口酷的编迷码器绿主芯啄片,压嵌入锹式C催PU绘或P持C,售外围括电路在视绑频领续域，块也正去在进吹行从退模拟考到数派字的纳转换冒，从场VC故D、迫DV劈燕D到闹HD螺TV圈。视敌频数辞字化岗后，殃由于脚其数邮据量溪很大谁，不加适合扔存储役和实叮时传背输，披所以胸要对向其进色行压贴缩编些码。兄为了职使图禾像压贸缩编栽码有酿一个牲国际从标准掩，I久TU封和I编SO意从8佳0年宫代末须期开签始了窃图像择压缩尊的标哀准化拆工作育，并轨相继哈制定携了H胡.2富61吸,H竿.2忧63观,M贴PE风G-滩1,扎MP美EG侄-2掉,M神PE辰G-观4,坑JP悄EG陪等若折干标秆准，患基本锻上适艇应了清中高倦码率疏信道海上图温像存绳储、快传输鞋的要牙求。铜这一鸦系列烛国际塑标准兴的推您出极医大地钓促进强了视轻频压庭缩编辩码实饺时实墓现技辜术的顿研究责和发闪展，粘最终砌使数希字视钢频技清术进蔽入了拌实用惊阶段祥。SD习TV痰?HD谅TV手?原理待图摄像绿头模拟疤视频阵解码母器SA师A7缸11出4高频毛调谐孩器FM岩12驾36音频复用MP班EG宴编解渠码器SM患22派10US格B接讯口控逐制芯证片CY乞7C乡丰68帖01啊3主机首声卡SD漂RA得M与P砍C通信模拟凝视频遥解码脱器BT声86谊0音频茶信号输演入音频堡信号颂输出I2帜CI2勉CI2攀CRF汇输入S-索VI虎DE臂O/CV这BS宣输入S-库VI塔DE馆O/CV滑BS今输出IT悲U-抱R法BT蛾.6温01剥/B归T.左65乳6格枣式信膏号?SD水RA旬M同步使动态随机古存储企器2:歌结构P2愈63●区实用滔接口袜：什困么是奴S端灯子接恩口？S端燃子，米即分炕离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