彩色电视摄像机.ppt

彩色电视摄像机,1、1分类（有多种分类方式）（1）按用途分类演播室用摄像机（ESP）：成像质量高，体积大、适应在环境固定条件下工作。便携式摄像机：包括现场节目制作（EFP）、电子新闻采访（ENG）、家用机（多为单片CCD）。多为摄录一体机，轻便、灵活。对环境变化的适应能力强。监视用摄像机：银行、交通等系统常用。,（2）按摄像器件分（光转换原理不同）摄像管摄像机：PbO管（高清，用于广播档）硒、砷、碲管等固体器件摄像机：CCD器件、MOS器件目前摄像管已经退出市场，以CCD为主，少量MOS器件摄像机。,（3）按成像质量分类：广播档、专业档、家用档。（4）按成像器件数目、尺寸分类：（5）按功能分类：普通摄像机、摄录一体机。,1、2摄像机的组成一、摄像机的基本组成光学成像系统（镜头系统）摄像系统（光电转换）电路系统（信号放大、处理）,二、摄像机光学系统1、透镜成像误差及补偿理想的光学系统是不存在的。透镜成像总会有误差产生，因此需要补偿以减小误差。（1）球差、色差的产生原因及补偿办法：由于透镜边缘与中心部分对光线的折射性能不一样造成球差与色差。因此用凹透镜来补偿。,（2）几何畸变及补偿正畸变（桶形失真）：光阑在物与透镜之间时产生。负畸变（枕形失真）光阑在透镜与像之间时产生。补偿办法：将光阑放在两个透镜之间，抵消正负畸变。,2、变焦距镜头（1）变焦镜头与成像大小：通过改变焦距可以拍摄物体的全景、中景、近景及特写。简而言之是在不改变物距的情况下改变成像大小。成像公式：一般情况下，S远大于f，因此S=f放大率公式：,所以即当物距S不变时，放大率与焦距成正比，焦距长，放大率高，成的像就大。,（2）视场角与焦距的关系视场角：由镜头系统主平面与光轴交点看景物成像面的对角线长度时所张的角度。当成像尺寸确定后，视场角由f决定。F越小，视场角越大。,（3）像面照度当物距S与透镜孔径不变时，进入透镜的光通量不变。但当焦距变大，像的变积变大，很容易得出结论，单位面积上的像面照度将变小。为了控制固定镜头的入射光强弱，在镜头前加一个可变光阑（光圈），其直径d决定有效孔径，经计算得出称D/f为相对孔径，相对孔径越大，像面照度越大。设F=f/D，称为光圈指数，F越小，像照度越大。,（4）景深与焦距的关系景深：在景深范围内的物体、景物都能在像平面上形成较清晰的像。所谓清晰的像的概念是指一个物点在像平面上应该是一个像点。若偏离成像面，像点会变大，超过一定范围则称为不“清晰”。景深公式可知景深与焦距f成反比，与光圈D成反比。,（5）变焦镜头组合镜头构成变焦镜头,变焦原理及公式见课本第8页。变焦镜头组的组成：调焦组，变焦组，补偿组，移像镜组（以便加入分光系统等）。什么是变焦比？电动变焦与手动变焦两种变焦方式。,3、色温滤色片和中性滤色片什么是色温？色温滤色片：把照明光源色温或环境色温转换为标准色温（3200K）。中性滤色片：均匀降低R、G、B各成分。摄像机色温滤色片通常分四档：0关闭13200K25600K35600K+ND,常见光源色温：无云蓝天：10000K阴天：8500K晴天：5600K电子闪光灯：5500K荧光灯：4700K日光灯：4000K碘钨灯：3200K普通灯泡：2600K日出日落：2000K烛光：1000K,4、分光镜见课本10-11页,三、摄像器件摄像器件完成光电转换作用，其性能决定摄像机图像信号的质量。摄像器件主要有真空摄像管和固体摄像器件两大类。,1、光电电摄像管的结构、工作原理（1）光电管的主要组成部分及作用电子枪：发射扫描电子束靶面：将靶面上的“光像”通过扫描变成“电像”（2）工作原理,（3）光电导摄像管的质量指标光电特性：输出信号电流与光照的关系是否是线性关系。灵敏度：信号电流与光通量之比。光谱特性：针对不同光谱成分的灵敏度。分解力：决定图像细节表现能力。惰性：产生“余像”。强光和低照度都会使惰性明显，但原因不同。暗电流：完全无光照时的电流。不均匀的暗电流会导致“黑斑效应”。,2、固体摄像器件（1）电荷耦合器件（CCD）结构及工作原理见教材P12A、CCD单元结构B、光电转换C、电荷转移,（2）CCD器件的性能特性分解力：CCD的存储单元数量（像素数）决定分解力强弱光生电子进入势阱前的扩散会影响分解力电荷包转移损失降低分解力,暗电流：由于热激励产生的电子空穴对形成的电流。由于暗电流的不均匀会产生一个固定干扰图形。将该暗电流反向存储，可以用来校正混在图像中的暗电流。,灵敏度与动态范围：CCD的灵敏度与光的穿透损失、信号的读出方式、电荷的转移损失有关动态范围取决于势阱能收集的最大电荷量与最小电荷量之差（即暗电流）。影响因素有CCD面积、器件结构、电极所加电压大小等。,弥散现象：由于CCD势阱容量有限，当高亮度光局部照射CCD单元时，电荷将从势阱溢出，流入邻近势阱，称为弥散。杂波：暗电流不均匀，电荷转移与读出的过程都会产生杂波。,（3）CCD器件电荷转移方式A、帧间转移优点：结构简单像素密集，分辨率高感光面积大，灵敏度高缺点：成像区、存储区面积大，器件尺寸大每个像素既成像又作转移单元，容易产生垂直拖尾。,B、行间转移优点：结构简单，面积小。移位寄存器不受光照，减轻垂直拖尾现象。缺点：感光面积小，灵敏度降低。强光下移位寄存器仍有可能被“污染”,四、视频信号处理系统经光电转换后的信号很弱，且存在各种失真，因此要通过一系列的放大及校正处理。1、预放电路作用：将摄像器件输出的信号放大，供其它电路校正、补偿。要求：低噪、高增益、线性工作范围宽、频率特性好,2、增益控制与白平衡：控制放大器输出电压保持不变。以G路信号为参考标准，控制R、B的增益，以达到白平衡。3、黑斑校正：暗电流不均匀、色渐变效应都会引起黑斑效应。校正方法：叠加型：将黑斑信号反向叠加。调制型：用校正信号对图像信号进行再调制。,4、轮廓补偿：补偿高频损失，加强轮廓清晰度和对比度，使人主观上感觉细节强化。,1、3摄像机的主要性能指标一、电荷耦合器件1、CCD类型2、CCD尺寸3、CCD数量4、CCD像