cd彩色电视摄像机PPT课件

.,1,第二章:彩色电视摄像机,电视系统是一个庞大的网络电视摄像的工作是创作电视画面电视信号传输过程中受到种种影响,.,2,人眼的视觉原理电视信号的基本原理电视摄像机概述摄像机的光学系统CCD与摄像机信号处理摄像机使用与电视画面创作,.,3,-1人眼的视觉原理,1.人眼的视力可见光的范围400700nm,1.人眼的视力可见光的范围400700nm,.,4,-1人眼的视觉原理,1.人眼的视力人眼对不同光谱组成的光的视觉反应是不同的,.,5,-1人眼的视觉原理,1.人眼的视力人眼观察亮度的范围为600:1胶片的宽容度约为100:1CCD的宽容度约为32:1,.,6,-1人眼的视觉原理,2.人眼的色觉加色原理:人眼中有三种不同类型的感色单元分别代表红/绿/兰三种原色,.,7,-1人眼的视觉原理,2.人眼的色觉加色原理:这三种感色单元对于入射光线的不同强度反应导致了人眼不同的色彩视觉反映,.,8,-1人眼的视觉原理,2.人眼的色觉加色原理:许多色再现理论都是以三原色的加色法原理为基础的,.,9,-1人眼的视觉原理,3.运动视觉视觉暂留现象:人眼运动视觉的流畅性主要依赖画幅变化频率的大小.这个频率大约在24-30fps(帧/秒)之间.,.,10,电视信号的基本原理,电视画面的摄取是依靠电视摄像机完成的现代电视摄像机的影像感知体是CCD图像传感器图像的载体为磁带/硬盘/光盘/磁卡等,.,11,电视信号的基本原理,1.电视信号的传输:依赖庞大的设备系统信号变化的多样性,.,12,.,13,电视信号的基本原理,2.电视信号的显示:电视信号的显示终端面临多种类型:模拟电视ATV数字电视DTV标清电视SDTV高清电视HDTV显像管电视CRT等离子电视PDPTV液晶电视LCDTV,.,14,数字电视包括数字HDTV、数字SDTV和数字EDTV三种。三者区别主要在于图像质量和信道传输所占带宽的不同。从视觉效果来看，数字HDTV为高清晰度电视(HighDefinitionTelevision)的简称，图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，高清晰度电视必须至少具备720线逐行(720p)或1080线隔行(1080i)扫描，屏幕纵横比为16:9，音频输出为5.1声道(杜比数字格式)，同时能兼容接收其它较低格式的信号并进行数字化处理重放。,.,15,SDTV(500-600线)即标准清晰度电视，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图像质量为演播室水平；要求电视至少具备480线隔行(480i)扫描。该标准是高清电视标准的最低标准。EDTV为英文EnhancedDefinitionTelevision的缩写，意为增强高清晰度电视。要求电视至少具备480线逐行(480p)扫描,音频输出为杜比数字格式。,.,16,LCDTV与PDPTV液晶电视、等离子电视机为目前民用平板电视的两大类，所谓平板电视是相对于传统电视机而言的，这种电视机厚度很薄，一般只有几厘米到10几厘米左右，可以轻易的挂在墙上观看。另外，重量和体积都大为减少。,.,17,液晶面板的结构很像汉堡包，液晶（半液体）夹在两个相互呈90度角的偏光板中间，偏光板和百叶窗结构类似，都只能允许一个方向的光线进入。光线从后面的背光板射入，先经过第一层偏光板，偏光板只让一个方向的光线进入，然后光线经过液晶层，偏转90度后，正好能通过第2层偏光板，由于液晶本身没有色彩，所以人们在液晶射出的方向增加了一层彩色滤光膜，薄膜上有很多红、绿、蓝三原色像素。光线受液晶分子的控制，透过每个像素的光线强度也不同，三原色通过混合得到我们所需要的色彩。简单的说，液晶电视机的显示原理和皮影戏差不多，都是利用光的透射来成像的。,.,18,等离子显示单元由前后两片玻璃基板组成，前面板玻璃上有透明ITO电极以及加强ITO导电性的总线电极，并且在电极上覆盖透明的介电层和氧化镁保护层，主要是保护电极不受放电冲击所带来的损耗。在后面玻璃板上有数据电极、介电层以及条状的隔层，在每个隔层内分别印刷红、绿、蓝三种荧光材料。上下基板之间抽真空后封装稀薄的混合气体。当电极通电后，两电极间电子逸出形成电流，形成电场将惰性气体激发为等离子状态，等离子状态的惰性气体与电子碰撞产生紫外线，紫外线激发红、绿、蓝三种荧光粉发光，从而产生相应的颜色。,.,19,等离子和液晶电视的优缺点液晶本身不发光，光线依赖于背光灯管；等离子为自发光，不依赖于背光液晶的透射原理决定了其色彩表现不如等离子电视机液晶电视耗电省；等离子电视比较费电液晶电视寿命长；等离子电视寿命相对较短液晶电视像素密集，静态画面效果好，可以兼作电脑显示器使用；等离子电视像素相对稀松，不适合作电脑显示器使用液晶电视有响应时间问题，动态画面可能出现拖影；等离子电视机响应时间快，基本不会出现拖影问题液晶电视和等离子电视都可以做的很大，但目前的技术条件下，液晶电视机在50寸以下较有优势；等离子电视超过50寸优势较大,.,20,电视信号的基本原理,2.电视信号的显示:扫描原理隔行扫描:现行的电视系统大多用隔行扫描,在信号传输带宽不变的前提下,使水平解像力增加为原来的2倍,.,21,隔行扫描：(Interlaced)该技术最先由IBM在其8514A显示器上推出，其原理是在对显示屏进行扫描时，先扫描奇数行，再扫描偶数行，扫描两遍的结果才组成一幅完整的图象。这种扫描方式容易实现，成本较低，但是在分辨率达到800600或更高时，这种扫描方式下的图像会有很大的闪烁感，容易使操作者眼睛疲劳。一般大屏幕彩色显示器都不采用这种扫描方式,.,22,电视信号的基本原理,2.电视信号的显示:逐行扫描:它可以看做一条近似的水平线在垂直方向上的延展。,.,23,逐行扫描：(Non-Interlaced)针对隔行扫描方式的缺陷推出了逐行扫描方式，这种方式是按顺序(不跳行)扫描输出，一次扫描完毕就组成一幅图象。显示画面没有闪烁的感觉，因此更适合高分辨率下使用，但是对显示器的扫描频率和视频率带宽也提出了较高的要求。很明显，扫描率越高，刷新速度越快，显示就越稳定。现在所有的大屏幕彩显都采用的是逐行扫描方式,.,24,电视信号的基本原理,2.电视信号的显示不同电视制式的技术参数,.,25,电视信号的基本原理,3.电视信号的标准分量视频信号为了保证电视信号在系统间传输减少损失,一般专业设备均具备分量信号的输入输出.复合电视信号为了方便,大多数电视设备将分量信号组合后送入一条通道,这一经过重新组合的信号称为复合信号.,.,26,3电视摄像机概述,电视摄像机研制始于20世纪30年代20世纪80年代CCD固体摄像器件开始投放市场,.,27,3电视摄像机概述,电视摄像机的分类按性能用途分:手提式摄像机掌中宝等家用机新闻采访机新闻采集用肩扛式摄录一体机演播室用机大型座机按成像质量分:家用级业务级广播级按所用的光电转换器件分:电真空器件（光电管）摄像机电荷耦合器件（）摄像机,.,28,.,29,.,30,.,31,3电视摄像机概述,电视摄像机的基本组成:摄像镜头寻像器摄像机机身录像包随机麦克电池盒电缆接口,.,32,3电视摄像机概述,索尼DSR-250pDSR-PD190P,.,33,:摄像机的光学系统,镜头是摄像机上最昂贵的组件最常用的是光学变焦镜头镜头最重要的参数是透光性和焦距,.,34,1光学镜头,光圈与光圈系数镜头纳光本领的大小主要依赖于光圈直径的绝对值,.,35,1光学镜头,光圈与光圈系数光圈系数等于镜头焦距与光孔直径之比:光圈系数=f/df不变:df/d,.,36,在室外环境照度是变化的，而且变化大于摄像机的自动增益控制范围，所以摄取室外景物时应采用自动光圈镜头。来自被摄物体的光束经自动光圈镜头成像于光电传感器的光敏区，摄像机输出的视频信号经整流滤波成直流电平与一个基准电平进行比较，若直流电平大于基准电平，驱动器发出使伺服系统关小孔径光阑叶片的信号以减少进光量，若直流电平小于基准电平，驱动器发出使伺服系统打开光阑叶片的信号以增大进光量。直至直流电平与基准电平相等，表示进光量合适。,.,37,摄像机控制曝光的手段光圈控制是电视摄像机曝光控制的最重要的手段自动光圈手动光圈快门速度增益,.,38,2镜头的调节因素,调焦环与调焦专业摄像机上的调焦环都是手动的调焦规律近顺远逆近快远慢,.,39,在某些特殊情况下，画面的焦距不是那么稳定，让人难以把握，这时就需要采用手动聚焦来调整。哪些情况下需要手动聚焦？如何手动聚焦？,.,40,2镜头的调节因素,焦距环与变焦专业摄像机上的变焦环都是电动/手动可调的变焦比是一个镜头变焦能力的指标有些镜头在光路中安置了扩展镜,.,41,3镜头的影像结构,摄像机镜头成像的影像结构是指影像在大小和虚实上的组成透视关系及其影响因素近大远小是镜头成像的固有规律.镜头焦距对透视的影响,.,42,镜头焦距对透视的影响,200mm35mm,.,43,3镜头的影像结构,景深及其影响因素景深是画面结构的重要因素,不同的景深导致了不同的影像美感和时空理念.,.,44,3镜头的影像结构,景深的概念物体在焦平面上形成较为清晰影像的最近点至最远点的景物范围,.,45,3镜头的影像结构,景深的大小景深的大小是指景深近点和远点之间的距离,.,46,3镜头的影像结构,景深及其影响因素光圈光圈景深焦距焦距景深拍摄距离距离景深,.,47,3镜头的影像结构,分光系统专业摄像机是利用加色法原理来实现色彩再现的.常用分光棱镜将入射光线分成红/绿/蓝三种原色光.,.,48,3镜头的影像结构,滤镜系统滤镜转盘校色滤色镜中灰镜效果滤境,.,49,:CCD与摄像机信号处理,CCD(电荷耦合器件)作为图像传感器是摄像机的心脏,.,50,:CCD与摄像机信号处理,CCD与光电显像管相比有如下特点:物理性能:体积小重量轻高效能感光性能:高效率较小的信噪比机械性能:不会磨损不易被强光损伤高光处理:良好的高光景物再现,.,51,1CCD的结构和工作原理,CCD可以被看作是一个个整齐排列着的单个“细胞”组成的矩阵像素.它们在受到光照时会产生电荷,电荷的积累形成电流,电流被转移的同时就形成了电信号.,.,52,2CCD的技术性能,CCD的运动效果在CCD中设有电子快门装置,其功能是降低电荷积累时间或者说是缩短曝光时间.,.,53,常用CCD的尺寸摄像机中的CCD尺寸常见的有1/4、1/3、1/2、2/3等,尺寸小者一般用于家用摄像机,大者则用于专业级别的摄像机,.,54,CCD与胶片成像质量的比较CCD的传输特性是线性的而胶片的特性曲线有明显的趾部和肩部胶片表现在高光和暗部有丰富的层次变化，加大了宽容度,.,55,3电视摄像机的信号处理,摄像机信号处理的基本环节模数转换:将输出的模拟信号转换为数字信号视频放大:CCD信号提高到足够水平反差压缩:降低信号的动态范围影像增强:改善影像的锐度和噪声水平色彩校正:校正光学色彩失真及多机拍摄伽玛校正:用于补偿传输特性的非线性化编码:输出信号必须具有的兼容格式视频压缩:降低用于存储和传输的数据量,.,56,.,57,4视频信号的压缩,信号的压缩无论是分量还是复合信号都会产生非常大的数据传输量。无损压缩与有损压缩,.,58,4视频信号的压缩,压缩基础相邻的像素,无论是水平方向还是垂直方向,在固有色彩的画面区域会重复相同的信息。空间压缩就是要发现这些存在于像素之间的关联。时间压缩就是去发现那些画面中较前一帧那些没有改变的部分。,.,59,4视频信号的压缩,目前存在多种压缩标准,在视频制作领域最重要的压缩标准是:JPEG和MPEG空间压缩JPEG将单帧画面中的多余量分成88像素或1616像素的像素块,将像素块进行变换,将其变化为一种更容易压缩的形式.最常用的一种变换是离散余弦变换(DCT)。JPEG压缩常用于高质量图片的压缩。,.,60,4视频的压缩,运动视频压缩MPEG视频也可以通过在每个画面上使用一种如JPEG的算法进行空间压缩来实现,这就是M-JPEG。处理那些存在于帧与帧之间的多余量,并使帧与帧之间不要彼此独立.这就是MPEG压缩格式。,.,61,4视频的压缩,运动视频压缩MPEG在MPEG压缩格式中,对于一个独立的帧可用三种方式之一进行压缩。a.像对静止画面那样进行压缩的帧称为I帧。b.那些建立在与前面各帧不同之上的被压缩的帧称为P帧。c.有些帧的压缩同时以前面和后面的帧为基础,这样的帧叫做双向帧,也称为B帧。,.,62,:摄像机使用,.,63,摄像机准备,摄像师在每次使用设备之前必须进行严格的检查,可分成以下几个步骤检查设备清单检查电池/备用电池电量三角架检查阻尼连接板摄像镜头检查变焦聚焦光圈寻像器的检查彩条音量电平的检查音量指示反映录像功能的检查回放,.,64,白平衡与黑平衡的调节通常可理解为R=G=B表示白白平衡调节的步骤相匹配的滤境与标准的白,自动光圈偏色效果的调节艺术效果及多机位拍摄需要黑平衡的调节得到正确的色彩再现所必须的步骤摄像机菜单的调节,摄像机调节,.,65,摄像机操作要领,稳怎样保证画面平稳不晃动？1、利用支撑物2、持机姿势3、正确的呼吸,.,66,平电视画面中的地平线一定要平，以寻像器边框为准准落幅准，即一个技巧性镜头结束时，落幅画面中镜头的焦点、构图及时机应该正好匀运动镜头运动过程应保持一定的速度,.,67,摄像机拍摄注意事项,1、暂停状态不宜过长暂停状态是指录像机的录制暂停和放像暂停状态。此时，录像机中的磁鼓都是处于调整旋转状态，而磁带绕紧在磁鼓上静止不动。暂停时间越长，磁头与磁带间的相互磨损越严重。目前录像机均有自动保护装置，暂停时间超过一定时间后会自动使磁带松驰而与磁头脱开。虽然如此，也应尽可能地缩短暂停时间。,.,68,2、拍摄每个镜头应提前录制510秒（提前开机）这是因为录像机从停止到磁带以正常速度行走有一个伺服过程，这一过程录制的图像是不稳定的。另一原因是，后期进行电子编辑时，编辑系统要求素材