第二章 数字彩色电视摄像机

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1、第二章数字彩色电视摄像机Contents彩色电视摄像机的组成1彩色电视摄像机的评价2彩色电视摄像机的光学系统3CCD摄像器件4数字摄像机信号处理电路5摄像机控制系统6摄像机机型介绍7数字彩色电视摄像机彩色电视摄像机将捕获的活动景物的光图像转化为三路基色电信号，再进行信号处理和编码后，输出分量电视信号或彩色全电视信号。本节讲述数字彩色电视摄像机的原理，因为摄像机的光电转换器件CCD为模拟器件，因此实际上所谓的数字摄像机并不是全数字化设备，只能在CCD输出模拟信号后的部分做到数字化。由于数字信号处理电路具有电路稳定、状态可存储、复杂图像处理功能易实现

2、等特点，数字摄像机与以前的模拟摄像机相比具有以下特点：信杂比高，稳定性好，可靠性高，图像质量好，调整精确，参数设定灵活，易维护，易调试。一、彩色电视摄像机的组成我们基本可以把数字彩色摄像机组成分为变焦距镜头、滤色片、分光棱镜、CCD器件、寻像器、电源、声音与信号系统、自动控制、彩条信号发生器、同步信号发生器、视频处理放大、视频编码器、适配器这几大部分。1.变焦距镜头变焦距镜头由若干透镜组成。作为摄像机的最前端，变焦距镜头通过调节聚焦环、变焦环和光圈分别改变聚焦、焦距和进光量，担负起将不同远近的景物清晰摄取在CCD感光面上的作用。这些调节可以在镜头

3、上直接进行，也可以在摄像机的操作杆上遥控，在全自动演播室中，还都可以在摄像机控制单元上遥控。一般，光圈分自动和手动两种调整方式而聚焦和焦距有手动的机械控制和电动两种方式。聚焦的作用是使一定距离的拍摄物清晰地成像在摄像器件的光敏面上。调节焦距可以连续改变像的放大率以调整拍摄空间范围的大小而不必前后移动机位。调节光圈可以改变成像面的照度以及景深的大小。补充——关于景深：景深是一个描述在焦点前后的多少范围内，景物仍然清晰的摄影术语。景深的大小与以下因素有关：光圈大小、物距、焦距和胶卷和传感器格式。光圈越大，景深越浅，在焦点前后的景物会变得很模糊；相反，

4、一个细小的光圈能产生很深的景深，焦点前后一大段距离的景物都显得很清晰。2.滤色片滤色片包括色温校正片和中性滤光片，有着不同的作用。色温校正片用于调节白平衡，而中性滤光片用于降低光的透光率。摄像机的白平衡是指拍摄白色（灰色）景物时，输出的三个基色信号的电平相等。这样的信号在显像端重现时，就能得到相应灰度无色调的景物。一般，为了使多台摄像机拍摄时得到的画面效果一致，需要对白平衡做统一的调整。具体方法是，拍摄同一白色景物，如白纸或白墙等，然后按下摄像机上的“白平衡开关”按键，就能自动设置完成，实际电路是通过调整红、蓝两路的增益以匹配绿路信号的幅度来实现

5、的。但是，由于处理放大器的增益调节范围只有±3dB，当在演播室（色温3200K）内调节好白平衡的摄像机搬移到光源色温变化较大的地方，则±3dB的调节范围是不够的。为此，采取在分光棱镜前加装色温校正片的方法，目的就是使入射光源接近3200K，这时再调节增益即可达到白平衡。为了适应多种光源，现在的广播级、专业级摄像机内部（分光棱镜前）一般都安装一个圆盘，上面有几个色温校正片，通过转动圆盘，来选择相应的校正片。一般，这些校正片都有编号可以选择使用。常用色温校正片的编号和特点色温校正片带来的副作用是会降低灵敏度。在表中“＋1/4ND”表示的是在色温校正片

6、上还镀有一层透光率为25％的中性滤光膜，使所有波长光的透光率降低25％。现在，有些彩色摄像机取消了色温校正片，通过加大增益的调节范围，完全用电子方法来实现白平衡调节，不仅可以适应所有的色温，而且节省成本。但是由于通过电路的增益实现，会加大噪声的影响从而降低信噪比。相比之下，色温校正片能够减小增益的调整要求而达到正确的白平衡，因此效果更好。3.分光棱镜分光棱镜由三或四块棱镜组成。作用是将进入镜头的光按照一定的光谱响应要求分解成红、绿、蓝三色的光图像，分别投射在三片CCD摄像器件上。4.CCD器件CCD器件将照射在其上的光图像变成电荷像。每个CCD单

7、元对应一个像素，该像素积累的电荷量同光照强度、照射时间成正比。在驱动脉冲作用下，电荷像的像素电荷一行行、一场场地送到CCD外形成基色电视信号。CCD摄像机的每个像素积累电荷的时间为一场，如需要积累时间为一帧，有相应开关可以选择。广播级和专业级的摄像机都是3-CCD摄像机，分别对红、绿、蓝基色光像进行光电转换。5.寻像器寻像器是摄像机拍摄图像时监看取景的监视器。现在除少部分是黑白CRT寻像器外，多数数字摄像机多是彩色液晶监视器。而且很多数字摄像机，除了寻像器外，在摄像机体侧还配有彩色液晶显示器，更便于监看画面，但分辨率低于寻像器。彩色液晶寻像器对于

8、摄录一体机（Camcoder）而言，寻像器不仅能显示拍摄时的画面，还能显示录像机重放时的图像。在拍摄录制时为了检验是否录像机有信号录入，