1、第7章 数字 彩色电视摄像 机,摄像机是直接获取电视信号源设备，它的性能之优劣，将直接影响系统最终电视图像质量。,一、概述,彩色摄像机,演播室用摄像机,便携式摄像机,监视用摄像机,现场节目制作（EFP）用摄像机,电子新闻采访（ENG）用摄像机,家庭用摄像机,1、分类,2、彩色电视摄像机的组成,成像,光电转换,放大、校正,R、G、B转换Y、R-Y、B-Y彩色全电视信号,输出,二 摄像机的光学系统,1、变焦距镜头,广角变焦镜头A134.5,组成（五组或七组） 调焦组、变焦组、补偿组、光阑、固定组、扩展镜、超近摄镜,光阑,NV - MVI型变焦透镜内部结构,2. 分光棱镜,入射光,三、CCD摄像器件
2、,CCD (CHARGE COUPLED DEVICE ),CCD 的三层结构：上：增光镜片、中：色光滤波器：感光器,1、电荷偶合器件(CCD)的工作原理,（1）.MOS电容器的结构（2）.光电转换和电荷存储（3）.电荷的转移（4）.电荷的输出,（1）、MOS电容器的结构,栅极,AI,P - Si,SiO2,衬底,感光单元,势阱,光,（2） 电荷的存储,电荷存储演示,（3） 电荷的转移,CCD的电荷传输是在驱动脉冲的作用下，以移位寄存器的原理工作。,（4）电荷的输出,输出信号特点：,CCD输出,预放输出,CCD输出脉冲调幅信号，经取样保持电路，预放和低通，去除脉冲干扰，便得出模拟图像信号。,2
3、. 面阵CCD摄像器件,（1）. CCD摄像器件的主要类型,帧转移型（FT） Frame Transfer 行间转移型（IT） Interline Transfer 帧行间转移型（FIT）,帧转移型(FT),1、场正程，成像区CCD感光形成电荷像,2、场逆程，成像区CCD全部电荷迅速转移到存储区,3、行逆程，存储区向水平输出寄存器转移一行电荷。,4、行正程，一行电荷包经水平输出寄存器转移到输出端，形成信号电压输出。,帧转移方式（FT-CCD）,优点：结构简单，较高的分解力，灵敏度高。缺点：芯片面积大，材料利用率低； 有垂直拖尾。,没有垂直拖尾,有垂直拖尾,FT-CCD中的垂直拖尾的产生,垂直拖
4、尾,行间转移型(IT),1、场正程，成像列CCD感光形成电荷像,2、场逆程，成像列全部电荷迅速转移到转移列。,3、行逆程，转移列向水平输出寄存器转移一行电荷包。,4、行正程，一行电荷包经水平输出寄存器转移到输出端，形成信号电压输出。,行间转移方式（IT-CCD）,优点：结构简单，芯片面积较FT-CCD要小 垂直拖尾现像减轻。缺点：灵敏度低，分解力不及FT方式。,帧行间转移型(FIT),1、场正程，成像列CCD感光形成电荷像。,2、场逆程，成像列全部电荷经转移列迅速转移到存储区,3、行逆程，存储区向水平输出寄存器转移一行电荷。,4、行正程，一行电荷包经水平输出寄存器转移到输出端，形成信号电压输出
5、。,帧-行间转移方式（FIT-CCD）,优点：消除垂直拖尾现像。缺点：光利用率和材料利用率都低。,3、动态分辨率与电子快门,动态分辨率是摄像机对运动图像所呈现的分辨率及呈现运动画面细节的能力，是摄像机的重要指标。,不同动态分辨率的图像比较,3、动态分辨率与电子快门,动态分辨率受到两个因素制约（1）摄像器件本身的惰性CCD器件不存在惰性（2）曝光时间,电荷排除（高速）,无用电荷排出的情况,FIT电子光阑简单机理示意图,无用电荷积累,有用电荷积累,快门关闭,快门打开,场消影期,读出门控制,FIT电子快门定时图,场正程,减小曝光量就减小了照在成像区的光量，因而也减小了视频信号电平，这相当于降低了摄像
6、机的灵敏度。为了保持灵敏度可以增加光圈，但同时又减小了景深；如果保持光圈不变，采用提高电路放大增益来保持幅度，那必然降低信噪比。所以，快门的使用是以降低摄像机的某些性能为代价。,4.CCD摄像器件的性能参量,1. 光电转换特性 光电转换成线性,2. 分解力分解力与下面三个因素有关(1)CCD的像素数像素数提高后,可提高分解力(2)电荷转移损耗(3)电荷的横向扩散,四、 彩色摄像机的性能指标,1. 信噪比 (S/N) 有用信号电压与杂波电压之比。单位分贝（dB） 20lg（u信 / u杂） 广播级数字摄像机都在60dB以上。,四、 彩色摄像机的性能指标,2. 灵敏度 是以3200K色温、2000
7、LX照度的光线在具有89.9%的反射系数的灰度卡上，用摄像机拍摄，图像电平达到规定值时所需的光圈指数。一般在F4 - F8。 表示方法：F4 2000 LX,四、 彩色摄像机的性能指标,3. 最小照度 指在摄像机开到最大光圈，使用最大增益时，要让图像电平达到规定所需的照度。 一般在几十勒克斯。,四、 彩色摄像机的性能指标,4. 对比度范围 图像最亮与最暗的比。 通常情况下不超过20 ：1,四、 彩色摄像机的性能指标,5. 分解力 描述对原景物分解程度,表现为图像的清晰度。可用调制度或可分辨的电视线数表示。 分为：水平分解力 垂直分解力 例如：900线/700线（广播级数字摄像机）,垂直分解力:
8、M =K Z (1-) （线）Z：帧扫描行数：帧逆程扫描系数K 0.76,水平分解力:N =M W/H （线）W/H: 图像的宽高比,相对清晰度绝对清晰度 H / W (电视线）,复习思考题,简述变焦镜头的变焦原理?变焦镜头的型号中“149”表示什么意义?2. 分色棱镜是如何把景物的光分成红、绿、蓝三束光的。,复习思考题,3.试述电荷耦合器件(CCD)的工作原理。4.帧转移型(FT)与行间转移型(IT)面阵CCD摄像器件是如何工作的?它们各有什么优缺点。5.帧-行间转移型(FIT)是如何克服行间转移型(IT)CCD摄像器件的缺陷的。,复习思考题,6.何谓动态分辨力? 它受摄像机的什么因素制约。7.电子快门是如何提高动态分辨力的?以帧-行间转移方式为例说明其基本构思。8. 衡量彩色摄像机的性能有哪些主要指标,它们都代表摄像机什么性能。,
