1、第三章 彩色摄像机,彩色摄像机的分类与组成 摄像机的光学系统 摄像管 固体摄像器件 视频信号的放大和处理 单管彩色摄像机 三片式CCD彩色摄像机 单片CCD彩色摄像机 彩色摄像机的自动检测控制 彩色摄像机性能指标和调整及使用,第三章 彩色摄像机,3.1 彩色摄像机的分类与组成 一、彩色摄像机的分类,按信号方式可分为：1模拟彩色摄像机2数字（码）彩色摄像机,按用途分类：1. 广播用摄像机；（技术指标高，图像质量好，价格昂贵。）2. 专业摄像机；（体积小，重量轻，价格便宜。）3. 家用摄像机；（小巧、灵活，价格低廉，摄录一体。）4. 特殊用途摄像机。（航天探测、商业监视、图像通讯等领域）,按摄像器
2、件分类：1真空管摄像机；（采用电子扫描方式，主要有氧化铅和硒砷碲两种）。2固体摄像机；（采用固体扫描读取电荷，最成熟的 是CCD摄像机）,按摄像器件的数目：三管（片）摄像机；（结构复杂，体积较大， 价格较高，但图像质量好，主要用于广播和专业领域。）二管（片）摄像机；（产量愈来愈小）单管（片）摄像机。（结构简单，体积小， 价格低，主要用于家庭或非专业领域）。,按使用场合： 台式摄像机；（供演播室（ESP）和转播车用）便携式摄像机；（供外拍用，主要包括EFP、ENG和家用摄像机）监视用摄像机。 按摄像方式：同时摄像方式；（三管式，三片板式）时间分离方式： 顺序式；（单管式，单板/片式） 线顺序式；
3、 面顺序式。,按摄像机的记录载体：1磁带；如VHS（V12）、V8、D8、MINI DV2MD（mini disk)；（采用MPEG-2压缩技术）38cm的DVD光盘；（如日立DZMV200A）4硬盘；（采用MPEG-4压缩技术，如三星 ITCAM-7）5SD-MMC存储卡（Secure Digital-multi media card）6记忆棒（memory stick）；（Sony DCR-IPI）7CF卡,二、彩色摄像机的组成,或,3.2 摄像机的光学系统,一般摄像机的光学系统由变焦距镜头、中性滤色片、 色温滤色片和分色系统等组成。,一、透镜成像误差及补尝,（一）球差,形成原因： 单色光
4、束通过透镜或球面镜的不同“环带”造成的像点不会在同一位置上。,（二）色差,形成原因： 透镜对复色光中不同波长的单色光的折射率 不同，波长较短的折射率大，波长较长的折 射率小，因此光经透镜后将会聚在不同的位 置，即产生了像差，这种像差称为色差，又称为色像差。,（三）像的几何畸变,桶形畸变 光阑位于物体和透镜之间,枕形畸变 光阑位于透镜与像之间,（四）球差和色差的补偿 凹透镜对边缘光线和复色光中的蓝光折射较大， 因此，只要凹透镜与凸透镜适当地的组合，即可消 除球差和色差。,（五）几何畸变的补偿 将光阑放在两个透镜中间，第一个透镜引起的枕形畸变就可 被第二个透镜引起的桶形畸变抵消。,（一）成像面与焦
5、距的关系,因为sf, 所以s f （s为物距，s为像距，f 为焦距）,（二）成像大小与焦距的关系,m=s / s （m为透镜放大率） 当sf 时，s=f 故 m f /s,二、变焦距镜头,（三）视场角与焦距的关系视场角（即拍摄范围）是由镜头系统主平面与光轴交点 看景物或像面的线长度时所张的角度。 =2tg-1H1/2s = 2tg-1H2/2f当摄像器件的成像尺寸（H2）确定后，则视场角就只与 焦距有关：镜头焦距越短，视场角越大，所拍的景物范围越 大，相当于拍摄全景；反之当镜头的焦距越长，则视角越 小，看到的景物越小，相当于拍特写。同学们请思考：对于同样的焦距成像尺寸（靶面大小） 与视场角的关
6、系？实际效果如何？,（四）像面照度与焦距和透镜孔径的关系,光通量：光源在单位时间内通过单位面积的光能量 单位：流明（lm）.,照度：被照物体表面的明亮程度，即光线入射到某一表面单位面积的光通量。单位：勒克斯（lx） 1lx=1lm/m2,1.当物距S为常数、透镜的孔径不变时，进入透镜的光通量 将不变，根据m=f /s知，焦距越长，像的面积越大，故 像面的照度越小。,2.像面的照度与镜头的孔径有关，孔径大的镜头透光能力强， 像面照度大；反之，透光能力弱，则像面的照度小。,E ( D/f )2 1/F2,D称为入射光瞳,D/f 称为透镜的相对孔径,F=f/D 光圈指数,F值愈小，光圈越大，透光能力
7、越大。,（五）景深与焦距的关系,景深：在聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被射景物的“空间深度”（纵深 距离）的范围称为景深。,焦深：在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的 距离就叫焦深 。,当Sf 时，S1 yS2/Df 同理求出S2， S = S1+ S2,景深的决定因素：,1、物距物距越大，景深越大；物距越小，景深越小。,S1 yS2/Df,2、焦距焦距越大，景深越小；焦距越小，景深越大。,3、光圈光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。,光圈的作用：,1、控制进光量 2、控制景深 3、控制像质,变焦镜头是一种能任意改变焦距而成象面位置固定不变的镜 头。变焦镜头是由许多单透镜
8、所组成。,（六）变焦距镜头,变焦比n = 最长焦距 / 最短焦距；变焦镜头的型号中通常有两个数字相乘的形式，如149，第一个数字表示变焦比，第二数字表示最短焦距；变焦距镜头有时用如1:6（或6）表示。,（三）变焦距镜头的技术参数和特性：,1.调制传递函数镜头的分解力用调制传递函数表示。用来描述镜头成像的 清晰程度。镜头的各种指标都是从轴心部分沿着半径方向逐渐降低的。一般情况下，与光圈有关。大光圈指数时，能给出较大MTF。,2.透光率与光谱特性光路中放入镜头时，光度I与没有镜头光度I0之比的百分数 称透光率。镜头的透光率与入射光的波长有关，不同波长的光的透光率 不同， 这种特性称光谱特性。,4.
9、近摄距离和后截距 近摄距离：当物距S减小到低于某一最小值时，超出镜头的调节范围，像面无法落在成像器件上，这上最小物距S值称为近摄距离。 后截距：镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称为后截距。后截距要足够长。,3.几何失真G=（H/H）100,三 、 色温滤色片与中性滤色片,色温：当光源所发射的光的颜色与绝对黑体在某一温度下辐射的光的颜色相同时，则绝对黑体的这个温度就被称之为该光源的色温。单位：开尔文（K）。色温实际是指光源的光谱成分，而光谱成分又主要是看光源中短波光线与长波光线的比例。如果光谱成分中短波光线所占的比例大于长波光线，则色温就高；反之，色温就低。,中性滤色片：减弱进入光学系统的光强
10、度，即光通 量，而不改变光谱特性，以达到一定艺术效果。通 常有100、25%、10、1.5等几种，而光谱特 性要求在400nm720nm的波长之间保持平直。,色温滤色片：利用它们的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。采用色温滤色片只能分档进行粗略调整，要精确调整要调节白平衡。,四、分色棱镜分色原理：,光线在介质中所走的路程与介质折射率 的乘积称为光程。 1、光程差为入射光某一波长的整数倍时， 两路反射光之间的相位差为0，此时分色 膜上反射光最强。即：=m(m=1,2,3,4),2、光程差为入射光某一波长的 半波长的奇数倍时，两路反射光之间的相位差为1800，此时光线全部透过分色
11、膜。即： =m/2(m=1,3,5,7),（一）、分光原理,分光特性随光的入射角的变化，即光程差不 同而偏移，使重现图像的色调也发生变化，引 起“色渐变”，在重现图像上引起整个图象中出 现大面积暗斑或色斑的“黑斑效应”。,因此，要使一段光谱范围的谱色光完全透射 或完全反射，只需选择厚度不同的若干层色膜， 用多层的复杂镀膜技术镀在玻璃上，就能实现。,分色系统工作原理,三管/片式彩色摄像机：彩色光经具有分光光谱特性的分色棱镜分别形成红、绿、蓝 三个基色，三个摄像器件分别摄取相应通路上的光谱形成基色图像。 单管/片式彩色摄像机：利用光学滤色条对所拍摄的影像图像进行光学编码，经过 解调电路分离出红、绿
12、、蓝三个基色图像信号。,（二）、分色棱镜,图所示的分色棱镜由（A）、（B） 和（C）三部分粘合组成，其中在Mr 和Mb面上分别蒸涂上不同厚度的干涉 薄膜。当光线F投射到Mr面上时，把红光R 反射出来而让其它光透过。反射出来的 红光投射到界面（1）上，因入射角较大， 超过临界角而发生全反射，于是R光经Fr 射入R摄象管。透过Mr面上光到达Fb面时能把蓝光B反射出来 而让余下的G光透过，反射出来的B光在界面（2）上全反射后 穿过Fb而到达B摄象管。透过的G光经（C）部分穿过Fg到达 G摄象管。R、G、B三路的光程应严格一致。Fr、Fb、Fg （谱带校正滤色片）来进一步校正。,摄像器件分类：,固体摄
13、像器件,MOS摄像器件,CCD摄像器件,(吸收光发出 自由电子),3.3 摄像管,超正析像管,CCD摄像器件,直径( 英寸)：3,1.5,1,2/3,1/2。 超正析像管：惰性小噪声大。 视像管：电场和长磁场聚焦；网电极保证电子束垂直上靶。 固体摄像器件：无须扫描和聚焦(按像素移位)，光谱响应宽，功耗低，可集成处理电路。有电荷耦合 (CCD)和CMOS摄像器件，它是发展方向。,光谱特性,一、光电导摄像管的结构和工作原理,RCA 2P23 最早的光电导管（1948年）,Toshiba K4103 Saticon 改良型光导管,Mitsubishi S4131A 2/3“ Newvicon 日本三
14、菱碲化锌光导管,（1）电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、加速极、聚焦极和网电极组成。,真空器件，主要包括光电靶和电子枪两大部分，另外管外套有偏转、聚焦和校正线圈。其剖面原理图如图,（一）光电导摄像管的结构,1.电子枪,（2）灯丝加热至2000K时，发出大量电子，在控制栅（ 50V）和加速极（300V）之间形成一个会聚点（X点）， 电子穿过X点后又散发开，其数量大小由控制栅极的电位大 小决定。,（3）为使电子束能在靶面上再次聚成一点，必须对电子束 进行第二次聚焦。聚焦电极（第一阳极、第二阳极）使发射 出的电子束会聚成细束，起辅助聚焦的作用。,（4）聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺旋形轨迹前 进，
15、从而使电子束聚焦于靶上的一小点。聚焦线圈具有足够 的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直，有利于电子束垂 直上靶。,（5）靶面电压低于网电极电压，在靶前形成一个均匀的减速电场，有利于电子束垂直上靶，提高摄象管的清晰度，这种方式称为慢电子扫描。,2.靶面靶面的作用，是将被传送的 光图像变成相应的电荷图形。,（1）硫化锑靶面 （2）氧化铅靶面 （3）硒砷碲靶面 （4）硒化镉靶面,氧化铅管摄像机常用作广播级摄像机，其图像质量好， 灵敏度高，暗电流最小光电转换线性好。硒砷蹄管摄像 机常用作业务级摄像机，价格较低，图像质量和性能接近 氧化铅管摄像机。,虽然结构和材料不尽相同，但却有着一此共同特征：A. 以
16、透明导电层SnO2作透明导电极，由此引出图像 信号。B. 极细电子束扫描下，客观上使靶面分成了数十万个 像素，每一个像素可以看作是一个光敏电阻R和一个电容 C相并联。C是储存电容，其值不变，光敏电阻阻值随照 度变化而变化。,（5）硅靶面靶面由数十万个性能相同的光电二极管整齐地排列的阵列。靶面像素的分解不是靠扫描电子束，而是靠一个个独 立的光电二极管。,（C）聚焦、偏转和校正系统,由阴极，控制栅极、加速极和聚焦极组成电子透镜，能起辅助聚焦作用，使电子束会聚成细束。聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺旋形轨迹前进，从而使电子束聚焦于靶上的一小点。聚焦线圈具有足够的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直
17、，有利于电子束垂直上靶。,由于制造和安装的误差，使电子束与管轴可能不完全平 行，这会影响电子束的聚焦和垂直上靶。为此在视象管外靠 加速极附近，装有两对相互垂直的校正线圈。通过调节线圈 中电流，使它们产生的合成磁场方向在360范围内变化， 因而，可使电子束运动方向校正到与管轴平行。,偏转线圈使管内形成一个偏转磁场，在该偏转磁场的 作用下，电子束进行周期性的行、场扫描运动，顺序取出 靶上各点（象素）的信号。,（二）光电导摄像管的工作原理,1.S闭合时，该单位像素与靶面电压电源+E和电子枪阴极K接成通路，电容被充电，RCC等效电路左端电位上升+E；右端为阴极电位。,光电导管等效电路,每个像素可看成是
18、一个光敏电阻和一个电容等效。,3.当S再次闭合时，靶面该像素再次被扫描电子束 对C充电，其电位达到+E，右端的电和被中和，重新回 到阴极电位，这样，该点的“电像”就变为通过负载电阻 RL上的电流，经过一帧扫描，这幅电子图像就转变成随 时间变化的电视图像信号。,2.电子束离开后即S断开时，电容通过电阻放 电，放电速度由电阻的大小决定。在扫描间隔（由电视制式决定）内，电容右端电位上升E，左端下降E，于是，在一帧扫描间隔内，靶面的右侧就形成了一幅与光像的亮暗分布相对应的电位高低变化的电子图像，即“光像”变成了“电像”。,补：电视制式,（1）NTSC（National Television Syste
19、ms Committee）制，1953年由美国创立，日本、加拿大等国相继采用，简称N制；,（2）PAL（Phase Alternating Line）制，1967年 由西德创立，中国、英国、意大利、荷兰等西欧国家以及北欧各国也都采用它，PAL制式中根据不同的 参数细节，又可以进一步划分为G、I、D等制式，其中 PALD制是我国大陆采用的制式；,（3）SECAM（Sequential Couleur Avec Memoire） 制，1967年由法国创立，苏联和东欧各国也都采用它。,4.黑斑效应（shading）,暗电流：当靶面无光照射时，靶面个像素的电阻值很大，在电 子束两次扫描间隔内，电容右侧
20、电位变化很小，当受到下一次 扫描时，则充电电流很小，该电流称为“暗电流”。,黑斑效应：指由于电视图象的底色不均匀性，引起 整个图象中出现大面积暗斑或色斑的现象。产生黑斑 效应的原因是：分色棱镜（或二向分色棱镜）的色渐 变效应；摄像机镜头的亮度不均匀性；摄象管靶面灵 敏度及暗电流的不均匀性，或投射背景光的不均匀； 扫描的非线性以及聚焦和电子束垂直上靶不均匀性等。,二、光电导摄像管的主要质量指标,（1）光电特性：一定靶压下，摄像管输出信号电流IS 与靶面光照强度B的关系。,IS=K Br,K为常数；r 为光电转换系数，其值与光电导材料、光照及靶压等有关。,（2）灵敏度：输出的信号电流IS与入射靶面
21、的光通量之比。,So= IS/ 单位：A / lm,（3）光谱特性：不同波长的光的照射下测出其对应 的灵敏度，即光谱灵敏度曲线简称光谱特性。,（4）分解力：表示分解图像细节的能力。M=A(n)/A(40)100%,（5）惰性：光照停止后第n场的剩余电流与光照停止 前的信号电流的比值。X=is(n)/is(0) 100%惰性大小与靶面材料、靶电容大小、光照强度等因素 有关。,惰性表现：余象（照度过低）（光电导管的电容）开花（照度过强）（电子束扫描）彗尾（高亮运动物体）（电子束扫描 、曝光时间）,解决方法： 采用ACT电子枪 以及DBCC。,（6）暗电流暗电流越小越好，尤其是彩色摄像机中控制的更严
22、格。,（7）信噪比 信噪比是视频图像信号的峰值电平Usp-p与杂波有 效值电平Usp-p之比，人眼能察觉出来杂波存在的最低信噪比为36dB，而且一般摄像机信噪比指标都能达到45dB以上，高级摄像机可达60dB。,3.4固体摄像器件,CCD:（Charge Coupled Device)电荷耦合器件,MOS:（Metal Oxide Semiconductor）金属氧化物半导体,CPD:（Charge Priming Device）电荷引动元件,固体摄象器件,一、电荷耦合器件（CCD）的工作原理,（一）MOS电容器的结构,（二）光电转换和电荷存储半导体在光照的作用下产生本征激发形成电子-空穴对,
23、 在耗尽区电场的作用下,空穴流入P型衬底,电子收集到势阱中形成电荷包.电荷数目与该处的光照强度成正比.,（三）电荷的转移,1.在时刻t1,第一相时钟V1处于高电压，V2、V3处于低压。这时第一组电极A、D、下面形成深势阱，在这些势阱中可以贮存信号电荷形成“电荷包”，如图所示。,2.在t2时刻V1电压线性减少，V2为高电压，在第一组电极下的势阱变浅，而第二组（B、E、）电极下形成深势阱，信息电荷从第一组电极下面向第二组转移，直到t3时刻，V2为高压，V1、V3为低压，信息电荷全部转移到第二组电极下面。,3.重复上述类似过程，信息电荷可从V2转移到V3，然 后从V3转移V1电极下的势阱中，当三相时
24、钟电压循环 一个时钟周期时，电荷包向右转移一级（一个像元）， 依次类推，信号电荷一直由电极A、B、C向右移， 直到输出。,三相脉冲驱动方式为最基本的方式。为使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。,（四） CCD的电荷输出,HOG：输出栅，在其上加不同的控制电压，可控制电荷在适当的时刻从V3电极下转移到场 效应管的控制栅极。同时，它 对V3电极的脉冲和输出场效应 管起到隔离作用。,PG：预充电栅极，其作用等效电路中 虚线所表示的开关在其上加入控制脉冲 VpG，控制开关通/断。,U：信号电压。由于VpG脉冲可通过场效应管的极间分布电容 的耦合，将在输出信号中
25、出现，而引入了杂波。,二、面阵CCD摄像器件,按信号电荷的传输方式可分为 帧转移型（FT）摄像器件、隔列转移 型（I T）摄像器件（又称行间转移） 及帧-行间转移型（FIT）摄像器件。,（一）帧转移型（Frame Transfer）该器件由相同像素数量的成像部分、 存储部分和读出寄存器三个基本部分 组成。,1、场正程期间（18.4ms）图像的二 维信号电荷被积累在成像区；,2、场逆程期间（1.6ms）通过加在成像区和存储区电极上的时钟脉冲使成像区的整场信号电荷快速转移到存储区；,3、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下 一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期
26、间（12微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；,4、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使 一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。,（二）行间转移型（Interline Transfer）,在一个CCD芯片上完成感光、存储和 读出的功能。,1、场正程期间（18.4ms）感光部分 被入射光照射产生光生电荷；,2、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像 单元内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移 到各自所对应的垂直移位寄存器；,3、下一个场正程期间，成像区再次积累光生电荷，垂直移位寄存器中存储的电荷在每个行消隐（逆程）期间各列
27、电荷包垂直 上移一行，将一行电荷送入水平移位寄存器；,4、在行正程期间，将水平移位寄存器中的电荷读出，这样形成了视频信号。,（三）帧-行间转移型（FIT）,在行间转移型结构的传感器与水平移位 寄存器之间附加了场存储区。,1、场正程期间（18.4ms）成像区的 光敏器接收入射光形成电荷包；,2、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像单元 内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移到各自所 对应的垂直移位寄存器，紧接着又以极快的速度转移到 下面场存储区。,3、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成 下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在 时钟脉冲作用下，在行逆程期间（12微秒）将一
28、行 光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光 生电荷向读出寄存器方向进一次；,4、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。,CCD都具有高光抑制功能，即有消除“开花”和“彗尾”的功能。因为在CCD器件中设置有“溢流沟道（OverFlow Dyke）。 在过曝光时，溢出的过量电子将通过溢流沟道垂直向下流入衬 底，保证了即使产生一个超常的强光，电子电荷的最大量也总 是相等的，消除了“开花”现象。,（4）动态分辨力与电子快门,动态分辨力是摄像机对运动图像所呈现的分辨力，即呈现 运动画面细节的能力，它决定了正在制作的运动图像的细节， 同时它决定了后期
29、制作中静帧画面的清晰度。,制约动态分辨力的因素：（A）摄像器件的惰性；（B）曝光时间。,曝光时间：相继两次电荷读出的时间周期。 摄像管摄像机：由于电子束不可能聚焦特别细， 因 而在扫描一行时也会扫到相邻行，使曝光时间趋向于 1/60s（NTSC）或1/50s（PAL）。,CCD摄像机：依靠时钟瞬间取出电荷，不存在惰性。提高动态 分辨力唯一的办法是减小曝光时间。,机械快门存在噪音且只能用于帧转移方式中，故先广泛采 用电子快门。,电子光阑机理示意图,FITCCD的电子快门定时图,综上所述：,增加动态分辨力,三、CCD摄像器件的性能参量,1、分解力（静态）,CCD象素数 电荷转移损耗 电荷的横向扩散
30、,2、暗电流,3、灵敏度和动态范围,二、MOS型摄像器件,（1）MOS型阵列不用读出寄 存器，电荷转移次数少，损失小；,（2）该结构感光面积大，每个 单元的暗电流小，灵敏度高， 动态范围大；,（3）由于分布电容和开关特性不稳定，易产生固定图形杂波 ，降低输出信噪比。,3.5视频信号的放大和处理,一、预放器 二、图像信号的箝位 三、黑斑校正 四、增益控制和白平衡 五、灰度校正 六、黑平衡 七、彩色校正 八、轮廓校正,一、预放器 是视频通道的第一级放大器。 要求：低噪声、高增益、线性工作范围宽、频 率特性好。 一般都采用电压并联负反馈。,二、图像信号的箝位 1.箝位的作用 （1）恢复反映背景亮度的
31、直流成分 （2）消除低频干扰 （3）限制图像信号的动态范围。,2.箝位电路 （1）单二极管箝位电路 电路图如下：请同学们分析箝位的原理,单二极管箝位电路的优缺点： 优点：电路简单、经济 缺点：只能单向性箝位、抗干扰能力差。 故视频处理电路多采用三极管强迫型箝位电 路。,（2）三极管强迫箝位电路电路图如下所示（板书）同学们能分析箝位的原理吗？,三、黑斑校正 1.形成黑斑的原因：靶结构不均匀、分色棱镜的色渐变效应、摄像机镜头的亮度不均匀、靶面灵敏度不均匀性、扫描的非线性、聚焦和电子束上靶的不均匀性等等。 2.黑斑的类型：叠加型黑斑和调制型黑斑。 3.黑斑校正方法：产生由行、场锯齿波和行、场抛物波组
32、成的黑斑校正信号，用来对失真的图像信号补偿。,3.黑斑校正电路 （1）叠加型黑斑校正电路,（2）调制型黑斑校正电路,（一）增益控制 1.电路设置的原因当环境照明强度变化太大时，有可能使信 号幅度超出信道的线性工作范围，另外，还 要保持在各种照明条件下都有良好的白平 衡，故需要对视频信号的幅度进行控制，达 到传输规定的标准电平。,四、 增益控制与白平衡,2.增益控制原理 （1）手动控制,（2）自动增益控制（AGC）,AGC电路的形式很多，仅举一例说明其工作原理,自动增益控制电路,（二）白平衡 1.白平衡调整的意义为使重现图像的彩色和原景物彩色相同，必须选定光源标准，我国选定的基准白色的色温为65
33、00K。目前摄像机是按演播室内光照色温3200K的光源设计的，故白平衡应该在3200K色温光照下进行。如果光线环境改变了，必须要进行白平衡调整，只有白平衡调整好了，物体的色彩才能还原真实。,2.白平衡调整的原理亮度方程为 Y0.30R0.59G0.11B 当为白色时 R=G=B=1 Y=1 R-Y=0 B-Y=0 C=0 即拍摄标准色温光照下 的白色物体时，红、绿、蓝三路信号电平应 相等，且为最大值。若此时摄像机输出的三 个基色信号不满足上述条件，就需要对电路 的放大量分别进行调整，使三个基色信号电 压相等，达到白平衡，调整的原理图如下：,R,G,B,比较器,比较器,可控增益 放大器,可控增益
34、 放大器,R,G,B,控制电压,控制电压,白平衡调整电路基本原理图,3.白平衡调整的方法正常拍摄中，在被摄物体处放置一标准白 色纸板，调整摄像机的变焦镜头，使白色充 满画面，持续按下白平衡调整按钮4秒左右， 松开后白平衡指示调整好即可。,五、灰度校正（ 校正）,1.灰度校正原理摄像管和显像管都是非线性转换器件；在电视通道中必须加入校正电路才能够使显像管 显现的图像和原始景物的亮度成正比，从而正常重现。,摄像管的光电转换关系为：,显像管的电光转换关系为：,如果从摄像管到显像管的视频通道是非线性的，即,于是，由整个电视系统来看， 和 之间的关系为,如果 使输入亮度均匀变化的图像变成不均匀，即亮区对
35、比度增大，暗区对比度减小。 反之如果 使输入亮度均匀变化的图像变成不均匀，即亮区对比度减小，暗区对比度增大。即产生了灰度失真。一般 大约接近1， 约等于2.2。,所以,同学们能画出通道到传输曲线吗？什么样的电路能获得这样的曲线呢？,2.灰度校正电路 （1）具有折线特性的 校正放大器 同学们请看电路图 试着分析其工作原理,具有折线特性的 校正放大器电路图,（2）具有渐变特性的 校正放大器,同学们自己能分析其 工作原理吗？,六、黑电平控制和黑平衡电视图像信号是单极性信号，R、G、B三路信号仅是幅度不同，而代表图像底色的黑色电平应该一致，如果不一致，就会使图像的灰度层次和对比度发生变化，同时也会破坏
36、白平衡。通过调整R、G、B各路的黑电平，使其一致，就叫黑平衡。,1.暗电流与背景光影响的调整利用一个宽度与消隐脉冲相等而幅度可调的脉冲与图像信号相加，就可以将三路信号的消隐电平都调到与黑色电平一致。,2.杂散光影响的校正杂散光的强弱与景物亮度、光圈大小、焦 距等因素的变化有关，但可以用图像信号的 平均分量去控制黑色补偿脉冲，从而消除杂 散光的影响。,七、彩色校正板书讲解,八、轮廓校正板书讲解,3.6 彩色摄像机的自动检测控制,一、自动聚焦 1.有源自动聚焦利用红外线反射的三角测距原理，由于发射的红外线可能被反射物体吸收而产生虚假动作，聚焦常常出现较大误差。,2.无源自动聚焦根据视频信号在聚焦和
37、散焦两种状态下的不同频率特性对场间视频信号的高频分量进行检测、加工和处理，由硬件电路或电脑实现自动聚焦。,二、自动光圈利用摄像机编码器中输出的亮度信号作为光圈控制的检测信号，当被摄景物过亮时，视频信号电平增大，用自动光圈控制电路使光圈减小，反之 使光圈增大，从而使输出电平维持恒定，摄像机一般都采用AIC 和 AGC技术。,三、自动白平衡,四、自动黑平衡,五、自动电子束优化,六、自动重合,七、自动对比度压缩,3.7彩色摄像机的性能指标和调整使用,一、性能指标 1.信噪比 2.灵敏度 3.最小照度 4.对比度范围 5.分解力 6.几何失真 7.重合误差,二、彩色摄像机的调整及使用1.正确连接摄像机与外围设备 2.接通电源 3.选择滤色片 4.调整光圈 5.调整白平衡和黑平衡 6.总黑台阶电平的调整 7.中心重合调整 8.其它调整：如电子快门的调整、增益开关的选择等。,
