演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整

1、演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整一堂堂-L本文作者趙貴華先生，中央電規(guī)臺技術制作中心助理工程師；陳默先生，副主任高級工程師2000年1月4臼收到.引言一般，演播室視頻系統(tǒng)由攝像機，切換特技,錄像機和同步，檢測，信號 分配等設備構成.而攝像機作為電視節(jié) 目鏈路第一個環(huán)節(jié)中的重要設備，具技 術性能直接關系到整個演播室系統(tǒng)的技 術指標和錄制的電視節(jié)目質量.為此， 攝像機生產(chǎn)廠家開發(fā)了許多新技術，使 目前演播室攝像機達到了很高的技術指 標.高靈敏度，信噪比和分辨率使圖像 更加清晰；數(shù)字信號處理使彩色更加逼 真，灰度層次更加豐富：已經(jīng)普遍使用的CCD器件使圖像的幾何畸變小到幾乎可肚忽略；

2、數(shù)字技術的采用使攝像機工作性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)操作方便等然而，定期（和在節(jié)目錄制前）對攝像機進行維 護調(diào)整，對攝像機系統(tǒng)的正常運行和提 高廣播電視節(jié)目質量仍然具有十分重要 的意義.本文以中央電視臺1000m數(shù)字演播室為例,介紹演播室攝像機系統(tǒng)的構成和必要的維護調(diào)整方法，供大家參考.二演播室攝像機系統(tǒng)中央電視臺1000數(shù)字演播室選用的是池上HK 388W數(shù)字攝像機 淇中座 機2臺，便攜式攝像機8臺，另保留HL- 43吊頂攝像機一臺就演播室攝像機而20世界橘電祝第十四卷阜二期言淇本身的連接并不復雜；圍為 1000/YI演播室系統(tǒng)構成方框圖.由于該 演播室和新建的一號演播廳共用一套視 頻設備，在兩個演播廳

3、交替使用時為方便信號調(diào)配，在攝像機三同軸電纜傳輸系統(tǒng)中特設一個跳線板吊頂俯拍攝像 機是模擬的，具輸出信號需經(jīng)MD轉換 后才能進人視頻切換臺和矩陣系統(tǒng).攝 像機的尋像器返送視頻信號是供攝像師 監(jiān)看的.一路按慣例來自演播室主節(jié)目 輸出;另一路由矩陣選切 用于疊化或 色鍵處理，使攝像師能夠看到與之配臺 的另一臺攝像機的圖像等.攝像機基站 還連接演播室內(nèi)部通話和系統(tǒng)同步輸人. 對于演播室攝像機系統(tǒng)，攝像機頭 與基站之間的傳輸很重要.在模擬攝像 機中,一般采用基帶信號調(diào)制傳輸，通過三同軸電纜其傳送距離可達1000/YI以 上.此外還可采用頻分復用方式通過同軸電纜傳輸，最長距離也可達1000/YI左 右.

4、對于數(shù)字攝像機系統(tǒng)，除以上兩種 方式（將信號先轉換成模擬的）外，還可 采用數(shù)字三同軸電纜和光纜傳輸使用 數(shù)字三同軸電纜傳輸時，由于數(shù)字信號 占用的頻帶遠大于模擬信號，難咀在三 同軸電纜上直接傳輸，一般先將Y,R-Y.BY碼流打成數(shù)據(jù)包，然后使之與其 它控制數(shù)據(jù)等信號一起，咀時分復用方 式通過三同軸電纜傳輸.不過，其傳輸 距離受到限制，一般只有200-.-400m.光 纜傳輸系統(tǒng)因具有寬帶和抗干擾性強等 優(yōu)點而在轉播車上使用較多，其傳輸距 離可達2000/YI.考慮到1000m演播室和一號演播廳主要用于制作綜藝節(jié)目，纜 線難免被踩踏，而光纜被折斷后難以修 復，再加上光纜系統(tǒng)價格較高，因此,數(shù) 字

5、攝像機頭與基站之間仍選用模擬三同 軸電纜傳輸.技術監(jiān)測和調(diào)整是演播室攝像機系 統(tǒng)技術工作的重要組成部分，須定期或 隨時監(jiān)測,調(diào)整攝像機工作狀態(tài)，以保 證視頻圖像的高質量；在演播室里一般 設有三套監(jiān)測系統(tǒng)：(1)監(jiān)測系統(tǒng)一由連接于攝像機基 站的操作控制盤(ocPK波形監(jiān)視器構 成，安裝于導演控制臺技術區(qū).操作控 制盤用于攝像機的基本調(diào)整和節(jié)目錄制中的光圈調(diào)節(jié) 為優(yōu)化設備配置和便于 坡形比較，要求波形監(jiān)視器能同時顯示l 一 000年二月數(shù)字電視的佳訊安達斯NDS電視廣播技術及有關產(chǎn)品已正式納入TandbergTelevision旗下.融合兩大公司的科技NDeEiOn鼠吾號I場1座I樓蹭:f852)

6、26219151演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整多個波形(一般為4個)，否則應配備多波形發(fā)生器.圖像監(jiān)視選擇一般由切換臺輔助母線或視頻矩陣提供.(2)監(jiān)視系統(tǒng)二主要用于對攝像機基站輸出信號的直接監(jiān)看基站的 PMI,WFMI和WFMREMV1分別輸出圖像，波形和控制信號到攝像機信號切換器(LSW).由輔助控制面板(CSP)來控制LSM選擇某一臺攝像機的信號至示渡器和圖像監(jiān)視器為了更好地分辨細節(jié)而 不受色度信號的干擾，圖像監(jiān)視器應選 用精密的黑白監(jiān)視器.同時，攝像機切 換器另輸出一路圖像和波形信號給導演 控制臺的視頻工程師(VE)監(jiān)視.此外， 攝像機切換器還輸出控制信號到視頻工 程師的渡形監(jiān)視器控制口，當

7、OCP選擇 R,G,B信號監(jiān)視時可并排顯示在該示 嫂器上，從而可對分量信號進行分析和 22世界廣播電稅第十四卷第二期 比較.(3)監(jiān)控系統(tǒng)三用于演播室攝像機 系統(tǒng)的全面維護和調(diào)整基站的 PM2, WFM2和MCPICCP 口分別連接攝像 機選擇控制單元(CSU),由主控制盤 (MCP)發(fā)出選擇和控制指令，所選信號 接至示渡器和圖像監(jiān)視器，控制指令則 通過CSU傳送到各攝像機基站.在MCP 上可以調(diào)整所有攝像機的狀態(tài).由于監(jiān) 視系統(tǒng)二三通常設在立柜機房，為提 高設備使用率，這兩個系統(tǒng)可以共用監(jiān) 視器和示渡器，使用其A,B路輸人端.三攝像機的調(diào)整 為使演播室攝像機處于最佳工作狀態(tài)，必須經(jīng)常對其進行

8、調(diào)整.黑電平過 低，色還原差，畫面失去灰度層次等都 是攝像機調(diào)整欠佳的常見毛病.下面介 紹及調(diào)整方法1 .攝像機的調(diào)整項目a.黑.白平衡校正（BB.WB）黑，白平衡校正的目的，是為了保 持攝像機的紅，綠，藍信號通路在分別 傳輸黑，白電平信號時的一致性此為 避免彩色失真的最基本的調(diào)整.b.雜散光校正（FLARE）盡管攝像機鏡頭組中各鏡片都鍍了 增透膜，但仍有少量的反射光.光線通 過鏡頭時，多次反射使圖像黑色部分的 亮度提高，從而降低了圖像的黑白對比 度，使圖像看上去如同蒙上了一層霧. 當光圈或外部光強增大時，對圖像的黑 色部分影響更大.光的反射率與波長有 關,波長較長的紅光反射率最大，因此p A

9、 簟.k1999年松下電器公司開始向全世界銷售小型盒式多功能系列產(chǎn)品及相配套的板卡根據(jù)不同的用途要求選擇相強大的功能可用于電視臺的演播室體育轉播會議會士船格CCDR 寸水平清晰席最1EAgv” 一 E800233C)85C線50dB司松下電器廣播電視系統(tǒng)經(jīng)菅機構-京京市址一土 1IT2羞0:11.010】 551c02l!-L29iTir:們搓 B.Ic0:10236672I-0O56jE4 后用務目結？:京電=100s4 一j.olcd ?上真 l00J27266.?f屯 c!0;4:,9 真 Z201066T4:9?日tS 35B9I5:1.I1 自 6演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整雜散光會使圖

10、像的黑色部分偏紅，破壞了黑色平衡此外，在CCD內(nèi)各層之間也有很小的反射率，這也會產(chǎn)生雜散光.雜散光校正的基本方法是對圖像亮 度信號的平均電平產(chǎn)生負反饋，調(diào)節(jié)反 饋量，使之恰好抑制雜散光所引起的黑 電平變化.c.輪廓校正(DTL)對于CCD攝像機，由于CCD的感 光單元面積較大，光學信息的傳送是 抽樣方式進行的，這將導致于L闌效應, 使高頻信號的幅度減小，但沒有相位失 真輪廓校正電路就是對水平和垂直孔 闌失真進行校正，分為瘦身輪廓校正 (SLIMDTL),對角線輪廓校正(DI- AGONALDTL),膚色輪廓校正(SKIN DTL)和軟輪廓校正(SOFTDTL).d.彩色校正(MATRIX)攝像

11、機分光棱鏡的實際分光特性與 理想差別較大為使攝像機的輸出信號 具有較理想的光譜特性，使用彩色校正 電路,電子方式模擬其差別，彌補 分光棱鏡的不足.攝像機內(nèi)可隊存儲數(shù) 種彩色校正矩陣系數(shù)隊供選用，操作簡 單，校正精確=在演播室里使用多臺攝像機時，常采用線性矩陣以解決各攝像機之間的彩色平衡問題.e.黑電平（PED）在光圈關閉或拍攝圖像的光反射率小于3%時,攝像機輸出為黑電平.在消隱電平為零時 攝像機的黑色電平應為1435mV,即為標準幅值信號電平700mV的25%實際上消隱電平不一 定是零電平，這時也稱黑色電平與消隱 電平之差為黑電平（PED）.在攝箱機的MCP或OCP上有主黑底電平 M.PED調(diào)

12、 節(jié)旋鈕淇為總黑電平控制電壓.用 同時調(diào)節(jié)R,G,B三路的黑電平它由 自動控制電路給出，可手動和自動調(diào) 節(jié)其電平,調(diào)節(jié)時不影響黑平衡.f.Y 校正（GAMMA）24世界廣播電稅第十四卷第二期在CCD攝像機中,Y校正電路用隊 對電視接收機顯像管的電壓，特性的非 線性進行反向預校正CCD攝像器件的 光電變換時1.而顯像管的電一光變 換時22.要使顯像管的亮度隨拍攝 詈物的亮度線性變化，在Y校正電路中丁 應取前二者相乘的倒數(shù)，即045.實際 上丁值的大小可以手動調(diào)節(jié)，咀獲得最佳 的校正效果.g.白壓縮(KNEE)目前數(shù)字攝像機的光信號輸入動態(tài)范圍能達YU600%為保證圖像高亮度部 分的變化能夠重現(xiàn)，

13、通常在AID變換前 對圖像高亮度部分進行預拐處理，將圖 像信號壓縮至200%(有的直接對600% 的信號進行12b量化).在數(shù)字處理過 程中,由于攝像機最終輸出電平中高于 110%的部分將被切割，為此采用白壓縮 將信號壓縮在110%隊內(nèi)(如圖2),壓縮 程度可咀手動或自動設定.因白壓縮以 后拐點上的灰度層次不太鮮明，在入 射光不很強時應將拐點位置提高，擴 大正常亮度傳輸特性的線性范圍.h.黑擴展(BLKSTRETCH)和 黑壓縮(BLKPRESS)攝像機在拍攝高反差圖像時，若光 圈大小適合于明亮部分，暗部分的圖像層次就很難重現(xiàn)，此時若提高攝像機的 黑電平，雖能使暗處的灰度層次重現(xiàn)， 但同時又使

14、灰色部分甚至白色部分的亮 度提高，從而影響圖像的正常對比度， 甚至會出現(xiàn)亮度白切割.黑擴展只提高 低亮度處的電平，使暗部圖像層次重 現(xiàn)，而對亮處圖像信號電平甚至色度信 號沒有影響.若拍攝的場景中背景朦 朧，對比度低，前景亮度正常，要提高 對比度，可采用黑壓縮，使暗處的灰度 層次壓縮，亮度降低，而不影響亮處信 號電平i.黑斑BLKSHADE)和 白斑(wHITESHADE)校正 在無光進入鏡頭時，CCD本應無輸 出,但由于分子的熱運動，使CCD會產(chǎn) 生很少的電荷，且在整個像面上所產(chǎn)生 的電荷量不一致，從而引起黑色不均 勻.為使無光照射時黑色信號變平，并 消除暗電流信號，黑斑校正電路產(chǎn)生一 個幅度

15、與黑斑信號相同，但極性相反的 行或場鋸齒或拋物嫂，井疊加在圖像信 號上，隊抵消黑斑信號(如圖,).黑色設 定(BLKSET)可隊調(diào)節(jié)該黑校正信號電 平由于鏡頭的透光率在整個像面上不均勻和分光棱鏡存在色漸變現(xiàn)象，當拍 攝均勻的白色畫面時，因熒光屏上重現(xiàn) 的白色不均勻而產(chǎn)生白斑效應如黑斑 校正電路那樣白斑校正電路也產(chǎn)生一 個適當?shù)姆聪驋佄锘蜾忼X渡并疊加在圖 像信號上級，使白色電平變得均勻：演播室攝像機系統(tǒng)及其調(diào)整砰Z.Z玨Illl露阡lillllJI翻 llllllJIf 圈Jlll 抖卅一iii【lllflll瞳 llllllllIIJIIIII攔寺I142 .演播室攝像機的日常調(diào)整在外出采錄E

16、NG攝像機的使用中， 常常僅對攝像機進行自動黑（ABB）,白 平衡（AWB）調(diào)整.而對于演播室攝像 機要使所攝圖像達到高質量，還需要 作上述部分項目的調(diào)節(jié).下面談談對演播室攝像機的調(diào)整 在調(diào)整過程中需要準備一些工具：兩個 照射燈，一塊照度表，一塊色溫表灰 度卡和外部設置卡（如圍）.調(diào)整時主要 通過監(jiān)視系統(tǒng)三，四來監(jiān)視信號的圖像 和渡形.外部設置卡是廠家根據(jù)其攝像 機的有關性能而提供的灰度測試卡是 日常調(diào)整和維護中最常用的，主要用于 對攝像機的Y特性，黑伯平衡，雜散光， 靈敏度，自動電子束進行調(diào)整或校正， 并可用于觀察拐點位置.灰度測試卡的 背景呈均勻灰色-可用于檢驗50%信號 電平處的彩色平衡

17、和底色的均勻度.灰 度卡上有兩條反射率比為40:1灰度層次 相反排列的灰度條.灰度條可用于Y校 正特性和通道的傳輸特性.灰度條中央 的白窗口（反射率大于085）可用來測試 攝像機的靈敏度.黑，自窗口用來檢驗 黑,白電平和雜散光校正.在標準測試條件下拍攝灰度卡在 示渡器上可觀察到相互交叉的階梯波形 理想狀志下，彩色攝像機的輸出信號中 紅，綠，藍通道應該對景物亮度產(chǎn)生線 性響應，在示波器上觀察階梯波形交叉 位置（即測試卡灰底色）應在50%電平 處.Y校正調(diào)整欠佳等原因籽影響系統(tǒng) 線性.比如Y小于標準值.交叉位置高于 50%電平.若紅綠，藍通道線性響應 不一致，灰度階電平水平線將變粗. 演播室攝像機

18、的定期維護調(diào)整包 括:黑斑校正，黑電平設置，白斑校正， RGB增益,雜散光，和白切割電平等. 進行黑斑和自斑調(diào)整時，主要拍攝外 部設置卡時在波形監(jiān)視器上顯示的波形 頂部和底部平坦為準.在對雜散光Y和 白切割電平進行設置時，一般雜散光為 7I2%,Y為5659%,白切割電平值為 105110%.在日常使用中.在節(jié)目制作前只需根據(jù)已存儲的基本數(shù)據(jù)對演播室攝像機 進行自動設置 為此必須保證基本數(shù)據(jù) 文件的準確性：攝像機的日常自動設置有兩種：全 自動設置和電平設置.全自動設置（FULL）指攝像機自動 地按基本文件數(shù)據(jù)對所有能自動設置的 項目進行調(diào)整，包括黑設定，主黑電平， 增益,Y,雜散光，白切割，拐

19、點，白斑和黑斑補償.這種設置只能在MCP上進 行.電平設置（LEVEL）用于對攝像機的常規(guī)設置，它與全自動設置的區(qū)別在于 沒有黑斑和白斑補償，而且其在MCP和 OCP上都可以進行.在演播室調(diào)試時， 對于無內(nèi)卡的攝像機，有時來不及使用 外卡，可以采用快速設置（QUICK）來代 替電平設置，這二者的操作方法和調(diào)整 項目完全相同，只是快速設置時不需要 將GGAIN通過光罔調(diào)到100%罷了. 在完成壘自動設置或電平設置（包 括快速設置）后,還要進行自動黑平衡(ABB)和自動白平衡(AWB).在進行 AWB時，被攝白色物體至少應占整個畫 面的10%,調(diào)節(jié)光罔使自信號電平為7O 瑚O%,而且畫面中不能有比自