教育電視系統(tǒng)chapter02

1、教育電視系統(tǒng)教育電視系統(tǒng)主講人：陳 迪華中師范大學(xué)華中師范大學(xué)信息技術(shù)系信息技術(shù)系影視技術(shù)教研室影視技術(shù)教研室導(dǎo)學(xué)導(dǎo)學(xué)l(教育)電視節(jié)目的一般制作流程是怎樣的？l在制作流程中，每個(gè)步驟會(huì)使用哪些設(shè)備？l（教育）電視節(jié)目制作設(shè)備中，你認(rèn)為最首要的是哪種設(shè)備？l你在購買該設(shè)備時(shí)，你會(huì)考慮該設(shè)備哪些方面的因素？第二章第二章 攝像機(jī)攝像機(jī)本章內(nèi)容第一節(jié)攝像機(jī)的分類與組成第二節(jié)攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)第三節(jié)攝像管第四節(jié)固體攝像器件第五節(jié)視頻信號(hào)的放大和處理第六節(jié)攝像機(jī)的自動(dòng)檢測控制第七節(jié)攝像機(jī)的性能指標(biāo)和調(diào)整及使用教學(xué)目標(biāo)：見書P.3第二章第二章 攝像機(jī)攝像機(jī)第一講 主要內(nèi)容第一節(jié)攝像機(jī)的分類與組成第二節(jié)攝像機(jī)

2、的光學(xué)系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握攝像機(jī)的分類標(biāo)準(zhǔn)，了解不同種類之間攝像機(jī)的性能和功能的差別2.掌握攝像機(jī)的大概工作原理和主要組成部分3.掌握攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的工作原理，特別是光學(xué)系統(tǒng)中存在的常見問題及其如何校正4.理解光學(xué)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)

3、的分類 1 1按性能和用途分類按性能和用途分類 （1 1）廣播電視用攝像機(jī)（用于電視臺(tái)和節(jié)目制）廣播電視用攝像機(jī)（用于電視臺(tái)和節(jié)目制作中心，清晰度作中心，清晰度700-800700-800線，信噪比線，信噪比60dB60dB以上）以上） （2 2）專業(yè)用攝像機(jī)（業(yè)務(wù)級(jí)攝像機(jī)一般常用于）專業(yè)用攝像機(jī)（業(yè)務(wù)級(jí)攝像機(jī)一般常用于教育部門的電化教育及工業(yè)監(jiān)視等系統(tǒng)中）教育部門的電化教育及工業(yè)監(jiān)視等系統(tǒng)中） （3 3）家用攝像機(jī)（在教學(xué)中也常使用此檔級(jí)的）家用攝像機(jī)（在教學(xué)中也常使用此檔級(jí)的攝象機(jī)制作節(jié)目或開展微格教學(xué)等）攝象機(jī)制作節(jié)目或開展微格教學(xué)等）二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像

4、機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 2 2按制作方式來分按制作方式來分（1 1）演播室制作（）演播室制作（ESPESP）用攝像機(jī)）用攝像機(jī) （2 2）現(xiàn)場節(jié)目制作（）現(xiàn)場節(jié)目制作（EFPEFP）用攝像機(jī)）用攝像機(jī) （3 3）電子新聞采集（）電子新聞采集（ENGENG）用攝像機(jī)）用攝像機(jī)二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成 三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史鏈接2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 3 3按攝像器件的類型分類按攝像器件的類型分類（1 1）攝像管攝像機(jī)）攝像管攝像機(jī) （2 2）固體攝像

5、機(jī)）固體攝像機(jī)二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 4 4按攝像器件的數(shù)量分類按攝像器件的數(shù)量分類（1 1）三管和三片攝像機(jī)）三管和三片攝像機(jī) （2 2）兩管和兩片攝像機(jī)）兩管和兩片攝像機(jī) （3 3）單管和單片攝像機(jī)）單管和單片攝像機(jī) 二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類 5 5按攝像器件的尺寸分類按攝像器件的尺寸分類（1 1）1 1又又1/41/4英寸管攝像機(jī)（英寸管攝像機(jī)（

6、5 5）2/32/3英寸英寸CCDCCD攝像機(jī)攝像機(jī) （2 2）1 1英寸管攝像機(jī)英寸管攝像機(jī) （6 6）l/2l/2英寸英寸CCDCCD攝像機(jī)攝像機(jī) （3 3）2/32/3英寸管攝像機(jī)英寸管攝像機(jī) （7 7）l/3l/3英寸英寸CCDCCD攝像機(jī)攝像機(jī) （4 4）1/21/2英寸管攝像機(jī)英寸管攝像機(jī) （8 8）l/4l/4英寸英寸CCDCCD攝像機(jī)攝像機(jī) 二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 攝像管攝像器件攝像管攝像器件CCDCCD固體攝像器件固體攝像器件CCDCCD固體攝像器件固體攝像器件2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)

7、的分類 6 6攝錄一體機(jī)攝錄一體機(jī)l攝像機(jī)和錄像機(jī)結(jié)合成一體的設(shè)備。攝像機(jī)和錄像機(jī)結(jié)合成一體的設(shè)備。l可分離型攝錄一體機(jī)是攝像機(jī)配以附加器件，可單可分離型攝錄一體機(jī)是攝像機(jī)配以附加器件，可單獨(dú)作為攝像機(jī)用；獨(dú)作為攝像機(jī)用；l不可分離型攝錄一體機(jī)是攝像機(jī)與錄像機(jī)完全組合不可分離型攝錄一體機(jī)是攝像機(jī)與錄像機(jī)完全組合成一個(gè)整體，不可分離。成一個(gè)整體，不可分離。l攝錄一體機(jī)有多種檔次，高檔的一體化攝錄機(jī)可用攝錄一體機(jī)有多種檔次，高檔的一體化攝錄機(jī)可用于于ENGENG，家用攝像機(jī)一般是低檔的一體化攝錄機(jī)。，家用攝像機(jī)一般是低檔的一體化攝錄機(jī)。 二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展

8、歷史 攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示攝像機(jī)圖片展示2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 ？攝像機(jī)是怎樣完成視頻信號(hào)的輸出過程？2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類二二攝像機(jī)的組成

9、攝像機(jī)的組成l攝像機(jī)在拍攝過程中，要經(jīng)過攝像機(jī)在拍攝過程中，要經(jīng)過“光光電電”這這一重要步驟；一重要步驟；l攝像機(jī)主要由三部分組成：攝像機(jī)主要由三部分組成： （1 1）攝像光學(xué)系統(tǒng)）攝像光學(xué)系統(tǒng) （2 2）攝像器件）攝像器件 （3 3）電路系統(tǒng)）電路系統(tǒng) 三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 彩色攝像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖彩色攝像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖分色示意分色示意2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類二二攝像機(jī)的組成攝像機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成一一攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類二二攝像機(jī)的組成攝像

10、機(jī)的組成三三攝像機(jī)的發(fā)展歷史攝像機(jī)的發(fā)展歷史 注：攝像機(jī)的發(fā)展歷史其中主要是攝像機(jī)中 電路元件結(jié)構(gòu)和攝像器件的發(fā)展歷史。l從電路元件結(jié)構(gòu)上可以大致分為三個(gè)時(shí)期：電子管時(shí)期（60年代前）晶體管與集成電路時(shí)期（60年代至80年代）數(shù)字信號(hào)處理時(shí)期（90年代開始）l從攝像器件上可分為：光電發(fā)射型攝像管時(shí)期（以40年代超正析像管為代表）光電導(dǎo)型攝像管時(shí)期（以60年代氧化鋁攝像管為代表）CCD固體攝像器時(shí)期（70年代進(jìn)入實(shí)用化階段）2.1 2.1 攝像機(jī)的分類與組成攝像機(jī)的分類與組成l攝像機(jī)的發(fā)展大事記攝像機(jī)的發(fā)展大事記l1933年第一支具有實(shí)用價(jià)值的全電子化攝像管問世，從此，電視攝像技術(shù)便由原始的機(jī)械

11、電視時(shí)期進(jìn)入了電子電視時(shí)期。l1946年超正析像管正式用于廣播電視中的三管式彩色攝像機(jī)之后，彩色攝像技術(shù)便揭開了新的一頁。l隨著攝像管技術(shù)的發(fā)展，60年代初，氧化鋁攝像管研制成功，在靈敏度、信噪比以及分辨力等方面都明顯優(yōu)于超正析像管，更適合于彩色攝像機(jī)，使彩色攝像技術(shù)又有了新的發(fā)展。l60年代后期，由于荷蘭飛利浦公司研制成功了25.4毫米（1英寸）氧化鉛攝像管，為彩色攝像機(jī)小型輕量化以及擴(kuò)大應(yīng)用范圍創(chuàng)造了必要條件，緊接著兩管及單管攝像機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生。l70年代開始在應(yīng)用電視方面嶄露頭角的CCD固體攝像機(jī)，由于具有許多攝像管攝像機(jī)所不及的顯著優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。l隨著技術(shù)及工藝方面的日益成熟，80

12、年代后期CCD彩色攝像機(jī)開始進(jìn)入廣播電視領(lǐng)域。 例如：功耗小、壽命長、可靠性高、無情性、會(huì)聚性能好、光譜范圍寬、動(dòng)態(tài)范圍大、信噪比高以及防振、防沖擊、防電磁場等等，體積小、重量輕、功耗省，不僅攜帶方便，而且價(jià)格便宜，為ENG創(chuàng)造了條件。美國RCA公司于1983年研制成的三板式CCD彩色攝像機(jī)，機(jī)內(nèi)設(shè)有分光三棱鏡，三原色光分別經(jīng)過三塊獨(dú)立CCD影像感應(yīng)器處理，在主要技術(shù)指標(biāo)方面已接近或達(dá)到了常規(guī)的廣播用三管式彩色攝像機(jī)水平，部分指標(biāo)甚至超過三管式彩色攝像機(jī)。 2.2 2.2 攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)l攝像機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)是對(duì)進(jìn)入到攝像機(jī)中的光及其成像過程進(jìn)行控制的部分。l控制包括（ ？）

13、：l入射光量的大小l成像的位置、大小、清晰度l對(duì)光的顏色進(jìn)行調(diào)整和分解l攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)主要包括三部分：（1）外光學(xué)系統(tǒng)(鏡頭)（2）內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)(分光(色)系統(tǒng))（3）中性濾光片和色溫濾光片 ？各部分分別控制上述 哪些方面？2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)一鏡頭的工作原理l鏡頭應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能l調(diào)焦l變焦l控制光量像的大小和清晰度透鏡（組） 像的亮度光圈鏡頭結(jié)構(gòu)圖鏡頭結(jié)構(gòu)圖注意觀察，請(qǐng)問你發(fā)現(xiàn)了什么？鏡頭結(jié)構(gòu)及工作示意圖鏡頭結(jié)構(gòu)及工作示意圖問題：1.為什么，凹凸要成對(duì)出現(xiàn)？2.光圈能不能放在全部透鏡組的前面或后面？ 3.為什么移動(dòng)一個(gè)透鏡組就能實(shí)現(xiàn)焦距的改變？4.如何保證焦距改變而像

14、平面不變？2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)二透鏡成像誤差l球差l色差l幾何畸變球差的形成球差的形成色差的形成色差的形成幾何畸變的形成幾何畸變的形成幾何畸變的形成幾何畸變的形成2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)二透鏡成像誤差補(bǔ)償（校正）l球差及色差的補(bǔ)償l幾何畸變的補(bǔ)償2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)二透鏡成像誤差補(bǔ)償（校正）l球差及色差的補(bǔ)償l幾何畸變的補(bǔ)償球差及色差的補(bǔ)償球差及色差的補(bǔ)償球差及色差的補(bǔ)償球差及色差的補(bǔ)償2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)二透鏡成像誤差補(bǔ)償（校正）l球差及色差的補(bǔ)償l幾何畸變的補(bǔ)償2.2.1 2.2.1

15、 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)二透鏡成像誤差補(bǔ)償（校正）l球差及色差的補(bǔ)償l幾何畸變的補(bǔ)償2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 1)1)成像面與焦距的關(guān)系成像面與焦距的關(guān)系 1/f = 1/S + 1/S由于Sf ，所以上式成為S f 即攝像管的靶面位置S，應(yīng)該接近于攝像光學(xué)透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)f，這是攝像系統(tǒng)比較特殊的地方。另外，當(dāng)f改變時(shí)，S也變，即成像面改變。2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 2)2)成像大小與焦距的關(guān)系成像大小與焦距的關(guān)系 透鏡放大率 m：有 m = S/ S由上式當(dāng)Sf時(shí) ，S f ，故 m = f/S即放大率是焦距和物距的函

16、數(shù)。當(dāng) S=常數(shù)時(shí)，則 m與f成正比，即定點(diǎn)拍攝靜止物體時(shí)，像的大小隨f而變化。當(dāng) 要求m一定時(shí)，則 s與f成正比，即定點(diǎn)拍攝活動(dòng)物體時(shí)，如果要保證物體在畫面中的大小不變，則要改變焦距。2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 3 3) )視場角與焦距的關(guān)系視場角與焦距的關(guān)系l視場角（即拍攝范圍）是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或像面的線長度時(shí)（Hl或H2，即水平、垂直或?qū)蔷€）所張的角度在圖中的角就是視場角。2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 4 4) )像面照度與焦距和透鏡孔徑的關(guān)系像面照度與焦距和透鏡孔徑的關(guān)系d：光闌的直徑D:有效孔徑（又

17、稱入射光瞳） 像面照度是像面上單位面積內(nèi)的亮度。(1)入射光量與透鏡的孔徑大小有直接關(guān)系(2)由mf/s可知，焦距越長，像面越大，當(dāng)透鏡的光圈孔徑和物體的距離一定時(shí)，像面照度就會(huì)變低2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 4)4)像面照度與焦距和透鏡孔徑的關(guān)系像面照度與焦距和透鏡孔徑的關(guān)系考慮上述兩個(gè)因素對(duì)像平面照度的影響，通過統(tǒng)計(jì)測算得到像平面的照度E與（D/f）2成正比，即 E（D/f）2D/f稱為透鏡的相對(duì)孔徑.由于一般f D，所以習(xí)慣上都用相對(duì)孔徑的倒數(shù)（f/D）采標(biāo)記光圈的大小，稱為光圈指數(shù)F，故E（D/f）2 1/F2即光圈指數(shù)或F指數(shù)值愈小，則透光能力越大。

18、2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 5) )景深景深與焦距的關(guān)系與焦距的關(guān)系2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)三變焦距鏡頭 6) )變焦距鏡頭的實(shí)現(xiàn)變焦距鏡頭的實(shí)現(xiàn)1/f =1/f = 1/f1/f1 1 + 1/f + 1/f2 2 - d/f - d/f1 1f f2 2在實(shí)用中總希望組合透鏡變焦比在實(shí)用中總希望組合透鏡變焦比盡量大一些（變焦比盡量大一些（變焦比n n等于最長焦等于最長焦距比最短焦距），由上式可以看距比最短焦距），由上式可以看到，在到，在d d一定的條件下，采用一個(gè)一定的條件下，采用一個(gè)正透鏡（正透鏡（f f1 1=1=1）和一個(gè)負(fù)透

19、鏡）和一個(gè)負(fù)透鏡（f f2 2= -1= -1）組合方案，要比采用兩）組合方案，要比采用兩個(gè)正透鏡的組合透鏡變焦比大。個(gè)正透鏡的組合透鏡變焦比大。鏡頭的結(jié)構(gòu)圖鏡頭的結(jié)構(gòu)圖鏡頭結(jié)構(gòu)及工作示意圖鏡頭結(jié)構(gòu)及工作示意圖NVNVMVIMVI型型注意：不同的鏡頭在設(shè)計(jì)時(shí)，所用透鏡片數(shù)不一樣！注意：不同的鏡頭在設(shè)計(jì)時(shí)，所用透鏡片數(shù)不一樣！2.2.1 2.2.1 鏡頭及其相關(guān)鏡頭及其相關(guān)四四變焦距鏡頭的技術(shù)參數(shù)和特性變焦距鏡頭的技術(shù)參數(shù)和特性l調(diào)制傳遞函數(shù)（調(diào)制傳遞函數(shù)（MTFMTF） l透光率與光譜特性透光率與光譜特性 l幾何失真幾何失真 l近攝距離和后截距近攝距離和后截距調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）l用來表示鏡

20、頭的分解力，成像的清晰度。l像面上實(shí)際的亮度變化幅度與理想的亮度變化幅度或者粗條紋的亮度幅度之比，定義為鏡頭的調(diào)制度。調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）l以調(diào)制度作縱坐標(biāo)，以相應(yīng)條紋的密度（線對(duì)數(shù)毫米）作橫坐標(biāo)，描繪出各種不同寬度條紋的調(diào)制度曲線，稱為調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）。調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）l由于鏡頭中心處失真與像差小，中心分解力也較好，而邊緣就差些l一般要求區(qū)的MTF值不小于06（對(duì)于某一嚴(yán)格規(guī)定的黑白測試條紋而言）l一般情況下，傳遞函數(shù)（MTF）還與光圈指數(shù)大小有關(guān)。透光率與光譜特性l透光率透光率: :光路中放入鏡頭時(shí)，光度I與沒有鏡頭時(shí)光度I0之比的百分?jǐn)?shù)表示。l要求鏡頭的透光率大，愈大愈有利

21、于提高攝像靈敏度。l對(duì)雜散光要控制在一定范圍內(nèi)，長焦距的雜散光要小于5%，短焦距小于3。l鏡頭的透光率與入射光的波長有關(guān)，不同波長的光的透光率不同，這種特性稱光譜特性?？梢姽獾牟ㄩL及對(duì)應(yīng)顏色：可見光的波長及對(duì)應(yīng)顏色：紫380-450nm藍(lán)450-490nm綠490-560nm黃560-590nm橙590-630nm紅630-780nm 幾何失真l攝像鏡頭會(huì)產(chǎn)生桶形失真和枕形失真；l失真雖然可以校正，但完全消除失真是不可能的。l失真的度量：G = H/H 100% l20600變焦距鏡頭mm的整個(gè)焦距變化范圍內(nèi)不大于 0.5。 近攝距離和后截距近攝距離和后截距 l在f不變的條件下，當(dāng)物距 S減小

22、時(shí)，像距 S會(huì)增大。而 Sf ，產(chǎn)生了矛盾；l當(dāng)S減小到低于某一最小值時(shí)，便超出調(diào)節(jié)范圍，像面無法落在攝像管的靶面上，像就 出現(xiàn)模糊不清，此時(shí)，物距 S稱為近攝距離。一般約0.31.5m；l因此，如要拍攝近距物體時(shí)，常用微調(diào)鏡頭的焦距來補(bǔ)償S的變化。l對(duì)于彩色攝像機(jī)，在鏡頭與攝像器件表面之間要安裝分光棱鏡，鏡頭最后一個(gè)透鏡表面到成像面的距離稱為后截距。分色示意分色示意1. 1.如何將混合色的光分出不同的顏色？如何將混合色的光分出不同的顏色？2. 2.如何只留下我們需要的顏色？如何只留下我們需要的顏色？2.2.2 2.2.2 分色棱鏡及其原理分色棱鏡及其原理l光程是光在介質(zhì)中所走的路程與該介質(zhì)的

23、折射率的乘積l光線I1與I2經(jīng)過的路程不一樣，產(chǎn)生光程差1.分光原理2.2.2 2.2.2 分色棱鏡及其原理分色棱鏡及其原理l當(dāng)介質(zhì)折射率n1、n0和入射角i一定時(shí)，光程差僅與色膜的厚度d有關(guān)。l若控制色膜的厚度d，使光程差為入射光某一波長的整數(shù)倍時(shí)，即=m（m = 1,2,3,4,）時(shí)，兩路反射光之間的相位差為 0，此時(shí)分色膜上反射光強(qiáng)度最強(qiáng)。l若使光程差為入射光某一波長的半波長的奇數(shù)倍，即=m/2（m=1,2,3,4, ）時(shí)，兩路反射光之間的相位差為180,此時(shí)分色膜上的反射光強(qiáng)度為0，光線全部透過分色膜。l因此，如果想使某一色系的光（如紅光分量）完全透射或完全反射，可選擇厚度d不相同的若

24、干層色膜，使用多層的鍍膜技術(shù)。1.分光原理2.2.2 2.2.2 分色棱鏡及其原理分色棱鏡及其原理l色漸變l當(dāng)分色鏡給定后，其折射率和厚度固定，則與入射角i有關(guān)，當(dāng)i增大時(shí)，減小，因此，分光特性將隨著光的入射角變化而偏移。l一幅圖像不同位置發(fā)出的光經(jīng)過鏡頭后投射到分色膜時(shí)的入射角是不同的，光程差也不同，這就導(dǎo)致分色膜對(duì)一幅圖像各部分的分光特性不一致。l隨著分光特性逐漸偏移，信號(hào)電平逐漸變化，使重現(xiàn)圖像的色調(diào)也逐漸變化，這種現(xiàn)象稱“色漸變”。 1.分光原理2.2.2 2.2.2 分色棱鏡及其原理分色棱鏡及其原理l缺點(diǎn)：l單板在加工中要求面型質(zhì)量很高，否則會(huì)在聚光束中產(chǎn)生像散。l由于這種系統(tǒng)的光學(xué)

25、結(jié)構(gòu)松散，光能損失較大。2.分色鏡2.2.2 2.2.2 分色棱鏡及其原理分色棱鏡及其原理l優(yōu)點(diǎn)：l減輕色漸變效應(yīng)，使光在兩個(gè)分色膜上的入射角減小。l改善了分色特性，并對(duì)信噪比的提高有利。Fr、Fg、Fb稱為譜帶校正濾色片，其作用是補(bǔ)償“色漸變”效應(yīng)和吸收指定譜帶以外的光波。l減輕彩色攝像機(jī)的重量，使攝像機(jī)小型化。3.分色棱鏡2.2.3 2.2.3 色溫濾色片與中性濾色片色溫濾色片與中性濾色片l由于景物呈現(xiàn)的色彩與照明光源的色溫有關(guān)，要使畫面色彩重現(xiàn)正確。l人眼感覺色彩還原最真實(shí)的色溫是3200K。l利用色溫片的光譜響應(yīng)特性來補(bǔ)償因光源色溫不同引起的光譜特性變化。l中性濾光片的作用是減弱進(jìn)入光

26、學(xué)系統(tǒng)的光強(qiáng)度，即光通量，而不改變光譜特性，以達(dá)到一定的藝術(shù)效果。色溫是一種物理現(xiàn)象，即把金屬加熱到一定溫度時(shí)，就呈現(xiàn)出有顏色的 可見光。這種光隨著溫度的升高而變化，這種光源的溫度就叫該光源的色溫。 0101次作業(yè)次作業(yè)l課本 P.92 15第二章第二章 攝像機(jī)攝像機(jī)第二講 主要內(nèi)容第三節(jié)攝像管第四節(jié)固體攝像器件學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解攝像管的結(jié)構(gòu)和工作原理以及各部件的作用；2.掌握光電導(dǎo)攝像管的主要性能質(zhì)量指標(biāo)；3.了解電荷耦合器件的工作原理；4.掌握面陣式CCD電荷轉(zhuǎn)移輸出的方式，及其主要性能質(zhì)量指標(biāo)。2.3 2.3 攝像器件攝像器件l攝像器件的具體作用：？l完成光電轉(zhuǎn)換，并完成電信號(hào)的輸出。l攝

27、像器件的種類：？l攝像管l固體攝像器件2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管l攝像管攝像機(jī)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。l攝像管的分類：l一類是外光電效應(yīng)攝像管（靶面受光照射時(shí)，所激發(fā)的光電子逸出靶面，從而使靶面產(chǎn)生與光強(qiáng)成正比的電位起伏）l另一類是內(nèi)光電效應(yīng)攝像管（靶面受光照射時(shí)被激發(fā)出的光電子并不逸出靶面，而留在靶面內(nèi)部參與導(dǎo)電，使靶面材料的電導(dǎo)率發(fā)生變化）,光電導(dǎo)材料包括：l硫化銻（Sb2S3，Vidicon），l氧化鉛（PbO，Plumbicon），l硒砷碲攝像管（Se、As、Te，Sdticon），l硒化鎘攝像管（CdSe，Chalnicon）l硅靶攝像管（Si二極管陣列，Silicon）

28、2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管-50V+300V2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管一光電導(dǎo)攝像管的結(jié)構(gòu)l分為管內(nèi)和管外兩部分：l管內(nèi)：電子槍 靶面l管外：聚焦系統(tǒng) 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 校正系統(tǒng)2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（1）電子槍l主要部件l燈絲：發(fā)射電子（2000K）l陰極：積聚電子，形成電子云l控制柵極：控制電子發(fā)射的方向和頻率l加速極：提升電子運(yùn)動(dòng)的上靶速度l聚焦極：使電子束再次會(huì)聚，成點(diǎn)上靶l(wèi)網(wǎng)電極：電子束過網(wǎng)之前是為了吸引電子到靶的機(jī)率，過網(wǎng)之后是為了減小電子的上靶的速率，保護(hù)靶的壽命。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l主要作用：l將被傳送的光圖像變成相應(yīng)的電荷

29、圖形。l靶面的類型：l硫化銻靶面l氧化鉛靶面l硒砷碲靶面l硒化鎘靶面l硅靶面2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l硫化銻靶面l光導(dǎo)電材料Sb2S3l透明導(dǎo)電極（SnO2）l光導(dǎo)電膜（12m ）2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l氧化鉛靶面l光導(dǎo)電物質(zhì)：PbOlPbO本征層（I層）l摻有雜質(zhì)的P型PbO層lN型PbO層2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l硒砷碲靶面l光電導(dǎo)材料:硒(主)l為防白斑，加入砷（As）l為了增強(qiáng)紅光靈敏度，摻入碲l為防二次電子發(fā)射，在光電靶電槍側(cè)蒸鍍一層薄的三硫化二銻層 As2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l硒化鎘靶面l光

30、導(dǎo)電材料：硒化鎘l硫化砷層：完成電荷儲(chǔ)能任務(wù) 2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l硅靶面l靶面結(jié)構(gòu)與眾不同的攝像管；l光電導(dǎo)靶層并非一個(gè)整面，由數(shù)十萬個(gè)性能相同的光電二極管排成陣列；l像素的分解不是靠掃描電子束，而是靠一個(gè)個(gè)獨(dú)立的光電二極管。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（2）靶面l課下思考如下問題：l上述五種靶面的光電導(dǎo)材料各自的優(yōu)缺點(diǎn)。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（3）光電導(dǎo)攝像管工作原理光電導(dǎo)管等效電路2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（3）光電導(dǎo)攝像管工作原理光電導(dǎo)管的輸出電壓2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管（3）光電導(dǎo)攝像管工作原理l暗電流：當(dāng)靶面無光

31、照射時(shí)，靶面各像素電阻值很大，在電子束兩次掃描間隔內(nèi)，RCC右側(cè)電位只上升一個(gè)很小的E值（由于C上所充電荷泄漏很少）。當(dāng)受到下一次掃描時(shí)，則充電電流很小，該電流稱為“暗電流”。l暗電流應(yīng)該越小越好。l由于靶面的結(jié)構(gòu)的不均勻性，帶來暗電流大小不等，會(huì)出現(xiàn)“黑斑效應(yīng)”2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管二光電導(dǎo)攝像管的主要質(zhì)量指標(biāo)1光電特性l光電特性包括光電轉(zhuǎn)換特性和伏安特性。l光電轉(zhuǎn)換特性表示在一定靶壓時(shí)，攝像管輸出信號(hào)電流Is與靶面光照B的關(guān)系：Is KBl式中k為常數(shù)；為光電轉(zhuǎn)換的伽瑪值，其值主要與光電導(dǎo)材料、光照及靶壓等有關(guān)。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管l硫化銻管與氧化鉛管的伏安特

32、性比較2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管二光電導(dǎo)攝像管的主要質(zhì)量指標(biāo)2靈敏度l靈敏度用輸出的信號(hào)電流與射入靶面的光通量之比表示：l但為了便于測量，習(xí)慣上用額定輸出信號(hào)電流下，靶面所需的照度來表示。l靈敏度的高低與靶面材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)。 2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管二光電導(dǎo)攝像管的主要質(zhì)量指標(biāo)3光譜特性l攝像管在不同波長的光照射下測出其對(duì)應(yīng)的靈敏度，即光譜靈敏度曲線，簡稱光譜特性。l攝像管的光譜特性是決定攝像機(jī)的光譜特性的關(guān)鍵。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管l氧化鉛管的光譜特性2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管二光電導(dǎo)攝像管的主要質(zhì)量指標(biāo)4分解力（清晰度）l分解力表示分解圖像細(xì)節(jié)

33、的能力。l影響因素較多，最主要的是掃描電子束的聚焦特性和電荷在光電材料中的擴(kuò)散。l2/3英寸的攝像管靶面成像區(qū)高約6.6mm， 如要分清600條線，電子束 直徑必須小于22m。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管4分解力（清晰度）l電荷的橫向擴(kuò)散lR2（面向電阻）l由于R2的存在，使電荷擴(kuò)散到鄰近的像素上，致使兩個(gè)相鄰像素之間的分辨力減小。l分解力的表示l調(diào)制度，用某一線數(shù)（工作面在橫向或縱向所容納的黑白線數(shù)）下的輸出信號(hào)幅度與40線下的輸出信號(hào)幅度比的百分?jǐn)?shù)表示2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管5惰性l光電導(dǎo)管惰性表現(xiàn)在當(dāng)靶面上的光照突然變化后，仍然有剩余信號(hào)輸出，即在電視圖像上表現(xiàn)為殘留

34、著以前幾幅圖像的余像。惰性大小用下式衡量： l式中，is（0）表示光照停止前的信號(hào)電流；is（n）表示光照停止后第n場時(shí)的剩余信號(hào)電流，n越大，is（n）越小。l現(xiàn)在規(guī)定用停止光照后60ms（n3）時(shí)的剩余電流is（3）來表示攝像管的惰性大小。l惰性的大小與攝像管的靶面材料、靶電容大小、光照強(qiáng)度等因素有關(guān)。高亮度下的“開花”現(xiàn)象2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管二光電導(dǎo)攝像管的主要質(zhì)量指標(biāo)6暗電流l越小越好。2.3.1 2.3.1 攝像管攝像管三攝像管電子束的聚焦與偏轉(zhuǎn)l自己看書2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件l優(yōu)點(diǎn)：l可靠、經(jīng)濟(jì)、小巧、量輕、低耗 l分類：l電荷耦合器件-C

35、CD攝像器件 l金屬-氧化物-半導(dǎo)體器件-MOS攝像器件l電荷引動(dòng)器件-CPD攝像器件l共同點(diǎn)：l光電轉(zhuǎn)換，得到電荷，并收集和輸出電荷l不同點(diǎn)：l把集中到光敏元件（稱像素）的電荷包讀出到攝像元件外部的結(jié)構(gòu)不一樣。 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面陣 CCD攝像器件三、動(dòng)態(tài)分辨力與電子快門 四、CCD攝像器件的性能參量 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理1MOS電容器的結(jié)構(gòu)2光電轉(zhuǎn)換和電荷儲(chǔ)存3電荷的轉(zhuǎn)移4CCD的電荷輸出2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（C

36、CD）的工作原理1MOS電容器的結(jié)構(gòu)lP型硅的作用lSiO2的作用l柵極的作用動(dòng)畫演示：勢阱深度與電壓的關(guān)系 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理2光電轉(zhuǎn)換和電荷儲(chǔ)存l可見光通過透明電極在硅晶體內(nèi)激發(fā)出電子空穴對(duì)，在耗盡區(qū)的電場作用下，空穴流入P型襯底，電子被收集到由MOS柵極形成的勢阱中，即形成電荷包；l勢阱中所捕獲的電荷數(shù)目與該處的光照強(qiáng)弱成正比，光越強(qiáng)，相對(duì)應(yīng)的勢耕所捕獲的電子數(shù)越多。lFlash演示2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理3電荷的轉(zhuǎn)移l三相脈沖驅(qū)動(dòng)方式（演示） l二相脈沖驅(qū)動(dòng)方式

37、（演示）l四相脈沖驅(qū)動(dòng)方式（演示）2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理4CCD的電荷輸出lHOG的特征與作用lPG極的特征與作用l輸出原理（演示）2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面陣 CCD攝像器件三、動(dòng)態(tài)分辨力與電子快門 四、CCD攝像器件的性能參量 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件1.幀轉(zhuǎn)移型（FT）攝像器件2.行間轉(zhuǎn)移型（IT）攝像器件 3.幀-行間轉(zhuǎn)移型（FIT）攝像器件4.CCD攝像器件的高光抑制功能 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體

38、攝像器件l補(bǔ)充概念l幀l場l行l(wèi)場逆程（場消隱期） 、場正程l行逆程（行消隱期）、行正程l演示動(dòng)畫(1); (2)2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件1.幀轉(zhuǎn)移型（FT）攝像器件 等量的成像部分、存儲(chǔ)部分和讀出寄存器三部分組成。成像MOS和存儲(chǔ)MOS分開。 過程：場正程期內(nèi)，電荷積累在成像區(qū)；場逆程期，成像區(qū)的整場電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)；下一場正程期，成像區(qū)積累新電荷，存儲(chǔ)區(qū)所存前一場圖像電荷，在行逆程期間，將一行光生電荷送進(jìn)讀出寄存器；行正程期間，使一行電荷向輸出結(jié)構(gòu)依次轉(zhuǎn)移。 示意2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件1.

39、幀轉(zhuǎn)移型（FT）攝像器件 優(yōu)點(diǎn)：可以將像素做得更密集，能得到比較高的分辨力；由于成像區(qū)全部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，因而靈敏度比較高。 缺點(diǎn)：尺寸較大；易產(chǎn)生光污染垂直拖影（解決方法：電子快門） 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件2.行間轉(zhuǎn)移型（IT）攝像器件 一個(gè)CCD芯片上完成感光、存儲(chǔ)和讀出的功能；結(jié)構(gòu)上。 過程：場正程期，感光部分產(chǎn)生電荷；場逆程期，受轉(zhuǎn)移柵控制，電荷被快速轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的垂直移位寄存器；下一場正程期，感光部分再次積累電荷。垂直移位寄存器中存儲(chǔ)的電荷在每個(gè)行消隱期間垂直上移，將電荷送入水平移位寄存器；行正程期間，將水平移位寄存器中的電荷讀出。（示意

40、）2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件2.行間轉(zhuǎn)移型（IT）攝像器件 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，表面積比幀轉(zhuǎn)移方式要??；取得較高的空間頻率；垂直拖尾現(xiàn)象減輕。 缺點(diǎn)：總的感光面積減小，故靈敏度較低；仍有光污染。2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件3.幀-行間轉(zhuǎn)移型（FIT）攝像器件 在行間轉(zhuǎn)移型結(jié)構(gòu)的傳感器與水平移位寄存器之間附加了場存儲(chǔ)區(qū)。 過程：場正程期，成像區(qū)形成電荷包；場消隱期，電荷包首先快速一次轉(zhuǎn)移到垂直寄存器中，緊接著又快速轉(zhuǎn)移到下面的存儲(chǔ)器（場存儲(chǔ)）。下一場正程期間的工作情況與幀轉(zhuǎn)移方式相同。2.3.2 2.3.2 固

41、體攝像器件固體攝像器件二、面陣 CCD攝像器件4.CCD攝像器件的高光抑制功能 溢流溝道（OFD）使過量電子擴(kuò)散到相鄰的像素之前把它們轉(zhuǎn)移掉。2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面陣 CCD攝像器件三、動(dòng)態(tài)分辨力與電子快門 四、CCD攝像器件的性能參量 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件三、動(dòng)態(tài)分辨力與電子快門動(dòng)態(tài)分辨力是攝像機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)圖像所呈現(xiàn)的分辨力，即呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)畫面細(xì)節(jié)的能力，是攝像機(jī)的重要指標(biāo)。動(dòng)態(tài)分辨力決定于正在制作的運(yùn)動(dòng)圖像的細(xì)節(jié)，同時(shí)他也決定了后期制作中靜幀畫面的清晰度。動(dòng)態(tài)分辨力的因素制約：攝像器件本身的惰性；曝光時(shí)

42、間。曝光時(shí)間的控制：快門（機(jī)械快門、電子快門）課下自己看書：行間轉(zhuǎn)移方式的電子快門原理電子快門的缺點(diǎn)：拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，如果慢放仍然會(huì)有動(dòng)畫效果。2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件一、電荷耦合器件（CCD）的工作原理二、面陣 CCD攝像器件三、動(dòng)態(tài)分辨力與電子快門 四、CCD攝像器件的性能參量 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件四、CCD攝像器件的性能參量 1.分解力（靜態(tài)）2.暗電流3.靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件四、CCD攝像器件的性能參量 1.分解力（靜態(tài)）l由某一線數(shù)下的輸出信號(hào)幅度與40線下的信號(hào)幅度比的百分?jǐn)?shù)的調(diào)制度

43、表示lCCD分解力與三個(gè)因素有關(guān)：lCCD的像素?cái)?shù) l電荷轉(zhuǎn)移損耗 l電荷的橫向擴(kuò)散 2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件四、CCD攝像器件的性能參量 2.暗電流l暗電流是由熱激勵(lì)產(chǎn)生電子空穴對(duì)形成的l暗電流受溫度的影響很大，即很敏感，溫度每升高10暗電流增加一倍2.3.2 2.3.2 固體攝像器件固體攝像器件四、CCD攝像器件的性能參量 3.靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍l靈敏度用必須的最低照度（Lx）來表示。l提高靈敏度的方法：一是利用光學(xué)方法提高入射CCD表面的光強(qiáng)；二是利用相關(guān)雙重取樣電路來降低CCD的復(fù)位噪聲和低頻噪聲。 l動(dòng)態(tài)范圍：所得畫面最高與最低亮度的變化范圍；范圍大，圖像則對(duì)比

44、度范圍大。l下限由CCD本身的噪聲決定。2.3 2.3 攝像器件（攝像器件（P35P35）預(yù)放器預(yù)放器可控增可控增益放大益放大電纜校正電纜校正黑斑校正黑斑校正輪廓校正輪廓校正彩色校正彩色校正編碼器編碼器黑電平控黑電平控制與雜散制與雜散光光 校校 正正黑白電黑白電平切割平切割非線性非線性校校 正正消隱混合消隱混合G0GR BRGB去去RBRB通道通道2.4 2.4 視頻信號(hào)的放大和處理視頻信號(hào)的放大和處理 一、預(yù)放器一、預(yù)放器 l預(yù)放器的作用：預(yù)放器的作用：l又稱之為前置放大器，是攝像機(jī)決定圖像質(zhì)量的最關(guān)鍵又稱之為前置放大器，是攝像機(jī)決定圖像質(zhì)量的最關(guān)鍵的電路單元之一。的電路單元之一。l視頻通道

45、中的第一個(gè)放大器，使微弱的光變電信號(hào)變大，視頻通道中的第一個(gè)放大器，使微弱的光變電信號(hào)變大，便于后期輸出；便于后期輸出；l攝像器件和光學(xué)系統(tǒng)選定以后，輸出視頻圖像所能達(dá)到攝像器件和光學(xué)系統(tǒng)選定以后，輸出視頻圖像所能達(dá)到的極限清晰度、圖像的亮度變化范圍、圖像彩色平衡的的極限清晰度、圖像的亮度變化范圍、圖像彩色平衡的穩(wěn)定性和電視圖像的信噪比等方面的質(zhì)量指標(biāo)，主要由穩(wěn)定性和電視圖像的信噪比等方面的質(zhì)量指標(biāo)，主要由預(yù)放器提供保證。預(yù)放器提供保證。l預(yù)放器的要求：預(yù)放器的要求：l要求預(yù)放器具有低噪聲、高增益、線性工作范圍寬、良要求預(yù)放器具有低噪聲、高增益、線性工作范圍寬、良好的頻率特性，其中低噪聲的重要

46、性居首位；好的頻率特性，其中低噪聲的重要性居首位；l攝像管輸出信號(hào)十分微弱，預(yù)放器必須緊挨攝像器件信攝像管輸出信號(hào)十分微弱，預(yù)放器必須緊挨攝像器件信號(hào)引出極（靶環(huán)），有的直接貼在信號(hào)引出極上；號(hào)引出極（靶環(huán)），有的直接貼在信號(hào)引出極上；決定于視頻決定于視頻信號(hào)的極限信號(hào)的極限頻率頻率圖像具有的灰度級(jí)的圖像具有的灰度級(jí)的數(shù)量（決定于信道的數(shù)量（決定于信道的線性動(dòng)態(tài)范圍）線性動(dòng)態(tài)范圍）主要決定于主要決定于預(yù)放器的溫預(yù)放器的溫度穩(wěn)定特性度穩(wěn)定特性為了減少信號(hào)經(jīng)電纜傳輸時(shí)受到的外界干擾，要求預(yù)放器必須有接近90dB的電流增益。 視頻信號(hào)的信雜比是信號(hào)電壓的峰一峰值與雜波電壓的均方根值之比，對(duì)廣播級(jí)攝像

47、機(jī)而言，要求預(yù)放器的信雜比在50dB以上，工業(yè)用機(jī)信雜比在40dB以上就可滿足要求。如果預(yù)放器信雜比不高，則在電視屏幕上重現(xiàn)的圖像將顯示出顆粒狀的類似雪花那樣的亮點(diǎn)雜波干擾。為了保證圖像有足夠的清晰度，對(duì)廣播級(jí)攝像機(jī)而言，要求預(yù)放器的頻率特性在065MHZ頻帶內(nèi)基本上是平坦的。如果在04.5MHz頻帶范圍內(nèi)基本上是平坦的，那么水平分辨率只有300線。二、預(yù)放器的信噪比二、預(yù)放器的信噪比 l預(yù)放器的噪波主要來源于三個(gè)方面：預(yù)放器的噪波主要來源于三個(gè)方面：l攝像管本身的電子器件產(chǎn)生的噪聲電流，在攝像管本身的電子器件產(chǎn)生的噪聲電流，在理想情況下，對(duì)預(yù)放器總的信噪比影響不顯理想情況下，對(duì)預(yù)放器總的信噪

48、比影響不顯著；著；l輸入電路中等效輸入電阻所引起的起伏噪波；輸入電路中等效輸入電阻所引起的起伏噪波；l預(yù)放器第一級(jí)放大器所產(chǎn)生的噪波。預(yù)放器第一級(jí)放大器所產(chǎn)生的噪波。l預(yù)防器中噪波的特征：預(yù)防器中噪波的特征：l在高頻部分噪波會(huì)增大，引起高頻信噪比的在高頻部分噪波會(huì)增大，引起高頻信噪比的下降，輸出電壓會(huì)下降。下降，輸出電壓會(huì)下降。二、預(yù)放器的信噪比二、預(yù)放器的信噪比l解決方法：l反噪波校正高頻補(bǔ)償三、圖像信號(hào)的箝位三、圖像信號(hào)的箝位三、圖像信號(hào)的箝位三、圖像信號(hào)的箝位 三、圖像信號(hào)的箝位三、圖像信號(hào)的箝位 l反映為圖像信號(hào)亮度變化的最低頻率分量接近零，即稱為直流分量 l在電視通道中采用交流耦合放

49、大器，這樣直流分量就丟失了，使電視圖像的底色（即背景）產(chǎn)生失真 l利用電視信號(hào)單極性的特點(diǎn)，將消隱電平固定，此種方法稱之為箝位l箝位還可消除低頻干擾和失真 四、黑斑校正四、黑斑校正 l由于靶面結(jié)構(gòu)的不均勻 、分色棱鏡的色漸變效應(yīng)、攝像鏡頭的亮度不均勻性、攝像管靶面靈敏度不均勻性、掃描的非線性、聚焦和電子束垂直上靶的不均勻性等等因素都將出現(xiàn)黑斑效應(yīng)，即在重現(xiàn)圖像上現(xiàn)出陰影和色斑 l圖像上的黑斑一般分兩種類型：一種是疊加型，一種是調(diào)制型。可能是由棱鏡的色漸變效應(yīng)或不均勻的背景光照射所引起的鋸齒波信號(hào)，或由靶結(jié)構(gòu)不均勻或鏡頭的亮度不均勻性引起的拋物波信號(hào) 往往是由于靶靈敏度不均勻等因素所造成的 五、

50、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 1增益控制 l增益控制的目的：保證重新亮度的需要。就是為了保證在預(yù)放器輸入電壓變動(dòng)（即目標(biāo)亮度變化）時(shí)，放大器輸出電壓保持在一定電平不變。lAGC技術(shù)路線：在電路上采用具有增益控制功能的放大器，使其增益隨輸入電平成反比變化。l控制方法：可以是手動(dòng)控制，也可以是自動(dòng)控制，即自動(dòng)增益控制（AGC）。五、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 1增益控制 l具體實(shí)現(xiàn)：l放大器的增益能夠較大范圍的粗調(diào)、較小范圍的微調(diào)及自動(dòng)調(diào)節(jié)、遙控調(diào)節(jié)；l增益控制電路包括增益粗調(diào)電路、增益微調(diào)電路和增益自動(dòng)控制（AGC）電路 l增益粗調(diào)一般分檔進(jìn)行；在每一檔內(nèi)可由增益微調(diào)電路進(jìn)行增

51、益微調(diào)。l增益自動(dòng)控制（AGC）即當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，能自動(dòng)控制放大器增益：信號(hào)強(qiáng)時(shí)，增益低；信號(hào)弱時(shí)，增益高，使視頻處理電路的輸出電平恒定 五、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 2白平衡 l在拍攝彩色景物時(shí)，力求重現(xiàn)與原景物相同的彩色圖像。但實(shí)際景物的光照條件、反射程度等是變化的，要使重現(xiàn)圖像的彩色與原景物彩色相同，就必須有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。l攝像機(jī)是按演播室內(nèi)光照色溫3200K的白色設(shè)計(jì)的，故白平衡的調(diào)整應(yīng)該在3200K色溫光照下進(jìn)行。如果光照條件變了，例如在室外進(jìn)行拍攝，首先應(yīng)該利用色溫轉(zhuǎn)換片轉(zhuǎn)換到 3200K，然后再進(jìn)行白平衡調(diào)整。 五、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 2白平衡

52、l亮度方程為 EY= 0.30 ER+ 0.59 EG+ 0.11 EBl當(dāng)白色時(shí) ER= EG= EB= 1 此時(shí)，ER- EY= 0，EB- EY= 0，即色差信號(hào)為零；l亦即在拍攝標(biāo)準(zhǔn)色溫光照下的白色景物時(shí)，紅、綠、藍(lán)三路信號(hào)電平應(yīng)相等，且為最大值 ，編碼后亮度電平為1，色差為零。 五、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 2白平衡 l若此時(shí)攝像機(jī)輸出的三個(gè)基色信號(hào)不滿足上述條件，就需要對(duì)電路的放大量分別調(diào)整，使三個(gè)基色信號(hào)電壓相等，達(dá)到白平衡。l攝像機(jī)上裝有的色溫濾色片是有限的，只能進(jìn)行粗調(diào)，不可能適應(yīng)自然界千變?nèi)f化的照明色溫，所以光靠色溫濾色片不能把色溫正好校正到3200K，這樣，所

53、攝的圖像也可能偏色。因此，需用電路調(diào)整，達(dá)到白平衡。 五、增益控制與白平衡五、增益控制與白平衡 2白平衡 若此時(shí)攝像機(jī)輸出的三個(gè)基色信號(hào)不滿足上述條件，就需要對(duì)電路的放大量分別調(diào)整，使三個(gè)基色信號(hào)電壓相等，達(dá)到白平衡。攝像機(jī)上裝有的色溫濾色片是有限的，只能進(jìn)行粗調(diào)，不可能適應(yīng)自然界千變?nèi)f化的照明色溫，所以光靠色溫濾色片不能把色溫正好校正到3200K，這樣，所攝的圖像也可能偏色。因此，也需用電路調(diào)整，達(dá)到白平衡。 六、黑色電平控制與黑平衡六、黑色電平控制與黑平衡 l對(duì)不同的景物，攝像機(jī)輸出的R、G、B三路信號(hào)僅僅是幅度不同，而它們的參考電平黑色電平則應(yīng)當(dāng)始終一致，否則顯示出來的電視圖像的底色就會(huì)

54、與原來圖像底色不一致，產(chǎn)生失真。 六、黑色電平控制與黑平衡六、黑色電平控制與黑平衡 l造成黑色電平不一致的原因：l三支攝像器件暗電流大小不可能完全相同；l為了消除低照度下產(chǎn)生的惰性，對(duì)靶面投射少量的背景光的強(qiáng)度不可能相同；l在攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中，光線的亂反射總不會(huì)完全消除，其結(jié)果使三支攝像管的靶面上大部分落入了雜散光，但其強(qiáng)弱不同 六、黑色電平控制與黑平衡六、黑色電平控制與黑平衡 l上述因素的影響反映在圖像信號(hào)上，是黑色電平高低不一致，因此，需要對(duì)黑色電平進(jìn)行控制和調(diào)整，使三路信號(hào)黑電平一致，即達(dá)到黑平衡。這一調(diào)整又稱黑平衡調(diào)整 。l黑平衡調(diào)整一般分為對(duì)暗電流和背景光影響黑電平不一致的校正和對(duì)

55、雜散光影響黑電平不一致的校正。六、黑色電平控制與黑平衡六、黑色電平控制與黑平衡 暗電流與背景光的補(bǔ)償 雜散光的校正七、灰度校正（七、灰度校正（校正）校正） l校正原因：由于光電器件的非線性光電特性，使整個(gè)電視系統(tǒng)的光電傳輸特性成為非線性，即顯像端電視圖像的各點(diǎn)亮度不正比于攝像端，而存在灰度失真，彩色電視還將導(dǎo)致色度失真。l校正原理：攝像端的光電轉(zhuǎn)換器件攝像器件顯像端的電光轉(zhuǎn)換器件顯像管假定：攝像管的光一電變換關(guān)系為 顯像管的電-光變換關(guān)系 從攝像管輸出到顯像管輸入的整個(gè)視頻通路中能量非線性關(guān)系 則：有：七、灰度校正（七、灰度校正（校正）校正） 七、灰度校正（七、灰度校正（校正）校正） l為了校

56、正由光-電轉(zhuǎn)換和電-光轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的非線性失真，使轉(zhuǎn)輸通道的 2=1/13 使整個(gè)電視系統(tǒng)的S值等于1，即Bd=KBO，成為線性關(guān)系，完成校正的作用l如：當(dāng)1= 1、3= 2.2，則通道的 2= 1/2.2 = 0.45 七、灰度校正（七、灰度校正（校正）校正） l校正方法： 分段校正 整體校正八、彩色校正八、彩色校正 l理想的攝像機(jī)光譜特性 八、彩色校正八、彩色校正 l實(shí)際攝像機(jī)不可能供給具有負(fù)瓣的光譜特性，其主瓣（正瓣）的形狀與理想特性的主瓣形狀也會(huì)有差別，這些差別的存在會(huì)使屏幕上的圖像顏色不鮮艷，有的顏色則根本顯示不出來。l因此，需要進(jìn)行校正，使攝像機(jī)的光譜特性曲線接近理想光譜特性曲線，這

57、種校正稱彩色校正。 八、彩色校正八、彩色校正l線性矩陣彩色校正l采用衰減和倒相電路的方法，將有關(guān)兩通路的正瓣適當(dāng)壓縮并倒相，疊加到那個(gè)需要負(fù)瓣的曲線上去，可以大致滿足曲線所需的理想形狀。八、彩色校正八、彩色校正l非線性彩色校正的基本原理l設(shè)法從攝取的彩色圖像信號(hào)中選出某一種需要校正的彩色信號(hào)，用此信號(hào)去加重或減輕信號(hào)本身，使其飽和度增加或減低；l或者，用此信號(hào)去改變另兩個(gè)彩色信號(hào)的大小，從而改變彩色的色調(diào)。九、輪廓補(bǔ)償九、輪廓補(bǔ)償 l掃描電子束越細(xì)，每行所能分解的黑白條紋數(shù)越多，即水平清晰度（分解力）越高。l清晰度受到電子束直徑限制的現(xiàn)象，稱為孔闌效應(yīng)。 九、輪廓補(bǔ)償九、輪廓補(bǔ)償l孔闌校正僅需

58、補(bǔ)償高頻幅度損失。目前傾向于從加強(qiáng)圖像輪廓清晰度和對(duì)比度來設(shè)計(jì)孔闌校正電路，使入在主觀效果上感到圖像輪廓清楚，細(xì)節(jié)分明。這種對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理的方法稱為輪廓校正。l由于實(shí)際的掃描單元一般為圓型，其孔闌效應(yīng)不僅在圖像水平方向出現(xiàn)，也在圖像垂直方向出現(xiàn)，因此，輪廓校正分為水平輪廓校正和垂直輪廓校正。2.4 2.4 視頻信號(hào)的放大和處理視頻信號(hào)的放大和處理2.5 2.5 三管（三片）攝像機(jī)三管（三片）攝像機(jī) 一、一、 三管式彩色攝像機(jī)三管式彩色攝像機(jī) 二、二、 三片式彩色攝像機(jī)三片式彩色攝像機(jī) 一、三管式彩色攝像機(jī)一、三管式彩色攝像機(jī) 二、三片式彩色攝像機(jī)二、三片式彩色攝像機(jī) 一、自動(dòng)聚焦二、自動(dòng)光圈 七、自動(dòng)對(duì)比度壓縮 三、自動(dòng)白平衡 四、自動(dòng)黑平衡 五、自動(dòng)電子束優(yōu)化（ABO） 六、自動(dòng)重合 2.6 2.6 攝像機(jī)的自動(dòng)檢測控制攝像機(jī)的自動(dòng)檢測控制攝像機(jī)的自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)有許多種，基本可分為：l有源方式：采用紅外線發(fā)射和接收的方法l無源方式：對(duì)被攝景物作對(duì)比度檢測的自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)，TTL