演播室攝像機(jī)系統(tǒng)及其調(diào)整

1、演播室攝像機(jī)系統(tǒng)及其調(diào)整演播室攝像機(jī)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(tái)技術(shù)制作中心助理工程師；陳默先生，副主任高級(jí)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(jī)，切換特技,錄像機(jī)和同步，檢測(cè)，信號(hào) 分配等設(shè)備構(gòu)成.而攝像機(jī)作為電視節(jié) 目鏈路第一個(gè)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，具技 術(shù)性能直接關(guān)系到整個(gè)演播室系統(tǒng)的技 術(shù)指標(biāo)和錄制的電視節(jié)目質(zhì)量.為此， 攝像機(jī)生產(chǎn)廠家開發(fā)了許多新技術(shù)，使 目前演播室攝像機(jī)達(dá)到了很高的技術(shù)指 標(biāo).高靈敏度，信噪比和分辨率使圖像 更加清晰；數(shù)字信號(hào)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(shù)的采用使攝像機(jī)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(duì)攝像機(jī)進(jìn)行維 護(hù)調(diào)整，對(duì)攝像機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和提 高廣播電視節(jié)目質(zhì)量仍然具有十分重要 的意義.本文以中央電視臺(tái)1000m數(shù)字演播室為例,介紹演播室攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成和必要的維護(hù)調(diào)整方法，供大家參考.二演播室攝像機(jī)系統(tǒng)中央電視臺(tái)1000數(shù)字演播室選用的是池上HK 388W數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 淇中座 機(jī)2臺(tái)，便攜式攝像機(jī)8臺(tái)，另保留HL- 43吊頂攝像機(jī)一臺(tái)就演播室攝像機(jī)而20世界橘電祝第十四卷阜二期言淇本身的連接并不復(fù)雜；圍為 1000/YI演播室系統(tǒng)構(gòu)成方框圖.由于該 演播室和新建的一號(hào)演播廳共用一套視 頻設(shè)備，在兩個(gè)演播廳

3、交替使用時(shí)為方便信號(hào)調(diào)配，在攝像機(jī)三同軸電纜傳輸系統(tǒng)中特設(shè)一個(gè)跳線板吊頂俯拍攝像 機(jī)是模擬的，具輸出信號(hào)需經(jīng)MD轉(zhuǎn)換 后才能進(jìn)人視頻切換臺(tái)和矩陣系統(tǒng).攝 像機(jī)的尋像器返送視頻信號(hào)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(tái) 的另一臺(tái)攝像機(jī)的圖像等.攝像機(jī)基站 還連接演播室內(nèi)部通話和系統(tǒng)同步輸人. 對(duì)于演播室攝像機(jī)系統(tǒng)，攝像機(jī)頭 與基站之間的傳輸很重要.在模擬攝像 機(jī)中,一般采用基帶信號(hào)調(diào)制傳輸，通過三同軸電纜其傳送距離可達(dá)1000/YI以 上.此外還可采用頻分復(fù)用方式通過同軸電纜傳輸，最長(zhǎng)距離也可達(dá)1000/YI左 右.

4、對(duì)于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)系統(tǒng)，除以上兩種 方式（將信號(hào)先轉(zhuǎn)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(shí)，由于數(shù)字信號(hào) 占用的頻帶遠(yuǎn)大于模擬信號(hào)，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(hào)一起，咀時(shí)分復(fù)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(qiáng)等 優(yōu)點(diǎn)而在轉(zhuǎn)播車上使用較多，其傳輸距 離可達(dá)2000/YI.考慮到1000m演播室和一號(hào)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(fù)，再加上光纜系統(tǒng)價(jià)格較高，因此,數(shù) 字

5、攝像機(jī)頭與基站之間仍選用模擬三同 軸電纜傳輸.技術(shù)監(jiān)測(cè)和調(diào)整是演播室攝像機(jī)系 統(tǒng)技術(shù)工作的重要組成部分，須定期或 隨時(shí)監(jiān)測(cè),調(diào)整攝像機(jī)工作狀態(tài)，以保 證視頻圖像的高質(zhì)量；在演播室里一般 設(shè)有三套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：(1)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一由連接于攝像機(jī)基 站的操作控制盤(ocPK波形監(jiān)視器構(gòu) 成，安裝于導(dǎo)演控制臺(tái)技術(shù)區(qū).操作控 制盤用于攝像機(jī)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(shè)備配置和便于 坡形比較，要求波形監(jiān)視器能同時(shí)顯示l 一 000年二月數(shù)字電視的佳訊安達(dá)斯NDS電視廣播技術(shù)及有關(guān)產(chǎn)品已正式納入TandbergTelevision旗下.融合兩大公司的科技NDeEiOn鼠吾號(hào)I場(chǎng)1座I樓蹭:f852)

6、26219151演播室攝像機(jī)系統(tǒng)及其調(diào)整多個(gè)波形(一般為4個(gè))，否則應(yīng)配備多波形發(fā)生器.圖像監(jiān)視選擇一般由切換臺(tái)輔助母線或視頻矩陣提供.(2)監(jiān)視系統(tǒng)二主要用于對(duì)攝像機(jī)基站輸出信號(hào)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(hào)到攝像機(jī)信號(hào)切換器(LSW).由輔助控制面板(CSP)來控制LSM選擇某一臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)至示渡器和圖像監(jiān)視器為了更好地分辨細(xì)節(jié)而 不受色度信號(hào)的干擾，圖像監(jiān)視器應(yīng)選 用精密的黑白監(jiān)視器.同時(shí)，攝像機(jī)切 換器另輸出一路圖像和波形信號(hào)給導(dǎo)演 控制臺(tái)的視頻工程師(VE)監(jiān)視.此外， 攝像機(jī)切換器還輸出控制信號(hào)到視頻工 程師的渡形監(jiān)視器控制口，當(dāng)

7、OCP選擇 R,G,B信號(hào)監(jiān)視時(shí)可并排顯示在該示 嫂器上，從而可對(duì)分量信號(hào)進(jìn)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(jī) 系統(tǒng)的全面維護(hù)和調(diào)整基站的 PM2, WFM2和MCPICCP 口分別連接攝像 機(jī)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(hào) 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(jī)基站.在MCP 上可以調(diào)整所有攝像機(jī)的狀態(tài).由于監(jiān) 視系統(tǒng)二三通常設(shè)在立柜機(jī)房，為提 高設(shè)備使用率，這兩個(gè)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(jī)的調(diào)整 為使演播室攝像機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，必須經(jīng)常對(duì)其進(jìn)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(jī)調(diào)整欠佳的常見毛病.下面介 紹及調(diào)整方法1 .攝像機(jī)的調(diào)整項(xiàng)目a.黑.白平衡校正（BB.WB）黑，白平衡校正的目的，是為了保 持?jǐn)z像機(jī)的紅，綠，藍(lán)信號(hào)通路在分別 傳輸黑，白電平信號(hào)時(shí)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(jī)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(shí)，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(duì)比 度，使圖像看上去如同蒙上了一層霧. 當(dāng)光圈或外部光強(qiáng)增大時(shí)，對(duì)圖像的黑 色部分影響更大.光的反射率與波長(zhǎng)有 關(guān),波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(qiáng)大的功能可用于電視臺(tái)的演播室體育轉(zhuǎn)播會(huì)議會(huì)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(jī)構(gòu)-京京市址一土 1IT2羞0:11.010】 551c02l!-L29iTir:們搓 B.Ic0:10236672I-0O56jE4 后用務(wù)目結(jié)？: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(jī)系統(tǒng)及其調(diào)整雜散光會(huì)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(huì)產(chǎn)生雜散光.雜散光校正的基本方法是對(duì)圖像亮 度信號(hào)的平均電平產(chǎn)生負(fù)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(duì)于CCD攝像機(jī)，由于CCD的感 光單元面積較大，光學(xué)信息的傳送是 抽樣方式進(jìn)行的，這將導(dǎo)致于L闌效應(yīng), 使高頻信號(hào)的幅度減小，但沒有相位失 真輪廓校正電路就是對(duì)水平和垂直孔 闌失真進(jìn)行校正，分為瘦身輪廓校正 (SLIMDTL),對(duì)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(jī)分光棱鏡的實(shí)際分光特性與 理想差別較大為使攝像機(jī)的輸出信號(hào) 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(bǔ) 分光棱鏡的不足.攝像機(jī)內(nèi)可隊(duì)存儲(chǔ)數(shù) 種彩色校正矩陣系數(shù)隊(duì)供選用，操作簡(jiǎn) 單，校正精確=在演播室里使用多臺(tái)攝像機(jī)時(shí)，常采用線性矩陣以解決各攝像機(jī)之間的彩色平衡問題.e.黑電平（PED）在光圈關(guān)閉或拍攝圖像的光反射率小于3%時(shí),攝像機(jī)輸出為黑電平.在消隱電平為零時(shí) 攝像機(jī)的黑色電平應(yīng)為1435mV,即為標(biāo)準(zhǔn)幅值信號(hào)電平700mV的25%實(shí)際上消隱電平不一 定是零電平，這時(shí)也稱黑色電平與消隱 電平之差為黑電平（PED）.在攝箱機(jī)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(shí)調(diào)節(jié)R,G,B三路的黑電平它由 自動(dòng)控制電路給出，可手動(dòng)和自動(dòng)調(diào) 節(jié)其電平,調(diào)節(jié)時(shí)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(jī)中,Y校正電路用隊(duì) 對(duì)電視接收機(jī)顯像管的電壓，特性的非 線性進(jìn)行反向預(yù)校正CCD攝像器件的 光電變換時(shí)1.而顯像管的電一光變 換時(shí)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(yīng)取前二者相乘的倒數(shù)，即045.實(shí)際 上丁值的大小可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，咀獲得最佳 的校正效果.g.白壓縮(KNEE)目前數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的光信號(hào)輸入動(dòng)態(tài)范圍能達(dá)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(duì)圖像高亮度部分進(jìn)行預(yù)拐處理，將圖 像信號(hào)壓縮至200%(有的直接對(duì)600% 的信號(hào)進(jìn)行12b量化).在數(shù)字處理過 程中,由于攝像機(jī)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(hào)壓縮在110%隊(duì)內(nèi)(如圖2),壓縮 程度可咀手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)定.因白壓縮以 后拐點(diǎn)上的灰度層次不太鮮明，在入 射光不很強(qiáng)時(shí)應(yīng)將拐點(diǎn)位置提高，擴(kuò) 大正常亮度傳輸特性的線性范圍.h.黑擴(kuò)展(BLKSTRETCH)和 黑壓縮(BLKPRESS)攝像機(jī)在拍攝高反差圖像時(shí)，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(shí)若提高攝像機(jī)的 黑電平，雖能使暗處的灰度層次重現(xiàn)， 但同時(shí)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(duì)比度， 甚至?xí)霈F(xiàn)亮度白切割.黑擴(kuò)展只提高 低亮度處的電平，使暗部圖像層次重 現(xiàn)，而對(duì)亮處圖像信號(hào)電平甚至色度信 號(hào)沒有影響.若拍攝的場(chǎng)景中背景朦 朧，對(duì)比度低，前景亮度正常，要提高 對(duì)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(hào)電平i.黑斑BLKSHADE)和 白斑(wHITESHADE)校正 在無光進(jìn)入鏡頭時(shí)，CCD本應(yīng)無輸 出,但由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，使CCD會(huì)產(chǎn) 生很少的電荷，且在整個(gè)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(shí)黑色信號(hào)變平，并 消除暗電流信號(hào)，黑斑校正電路產(chǎn)生一 個(gè)幅度

15、與黑斑信號(hào)相同，但極性相反的 行或場(chǎng)鋸齒或拋物嫂，井疊加在圖像信 號(hào)上，隊(duì)抵消黑斑信號(hào)(如圖,).黑色設(shè) 定(BLKSET)可隊(duì)調(diào)節(jié)該黑校正信號(hào)電 平由于鏡頭的透光率在整個(gè)像面上不均勻和分光棱鏡存在色漸變現(xiàn)象，當(dāng)拍 攝均勻的白色畫面時(shí)，因熒光屏上重現(xiàn) 的白色不均勻而產(chǎn)生白斑效應(yīng)如黑斑 校正電路那樣白斑校正電路也產(chǎn)生一 個(gè)適當(dāng)?shù)姆聪驋佄锘蜾忼X渡并疊加在圖 像信號(hào)上級(jí)，使白色電平變得均勻：演播室攝像機(jī)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(jī)的日常調(diào)整在外出采錄E

16、NG攝像機(jī)的使用中， 常常僅對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行自動(dòng)黑（ABB）,白 平衡（AWB）調(diào)整.而對(duì)于演播室攝像 機(jī)要使所攝圖像達(dá)到高質(zhì)量，還需要 作上述部分項(xiàng)目的調(diào)節(jié).下面談?wù)剬?duì)演播室攝像機(jī)的調(diào)整 在調(diào)整過程中需要準(zhǔn)備一些工具：兩個(gè) 照射燈，一塊照度表，一塊色溫表灰 度卡和外部設(shè)置卡（如圍）.調(diào)整時(shí)主要 通過監(jiān)視系統(tǒng)三，四來監(jiān)視信號(hào)的圖像 和渡形.外部設(shè)置卡是廠家根據(jù)其攝像 機(jī)的有關(guān)性能而提供的灰度測(cè)試卡是 日常調(diào)整和維護(hù)中最常用的，主要用于 對(duì)攝像機(jī)的Y特性，黑伯平衡，雜散光， 靈敏度，自動(dòng)電子束進(jìn)行調(diào)整或校正， 并可用于觀察拐點(diǎn)位置.灰度測(cè)試卡的 背景呈均勻灰色-可用于檢驗(yàn)50%信號(hào) 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(cè)試 攝像機(jī)的靈敏度.黑，自窗口用來檢驗(yàn) 黑,白電平和雜散光校正.在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(jī)的輸出信號(hào)中 紅，綠，藍(lán)通道應(yīng)該對(duì)景物亮度產(chǎn)生線 性響應(yīng)，在示波器上觀察階梯波形交叉 位置（即測(cè)試卡灰底色）應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)值.交叉位置高于 50%電平.若紅綠，藍(lán)通道線性響應(yīng) 不一致，灰度階電平水平線將變粗. 演播室攝像機(jī)

18、的定期維護(hù)調(diào)整包 括:黑斑校正，黑電平設(shè)置，白斑校正， RGB增益,雜散光，和白切割電平等. 進(jìn)行黑斑和自斑調(diào)整時(shí)，主要拍攝外 部設(shè)置卡時(shí)在波形監(jiān)視器上顯示的波形 頂部和底部平坦為準(zhǔn).在對(duì)雜散光Y和 白切割電平進(jìn)行設(shè)置時(shí)，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(chǔ)的基本數(shù)據(jù)對(duì)演播室攝像機(jī) 進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置 為此必須保證基本數(shù)據(jù) 文件的準(zhǔn)確性：攝像機(jī)的日常自動(dòng)設(shè)置有兩種：全 自動(dòng)設(shè)置和電平設(shè)置.全自動(dòng)設(shè)置（FULL）指攝像機(jī)自動(dòng) 地按基本文件數(shù)據(jù)對(duì)所有能自動(dòng)設(shè)置的 項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，包括黑設(shè)定，主黑電平， 增益,Y,雜散光，白切割，拐

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