數(shù)字彩色電視攝像機(jī)

數(shù)字彩色電視攝像機(jī)第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、概述彩色攝像機(jī)演播室用攝像機(jī)便攜式攝像機(jī)監(jiān)視用攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)目制作（EFP）用攝像機(jī)電子新聞采訪（ENG）用攝像機(jī)家庭用攝像機(jī)1、分類第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、彩色電視攝像機(jī)的組成光學(xué)系統(tǒng)攝像器視頻信號(hào)處理彩色編碼成像光電轉(zhuǎn)換放大、校正R、G、B轉(zhuǎn)換Y、R-Y、B-Y彩色全電視信號(hào)輸出第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)1、變焦距鏡頭

廣角變焦鏡頭A13×4.5第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成（五組或七組）

調(diào)焦組、變焦組、補(bǔ)償組、光闌、固定組、擴(kuò)展鏡、超近攝鏡固定組擴(kuò)展鏡光闌調(diào)焦組補(bǔ)償組變倍組第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NV-MVI型變焦透鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.分光棱鏡入射光第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月=2d√

n12–n02sin第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、CCD攝像器件CCD(CHARGECOUPLEDDEVICE)第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CCD的三層結(jié)構(gòu)：

上：增光鏡片、中：色光濾波器：感光器第13頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、電荷偶合器件(CCD)的工作原理（1）.MOS電容器的結(jié)構(gòu)（2）.光電轉(zhuǎn)換和電荷存儲(chǔ)（3）.電荷的轉(zhuǎn)移（4）.電荷的輸出第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）、MOS電容器的結(jié)構(gòu)柵極AIP-SiSiO2襯底感光單元第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月勢(shì)阱光（2）電荷的存儲(chǔ)第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電荷存儲(chǔ)演示第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）電荷的轉(zhuǎn)移

CCD的電荷傳輸是在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下，以移位寄存器的原理工作。第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）電荷的輸出第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輸出信號(hào)特點(diǎn)：

CCD輸出預(yù)放輸出基準(zhǔn)電平

CCD輸出脈沖調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)取樣保持電路，預(yù)放和低通，去除脈沖干擾，便得出模擬圖像信號(hào)。第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.面陣CCD攝像器件第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）.CCD攝像器件的主要類型幀轉(zhuǎn)移型（FT）

FrameTransfer行間轉(zhuǎn)移型（IT）

InterlineTransfer

幀行間轉(zhuǎn)移型（FIT）第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幀轉(zhuǎn)移型(FT)第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、場(chǎng)正程，成像區(qū)CCD感光形成電荷像2、場(chǎng)逆程，成像區(qū)CCD全部電荷迅速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)3、行逆程，存儲(chǔ)區(qū)向水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移一行電荷。4、行正程，一行電荷包經(jīng)水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移到輸出端，形成信號(hào)電壓輸出。第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幀轉(zhuǎn)移方式（FT-CCD）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較高的分解力，靈敏度高。缺點(diǎn)：芯片面積大，材料利用率低；有垂直拖尾。第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沒(méi)有垂直拖尾有垂直拖尾第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FT-CCD中的垂直拖尾的產(chǎn)生強(qiáng)光點(diǎn)OUT成像區(qū)存儲(chǔ)區(qū)讀出寄存器垂直拖尾第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月行間轉(zhuǎn)移型(IT)1、場(chǎng)正程，成像列CCD感光形成電荷像2、場(chǎng)逆程，成像列全部電荷迅速轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移列。3、行逆程，轉(zhuǎn)移列向水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移一行電荷包。4、行正程，一行電荷包經(jīng)水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移到輸出端，形成信號(hào)電壓輸出。第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月行間轉(zhuǎn)移方式（IT-CCD）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，芯片面積較FT-CCD要小垂直拖尾現(xiàn)像減輕。缺點(diǎn)：靈敏度低，分解力不及FT方式。第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幀行間轉(zhuǎn)移型(FIT)1、場(chǎng)正程，成像列CCD感光形成電荷像。2、場(chǎng)逆程，成像列全部電荷經(jīng)轉(zhuǎn)移列迅速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)3、行逆程，存儲(chǔ)區(qū)向水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移一行電荷。4、行正程，一行電荷包經(jīng)水平輸出寄存器轉(zhuǎn)移到輸出端，形成信號(hào)電壓輸出。第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幀-行間轉(zhuǎn)移方式（FIT-CCD）優(yōu)點(diǎn)：消除垂直拖尾現(xiàn)像。缺點(diǎn)：光利用率和材料利用率都低。第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、動(dòng)態(tài)分辨率與電子快門動(dòng)態(tài)分辨率是攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像所呈現(xiàn)的分辨率及呈現(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)。第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同動(dòng)態(tài)分辨率的圖像比較第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、動(dòng)態(tài)分辨率與電子快門動(dòng)態(tài)分辨率受到兩個(gè)因素制約（1）攝像器件本身的惰性CCD器件不存在惰性（2）曝光時(shí)間第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電荷排除（高速）過(guò)流排出垂直移位寄存器場(chǎng)存儲(chǔ)器水平移位寄存器無(wú)用電荷排出的情況高速轉(zhuǎn)移有用的電荷轉(zhuǎn)移FIT電子光闌簡(jiǎn)單機(jī)理示意圖第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)用電荷積累有用電荷積累快門關(guān)閉快門打開場(chǎng)消影期讀出門控制FIT電子快門定時(shí)圖場(chǎng)正程第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月減小曝光量就減小了照在成像區(qū)的光量，因而也減小了視頻信號(hào)電平，這相當(dāng)于降低了攝像機(jī)的靈敏度。為了保持靈敏度可以增加光圈，但同時(shí)又減小了景深；如果保持光圈不變，采用提高電路放大增益來(lái)保持幅度，那必然降低信噪比。所以，快門的使用是以降低攝像機(jī)的某些性能為代價(jià)。第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4. CCD攝像器件的性能參量1.光電轉(zhuǎn)換特性光電轉(zhuǎn)換成線性第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.分解力分解力與下面三個(gè)因素有關(guān)(1)CCD的像素?cái)?shù)像素?cái)?shù)提高后,可提高分解力(2)電荷轉(zhuǎn)移損耗(3)電荷的橫向擴(kuò)散第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、彩色攝像機(jī)的性能指標(biāo)1.信噪比(S/N)有用信號(hào)電壓與雜波電壓之比。單位分貝（dB）20lg（u信/u雜）廣播級(jí)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)都在60dB以上。第49頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、彩色攝像機(jī)的性能指標(biāo)2.靈敏度是以3200K色溫、2000LX照度的光線在具有89.9%的反射系數(shù)的灰度卡上，用攝像機(jī)拍攝，圖像電平達(dá)到規(guī)定值時(shí)所需的光圈指數(shù)。一般在F4-F8。表示方法：F42000LX第50頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、彩色攝像機(jī)的性能指標(biāo)3.最小照度指在攝像機(jī)開到最大光圈，使用最大增益時(shí)，要讓圖像電平達(dá)到規(guī)定所需的照度。一般在幾十勒克斯。第51頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、彩色攝像機(jī)的性能指標(biāo)4.對(duì)比度范圍圖像最亮與最暗的比。通常情況下不超過(guò)20：1第52頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、彩色攝像機(jī)的性能指標(biāo)5.分解力描述對(duì)原景物分解程度,表現(xiàn)為圖像的清晰度?？捎谜{(diào)制度或可分辨的電視線數(shù)表示。分為：水平分解力垂直分解力例如：900線/700線（廣播級(jí)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)）第53頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月垂直分解力:M=KZ(1-)（線）Z：幀掃描行數(shù)：幀逆程掃描系數(shù)K＝0.76水平分解力:N=MW/H（線）W/H:圖像的寬高比第54頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)清晰度＝絕對(duì)清晰度H/W(電視線）第55頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)思考題簡(jiǎn)述變焦鏡頭的變焦原理?變焦鏡頭的型號(hào)中“149”表示什么意義?2.分色棱鏡是如何把景物的光分成紅、綠、藍(lán)三束光的。第56頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)思考題3.試述電荷耦合器件(CCD)的工作原理。4.幀轉(zhuǎn)移型(FT)與行間轉(zhuǎn)移型(IT)面陣CCD攝像器件是如何工作的?它