教育电视系统基础知识

第1章彩色电视摄像机重点：1、电视摄像机的基本组成和工作原理：（1）基本组成：a光学系统：摄像镜头、分光棱镜（分色镜）和各种滤色片b摄像管系统：由三片CCD摄像管和驱动电路（水平和垂直）组成c视频处理系统：对信号进行取样、保持、放大和各种校正d编码器：对信号进行编码并输出e同步信号发生器：产生摄像机所需的各种信号f寻像器g自动控制电路（2）工作原理：利用三基色原理，通过光学系统，将景物的彩色光像分解为三幅单色光像，然后由摄像器件完成光电转换，并经过视频通道进行校正、处理、编码后形成所需的复合信号、分量信号等。2、CCD的工作原理：光电转换→电荷储存→电荷转移和输出3、摄像机的主要性能指标：（1）电荷耦合器件CCD类型：ITCCD、FTCCD和FITCCDCCD尺寸：2/3inCCD、1/2inCCD、1/3inCCD、1/4inCCD、1/5inCCD。CCD尺寸越大，图像的感光区越大，像素数越多，图像质量越好。CCD数量：一般为3CCD。CCD像素数：像素数越多，构成画面的微粒就越小，分辨率就越高。（2）分解力a含义：摄像机分解图像细节的能力称为~。包括水平分解力和垂直分解力。b计算和测量水平极限分解力的方法：调制度测试卡和分解力测试卡调制度：指某一线数下输出信号的幅度与40TV线（0.5MHz）下输出的信号幅度之比，将调制度下降为10%时的分解力称为水平极限分解力。调制度分解力计算公式：分解力测试卡法：用摄像机拍摄分解力测试卡，将摄像机的输出信号送往波形监视器，调整波形监视器，使波形监视器上得到规定信号幅度（或出现4个负峰）位置所对应的分解力，称为水平极限分解力。水平极限分解力越高，摄像机的清晰度越高。CCD摄像机的水平分解力与水平方向上像素的多少有关：像素数越多，水平分解力越高。(3)灵敏度a含义：摄像机的光电灵敏程度称为灵敏度，其实质是光电转换效率高低的度量。b表示方法方法一：用摄像管输出的光电流与通入光电靶面上的光通量之比Q来表示，即：方法二：用在一定测量条件下，摄像机达到额定输出时所需的光圈数F来表示。测量条件一般指摄像机拍摄色温为3200K、照度为2000lx、反射系数为89.9%的灰度卡且关闭电子快门的标准情况。c最低照度：与摄像机灵敏度相关的一个量。灵敏度越高，最低照度越小。最低照度与灵敏度、最小光圈数、最大增益等因素有关。最低照度：在一定程度上仅表示摄像机对低照度环境的适应能力。用光圈值表征摄像机灵敏度时，同样的标准景物，光圈值F越大，灵敏度越高。用最低照度表征摄像机灵敏度时，同样的条件下，最低照度值越小，灵敏度越高。(4)信噪比a含义：有用信号与噪声的比值称为信噪比。b表示方法噪声为有规律的周期性杂波时：图像信号的峰峰值与杂波信号的峰峰值之比的分贝数为信噪比。噪声为随机性杂波时：信号的峰峰值与噪声的有效值之比的分贝数为信噪比。c影响摄像机信噪比的因素：与摄像管、预放输入电路、预防器、视频处理电路的噪声有关。在使用过程中，主要与视频电路的增益有关，增益愈高，信噪比愈低。在视频电路的增益方面，灵敏度与信噪比之间互相牵制。信噪比越高，画面越干净，图像质量越高。(5)量化比特数量化比特数：是数字摄像机出现后新增的技术指标，主要是衡量模/数（A/D）转换与处理精度的一个指标。对演播室数字信号编码规定的最低要求：8比特量化。信噪比和动态范围与量化级数成正比。级数增加一级，信噪比和动态范围增加6dB。广播级数字摄像机：量化级数多为12比特。优点：降低了高亮度的彩色畸变。(6)其他技术指标a几何失真含义：指重现景物图像与原图像几何形状的差异程度。（摄像机镜头前的电视线性测试卡上的标准图像与摄像机输出图像之间的几何误差称为几何失真度。）原因：由摄像机的光学系统、摄像管及偏转线圈等引起的。主要表现：枕形、桶形、梯形、抛物形、S形失真。%10040400线对应的信号振幅线对应的信号振幅TVTVM)//(流明，即微安lmAIQs)()(lg20/PPNPPSUUNSNPPSUUNS)(lg20/衡量方式：用失真的偏移量与像高之比的百分数表示，失真小于1%时，人眼看不出失真。b重合误差含义：摄像机分解的三幅单色图像的空间和几何位置不能完全重合而产生的清晰度下降、色彩失真的现像。重合误差大小的表示方法：用红路（或蓝路）相对于绿路的偏移量与像高之比的百分数表示。目前三片CCD摄像机的重合误差均小于0.05%。4、摄像机的正确操作步骤⑴开机预热⑵选择色温滤色片⑶调整光圈⑷聚焦调整⑸变焦控制⑹黑/白平衡调整⑺中心重合调整难点:CCD摄像机高速电子快门和空间偏置技术的工作原理高速电子快门的工作原理:基本构思：将成像区积累信号电荷的场正程时间分为两部分，前一部分时间积累的信号电荷被无效地释放掉，不形成信号输出，后一部分积累的电荷被有效地利用起来，形成信号输出。在场消隐期间，再按照正常的电荷转移方法将有效电荷转移和读出。有效电荷的积累时间就是CCD摄像机的曝光时间。快门速度愈高，读出脉冲相对于场正程前沿的右移量愈大，则无效电荷的积累时间愈长，有效电荷的积累时间愈短，曝光时间愈短。高速电子快门的使用：高速电子快门按键：HIGHSPEEDSHUTTER高速电子快门的缺点：使用~时，由于CCD像素积累有效电荷的时间减少了，因而摄像机视频信号的输出电平必然降低（图像变暗），导致摄像机的灵敏度下降，快门速度愈高，灵敏度下降愈严重。使用~拍摄的画面，在重放时会造成运动物体动作的不连续，即产生类似“动画”的效果，快门速度愈高，重放速度愈慢，“动画”效果愈明显。使用高速电子快门时应考虑的事项首先考虑摄像机的灵敏度和环境照度再根据拍摄内容和实际需要选择恰当的快门速度快门速度愈高，对入射光的衰减愈大空间偏置技术:提高CCD摄像机清晰度的技术措施：空间偏置技术、高速电子快门、轮廓校正、清晰扫描技术、EVS功能等。CCD摄像管的光电转换过程的实质：由离散分布的CCD对连续分布的光信号的取样过程。CCD摄像管水平方向上的像素数目限定了取样信号的上限频率。采用空间偏置技术的目的：在取样频率一定的情况下，进一步提高被取样信号的上限频率，且使其不出现混叠失真。空间偏置技术的本质：将红（R）路和蓝（B）路CCD相对于绿（G）路CCD在水平方向上错开半个像素，以此来提高图像水平方向上的清晰度。空间偏置技术采取的具体措施：R、B相对于G在水平方向上错开半个像素，且将PAL制采用的亮度方程稍加改变即可近似抵消混叠干扰成分。效果：可将被取样信号的上限频率fx提高到接近Sx，即fx=Sx，因而图像清晰度可近似提高一倍。BGRY11.059.030.0BGRY17.05.033.0第2章磁带录像机重点：1、录像机的基本组成：（1）视频信号处理系统：由视频录放磁头组件、视频记录电路、视频重放电路及相应的接口组成，主要完成视频信号的记录与重放。（2）音频信号处理系统：由音频录放磁头组件、音频记录电路、音频重放电路及相应的接口组成，主要完成音频信号的记录与重放。（3）机械与控制系统：由带盘机构、磁头鼓组件、穿带机构及控制与驱动电路组成，主要是驱动磁带按各种规定的状态运行，并完成各种机械和电路状态的转换。（4）伺服系统：:包括磁鼓伺服、主导伺服、张力伺服几部分，主要是控制磁鼓和主导轴的旋转速度与相位，并使磁带保持一定的张力运行。2、磁带录像机的记录格式及其兼容性：为什么要了解录像机的记录格式？原因有二：可以在原有记录格式的基础上，充分挖掘格式潜力和采用各种技术，不断开发新的与原有记录格式兼容的高质量记录格式。记录格式兼容，便于不同格式间相互的信息交流。因而记录格式间的兼容性就成为选购录像设备时需要考虑的主要因素。Betacam-SX格式：盘带结合型数字录像机主要优点：压缩时采用由I-B帧构成的GOP图像组序列，可实现高精度编辑，保证入点画面的制作质量。重放磁头增加一倍，降低了对磁迹精度的要求，可使磁带在±1倍速范围内重放得到无杂波的图像。兼容性：可使用Betacam-SP格式系列的BCT-MC和UVWT-MC等磁带，其DNW-A系列录像机可兼容重放Betacam-SP格式节目带。MPEGIMX格式主要优点：采用只有I帧的帧内压缩方式，确保高质量帧精度的后期编辑制作兼容性：能兼容重放Betacam/Betacam-SP/Betacam-SP和DigitalBetacam格式的节目磁带；通过选用格式变换器，有利于将来向HDTV节目制作的过渡。DV格式：技术指标：1/4in金属蒸镀型磁带；4:1:1或4:2:0数字分量处理；压缩方式为基于DCT，可提供500线水平清晰度。DVCPRO格式：有DVCPRO50和DVCPRO25两种技术指标：4:2:2、4:1:1或4:2:0数字分量处理，压缩率也可切换。优点：减少绝对数码率，使DVCPRO可压缩系统工作在帧内，因而可进行帧精度的控制和编辑。DVCAM格式技术指标：4:2:0数字分量处理；压缩方式为基于DCT，压缩比为5:1，记录码率25Mb/s；使用1/4in金属微粒带，信噪比大于55dB。兼容性：DVCPRO、DVCAM录像机均可重放DV格式的节目带，但DVCPRO和DVCAM之间因记录方式不同，则不具备兼容性。D-3格式：数字复合录像机技术指标：1/2in磁带，取样频率17.7MHz，8比特量化，总码率151.9Mb/s，双通道分段记录；图像带宽7MHz，信噪比54dB；声音为48kHz取样、20比特量化、4声道PCM。D-5格式：非压缩数字分量录像机技术指标：1/2in磁带，采用10比特CCIR601数字分量标准处理图像信号；4通道48kHz取样、20比特量化数字音频。技术措施：磁带运行速度、视频通道数、记录磁头数均为D-3格式的2倍。是目前最高质量和最高性能的录像机。兼容性：D-5格式可兼容重放D-3格式的节目带。3、磁带录像机在电视节目制作系统中的应用：DSR-1800P在数字非线性编辑系统中的应用DSR-1800P在磁带编辑系统中的应用（a）一对一编辑系统.(b)A/B卷（二对一）编辑系统DSR-1800P在磁带复制系统中的应用(a)SDTI（QSDI）复制系统(b)模拟录制系统难点：磁记录的基本原理：磁记录与重放原理磁记录：利用的是铁磁物质的剩磁特性磁记录的物质基础：磁头（软磁性材料）和磁带（硬磁性材料）磁头：由磁芯（铁芯）和线圈两部分组成。磁芯：用导磁率高、在较宽频带范围内导磁率变化小、涡流损耗小的软磁性材料制成。磁带：由粘合剂、带基、磁性层及背涂层构成磁记录与重放的基本原理磁记录与重放的基础：当外磁场作用于铁磁物质时，铁磁物质将被磁化，当外磁场消失后，铁磁物质还能保留与外磁场大小和方向相对应的磁场。记录原理——电磁转换记录波长：记录一个周期信号的磁迹长度称为记录波长，计算公式如下：第3章视频切换与特技设备重点：1多路彩色电视信号进行特技处理的基本条件：2模拟特技效果及其实现方式：模拟特技主要包括切换、混合、扫换和键控4种形式。切换（CUT）：指一个电视画面直接转换为另一个电视画面，在电视屏幕上表现为：一个画面瞬间变换为另一个画面。其转换过程如图3.1所示。切换时的要求A、B两路信号要处于同步锁定状态。画面的取代速度要足够快，使切换过程干净利落，保证在同一时刻只能有一路信号输出，避免漏信现象。切换时引起的干扰不能出现在电视屏幕上，保证切换前后的画面稳定。采取的措施视频切换开关——使用动作快捷的电子切换开关。使用场控切换，即在逆程期间加一个与场频一致的控制脉冲，并使切换点处于场逆程期间。视频交叉点仅仅在控制脉冲和电子开关的直流控制电压共同作用时，电路才变为导通状态。——用“与门”电路B画面tt切换点t0A画面t0ftft记录信号周期数记录磁迹长度）记录波长（实现多路视频信号切换时：视频切换开关的自锁与其他视频开关的互锁——利用“复位脉冲形成”电路。混合（MIX）在屏幕上表现为一个画面由强变弱至消失，另一画面同时由弱变强至最终取代前一画面。即慢转换或淡变(FADE)，切换包括X切