数字电视原理03_第三章_彩色电视摄像原理

第三章彩色电视摄像原理中国民航大学电子信息工程学院天津市智能信号与图像处理重点实验室王晓亮[e-mail]课程邮箱：[e-mail]，密码：1234562电子信息工程学院数字电视原理第三章彩色电视摄像原理™模拟通信系统框图信源基带信号生成模拟调制器信道模拟解调器基带信号解译信宿3电子信息工程学院数字电视原理第三章彩色电视摄像原理3.1CCD固体摄像器件3.2三基色信号的产生3.3彩色电视摄像机3.4电视系统的γ校正4电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）ƒ一种光电转换器件5电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件6电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™CCD摄像器件的主要类型ƒ行间转移式（IT）ƒ帧转移式（FT）ƒ帧行间转移式（FIT）7电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™行间转移式（IT）ƒ感光单元：•场正程积累电荷ƒ寄存器：•场消隐：右移•场正程的行消隐：下移一行•场正程的行正程：输出一行8电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™行间转移式（IT）ƒ优点：结构简单。ƒ缺点：•（1）垂直分解力差---因为倾斜光线漏进垂直移位寄存器，而垂直转移时间长，要一场时间（约19ms），如果画面上有亮点，会有垂直拖道；•（2）灵敏度低（器件的开口率只有40%）。9电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™帧转移式（FT）ƒ感光单元：•场正程积累电荷ƒ寄存器：•场消隐：整帧下移•场正程的行消隐：下移一行•场正程的行正程：输出一行10电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™帧转移式（FT）ƒ优点：分解力高---成像部分电极结构简单，感光单元密ƒ缺点：（1）器件总面积大；（2）要有机械快门（场消隐期间用叶片挡住光）才能防止出现垂直拖道（因为场消隐期间在成像部分转移电荷包的时间长，如果有光照射成像部分会在垂直方向上造成模糊）；故整体机构复杂。11电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™帧行间转移式（FIT）ƒ感光单元：•场正程积累电荷ƒ寄存器：•场消隐：右移再整帧下移•场正程的行消隐：下移一行•场正程的行正程：输出一行12电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™帧行间转移式（FIT）ƒ特点：由于电荷包转移迅速（1微秒），勿需机械快门，另外，从垂直移位寄存器转移到存储部分时，不象IT那样在场正程一行一行慢慢转移（19ms），而是在场消隐很快的转移（20微秒）垂直拖道比IT小得多(1/1000)。ƒ性能最佳，但工艺复杂，价格高。13电子信息工程学院数字电视原理3.1CCD固体摄像器件™电子快门ƒ作用：使摄像机拍摄高速运动物体时，重现图像不模糊（CCD器件上每一个像素，要经一场时间的电荷积累）ƒ原理：缩短积累电荷时间，将极短时间积累的电荷读出ƒ实现方法：将一场时间积累的电荷分两次读出，第一次舍弃掉（通过溢流沟道上加高电位），舍弃后重新积累，到达场消隐时再读出作为图像信号14电子信息工程学院数字电视原理第三章彩色电视摄像原理3.1CCD固体摄像器件3.2三基色信号的产生3.3彩色电视摄像机3.4电视系统的γ校正15电子信息工程学院数字电视原理3.2三基色信号的产生16电子信息工程学院数字电视原理3.2三基色信号的产生™白平衡ƒ摄像机在拍摄无色调的景物（如白色、灰色的物体）时要求输出的R、G、B三个基色信号电平相同，称为摄像机的白平衡。ƒ只有电平相同的三个基色信号送给显示设备才能重现无色调白色。ƒ摄像机的白平衡是通过调节红、蓝色信号放大器的增益来实现的，而且是自动完成的（需手工按下开关）。17电子信息工程学院数字电视原理3.2三基色信号的产生™分色棱镜18电子信息工程学院数字电视原理第三章彩色电视摄像原理3.1CCD固体摄像器件3.2三基色信号的产生3.3彩色电视摄像机3.4电视系统的γ校正19电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™摄像机类型ƒ按摄像机的性能和用途可分为•广播级摄像机•专业级摄像机•家用级摄像机20电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™广播级摄像机ƒ应用于广播电视领域，图像质量非常高，性能全面。ƒ价格贵，体积大，重量重。ƒ如SONY公司的数字BETACAM系列、BETACAMS－X系列，松下的DVCPRO50系列，JVC的数字D－9格式的产品等属于这种标清设备。21电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™广播级摄像机22电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™广播级摄像机23电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™专业级摄像机ƒ因多应用于广播电视以外的专业领域而得名。ƒ也可用于新闻采访和演播室制作艺术要求不高的节目。ƒ轻便、价钱便宜，图像质量低于广播专用的摄像机。ƒ比如SONY的DVCAM系列／松下的DVCPRO系列／JVC的专业DV格式等都是属于这一级别的。24电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™专业级摄像机25电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™家用级摄像机ƒ经济，小巧，操作方便。ƒ主要应用于图像质量要求不高的场合。ƒ常见的DV格式的数字掌中宝摄像机都属于这种类型26电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™家用级摄像机27电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™电视播音员提词器28电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™电视的编辑ƒ线性编辑：从磁带按顺序重放选择需要的素材ƒ非线性编辑：从硬盘中随机选取需要的素材29电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™电视的编辑录像机监视器CPU硬盘内存特技卡视音频处理卡计算机显示器音箱磁盘阵列典型的非性编辑系统非线性编辑系统组成•信号输入接口单元•多媒体素材存储单元•中央处理单元•信号输出接口单元30电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™非线性编辑系统ƒ广播级：•Avid、苹果、大洋、新奥特等公司的系统ƒ专业级：AdobePremiereƒ家用级：绘声绘影、WindowsMovieMaker31电子信息工程学院数字电视原理32电子信息工程学院数字电视原理33电子信息工程学院数字电视原理34电子信息工程学院数字电视原理3.3彩色电视摄像机™电视的播出35电子信息工程学院数字电视原理第三章彩色电视摄像原理3.1CCD固体摄像器件3.2三基色信号的产生3.3彩色电视摄像机3.4电视系统的γ校正36电子信息工程学院数字电视原理亮度畸变，色度畸变3.4电视系统的γ校正™显像管光电转换特性ƒ导致亮度的非线性失真37电子信息工程学院数字电视原理3.4电视系统的γ校正™γ校正ƒ显像管的电-光转换特性ƒ电信号的传输ƒ摄像器件的光-电转换特性ƒ电视系统的总传输特性33γPPUKB=22γSPUKU=11γSSBKU=γγγγγγγSSPKBBKKKB==32132312338电子信息工程学院数字电视原理3.4电视系统的γ校正™γ校正——使电视系统总的γ值为139电子信息工程学院数字电视原理3.4电视系统的γ校正™γ校正没有γ校正前γ为2.0的校正40电子信息工程学院数字电视原理10.3电视系统γ校正™γ不为1时对重现图像的影响41电子信息工程学院数字电视原理10.3电视系统γ校正™电视系统的γ校正ƒ目的：使整个系统的γ=1，通常在摄像机里进行γ1=1，γ3=2.2（黑白显像管）或2.8（彩色显像管）γ2=0.45（黑白摄像机）或0.35（彩色摄像机）由摄像机中设置非线性放大器实现ƒ说明：实际彩色摄像机的γ值为0.45，使系统的γ值为1.26，让图像彩色更鲜艳。42电子信息工程学院数字电视原理小结™什么叫CCD，CCD的功能是什么？™白平衡ƒ什么叫白平衡？摄像机如何实现白平衡？™伽玛校正ƒ概念，常见设备伽玛系数