电视第3章 摄像与录像课件.ppt

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1、第3章摄像与录像摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置，是制作电视节目最前端的设备。自从1931年第一支摄像管问世以来，摄像机的技术和应用发展迅速。随着摄像机的日益数字化、一体化、小型化、普及化，现在进入千家万户和人们的日常生活当中，已成为人们娱乐、宣传、生产、教育、科研的得力工具。本章内容侧重监视电视，主要介绍摄像机和录像机的基本工作原理以及与摄像机相关的摄像机控制设备的工作原理。目录第一节彩色摄像机的基本原理第二节摄像机的附属设备第三节录像机的基本工作原理第四节摄录像信号的传输第五节视频监控系统的日常维护与保养第一节彩色摄像

2、机的基本原理摄像机的种类很多，按成像色彩可分为黑白摄像机、彩色摄像机；彩色摄像机按光电转换器件的种类可分为光电导式摄像机和电荷耦合器件（CCD）式彩色摄像机；按彩色电视制式分为NTSC制彩色摄像机、PAL制彩色摄像机和SECAM制彩色摄像机；按用途分为监控用摄像机、专业用摄像机、广播用摄像机和家用摄像机等等。虽然摄像机的种类很多，但其基本结构和工作原理是相似的。一、光学部分光学部分是彩色摄像机的重要组成部分。光学部分就好比人眼睛的晶状体，它的主要作用是使景物在光电转换器件上成像完好。它由镜头、色温校正滤光片等组成。目前，广播用彩色

3、摄像机、采访机、家用摄像机和大部分的彩色，监控机都采用变焦距镜头。变焦距镜头可以实现在保持成像清晰的条件下，拉近或推远景物。在监控场合，场景推远可实现广视野浏览，场景拉近可近距离重点观察。（一）镜头的基本工作原理（一）镜头的基本工作原理（一）镜头的基本工作原理视场角：在物距和靶面尺寸一定的情况下，焦距越长，则放大倍数越大，场景内容越小，即视场角越小；焦距越短，K越小，场景内容越多，即视场角越大。视场角用α表示：α=tg-1H/(2f)（3-5）式中H为靶面成像的水平尺寸时α为水平视场角；H为垂直尺寸时α为垂直视场角。广角镜头焦距较

4、短，适合摄取全景；长焦距镜头适合拍摄特写镜头。摄像机的靶面（或CCD器件）位于镜头的焦平面上。（二）三可调镜头指光圈可调、焦距可调、聚焦程度可调的镜头。三可调镜头按操作方式分为手动调节方式和电动调节方式。手动调节方式主要用于一些要求不高的场合，而广播用摄像机、采访机和一些监控摄像机均采用电动三可调镜头。三可调镜头光学结构如下页图所示。（二）三可调镜头调焦组变焦组补偿组光圈后固定组滤光镜分光系统图3-1三可调镜头的结构和光路原理BCD光圈用于调节进光量。后固定组我其他光圈配合，使成像位置固定在D点（分光镜或CCD器件），调节调焦组使

5、焦点B、C重合，这时D点的图像最清晰。（三）镜头的技术特性1.有效视场角2.镜头的透光率和光谱特性镜头的透光率指射出光的强度Io与射入光的强度Ii之比，用μ表示：μ=Io/Ii（3-6）光谱特性指镜头对不同波长光的透光率。350450550650750(波长μm)透光率(%)10020406080图3-2三可调镜头的光谱特性（三）镜头的技术特性3.镜头的分辨率镜头的分辨率是表示分辨图像细节的能力，通常用单位长度上能分辨出的黑白相间线条的数目来表示。镜头的分辨率与镜头工作时所用的光圈的大小有关。大的光圈指数（小光圈时）能得到较高的分

6、辨率。摄像管靶面尺寸较小时，在单位面积上要求成像的黑白线条数就越多，对镜头分辨率的要求也相应的提高。所以，为提高成像的清晰度，应尽可能提高摄像管靶面的有效利用面积。（三）镜头的技术特性3.镜头的分辨率镜头分辨率的大小还与照明条件及背景光的亮度有关，与物体在镜头上成像位置有关，越靠近光轴则镜头的分辨率越高，越靠近镜头的边缘，镜头的分辨率越低。（三）镜头的技术特性4.成像亮度的均匀性当光投射到镜头上时，不同部位光的入射角不同，光的反射与透过率也不同。通常镜头中心处透光率最高，边缘处透光率最低。于是，像场中间部位亮度大，越往边缘亮度逐渐

7、变低，造成像场内亮度不均匀。这种不均匀性，造成电视图像亮度畸变。表现为荧光屏上四周出现阴影。这种现象在大光圈、长焦距时更为明显，所以应尽量避免大光圈、长焦距同时使用。（三）镜头的技术特性5.成像的几何畸变镜头的几何成像失真多种多样，其中主要有桶形失真和枕形失真。随着焦距的不同，失真情况也不同。由下图可见：焦距短时易产生桶形失真；焦距长时易产生枕形失真；而在中短焦距时有一最小失真点。图3-3三可调镜头的几何失真情况0-1.01.02.050100150200枕形桶形（四）分光系统在三管式或三片式（CCD）彩色摄像机中，分光系统的作用

8、是把摄取的景物光束，分解成对应景物的红、绿、蓝三种单色光束，并使其成像于各自对应的摄像管靶面上。目前，常用的有平面分光系统和分色棱镜分光系统两大类。后者，光路短，效率高，结构紧凑，在三管式和三片式彩色摄像机中得到广泛应用。二者的光路原理图见下页。（