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电视摄像机的特性、指标和选型分析

资讯分类:器材设备行业动态 来源:华夏电视网 2010/02/22 11:58:38
现在,摄像机的市场竞争相当激烈,各个公司纷纷推出各具特色的产品,争取用户。下面,以各公司的新型摄像机为实例,具体说明摄像机的技术特性。

1、池上公司采用的新技术
池上公司的第一种数字处理摄像机是HL-57。在HL-57的基础上,开发出HC-D45,据称是现在性能最好的业务级数字处理摄像机,其标准配置是,与DVCAM 录 像机组成一体化的摄录像机,但也可以与 DVCPRO等其它类型录像机配合使用。演播室摄像机是HK-388。其中主要采用的技术如下:

(1)新开发的大规模集成电路芯片VLSI
开发成功采用低压(3伏特电压)供电,工作频率为75兆赫兹,30万门的专用VLSI集成电路的供电电压降低,则有助于降低功耗,同时,便于将来采用性能优良的锂电池作为摄像机的供电电源,提高摄像机应用的机动灵活性。
(2)调整轮廓校正信号的提升频率

如图1所示,轮廓信号的宽度越窄,则表示周期越短,提升频率越高。提升频率低,则所加上的轮廓信号比较粗,提升频率高,则周期短,叠加的轮廓信号比较窄。通常,轮廓信号的宽度不可能调整。在数字处理摄像机中,可以使轮廓宽度与信号幅度成比例改变,获得比较满意的补偿效果。廓信号的提升频率可以在3~6兆赫兹之间,根据用户的喜好进行调整。
(3)对角形式的轮廓校正
通常的轮廓校正只包含水平和垂直校正两种,在对角线方向不进行校正,轮廓补偿的信息还不够丰富,所以效果不够理想。对角轮廓校正则是在水平和垂直校正的基础上,另外还从图像的倾斜部分取得轮廓信号,叠 加到图像信号中。这种轮廓校正能够产生更加自然的轮廓增强效果。在模拟处理方式中,不可能实现这样的轮廓校正。
(4)柔性DTL
在原信号过渡沿对比度大的地方,如果再叠加上轮廓信号,则会出现过度的边缘,白的更白,黑的更黑,图像将显得十分生硬,这无疑是弄巧成拙。数字式的轮廓校正可以对黑边沿和白边缘叠加的幅度分别加以调整。在原信号过渡沿对比度特别大的地方,应该关断轮廓增信号。这样,DTL边缘信号将会显得比较柔和。如图2所示。

5)行场,对角轮廓平衡控制
合理调整行轮廓,场轮廓和对角轮廓信号的比例关系。在对角轮廓校正关断下,利用微处理机控制行轮廓和场轮廓信号的比例关系。然后,在对角轮廓校正接通的情况下,调整对角轮廓信号的行场轮廓信号的混合比例关系,以获得自然的轮廓校正效果,并且使得产生较少的噪声,较
高的信噪比。
(6)黑白轮廓平衡控制
轮廓校正信号是在伽码校正之前的信号中产生的。在伽码校正之前和之后分别叠加轮廓信号,在伽码较正之前叠加的是白轮廓电平,在伽码较正之后叠加的是黑轮廓电平。这里,有一个叠加信号幅度的比例分配问题。实际处理中,采用微处理机进行控制,和柔性轮廓校正的效果相配合。如图3所示。

(7)轮廓校正门限控制
为了改善图像的清晰度,采用了轮廓校正的方法。然而,与此同时,噪声的轮廓也增强了。为了避免这种负面的影响,轮廓校正门限控制就应运而生了。它是通过微处理机控制图像信号低电平部分,即低亮度部分轮廓叠加信号的幅度。根据幅度变化,逐步增大轮廓叠加信号的大小,不会发生突变,以获得自然的效果。因为一般噪声信号集中在信号的低电平部分,在低电平区域不加,或者只叠加很小的轮廓校正信号,则噪声轮廓增大的结果不明显。因此,通过轮廓校正的门限控制,能够提高最后图像信号的信噪比。


(8)IC卡调整功能
模拟处理摄像机和数字处理摄像机的调整方法完全不同。数字处理摄像机不必在电路板上进行调整,它只需要在面板上,通过菜单选择,根据菜单的指示,调整各种数据。同时通过接口,复制到IC卡上。多部摄像机可以共用一个IC卡,将数据输入每一部摄像机,就可以将每一部摄像机调整到一致。在多机应用的条件下,给使用带来了极大的方便。
 
2、索尼公司采用的新技术

索尼公司的DXC-D30摄像机是在DXC-637的基础上,经过较大幅度改进的机型,是该公司第一代的业务级数字处理摄像机。它采用新型的IT-HAD(Power HAD)摄像器件,但是,与FIT器件相比较,其拖尾性能毫不逊色。即使对准强光摄像,也难以觉察垂直拖尾的现象。像素数42万个。灵敏度高,光圈在F11的状态下,最低照度可达到0.5勒克司。动态范围达到600%。水平清晰度850线。使用了索尼新开发的3块大规模集成电路。ADC和DAC都采用10比特处理方式。与8比特处理方式相比较,具有更加细致的处理效果。摄像机中的微处理机采用32位,RISC的处理方法,运算处理的速度足够快,能够对图像中亮度分布状态进行实时的分析,实时的复杂处理。由DXC-D30与DVCAM录像机组成的摄录一体机是DSR-130摄录像机。其中采用的主要技术是:

(1)TrueEye--亮度和色度信号分离处理功能
是解决在高亮度信号条件下,保持色调不变的问题。在普通的摄像机中,为了解决高亮度下信号限幅的问题,进行拐点校正,即对信号进行非线性压缩。RGB信号分别压缩以后,改变了RGB相对的比例关系,导致色调发生变化。因此,一般的摄像机在高亮度区域,显示图像中人的脸色出现偏黄色的倾向。为此,在DXC-D30中,对亮度和色度信号分别进行处理。首先对亮度信号进行拐点校正处理,根据亮度信号的压缩量,按比例对RGB信号进行压缩,保证了在压缩以后RGB信号的比例保持不变,也就保证了亮度区域中的色调保持不变。
(2)Danal Atitude--动态对比度控制功能
在有的图像中,可能出现室内画面比较暗,但室内有一个窗户,室外的亮度比起室内亮很多的情况。这种图像具有一个特点,就是,没有中间的过渡区域。为了获得尽可能丰富的层次效果,应该将图像分割为两个区域,分别进行处理。在模拟处理摄像机中,不可能实现这样的功能。然而,在数字处理中,可以自动分别这两个区域,动态的进行对比度控制,以获得最佳的层次效果。
(3)完善的轮廓校正功能
 对于模拟处理的轮廓校正,无法根据信号的频率和幅度分别进行适当的轮廓校正,特别是在信号的对比度比较高时,叠加以后的效果显得比较生硬,例如:在明亮的灯光照明下,透明的玻璃杯边界上将显出不自然的黑边。数字处理能够识别图像中对比度比较高的区域,在这些区域中,降低轮廓分量,可以避免产生上述效果。
DXC-D30还能够识别人的肤色,降低肤色区域的轮廓信号,使得人物的脸部显得比较光滑,在面板上有一个接触式的肤色轮廓控制按钮,按下该按钮,就可以消除肤色部分的轮廓校正效果,对于女性脸部不进行轮廓校正,使用极其方便。
(4)设定用户文件
 DXC-D30能够设定3组用户文件,可以将调整好的用户数据存放在存储器中,在实际使用时,根据当时的摄像条件,选择适当的文件,就可以满意地进行工作,如果和DVCAM录像机配合使用,可以将调整好的数据文件转录到DVCAM磁带上,通过磁带作为媒介,可以用于其他摄像机。这样,在多台摄像机配合使用时,只要精心调好一部摄像机,把数据输入其它摄像机就可以了.
(5)TLCS,总体电平控制系统(Total Level Control System)
 在模拟处理摄像机中,在使用电子快门时,图像的亮度和对比度将发生改变,摄像机的光圈,增益等必须相应进行调整。总体电平控制是在电路中进行联动调整。避免了这几种分别调整可能带来的互相牵扯的矛盾。也就不会出现普通自动调整常见的来回振荡现象。
ATW是白平衡自动跟踪功能,当摄像机连续地工作,从室外摄像转为室内摄像时,摄像机内部进行自动调整,大约在数秒时间内完成自动白平衡调整,给摄像员的工作带来很大的方便。
(6)自诊断功能
 在摄像机内部设置故障诊断程序,摄像机在工作的时候,能够自动检查大规模集成电路关键接点的信号状况,与标准的信号进行比较,如果出现异常,则给出故障指示信号。以便操作人员及时发现故障,排除故障,防止出现更严重的故障。
在面板上可以选择两种斑马纹显示,分别显示70%和100%的信号电平,为摄像员的工作提供了很大的方便。

3、日本胜利公司(JVC)KY-D200数字处理摄像机的新功能

在KY-D200中,采用了JVC公司独立开发的10比特数字处理IC,42万像素的IT-CCD器件,水平清晰度达到850线,信噪比S/N达到62dB(在数字降噪器接通时,达到65dB),灵敏度为F11-2000勒克司,最低照度0.35勒克司,动态范围600%,是性能价格比很高的摄像机。
(1)分段拐点处理
 动态范围是使用过程中十分关键的一个指标。为了实现600%的动态范围,要求对于10亿分之一秒的时间内发生的变化能够及时反映、处理。因此,内部的微处理机必须具有极高的运算速度。为此,电路的工作频率达到200兆赫兹。CCD的输出信号在取样以后,在130%和250%位置,分两段进行予拐点处理。然后再进行后续处理。最后,在输入光通量达到600%时,输出信号幅度约为110%。
(2)高亮度下的色度处理
通常,在高亮度下图像会发生偏色的现象。本机采用数字式亮度压缩,如上所述,在输入的光通量为正常的100%时,亮度幅度为110%,同时对色度信号经过适当压缩,最终的信号幅度达到130%。这样,能够保证高亮度下色调保持不变,只是出现色饱和度有所降低。
(3)超低照度功能
JVC公司KY-27摄像机具有良好的低照度功能,扩大了摄像机的应用范围,获得了用户的好评。KY-D200继承了KY-27的优良特性,并且有了发展。在+27的增益提升以后,采用水平方向的CCD双像素读出技术,相当于增益提高+6DB。另外,采用帧存储技术,使得增益提高到+39DB。这样,最低照度达到了0.35勒克司(镜头F1.4下)。
(4)3级循环帧存储叠加形式的数字降噪DNR功能
现代的摄像机具有很高的信噪比,噪声一般不成为问题。但是,在低照度条件下进行摄像时,由于采用增益提升的措施,一般来说,将引起噪声变大。为此,有必要采取降噪的方法。我们知道,电视图像具有很强的相关性。除非在切换镜头时,相邻帧的图像中,大部分图像信号基本上是相同的。然而,噪声信号没有相关性。为此,首先对图像进行运动识别,对于图像中活动的部分,不进行降噪处理。在图像中静止的部分,进行相邻帧信号的叠加。叠加的结果,提高了图像信号的信噪比。  

标签:摄像机

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