第二章 电视摄像机工作原理

电视技术的发展
1884年，德国科学家保尔·尼普可夫发明光电机械扫描圆盘。
1924年英国发明家约翰·贝尔德采用两个尼普可夫圆盘，首次在相距4英尺远的地方传送了一个十字剪影画.
1931年美国发明家兹沃雷金的光电摄像管系统试验成功。
1936年11月 2日，英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，用电视播出了一场歌舞节目。

电视的设计思路
用电信号表示二维平面的画面信息
1.把图像分解成像素(pixel ，逐个传输。
2.像素的传输逐行进行。
3. 利用视觉暂留的生理现象, 画面在眼中融合为一。
电视信号的产生和重现 :

把图像上各像素的光学信息转变为顺序传送的电信号的过程，以及把这些顺序传送的电信号再重现为光学图像的过程，是图像的分解与复合过程，都称为扫描。
电子束从图像上端开始，从左到右，从上到下以均匀速度依照顺序一行紧跟一行的扫描，称为逐行扫描。
隔行扫描:避免引起闪烁现象

电视扫描:行与帧
2:1隔行扫描
一帧有两个场组成:奇数行的一场和偶数行的一场

中国,欧洲:每帧625行 , 每秒25帧
美国日本:每帧525行 , 每秒30帧

摄像机
摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。

结构大致可分为三部分：光学系统（主要指镜头）、光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器件）以及录像系统（主要指视频处理和存储录制）。
从能量的转变来看，摄像机的工作原理是一个光－－电－－磁－－电－－光的转换过程


光电转换系统
成像装置有两种类型：摄像管；电荷耦合器。
电荷耦合器:CCD(charge-coupled device)，又叫集成电路板

摄像管工作原理
光敏涂层--->光导层--->靶-->电子束扫描

电视信号控制
视频信号的每一帧由图像信息和同步信息组成.

水平与垂直同步

内部与外部同步


彩色电视的设计思路

色彩的减色法:红绿黄
加色法:红绿蓝
由三基色光混合所得的彩色光的亮度等于三种基色亮度之和。


电视常用的相加混色方法
（1）时间混色法：将三种基色轮流射到某一表面，只要轮换色度足够快，利用人眼的视觉惰性，就能得到相加混色的效果。它是顺序制彩色电视基础。
（2）空间混色法：利用人眼空间分辨力有限的特性，把彼此相距很近的三基色发光点看成是相加的合成光。它是同时制彩色电视的基础。


电视图像的显示原理与摄像管原理相反,电子束扫描显象管表面的光敏涂层
彩色电视信号分为:
亮度信号brightness
色度信号chroma
色调hue
色饱和度saturation


彩色摄像机的分色系统:
1,分色镜;2,分光棱镜;3,条状滤光镜

国际彩色电视标准
NTSC:美洲,日本
PAL:中国,西欧,中东,非洲
SECAM:法国,东欧,非洲部分

(3)摄像机的部件构成
有镜头、录像器、话筒、机身和附件五部分


摄像机的寻像器
寻像器实际上是一个小型的黑白或彩色监视器，是摄像机上可以活动的一个部件，其显示尺寸为1~7英寸不等。
寻像器的主要作用是：（1）作为摄像取景用；（2）用该机进行放像操作时，它可作为监视器使用；（3）显示摄像机的工作状态或显示警告信息。


摄像机的话筒
能将声音信号变成音频电信号，用于拍摄时拾取现场声音。
话筒一般带有敏感度选择开关，有的还带有全向拾音、单指向拾音、超指向拾音和变焦拾间（随镜头焦距变化改变拾音范围）选择开关。摄像机除了机内话筒外，还设有外接话筒插口。

摄象机附件
附件有交流（AC）适配器、充电电池、磁带、连接缆线等，用来给摄像机提供电源及记录摄像机输出的音视频信号。其他在摄像机某些工作状态下要用的附件有音频适配器、AV转换接头、效果特技镜、照明灯、三角架等。


摄象机镜头

镜头由若干组透镜组成，其作用是使景物的光线通过它在摄像器件上形成清晰的倒立的像。
摄像机镜头与照相机镜头类似，有固定焦距镜头和变焦距镜头之分。变焦距范围一般都包括广角、标准和长焦三部分，其变焦倍数有6倍、8倍、12倍等。


摄像机光学镜头
镜头与景深关系
焦距、物距、光圈三要素影响景深

摄像机镜头的变焦
镜头的变焦倍数，是指变焦距镜头的最长焦距与最短焦距之比。
摄像机镜头进行变焦距的变化有两种控制方法，一是电动变焦，二是手动变焦。
电动变焦靠电动推拉杆（T推－W拉）来控制，手在推拉杆上用力的大小可改变镜头运动的速度。电动变焦的特点是镜头在推拉的过程中变化均匀。
手动变焦是通过直接用手拨动变焦环实现的

摄像机镜头的自动聚焦
自动聚焦装置的工作方式，即用红外线或超声波，或三角形测量原理来测距
当画面中远近的被摄对象都在检测范围之内时；画面的对比度不明显时；画面具有等距的很细条状的物体时；当被摄环境的光线照度不符合该摄像机最小的照明要求时，自动聚焦装置往往会发生错误的判断。