数字摄像机的技术特点与指标.doc

 数字摄像机的技术特点和指标 [作者：广东电视台 李秋旻] ????一 摄像机发展的简要历程 ????最早的电视摄像机以电真空摄像管作为摄像器件。摄像管在工作之前必须进行预热，时间长了以后，工作状态容易发生漂移。摄像管本身有多项调整，例如重合调整、机械聚焦、电聚焦调整、白黑平衡、黑斑校正调整等。往往在使用一段时间以后，工作状态发生改变，必须重新进行调整。摄像管的耐震动性能差，工作中需要比较复杂的电源供电系统，这一部分的电路十分复杂，因而故障率比较高。 ????以后出现了CCD为摄像器件的摄像机。CCD是大规模集成电路（VLSI）的产品。在CCD刚刚出现的时期，某些技术指标，例如信噪比、清晰度、灰度特性的指标还达不到摄像管的水平，还有一些CCD固有的缺陷。但是，随着VLSI技术的进步，近几年来，CCD器件的技术指标获得了长足进展。现在可以说，CCD器件的技术指标已经全面超过了摄像管的指标。这样，摄像管的摄像机就彻底退出摄像机的市场了。 ????数字处理摄像机是在CCD器件的基础上发展起来的。1989年，日本松下公司推出了世界上第一部数字处理摄像机AQ-20时，曾经引发了一场议论。有人认为，在当时的条件下，模拟处理摄像机的功能已经达到十分完美的程度，似乎没有必要采用数字处理的方法。然而，经过了近十年的实践，现在事实已经证明了，数字处理具有模拟处理无法比拟的独特优点。现在新推出的摄像机，毫无例外都是数字处理的摄像机。 ????二 数字处理摄像机的优点 ????1. 适合于使用计算机处理 ????在现代的数字处理摄像机中，普遍采用了微处理机（MCP）作为中心处理元件，实现控制、调整、运算的功能，并且采用了多种专用的大规模集成电路，使得摄像机的处理能力，自动化功能获得极大增强。 ????2. 简化调整机构和调整方式 ????模拟摄像机大多数采用调整元件（电位器、可调电容、线圈等）进行调整，许多摄像机的调整元件位于电路板上，因此，必须打开外壳才能实现调整操作，非常不方便。模拟处理摄像机一旦调整失误，恢复到原来的状态十分困难，因此，模拟处理摄像机的调整工作一般由经验丰富的技术人员进行，即便如此，也必须慎重行事，要是调乱了，要恢复到原来的状态，将是一件非常麻烦的事情。 ????数字处理摄像机采用菜单显示，由按键进行增减调整。这样，从用户的角度来看，本来必须 由技术熟练的技术人员进行认真调整的工作，现在，一般的技术人员，甚至摄像员也能够进行调整。调整好的数据以文件的形式保存在存储器中，如果对于自己调整好的数据不够满意，可以调出机器出厂时（标准的），或者这一次调整前的数据进行比较，因此不必担心因为经验不足而把数据调乱。操作者完全可以放心大胆的进行反复调整，以获得满意的结果。从制造厂家的角度来看，便于实现制造和调试过程的自动化，提高生产效率，降低成本。 ????3. 可以实现精确，细致的调整 ????从本质上看，数字处理摄像机对于信号进行了变换，将原来的模拟信号变换0，1代码表示的符号。这样，数字处理摄像机所处理的是符号，而不是模拟的信号本身。符号具有以下主要的特性： ????* 模拟信号在处理和传输的过程中，难免产生失真和噪声，一旦产生了失真和噪声，降低了信号的质量，就很难恢复；而数字信号具有优良的稳固性，在存储和传输的过程中，不易产生失真。在数字领域，可能出现的问题是误码，采取一定的措施，例如，通过信道编码，采用前向纠错的方法，可以有效地克服误码。当然，在电路设计时，还是应该谨慎小心，不应该让系统接近崩溃区域，应该在适当的时候进行信号再生。否则，误码大得超出了纠错的能力范围，将一发而不可收拾。但是，经过正确设计，这种局面完全是可以避免的。模拟处理的本质是信号复制，因而伴随着信号失真，数字处理的本质是信号再生，因此可以准确重现无噪声和失真的信号。 ????* 模拟信号很难对特定的某一段幅度或者频率特性单独进行调整。为了调整其中的某一段特性，可能引起其他部分特性的改变。另一方面，如果需要几种参数配合调整，就显得非常困难；在数字处理时，可以对信号的某一部分特性单独进行调整，例如，单独进行伽码校正调整和拐点调整；对于某一段频率，或者对于某一段幅度电平单独进行调整，并保持其他部分信号的特性不会改变。此外，还可以将某几项调整结合在一起，相互关联，进行配合调整。例如，在应用过程中，往往需要对于色度、对比度、亮度等结合进行相关配合的调整。在模拟条件下，几乎是做不到的事情，在数字条件下，可以比较容易实现这种类型的功能。有人说在数字领域，只有想象不到的功能，没有实现不了的功能。实际情况应该是，只要是合理的想法，数字技术都有能力予以实现。即使当时的计算能力尚有困难，但是，随着算法、存储和计算速度等技术