原创 Camera摄影机种类区分

2011-4-6 19:04 5419 6 6 分类: 消费电子
摄影机的主要功能为,将来自镜头光学图像聚焦,经由CCD转换为随时间变化视频讯号,再经摄影机内部线路处理CCD转换视频讯号,然后经由同轴或光缆或其它传输途径将讯号传送至监视器上显现。 A. CAMERA 种类区分 :  1. B/W (EIA / CCIR)  2. Color (NTSC / PAL) B. CAMERA 取像种类区分 :  1. TUBE 真空管式感测器 .  2. CCD (Charge Coupled Device )电荷藕合元件感测器.  3. CMOS 金属氧化物半导体感测器 . C. CAMERA Faceplate 尺寸种类区分 :  1. 1" CCD  2. 2/3 " CCD  3. 1/2 " CCD  4. 1/3 " CCD  5. 1/4 " CCD(所有CCD高宽比均为4:3) D. CAMERA Sensitivity 灵敏度种类区分 :  1. 高灵敏度, 高解析度 .  2. 低灵敏度, 一般解析度(普通型) . E. CCD Camera 优点:  1. 体积小, 消耗功率小 .  2. 寿命长, 故障率低 .  3. 不怕强光直接照射 .  4. 无残影现象(Image Retention) .  5. 不易受电磁场等干扰 .  6. 无画面几何失真 .  7. 解析度稳定, 补偿效果佳 .  8. 耐震动 . F. CCD 重要特性 :  1. 灵敏度(sensitivity)  2. 解析度(resolution) , 水平解析度; 垂直解析度 .  3. 稳定度 .  4. IR filter (滤光镜) ; IR cut .  5. 讯号杂讯比(signal to noise) .  6. 频宽 .  7. 灰阶(grey) ,10 阶 .  8. 同步方式(sync) .   a. Line- lock 向位锁定 .   b. Genlock 外同步 .   c. Crystal-lock 晶体震荡 .  9. 电子快门(shutter speeds)  10. 白色信号基准(white clipper) .  11. 镜头与摄影机接环Lens mount   a. C mount   b. CS mount   12. 工作电压; 输入电压 .   13. 工作环境: 温度(temperature) , 湿度(humidity) .   14. 控制部分(external control ) .   15. 自动光圈控制(auto iris control) .    a. DC drive    b. Video drive   16. 自动控制功能 :    a. 自动电子速控制(auto beam control) .    b. 自动黑色基准(auto black) .    c. 自动增益(auto gain control) .    d. 自动白平衡(auto white balance) .    e. 自动(电子)快门控制(auto shutter control) .    f. 自动同步锁定(auto line lock) G. CAMERA 视频讯号 :  CAMERA VIDEO OUTPUT 标准 :  1. VIDEO OUTPUT : 1 Vp-p 75 Ω composite .  2. SCANNING SYSTEM : 2 : 1 interlace .  3. 视频讯号:包含有影像讯号,同步讯号(水平同步,垂直同步); 彩色视频讯号 则需在加入(亮度讯号-Y讯号;色差讯号- C 讯号) . H. NTSC / PAL 系统介绍 :   NTSC 规格 :    1. 垂直同步信号: 60 HZ .    2. 水平同步信号: 15750 HZ .    3. 图场(field)扫描频率: 60 per sec .    4. 图框(frame)扫描频率: 30 per sec , 每一图框包含2图场 .    5. 图场(field)扫描时间: 1/60 per sec .    6. 图框(frame)扫描时间: 1/30 per sec    7. 图场(field)解析度: 262.5    8. 图框(frame)解析度: 525    9. 每秒水平扫描速率: 525 X 30 =15750    10. 水平扫描速率每单位时间: 1/15750 sec  PAL规格 :   1. 垂直同步信号: 50 HZ .   2. 水平同步信号: 15625 HZ .   3. 图场(field)扫描频率: 50 per sec .   4. 图框(frame)扫描频率: 25 per sec , 每一图框包含2图场 .   5. 图场(field)扫描时间: 1/50 per sec .   6. 图框(frame)扫描时间: 1/25 per sec   7. 图场(field)解析度: 312.5   8. 图框(frame)解析度: 625   9. 每秒水平扫描速率: 625 X 25 =15625   10. 水平扫描速率每单位时间: 1/15625 sec I. CAMERA 解析度 :  1. 垂直解析度: 垂直解析度由水平线数量所限制. NTSC 设计为525条PAL设计为625条, 采用KELL或高宽比曝光系数, 最高垂直解     析度是水平线的数量乘上0.75因此最高垂直解析度为:NTSC : 525 X 0.75 =393 条;PAL : 625 X 0.75 = 470 条  2. 水平解析度: 原则上水平解析度可无限增加, 但有两个限制   a. 技术可能尚未突破, 无法增加晶片上像素   b. 若增加晶片上的像素, 晶片却越设计越小, 虽增高解析度, 但是降低了感光度   注: 水平解析度测量方法 :  1.检验(解析)图:将摄影机直接拍摄检验图于监视器上直接读取垂直及水平解析度  2.频宽测量:使用示波器测量摄影机取像讯号频宽, 量测出频宽再乘80就是摄影机的解析度. EX : 量测出频宽5 MHZ .5 X 80 =400      条摄影机典型解析度 :   a. 黑白摄影机 :    low resolution : 380~420 line    high resolution : 570 line   b. 彩色摄影机 :    low resolution : 330 line    high resolution : 470 line LENS (镜头)简介 镜头之主要功能为,收集被摄影物体反射光并将其反射光聚焦于CCD上其投射至CCD上之图像是倒立,摄影机电路具有将其反转功能,其成像原理与人的眼睛相同。 A. LENS 种类 :  1. 固定焦距式( Fixed Focal lens )  2. 伸缩式( Zoom lens )  3. 自动光圈或手动光圈( auto iris or manual iris ) B. 依据焦距数字大小区分:  1. 标准镜头  2. 广角镜头  3. 望远镜头 C. 依据光圈区分:  1. 固定光圈式( fixed iris )  2. 手动光圈式( manual iris )  3. 自动光圈式( auto iris )  EX : 依据影像讯号调整光圈大小,优点灵敏度高.  EE : 依据photo sensor 变化调整. D. 伸缩镜头(Zoom lens ):  伸缩调整方式:  1. 电动伸缩镜头(motorized zoom lens )  2. 手动伸缩镜头(manual zoom lens )   镜头倍数: 6倍, 8倍, 10倍, 12倍 等 E. 镜头特有术语及其代表意义:  1. Iris ( 光圈 )  2. Focus ( 聚焦 )  3. Zoom ( 变焦 )  4. F-stop ( 光圈孔径 )  5. Focus length ( 焦距 )  F. F & f 代表意义   F :代表光圈孔径: F1.2 , F1.4 , F1.6 , F1.8 , F2.0,数值越小代表光圈可开启越大进光量越强;F. 代表焦距范围f : 4mm ; f : 6mm ; f :     8mm等;zoom lens f : 8-48 ; f : 8-80 ; f : 7.5-120 等 F. 镜头与摄影机选用:  camera lens (标准) (广角) (超广角)  1/3" 6 mm 4.2 mm  1/2" 12 mm 6 mm 4.2 mm  2/3" 16 mm 8 mm 4.8 mm  1" 25 mm 12.5 mm 8 mm G. 镜头搭配摄影机注意事项:  1. 安装方式C or CS mount , 不同规格时请加转换环或调整摄影机镜头座位置  2. 镜头规格表上标示使用于何种尺寸摄影机, 请依照标示使用.  3. DC drive & Video drive 请配合摄影机规格使用.  4. 镜头驱动电压需使用正确( 6v or 9v~12v ) . H. 决定镜头品质因素:  1. 采用镜片数目(多类型镜片组合可减少色偏改善焦聚等问题但会减少透光率)  2. 镜片透光率(好镜片透光率佳价格贵, 差镜片较会阻挡光线通过)  3. 镀层与研磨(镜片镀层与研磨技术影响镜片品质)  4. 机械装置(镜头内部机械结构经密度影响镜片移动精确度及可靠度品质差机械结构会产生调整误差及不一致性) I. 镜头工作原理简介:  1. 镜头是由许多凹凸镜片组合而成.  2. 各种不同数量之镜片经由有顺序排列组合行程各种不同焦距之镜头.  3. 镜头内部有部分镜片为可移动式, 以利得到宽广之使用范围  4. 外部影像经由镜头镜片组聚焦后, 将清晰影像投射于摄影机CCD sensor 表面上. 名词解释 图像感光器元件(CCD) 电荷藕合元件感测器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器晶片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由摄影机内部的快闪记忆体或内置记忆卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给处理器,并借助处理器的处理,根据需要和想像来修改图像。 CCD由许多感光单位组成,通常以十万到百万像素为单位。 当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。 CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。 只不过,人眼的视网膜是由负责光强度感应的干细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一样同为在摄影机中可记录光线变化的半导体。 CMOS的制造技术和一般处理器晶片没什么差别,主要是利用矽和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理晶片纪录和解读成影像。 然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。 摄影机的感光器元件也即摄影机感光成像的元件,能把光线转变成电荷,通过模数转换器晶片转换成数字信号。 目前摄影机的核心成像元件有两种:一种是广泛使用的CCD(电荷藕合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。 CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列。 当其表面感受到光线时,会将电荷反应在组件上,整个CCD上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。 如果分解CCD,你会发现CCD的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。 第一层“微型镜头” 我们知道,摄影机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。 但是提高采光率的办法也容易使画质下降。 这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。 因此感光面积不再因为感光器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。 第二层是“分色滤色片” CCD的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。 首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,机乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。 再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。 在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。 第三层:感光层 CCD的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理晶片,将影像还原。 图像感光器尺寸 市面上的摄影机主要有2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸四种。 CCD/CMOS尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。 摄影机的图像感光器件有两种:CCD和CMOS。 图像感光器的尺寸,也即感光器件的面积大小,这里就包括了CCD和CMOS。 感光器件的面积大小,CCD/CMOS面积越大,捕获的光越多,感光性能越好,信号杂讯控制越好。 图像传感器(SENSOR) SENSOR可以分为两类:CCD(Charge Couple Device 电荷耦合器件)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)。 前者的价格比较高,因此多用在高阶摄影机上。 而CMOS摄像头则是价格上较便宜的产品,从理论上说,CCD感光器元件在灵敏度、分辨率、杂讯控制等方面都优于CMOS感光器元件,而CMOS感光器元件则具有低成本、低功耗以及高整合度的特点。 简单地讲,就是CCD摄影机成像质量会更好,图像明锐通透、细节丰富,色彩还原度好,曝光准确,而CMOS摄影机则对光源有一定依赖性。
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