原创 摄象机知识

CCD摄象机的主要技术指标<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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1.     CCD 尺寸，亦即摄象机靶面。

2. CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD 是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。如        270K(542H*492V)，320K(542H*582V) ，410K(811H*507V)，470K(795H*595V) 现在市场上大多以25 万和38 万像素为划界，38 万像素以上者为高清晰度摄象机。

3. 水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500 电视线之间，主要有330线、380线、420 线、460 线、500线等不同档次。 分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330~500 线之间。分辨率与CCD 和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz 的频带宽度相当于清晰度为80 线。 频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。

4. 最小照度，也称为灵敏度。是CCD 对环境光线的敏感程度，或者说是CCD 正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件，1~3lux属一般照度

晴天 30000~300000 生产车间 10~500 阴天 3000 办公室 30~50 日出日落 300 餐厅 10~30 月圆 0.3~0.03 走廊 5~10 星光 0.0002~0.00002 停车场 1~5 阴暗夜晚 0.003~0.0007

月光型 :正常工作所需照度0.1LUX 左右

星光型 : 正常工作所需照度0.01LUX 以下

红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像（黑白）

5. 扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。

中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。

日本为NTSC制式，525行，60 场（黑白为EIA）。

6. 摄象机电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V 或9V。

7. 信噪比。典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，

则图像质量优良，不出现噪声。

8. 视频输出。多为1Vp-p、75Ω，均采用BNC 接头。

9. 镜头安装方式。有C 和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。

CCD摄象机的可调整功能

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（1）自动增益控制 AGC

所有摄象机都有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准（即电视传输规定的标准电平0.7Vp-p）的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，来自动完成增益调节。

AGC是根据整个视场的视频信号的平均电平（直流分量）来调节视频放大器增益的，使得摄象机输出的视频信号保持稳定。

BLC是针对整个视场的一个子区域的视频信号的平均电平（直流分量）来调节视频放大器增益的。

（2）背景光补偿 BLC

通常，摄象机的AGC 工作点是通过对整个视场的视频信号的平均电平来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的AGC 工作点有可能对于前景目标是不够合适的，从而使得背景区和前景目标的亮度相差很大。

当背景光补偿BLC为开启时，摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC 工作点，由于该子区域平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。

所以要看到BLC的效果，不仅BLC要打开，AGC也要打开。

（3）电子快门 AES

在CCD 摄象机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。

电子快门控制摄象机CCD 的累积时间。电子快门AES与自动曝光AE，其实是指同一功能。

当电子快门关闭时，对NTSC 摄象机，CCD 累积时间为1/60 秒；对于PAL摄象机，则为1/50 秒。

当摄象机的电子快门打开时，对于NTSC摄象机，其电子快门以261步覆盖从1/60 秒到1/10000 秒的范围；对于PAL型摄象机，其电子快门则以311步覆盖从1/50 秒到1/10000 秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄象机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，这将大大地增加摄象机的动态分辨率。

当AES打开时，一般选用固定光圈或手动光圈镜头，因为光圈虽然固定，但是快门时间即暴光时间是调节的，所以摄象机可以自动调节好图象的亮度。

当选用自动光圈镜头时，一般会把AES关掉。

（4）ELC/ALC（电子亮度控制/自动亮度控制）

ELC电子亮度控制，其实就是AES电子快门（AE自动曝光）！

ALC自动亮度控制，是指自动光圈控制，选择ALC档时要配用自动光圈镜头。

当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。选择ELC这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

    需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：    ① 在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。    ② 图象显著地闪烁和色彩重现性不稳定。    ③ 白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。    以固定光圈镜头采用ELC方式时，图象的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时。景深会比使用ALC式镜头时小，而且图象上远处的物体可能不在焦点上。当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。

（5）如何调整镜头光圈与对焦：首先关闭AES及BLC，将摄象机对准欲监视场景，调整镜头的光圈与对焦环使图象最佳。如果光照亮度变化较大的场景，最好配用自动光圈镜头并使AES关闭；如果选用手动光圈镜头，应使AES打开，并在应用场景最为明亮时，将镜头光圈尽可能调大并使图象最佳，镜头即调整完毕。

（6）白平衡

白平衡只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

A、自动白平衡

连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期_____间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

B、手动白平衡

开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107 个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。

（7）同步方式的选择

A、对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：

内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。

外同步——利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机外同步输入端实现同步。

电源同步——也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。

B、对于多摄象机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄象机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：

均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机外同步输入端来调节同步。调节各台摄象机的“相位调节”电位器，因摄象机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围0~360 度。

（8）LL/INT（同步选择开关）

此开关用以选择摄像头同步方式，INT为内同步2，1隔行同步；LL为电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位控制器。当摄像头使用于电源同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。（调整需要专业人员进行）

（9）FLICKERLESS（无闪动方式）

在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现像。为克服此现像，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁

（10）CCTV Monitor原理

当CCTV Monitor接上摄影机或录放影机后，现场或所录的影像便呈现在Monitor上，就像平时所看到的电视屏幕，那究竟影像是如何形成 的？影像形成的动作原理影像信号输入Monitor后，Monitor必须将此复合信号（comp。site signal）给予分离并解码。主要分 离出 R、 G、 B三原色信号与H（水平）、 V（垂直） 二个同步信号。 R、 G、 B三原色信号经过解码后， 并加以放大以便推动 CRT的阴极（cathode），释放 出电子束。此电子束经过 Mask（屏幕）后撞击萤光(phosphor)，而产生亮点。H（水平）与V（垂直）二个同步信号则分别经 过放大处理以便使 Monitor的偏向线圈产生扫瞄电 流，此电流所产生的磁力带动电子束的运行方向。 如此配合便是我们所看到的影像画面了！

什么是峰值感应模式？
答：峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数，使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求，如在黑夜抓取一个白点的影像，而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩。
这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用。

什么是超宽动态？
答：超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。

宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度，然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题，传统摄像机只有3:1的对比性能，它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。

了解和正确使用红外线夜摄功能

所谓红外线夜摄，就是在光线十分昏暗甚至完全漆黑的情况下，数码摄像机也能够通过红外线技术拍摄出可以被肉眼看得到的影像。可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线，人的肉眼是看不到红外线的。因为数码摄像机用CCD感光元件感应所有光线，这就造成所拍摄影像和我们肉眼只看到可见光所产生的影像很不同。为了解决这个问题,数码摄像机在镜头和CCD感光元件之间加装了一个ICF 红外滤光镜，其作用就是阻挡红外线进入CCD感光元件,让CCD感光元件只能感应到可见光，这样就使数码摄像机拍摄到的影像和我们肉眼看到的影像相一致了。红外夜视，就是在夜视状态下，数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，关掉红外滤光镜，不再阻挡红外线进入CCD感光元件，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。索尼数码摄像机首创了红外线夜摄功能，索尼的CCD 感光元件对近红外线(NIR)感应比其他品牌要敏感得多，能够在全黑环境下进行拍摄，甚至连肉眼也不能分辨清楚的物体，现在也可以清晰地拍摄下来。这种夜视的特点是可以在完全没有光线的条件下进行拍摄，但由于采用的是红外摄影，无法进行彩色的还原，所以拍摄出来的画面是单色的，影像会变绿，.

1、白天使用红外线夜摄功能这样做有可能对数码摄像机的CCD 感光元件造成伤害，不同设置档之间的块门速度不同，快门速度越低对CCD 感光元件的伤害越大，可能使你的正常摄影都会受到很大的影响，甚至损坏机器。

2、误认为红外线夜摄可以产生透视效果

红外线夜摄功能并不等于透视功能。索尼在1998 年8 月12 日以后生产的数码摄像机在明亮的白天是不能正常用夜摄模式摄录的，已经限制了以前某些型号的“透视”功能，也就是说目前市场上的索尼数码摄像机并不能实现“透视”效果.

3、误认为红外线夜摄可以拍摄无限远的景物

从原理上看，使用红外线夜摄进行拍摄的前提是数码摄像机能发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，所以说它的拍摄距离是有一定限制的，并不是无限远，当数码摄像机发出的红外线到达不了所要拍摄的物体，我们是无法拍摄到更远一些的景物的。

色温，白平衡，自动白平衡

色温的概念是为了便于进行白光的比较和色度计算而提出的：假定某绝对黑体既不反射也不透过而是完全吸收各种入射光（全辐射体），则该绝对黑体被加热时就会辐射出均匀而连续的光谱，光谱能量的分布只与温度有关。如果其辐射的光与某一特定光源发出的光正好具有相同的特性。则此时绝对黑体的温度就定义为该特定光源的色温。  色温并不表示光源本身的实际温度，而仅仅是用来表征其光谱特性。  例如，钨丝灯泡的温度保持在2800K时所发出的白光便与温度保持为2854K的绝对黑体所辐射的白光完全相当，那么称此白光的色温为2854K（而不是2800K）。

不同色温下的白光就会具有不同的光谱特性，会使白色偏色。为了使彩色摄象机在不同的环境色温下能正确重现白色，这就需要进行白平衡调整了。当摄象机的白平衡设置不当时，图象就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物（如白色的墙壁）也着上了颜色。

彩色摄象机输出的是含有“彩色信息”的视频信号，即红、绿、蓝三基色信号。

通常把拍摄白色物体时摄象机输出红、绿、蓝三基色信号电压U_R=U_G=U_B的现象称白平衡。

而实际上，摄象机拍摄景物时输出的三个基色信号电压的幅值不仅与图象本身的色度和亮度有关，还与照射景物的光源的光谱功率分布特性有关。由于显象管只有得到三个幅值相同的基色电压时，才能显示出标准白色。

因此，在拍摄同一白色景物的情况下，当光源的色温变化时必须设法保持摄象机输出的三个基色信号电压幅值相等。通常，在光源色温变化时，用调节红、绿、蓝三路增益的方法来维持U_R=U_G=U_B的关系，这种调节就叫白平衡调节。

（通常白平衡的调整是在一定的范围内进行的，当光源色温的变化范围较大时，白平衡设置达不到理想的效果，这时需要使用色温校正片来调整。）

自动白平衡（Auto White Balance“AWB”）是指可以在摄象机连续工作中随时校正白平衡。