《教育电视系统》PPT课件.ppt
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1、教育电视系统,杨圭南编著 高等教育出版社主讲 范晓卫E-mail:,教育电视系统,第一章 概 述第二章 彩色摄像机第三章 电视同步机与视频特技效果器第四章 磁带录像机第五章 电子编辑和时基校正第六章 教育电视节目制作系统第七章 教育电视节目传输系统,第一章 概述,传统模拟彩电,准数字彩电,一、电视技术的发展,纯数字彩电 纯数字电视从信息源头的演播中心开始,图像信号和伴音信号已实现全数字化,几乎不存在任何信号失真。,电视的作用:教育性、科学性、娱乐性、艺术性等。,数字电视可分为:,广义上来讲:几乎所有的电视节目,就起社会效益而言,都具有一定的教育意义;而从狭义上讲,则是指从教育、教学需要出发,根
2、据教育目的和教学目标,为一定的教育对象而摄制,并以实现教育方针为主要任务的各种普及性、专业型、定向性的科技、文化教育节目,并具有教育性、科学性和艺术性的特点。,二、教育电视的概念,三、教育电视系统的组成,教育电视系统一般有教育电视节目(教材)制作系统和传输系统 两部分组成,分别完成节目制作与节目播出。,教材节目制作系统主要有:演播室节目制作、录像带编辑、磁带复制、外景节目制作、电影录像、广播电视节目录制、电视显微摄像、彩色附件加入、电影电视转换、音频控制和字幕输入等装置组成。,教育电视的传输系统可根据不同的情况采用电视广播系统、闭路电视系统、微波传送系统、卫星广播电视系统和便携视频系统等。,教
3、育电视的作用:有利于扩大教育规模和开展终身教育、业余教育、职业教育等;能发挥并扩大优秀教师的示范作用;便于使用实物、图表与影视片等提供的直观形象进行教学;电视信息的储存和重放过程简单,易于推广。,第二章 彩色摄像机,彩色摄像机的分类与组成摄像机的光学系统摄像管固体摄像器件视频信号的放大和处理单管彩色摄像机三片式CCD彩色摄像机单片CCD彩色摄像机彩色摄像机的自动检测控制彩色摄像机性能指标和调整及使用,第二章 彩色摄像机,2.1 彩色摄像机的分类与组成一、彩色摄像机的分类,按信号方式可分为:1模拟彩色摄像机 2数字(码)彩色摄像机,按用途分类:1.广播用摄像机;(技术指标高,图像质量好,价格昂贵
4、。)2.专业摄像机;(体积小,重量轻,价格便宜。)3.家用摄像机;(小巧、灵活,价格低廉,摄录一体。)4.特殊用途摄像机。(主要用于航天探测、商业监视,图像通讯等领域),按摄像器件分类:1真空管摄像机;(采用电子扫描方式,主要有氧化铅和硒砷碲两种)。2固体摄像机;(采用固体扫描读取电荷,最成熟的是CCD摄像机),按摄像器件的数目:三管(片)摄像机;(结构复杂,体积较大,价格较高,但图像质量好,技术指标高,主要用于广播和专业领域。)二管(片)摄像机;(产量愈来愈小)单管(片)摄像机。(结构简单,体积小,价格低,主要用于家庭或非专业领域)。,按使用场合:台式摄像机;(供演播室(ESP)和转播车用)
5、便携式摄像机;(供外拍用,主要包括EFP、ENG和家用摄像机)监视用摄像机。,按摄像方式:同时摄像方式;(三管式,三片板式)时间分离方式:顺序式;(单管式,单板/片式)线顺序式;面顺序式。,按摄像机的记录载体:1磁带;如VHS(V12)、V8、D8、MINI DV、MICROMV(MMV)2MD(mini disk);(采用MPEG-2压缩技术,如SONY DCM-MI)38cm的DVD光盘;(如日立DZMV200A)4硬盘;(采用MPEG-4压缩技术,如三星 ITCAM-7)5SD-MMC存储卡(Secure Digital-multi media card)6记忆棒(memory stic
6、k);(Sony DCR-IPI)7CF卡,二、彩色摄像机的组成,或,(A)分色系统工作原理,三管/片式彩色摄像机:彩色光经具有分光光谱特性的分色棱镜分别形成红、绿、蓝三个基色,三个摄像器件分别摄取相应通路上的光谱形成基色图像。单管/片式彩色摄像机:利用光学滤色条对所拍摄的影像图像进行光学编码,经过解调电路分离出红、绿、蓝三个基色图像信号。,(B)分色原理:,1、光程差为入射光某一波长的整数倍时,两路反射光之间的相位差为0,此时分色膜上反射光最强。即:=m(m=1,2,3,4),2、光程差为入射光某一波长的半波长的奇数倍时,两路反射光之间的相位差为1800,此时光线全部透过分色膜。即:=m/2
7、(m=1,3,5,7),因此,要使一段光谱范围的谱色光完全透射或完全反射,只需选择厚度不同的若干层色膜,用多层的复杂镀膜技术镀在玻璃上,就能实现。,分光特性随光的入射角的变化,即光程差不同而偏移,使重现图像的色调也发生变化,引起“色渐变”,在重现图像上引起整个图象中出现大面积暗斑或色斑的“黑斑效应”。,一、分光原理,二、分色棱镜,图所示的分色棱镜由(A)、(B)和(C)三部分粘合组成,其中在Mr和Mb面上分别蒸涂上不同厚度的干涉薄膜。当光线F投射到Mr面上时,能把红光R反射出来而让其它光透过。反射出来的红光投射到界面(1)上,因入射角较小,超过临界角而发生全反射,于是R光经Fr射入R摄象管。透
8、过Mr面上光到达Fb面时能把蓝光B反射出来而让余下的G光透过,反射出来的B光在界面(2)上全反射后穿过Fb而到达B摄象管。透过的G光经(C)部分穿过Fg到达G摄象管。光线在介质中所走的路程与介质折射率的乘积称为光程,R、G、B三路的光程应严格一致。Fr、Fb、Fg(谱带校正滤色片)来进一步校正。,2.2 摄像机的光学系统,一般摄像机的光学系统由变焦距镜头、中性滤色片、色温滤色片和分色系统等组成。,一、透镜成像误差及补尝,(1)球差,形成原因:单色光束通过透镜或球面镜的不同“环带”造成的像点不会在同一位置上。,(2)色差,形成原因:透镜对复色光中不同波长的单色光的折射率不同,波长较短的折射率大,
9、波长较长的折射率小,因此光经透镜后将会聚在不同的位置,即产生了像差,这种像差称为色差,又称为色像差。,(3)像的几何畸变,桶形畸变光阑位于物体和透镜之间,枕形畸变光阑位于透镜与像之间,(4)球差和色差的补偿凹透镜对边缘光线和复色光中的蓝光铅外折射较大,因此,只要凹透镜与凸透镜适当地的组合,即可消除球差和色差。,(5)几何畸变的补偿将光阑放在两个透镜中间,第一个透镜引起的枕形畸变就可被第二个透镜引起的桶形畸变抵消。,(1)成像面与焦距的关系,因为sf,所以s f(s为物距,s为像距,f 为焦距),(2)成像大小与焦距的关系,m=s/s(m为透镜放大率)当sf 时,s=f 故 m f/s,(3)视
10、场角与焦距的关系,视场角(即拍摄范围)是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或像面的线长度时所张的角度。=2tg-1H1/2s=2tg-1H2/2f,当摄像器件的成像尺(H2)确定后,则视场角就只与焦距有关:镜头焦距越短,视场角越大,所拍的景物范围越大,相当于拍摄全景;反之当镜头的焦距越长,则视角越小,看到的景物越小,相当于拍特写。,二、变焦距镜头,(4)像面照度与焦距和透镜孔径的关系,(A)当物距S为常数、透镜的孔径不变时,进入透镜的光通量将不变,根据m=f/s知,焦距越长,像的面积越大,故像面的照度越小。,(B)像面的照度与镜头的孔径有关,孔径大的镜头透光能力强,像面照度大;反之,透光能力弱,
11、则像面的照度小。,E(D/f)2 1/F2,D/f 称为透镜的相对孔径,F=f/D 光圈指数,F值愈小,光圈越大,透光能力越大。,D称为入射光瞳,(5)景深与焦距的关系,景深:在聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被射景物的“空间深度”(纵深 距离)的范围称为景深。,焦深:在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散圆之间的距离就叫焦深,焦深以内的景物称为能记录的“较为清晰”的景物。,当Sf 时,S1 yS2/Df 同理求出S2,S=S1+S2,景深的决定因素:,1、物距 物距越大,景深越大;物距越小,景深越小。,S1 yS2/Df,2、焦距 焦距越大,景深越小;焦距越小,景深越大。,3、光圈 光
12、圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大。,光圈的作用:,1、控制进光量:光圈控制镜头的进光量,可以通过光圈的调节,改变像面的照度。2、控制景深:光圈的作用除了控制进光量外,另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。3、控制像质:可以减少某些像差。,变焦镜头是一种能任意改变焦距而成象面位置固定不变的镜头。变焦镜头是由许多单透镜所组成。如图所示,即为最简单的由两个 凸透镜形成的组合透镜。设透镜1和透镜2的焦距分别为f1和f2,相互间的距离为d,则组合透镜的焦距为f,其大小取决于f1、f2和d,相互关系式为:,(6)变焦距镜头,变焦比n=最长焦距/最短焦距;变焦镜头的型号中通常有两个数字 相乘的形式,
13、如149,第一个数 字表示变焦比,第二数字表示最短 焦距。变焦距镜头有时用如1:6(或6)的数字不示电动头的具有1:6的变 焦能力。,(三)变焦距镜头的技术参数和特性:,(1)调制传递函数 镜头的分解力用调制传递函数表示。用来描述镜头成像的清晰程度。镜头的各种性能指标都是从轴心部分沿着半径方向逐渐降低的。在一般情况下,与光圈有关。大光圈指数时,能给出较大MTF。,(2)透光率与光谱特性 光路中放入镜头时,光度I与没有镜头光度I0之比的百分数称透光率。镜头的透光率与入射光的波长有关,不同波长的光的透光率不同,这种特性称光谱特性。,(3)几何失真 G=(H/H)100,(4)近摄距离和后截距近摄距
14、离:当物距S减小到低于某一最小值时,超出镜头的调节范围,像 面无法落在成像器件上,这上最小物距S值称为近摄距离。后截距:镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称为后截距。后截距要足 够长。,三 色温滤色片与中性滤色片,色温:当光源所发射的光的颜色与标准黑体(如铁、钨等)在某一温度下辐射 的光的颜色相同时,则黑体的这个温度就被称之为该光源的颜色温度,简称色温。色温实际是指光源的光谱成分,而光谱成分又主要是看光源中 短波光线与长波光线的比例。如果光谱成分中短波光线所占的比例大于长 波光线,则色温就高;反之,色温就低。,色温滤色片:利用它们的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。采用色温滤
15、色片只能分档进行粗略调整,要精确调整要调节白平衡。,中性滤色片:减弱进入光学系统的光强度,即光通量,而不改变光谱特性,以达到 一定艺术效果。通常有100、25%、10、1.5等几种,而光谱 特性要求在400nm720nm的波长之间保持平直。,摄像器件分类:,固体摄像器件,MOS摄像器件,CCD摄像器件,(吸收光发出 自由电子),2.3 摄像管,超正析像管,CCD摄像器件,直径(英寸):3,1.5,1,2/3,1/2。超正析像管:惰性小噪声大。视像管:电场和长磁场聚焦;网电极保证电子束垂直上靶。固体摄像器件:无须扫描和 聚焦(按像素移位),光谱响应 宽,功耗低,可集成处理电路。有电荷耦合(CCD
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