Лабораторная работа №7 Видеокамеры

Цель работы: Изучение устройства и принципа работы цифровых видеокамер.

Задание на лабораторную работу:

изучить:

- структурную схему оптической части видеокамеры;

- устройство и принцип работы преобразователя изображения на приборе с зарядовой связью (ПЗС) и камерной головки;

- принципы аналоговой обработки сигнала;

- виды коррекций;

- интерфейс цифрой видеокамеры;

- основные параметры.

Ход работы

1 Структурная схема оптической части видеокамеры

На рисунке 1 изображена обобщенная функциональная схема видеокамеры. Оптическая часть

Рисунок 1

видеокамеры функционально очень похожа на человеческий глаз: изображение проходит через систему линз (1),  диафрагму (2) и проецируется на фотоприемную ПЗС-матрицу (3). Далее, в ПЗС-матрице (ПЗС – Прибор с Зарядовой Связью) изображение преобразуется в электрический сигнал, который поступает уже в электронную часть (4) видеокамеры и там подвергается обработке. Электроника видеокамеры может, в свою очередь, управлять диафрагмой для регулировки яркости изображения. У большинства современных видеокамер (для упрощения конструкции и удешевления) регулировка яркости реализована не через механическое управление диафрагмой (АРД – автоматическая регулировка диафрагмы), а с помощью электронной обработки сигнала, поступающего с ПЗС-матрицы - так называемый “Электронный затвор”. Кроме того, существуют видеокамеры, которые могут и управлять системой линз для возможности оптического увеличения изображения (“Zoom”). Они поворачиваться в нужном направлении (поворотный механизм) по команде оператора, который в данный момент производит оперативное наблюдение (правда, такие видеокамеры очень дорогие и при этом такие возможности в большинстве случаев не нужны, особенно если нет этого самого оператора, а изображения со всех камер записываются видеографом).

2 Камерная головка

К объективу цифровой видеокамеры предъявляются требования повышенной разрешающей способности из-за малого размера элемента разложения прибора с зарядовой связью (ПЗС). Кроме того, объектив должен быть легким, надежным и формировать изображение с наименьшими искажениями. Наилучшими считаются объективы фирм Canon и Fujinon. Объективы имеют регулируемые диафрагму, трансфокатор и фокусировку. Они снабжаются дополнительными сменными светофильтрами. Основной блок видеокамеры - камерная головка (рисунок 2), которая состоит из узла преобразования "свет-сигнал" и цифрового процессора обработки сигнала изображения (рисунок 3). Узел преобразования "свет-сигнал" и объектив составляют оптическую часть видеокамеры и представлены на рис. 4. Сразу за объективом расположен фильтр нижних пространственных частот и светоделительная призма с цветными фильтрами, которая разделяет световой поток на три спектральные составляющие - красную (R), зеленую (G) и синюю (B) - по числу преобразователей изображения на ПЗС. Так как преобразователи на ПЗС имеют максимальную чувствительность в ИК-области спектра, а необходимо иметь кривую спектральной чувствительности камеры, близкую к кривой чувствительности глаза, то в оптическую часть камеры входит фильтр ИК-отсечки.

Рис. 2 - Камерная головка

Рис. 3 - Цифровой процессор сигнала

Рис. 4. Оптическая часть видеокамеры

РРисунок 5 - ПЗС со строчно-кадровым переносом, FIT CCD