演播室用数字摄像机技术分析及选型
2002-07-17
沈家春 江苏省广播电视总台 依马狮网
| 在视频处理格式逐步统一的前提下，广播电视类数字设备厂商推出的各类数字产品周期在日益缩短，性能也日趋完善。伴随而来就是电视台、节目制作公司等用户单位更新数字设备的进程也在提速。我台在继前年开始进入数字设备更新以来，有计划地对全台的摄、录、编、播设备进行数字化改造，基本按转播车、前期采访、后期编辑（含非编字幕）、演播室设备及播出设备的顺序有条不紊地进行视频信号数字化流程的改造。目前已经完成我台虚拟演播室包括摄像机在内的所有视频设备的数字化改造。我们对演播室用数字摄像机作了多种调研比对，根据本台现有视频设备状况和演播室特点，最后选用Sony公司最近推出的BVP-E10P数字摄像机。下面对数字摄像机的特点作一点技术分析并浅谈一点选型体会。 |
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| 数字摄像机的技术特点 |
| 摄像机的性能对电视图像质量的影响是决定性的,因此各电视台在选购摄像机时无不作为重中之重来考虑。 |
| 摄像机技术的发展是伴随着半导体技术和集成电路等技术发展而发展的。早期使用的是采用黑白摄像管的摄像机，现在则是采用彩色CCD摄像机。从处理的电信号类型来看，摄像机的推出也是按从模拟复合、模拟分量到部分数字处理、全数字处理摄像机顺序而出，而最后者是直接输出多路SDI数字信号，其保留模拟信号输出口只是为了用于取景和监视。 |
| 摄像机的功能是完成光电转换，这就说明摄像机是由光学系统和电路处理系统两部分来组成，在两个系统之间起连接作用的就是极为重要的光电转换器件CCD。 |
| 光学系统包括镜头与滤色片组两部分，镜头是由变焦镜组、聚焦镜组、伺服控制、光圈自动控制等部分组成。滤色部分则包括色温滤色片（针对不同光源）、中性滤色片（针对不同照度）、光学低通滤色片（只在特殊场合下使用）。 |
| 光电转换器件是由CCD来担任，CCD因其体积小、耗电省、高信噪比、高灵敏度、高清晰度、无几何失真，从而使当前的数字摄像机都具有体积小、重量轻、功耗低、质量优良等特点。CCD根据其制造工艺和电荷转移方式分为FT型、IT型和FIT型,FIT型CCD集中了IT型CCD和FT型CCD的优点，解决了图像的水平和垂直拖尾问题，多用于高档广播级摄像机。但BVP-E10P数字摄像机采用的则是最新开发的Power HAD EX型CCD，不单其拖尾电平能显著地降低到典型值-140dB以下（相当于FIT类型CCD的BVP-950P），而且对PAL制图像而言，其像素数目能达到难以置信的120万以上，同时该类型CCD能达到F11的高灵敏度、出色的63dB信噪比。 |
| 电路系统实际上是对由CCD转换成的电信号进行各种处理和控制的系统。数字摄像机相对于模拟摄像机而言，关键部分就在这一处理过程中应用了全数字技术，相对于模拟信号处理更加优越与细致。这包括黑电平处理、伽玛校正、轮廓信号校正、彩色校正、拐点/自动拐点处理等等。对于BVP-E10P数字摄像机的电路处理系统来说还具有下面三个优良特性： |
| 1．12比特模数转换和先进数字信号处理技术：12比特模数转换保证了新型Power HAD EX型CCD单元能以很高的精度处理生成的图像，这种高精度处理与大规模集成电路技术相结合，提供了全面的和精确的控制以制作出色的标准清晰度画面。 |
| 2．3-D白斑校正：采用全新的数字3-D多区系统，而非传统的水平和垂直锯齿和抛物线波形方法。使用多个光栅上的数据点，创建平滑的校正拓扑。后者可对许多类型的镜头和镜头变焦范围内的白阴影进行很好的处理。 |
| 3．亮色串扰抑制功能：使用先进的数字五行梳状滤波技术（仅针对隔行扫描的PAL制信号），将在前一级输出信号生成的频率部分从Y/R-Y/B-Y信号中消除。与通常在输入模拟复合视频信号的监视器上看到的画面相比，亮色串扰和“爬行”的现象大大降低了。 |
| 除此之外，BVP-E10P还具备逐行扫描功能，可以进行低成本的电影制作或高质量的节目拍摄，比如广告、影视作品的制作等。 |
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| 数字摄像机的选型 |
| 目前常见的演播室用数字摄像机有以下几种：池上HF-388P,汤姆逊的1657/1557D，日立公司的SK-2700P, Sony公司的BVP-950P、BVP-E10P等。可见品种较多，型号各异，其中数字电路处理部分既有采用10比特量化的，也有采用12比特量化的。要选择一款性能价格比优良的摄像机，就要对各种不同型号的摄像机技术特点、指标及相互间的差异作深入的了解。我们主要依据各种摄像机下面几个因素来确定：CCD像素数、CCD类型、A/D转换器量化比特数、DSP处理能力，消耗功率、可靠性、销售价格、使用场景、售后技术指导和服务等等。技术指标则包括灵敏度、信噪比、分解力、调制深度等几项。 |
| 通过比较上述几种常用数字摄像机的性能和指标以及价格，并结合我台的实际使用场景，确定选用Sony公司的BVP-E10P数字摄像机,适配器采用CA-570P，CCU采用的是带BKP-5973的CCU-550AP，机身与CCU的连接采用宽带三同轴电缆，最长可延至2000m。综合而言，这不仅是一款性价比较为理想的机型，它还具有下述的创造性控制功能。BVP-E10P摄像机的技术参数见附表。 |
A/D转换 | 12比特 | 光学系统 | F1.4棱镜系统 | CCD图像器件 | 3片2/3英寸Power HAD EX | CCD总像素 |
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