Общие принципы построения передающих телевизионных камер

Занятие № 1

Устройство телевизионной камеры

(3CCD)

Первые телекамеры появились в середине 1920-х годов одновременно с изобретением механического телевидения и обладали механической развёрткой. Это были стационарные устройства, пригодные для работы только в студии и в своём большинстве — неподвижные из-за опасности нарушения работы сканирующего диска Нипкова. Зачастую, вместо камеры «прямого видения» использовался теледатчик бегущего луча, который формировал изображение диктора, сидящего в специальном полностью затемнённом помещении. С появлением электронного телевидения передающие камеры получили возможность панорамирования и даже перемещения по полу студии, но стали еще более громоздкими из-за размеров передающих трубок и их отклоняющих систем. Дальнейшее развитие шло по пути миниатюризации и замены вакуумных передающих трубок полупроводниковыми матрицами, получившими широкое распространение в начале 1990-х годов.

Неизменными составными частями передающих телевизионных трубок были светочувствительная мишень, куда проецировалось изображение, и в которой происходило накопление зарядов, и электронно-лучевая пушка, осуществлявшая сканирование мишени. Накопление зарядов происходило в течение всего времени кадра, а считывание - практически мгновенно, при прохождении электронного луча. Сканирование мишени производилось с помощью отклонения электронного луча магнитным полем, как и в кинескопе.

3CCD — технология цветоделения в цветном телевидении, использующая три светочувствительные матрицы, отдельные для каждого из трёх цветоделённых изображений: красного, зелёного и синего. Технология основана на оптическом цветоделении при помощи дихроичной призмы, разделяющей свет от объектива на три изображения по длине волны за счет интерференции. В телевизионном обиходе такие телекамеры и видеокамеры называют трёхматричными. Свет от съемочного объектива попадает на цветоделительную дихроичную призму, разделяющую его на три составляющих потока, направляемых к разным граням призмы. Излучение с самой короткой длиной волны избирательно отражается от дихроичного покрытия F1, пропускающего остальной свет дальше. Так синяя составляющая света направляется к нижней выходной грани. Затем, поверхностью с покрытием F2 отделяется длинноволновая - красная часть спектра, попадающая к верхней выходной грани. Зеленый свет проходит через все покрытия, не отражаясь и попадает к задней выходной грани призмы. Таким образом, получаются три монохромных действительных изображения объекта съемки. Красный и синий свет претерпевает двукратное отражение, в результате чего получаются прямые (незеркальные) изображения этих цветов. Каждое из этих цветоделенных изображений попадает на отдельную матрицу, видеосигнал с которых после обработки добавляется к общему. В результате сложения сигналов с трех матриц получается полный цветной телевизионный сигнал.

Общие принципы построения передающих телевизионных камер

Теоретической основой построения камер цветного телевидения является теория трехкомпонентного цветного зрения. Поэтому в большинстве конструкций ТВ камер применяется несколько передающих трубок. Причем обобщенная функциональная схема передающих камер независимо от их назначения является единой.

Система управления 1 обеспечивает формирование в автоматическом режиме или преобразование в ручном режиме команд и управляющих сигналов для:

ñ регулирования параметров отдельных систем камеры в процессе передачи по желанию оператора или при изменении условий передачи, например, диафрагмирование при изменении освещенности;

ñ поддержания параметров передающей камеры при ее работе в пределах установленных допусков;

ñ настройки камеры и диагностики неисправностей.

Оптическая система 2 предназначена для преобразования светового потока, поступающего от объекта наблюдения, в один или несколько световых потоков для формирования одного или нескольких цветотделенных изображений на светочувствительных поверхностях преобразователей свет-сигнал. Кроме того, оптическая система позволяет производить дистанционное масштабирование изображений, их фокусировку и диафрагмирование. В оптическую систему встроен специальный диапроектор, с помощью которого осуществляется настройка передающей камеры перед началом ее работы. Оптическая система снабжена также механизмом смены нейтральных светофильтров, управляемым дистанционно.

Система преобразования свет-сигнал 3 преобразует оптические изображения, спроецированные на светочувствительные поверхности, в видеосигналы в процессе развертки и осуществляет их предварительное усиление.

Система обработки видеосигналов 4 предназначена для:

ñ коррекции искажений, вносимых оптической системой и системой преобразования свет-сигнал, вследствие отклонения их характеристик от идеальных;

ñ преобразования сигналов с целью изменения визуального восприятия или выделения определенных деталей и участков изображения, например, для повышения контрастов объектов, компенсации цветовой температуры источника света;

ñ преобразования сигналов с целью обеспечения возможности их использования в коммутаторах, видеомагнитофонах, передачи по линиям связи, например, кодирование по одной из систем цветного телевидения.

Система синхронизации 5 обеспечивает временное согласование функционирования всех систем и блоков телекамеры путем обмена синхросигналами, командами, а также при работе камеры совместно с внешними устройствами, в том числе при одновременной работе нескольких телекамер.

Система контроля и индикации 6 предназначена для обеспечения визуального и осциллографического контроля состояния камеры и параметров формируемых ею видеосигналов, а также настройки камеры и диагностики неисправностей. В состав данной системы входят электронный видоискатель, предназначенный для технического контроля изображения в процессе настройки, а также для выбора оператором передаваемого сюжета и плана его показа, осуществления оперативной фокусировки объектива в процессе эксплуатации камеры.

Система электропитания 8 обеспечивает формирование разных стабилизированных напряжений, необходимых для отдельных систем передающей ТВ камеры, из напряжения сети переменного тока или автономного источника постоянного тока.

Система звукового сопровождения и служебной связи 10 совместно с микрофоном 7, установленном непосредственно на камере, и микротелефонной трубкой оператора 9 обеспечивает следующие функции:

ñ двустороннюю речевую и командную связь оператора камеры с другими творческими и техническими работниками, участвующими в передаче;

ñ формирование сигналов звукового сопровождения;

ñ прослушивание оператором сигнала звукового сопровождения транслируемой передачи.