Передающие телевизионные камеры

Передающие телевизионные камеры (ПТК) явля­ются основным датчиком сигналов вещательного те­левидения. По назначению ПТК делятся на професси­ональные (студийные и репортажные) и бытовые. Оп­тические и электрические характеристики студийных и репортажных камер примерно одинаковы, механи­ческие характеристики репортажных камер выше, чем студийных. Вариантом репортажных камер являются камеры для телевизионного журналистского комплекса (ТЖК),представляющие собой моноблок из передаю­щей телевизионной камеры и видеомагнитофона (ви­деокамеры).

Передающие камеры цветного телевидения подраз­деляют на камеры с одно- и многосигнальными фото­электрическими преобразователями. Первые содержат три-четыре преобразователя,каждый из которых формирует сигнал, пропорциональный яркости одно­го из основных цветов, либо широкополосный сигнал яркости. Вторые содержат один-два преобразовате­ля, выходные сигналы которых в закодированной фор­ме несут информацию о яркости всех трех основных цветов одновременно. Камеры с многосигнальными фотоэлектрическими преобразователями уступают по четкости изображения односигнальным камерам.

Вариантами односигнальных трехтрубочных камер цветного телевидения являются камеры RGB- и WRB-типа. Камеры .RGB-типа должны «смотреть» из одной точки пространства на объект передачи, т.е. должно быть обеспечено точное совмещение трех растров. Тре­бования к совмещению растров и, следовательно, сиг­налов основных цветов весьма жесткие, поэтому ва­риант камер RGB-типа не получил широкого распространения. В камерах WRB-типа допускается неточное совмещение растров. Составляющие сигнала яркости формируются одной трубкой W, неточность совмеще­ния растровне приводит к резкому ухудшению чет­кости изображения.

Студийная трехтрубочная ПТК WRB-типа цветной телевизионной системы (рис. 4.6) состоит из оптичес­кой системы, преобразователей свет-сигнал, блоков усиления, первичной обработки и регулировки сигна­лови др.

Оптическая система ПТК состоит из нейтрального светофильтра 2, вариообъектива 1 с переменным фо­кусным расстоянием и светоделительного блока 3. Вариообъектив дает возможность выбрать необходимый масштаб без перемещения камеры. Светоделительный блок расщепляет световой поток на три цветоделенных оптических изображения (см. рис. 1.9). Кроме дихроических зеркал светоделительный блок содер­жит цветокорректирующие фильтры, обеспечивающие согласование основных цветов на передаче с основны­ми цветами на приеме, уменьшение яркостных иска­жений и получение максимального цветового охвата (совокупности передаваемых цветов).

Преобразователи свет-сигнал 4 студийных пере­дающих телевизионных камер выполнялись, как пра­вило, на глетиконах (плюмбиконах). На выходах пре­образователей свет-сигнал формируются квазияркостный сигнал W (G - широкий зеленый) со спектром шириной 6 МГц, сигналы красного E_R и синего Ев основных цветов. В предварительных усилителях 6 происходят усиление сигналов и первичная обработка сигналов (противошумовая, апертурная и гамма-кор­рекция). Полученные сигналы далее поступают на вы­ходные усилители 7 камеры, где ограничиваются по­лосы частот сигналов E_R и Ев до 3 МГц, формируются площадки обратного хода и добавляются импульсы син­хронизации и телеуправления, поступающие с блока синхронизации 13 и блока управления 12 камерой. Сиг­налы с выходов усилителей 7 и усилителя звука 10 далее поступают в блок высокочастотного разделения сигналов 9 (триаксиальный адаптер). Сформирован­ный групповой сигнал по триаксиальному кабелю поступает в блок камерного канала для дальнейшей обработки. Использование микропроцессоров позво­лило сосредоточить основную обработку сигналов в камере. Блок камерного канала (БКК) при этом ста­новится базовым блоком управления камерой, выпол­няет функции усиления, управления и распределе­ния сигналов.

Блок питания камеры 11 преобразует постоянное напряжение 220 В, поступающее по кабелю, в на­пряжение для питания различных устройств каме­ры. В камеру вмонтирован электронный видоискатель 8 - малогабаритный видеомонитор, необходимый опе­ратору для наблюдения за объектами передачи. Сигнал на видоискатель может поступать с выхода предвари­тельных усилителей 6 или с выхода БКК технической аппаратной.

Блок формирования растра 5 содержит генераторы строчной и кадровой разверток, фокусирующе-отклоняющие системы (ФОС) и ряд вспомогательных уст­ройств, обеспечивающих дистанционную регулировку размеров и положения растра, формирование сигналов коррекции искажений и т.п. Фокусирующе-отклоняющие системы не используются в камерах с преобразова­телями свет-сигнал на ПЗС.

Число параметров, требующих регулировки при эксплуатации цветной передающей камеры, при­ближается к 100. Регулировку параметров камеры можно вести с помощью блока управления 12 каме­рой или с панели дистанционного управления каме­ры, расположенной в пульте видеоинженера в технической аппаратной. В современных передающих теле­визионных камерах большинство регулировок выпол­няется автоматически с использованием микроЭВМ.

Бытовые телевизионные камеры имеют более низ­кие электрические характеристики по сравнению с про­фессиональными. Цветные бытовые камеры выполня­ются с использованием одного преобразователя свет-сигнал, как правило, это твердотельные ФЭП на прибо­рах с зарядовой связью со встроенными цветокодирующими фильтрами. Цветокодирующие фильтры представ­ляют собой кодирующую маску, имеющую чередующи­еся прозрачные, желтые и голубые полоски, располо­женные перпендикулярно направлению строчной раз­вертки. Фильтры обеспечивают пространственное ко­дирование светового потока. На выходе матрицы ПЗС получаются сигналы, которые с помощью линий задер­жки сдвигаются по времени и суммируются. В резуль­тате получаются три сигнала, необходимые для форми­рования цветоразностных и яркостного сигналов. Ис­пользование одного преобразователя свет-сигнал уп­рощает конструкцию светоделительного блока камеры, так как отпадает необходимость использования цветоделительных устройств.

Методы преобразования телевизионных сигналов в свет

В устройствах воспроизведения изображений про­исходит преобразование одномерной функции сигна­ла яркости в телевизионное изображение, представ­ляющее собой двухмерную функцию распределения яркости L(x, у). Существуют два метода преобразова­ния сигналов яркости в телевизионное изображение: прямой и косвенный.

Прямой метод основан на непосредственном пре­образовании электрической энергии сигнала в свето­вую. Этот метод преобразования реализован в прием­ных телевизионных электронно-лучевых трубках (ки­нескопах), а также в лучевых матричных экранах на основе газовых и светодиодных самосканирующихся панелей.

Косвенный метод преобразования основан на мо­дуляции сигналом яркости светового потока постороннего источника света. Устройства, использующие кос­венные методы преобразования в телевизионные изоб­ражения, называют светоклапанными. В светоклапанных устройствах функции излучения и модуляции светового потока разделены. Это позволяет практичес­ки неограниченно повышать интенсивность излучения, которая определяется лишь мощностью внешнего ис­точника света. Светоклапанные устройства незамени­мы в системах для получения изображений на боль­ших экранах.

Косвенный метод преобразования сигнала в изоб­ражение реализован в безлучевых матричных экра­нах из жидкокристаллических (ЖК) панелей. Осно­вой такой панели служат две плоскопараллельные стеклянные панели, на одну из них нанесены гори­зонтальные (строки) и вертикальные (столбцы) элект­роды. В местах их пересечения укреплены пленочные транзисторы МОП-структуры, затворы которых под­ключены к горизонтальным электродам, а истоки — к вертикальным. Стоки транзисторов образуют обклад­ки миниатюрных конденсаторов (ячеек), соответству­ющих элементам изображения. В качестве второй об­кладки конденсаторов используется полупрозрачный слой металлизации на второй стеклянной пластине, расположенной параллельно на расстоянии в несколько микрометров и металлизацией внутрь. Между плас­тинами введена жидкость, близкая по химическому составу холестерину. На панель с двух сторон накла­дываются поляроидные пленки, плоскости поляриза­ций которых повернуты на 90° одна относительно дру­гой. При отсутствии напряжения на конденсаторах жидко-кристаллическое вещество поворачивает плос­кость поляризации еще на 90°, в результате чего свет свободно проходит через ячейки.

Для управления панелью используют развертыва­ющие устройства. При подаче на обкладки конденса­тора управляющего напряжения изменяется структу­ра жидко-кристаллического вещества, происходит поворот плоскости поляризации. Подавая различные напряжения на жидко-кристаллические конденсато­ры, можно изменить их прозрачность, благодаря чему получается изображение. Для получения цветного изображения панель снабжают матричным светофиль­тром, состоящим из «красных», «синих» и «зеленых» ячеек, центры которых расположены напротив эле­ментарных конденсаторов панели и чередуются вдоль строки (R-G-В-R...). В соседних строках цветовые ячейки светофильтра смещены по горизонтали на одну, чтобы на изображении не получалось визуально за­метной вертикальной структуры.

Позади панели устанавливают лампу подсветки. Обычно это люминесцентная лампа, которую питает специальный высокочастотный генератор синусоидаль­ных сигналов. Равномерная засветка панели обеспе­чивается отражателями и рассеивателями света. В жидко-кристаллических панелях возможно раз­дельное управление каждой цветовой точкой, соответ­ствующей пересечению строчного и столбцового элек­тродов. Это позволяет применять различные законы разложения изображения. Отсчеты сигналов изобра­жения, соответствующего выбранной строке, можно предварительно записать в регистр и др. Для управле­ния жидко-кристаллическими ячейками панелей мож­но использовать специальные плазменные каналы. Недостатками жидко-кристаллических панелей яв­ляются зависимость их прозрачности от направления наблюдения и высокая инерционность.

2. Задание на СРС 2.1 Деление ПТК по назначению. 2.2 Из каких узлов состоит репортажная камера? 2.3 Назначение фотоэлектрических преобразователей 2.4 Недостатки многосигнальных фотоэлектрических преобразователей

3.Задание на СРСП. 3.1 Поясните, в камерах какого типа допускается неточное совмещение расторов?

4. Контрольные вопросы

4.1 Из чего состоитстудийная трехтрубочная ПТК WRB-типа цветная телевизионная система? 4.2 Возможности вариообъектива 4.3 Назначение светоделительнного блока 4.4 Что происходит в видеоусилителях передающих камер? 4.4 Почему полосы частот сигналов ER и Ев в выходных видеоусилителях передающих камер ограничиваются до 3-х МГц? 4.5 Назначение блоков синхронизации 13 и блока управления 12 камерой. 4.6Сколько параметров, требуют регулировки при эксплуатации цветной передающей камеры? 4.7 Что входит в блок управления видеокамеры? 4.8 Функции цветокодирующих фильтров?

Глоссарий

5.1Фотоэлектрические преобразователи 5.2 Квазияркостный сигнал 5.3 Триаксиальный адаптер 5.4 Инерционность 5.5 Столбцовый электрод 5.6 Засветка панели 5.7 Светофильтр 5.8 Поляроидная пленка

Лекция 4