Отношение ширины растра b к его высоте h называется форматом кадра К:
К = b/h
Во время прямого кадрового хода электронный луч, двигаясь вдоль строк, все время медленно опускается, и строки имеют практически незаметный наклон слева направо вниз.
Для передачи изображения используется только прямой кадровый ход, следовательно, строки, соответствующие прямому кадровому ходу, активные, а строки, соответствующие обратному кадровому ходу, пассивные. Полное число строк в кадре, равное сумме активных и пассивных строк, является одним из важнейших параметров развертки. При оптимальных значениях остальных параметров и характеристик телевизионной системы оно определяет степень различимости отдельных мелких деталей изображения, т.е. четкость изображения.
Выбор частоты повторения кадров определяется двумя факторами: характером передаваемого изображения (подвижное или неподвижное) и яркостью свечения экрана приемной трубки.
Выбор параметров развертки определяет ширину спектра частот телевизионного сигнала, которая должна соответствовать полосе пропускания канала связи. Ширина спектра частот сигнала изображения определяется размерами и скоростью движения развертывающего элемента и характером передаваемого изображения (размерами его деталей). В общем случае сигнал изображения носит импульсный характер, что приводит к большой ширине спектра частот.
Самый низкочастотный сигнал получается при передаче неподвижного изображения, состоящего из двух горизонтальных полос - одной белой и одной черной. Соответствующая этому изображению минимальная частота равна частоте кадровой развертки.
Максимальная частота сигналов, получающаяся при некоторых простейших изображениях, состоящих из чередующихся черных и белых горизонтальных или вертикальных полос, может быть выражена:
fс.макс = 0,5kф Z2 fкадр
где: kф - число полос,
Z - число строк,
fкадр - частота кадра.
Недостатки прогрессивной развертки заключаются в том, что при стандартном числе строк Z=625 и частоте кадров fкадр =50 Гц максимальная частота сигнала fс.макс ?13 МГц.
Создание каналов связи для передачи столь широкополосных сигналов встречает исключительные трудности и в ряде случаев делает невозможной передачу телевизионных изображений.
3.2 Электрический расчет передающей камеры
Оконечный видеоусилитель
В качестве оконечного усилителя выберем двухтактный усилитель, который обладает параметрами приемлемыми при работе на нагрузке 75 Ом. Максимальный ток нагрузки:
Полученное значение тока некритично к выбору типа транзистора. Поэтому в качестве активного элемента выберем согласованную пару транзисторов КТ315А, КТ361А. В качестве диодов смещения выберем диоды КД512А.
Рис. 9. Схема оконечного усилителя
Ток смещения:
Резисторы смещения:
Резисторы R3, R4 предназначены для стабилизации тока покоя и имеют сопротивление порядка нескольких Ом.
Выберем R3 = R4 = 1Ом.
Входное сопротивление каскада:
3.3 Классификация
Телевизионные камеры принято условно делить на вещательные, профессиональные, промышленные и бытовые. В настоящее время бытовые телекамеры не выпускаются в связи с повсеместным распространением видеокамер и других бытовых устройств с аналогичными функциями. Вещательные и профессиональные можно разделить ещё на две категории в зависимости от используемого стандарта разложения: камеры, соответствующие телевидению высокой чёткости, и камеры стандартной чёткости. Подавляющее большинство современных камер вещательного или профессионального уровня выпускается для стандартов высокой чёткости с возможностью переключения в режим стандартной чёткости. То же относится к соотношению сторон кадра, для переключения которого в объективах камер предусмотрена оптическая компенсация изменения угла поля зрения Vformat. В последние годы появились передающие камеры, поддерживающие стандарты телевидения сверхвысокой чёткости.
Профессиональные телекамеры отличаются от вещательных более низких требований к качеству видеосигнала. Если для вещательных камер глубина модуляции по яркостному каналу на частоте 5 МГц должна составлять 100%, то для профессиональных этот параметр допускается на уровне 50%. Это отражается в виде более низкого контраста мелких деталей изображения и пониженной горизонтальной чёткости.
Рис. 10 На схеме показаны разрешения форматов 8K UHDTV, 4K UHDTV, HDTV (1080p) и SDTV
Все современные телекамеры формируют цветное изображение, за исключением некоторых разновидностей промышленных. С середины 2000-х годов исчезла ещё одна графа в таблицах классификации телекамер: в настоящее время производство аналоговых передающих камер полностью прекращено и выпускаются только цифровые. Для возможности работы в системах аналогового телевидения все цифровые камеры оснащаются аналоговыми видеовыходами. Совершенствование светочувствительных матриц и микроэлектроники во многом стёрло границы между отдельными классами телекамер и видеокамерами. Если в конце 1990-х годов разница в качестве изображения камкордера для тележурналистики и студийной телекамеры была весьма существенна, сегодня эти устройства зачастую отличаются только массой, кратностью вариообъектива и размером видоискателя. Поэтому, слова «телекамера» и «видеокамера» сегодня означают одно и то же даже в профессиональной среде. Видеокамерой называют не только компактные телекамеры, но и студийные стационарные камеры.
Отдельную категорию составляют телекамеры, предназначенные для съёмки с необычных точек на операторских кранах или других подвесных конструкциях. Такие камеры, как правило, оснащаются устройствами беспроводной передачи видеосигнала и отличаются облегчённой конструкцией без видоискателя и органов управления. Промышленные камеры обычно соответствуют телевидению стандартной чёткости или обладают ещё более низкой разрешающей способностью, рассчитанной на замкнутую телевизионную систему, часто не соответствующую ни одному из вещательных стандартов. К промышленным камерам относятся устройства, входящие в системы видеонаблюдения или предназначенные для других прикладных функций. Аналогичными устройством и характеристиками обладают веб-камеры, также представляющие собой миниатюрную цифровую телекамеру.
Характеристики и критерии
Основные параметры для телевизионных камер остаются такими же, как и для камкордеров, изменения же, а если быть более точным, дополнения, затрагивают область адаптеров и интерфейсов.
Критерии для студийных камер таковы:
- тип и размер сенсоров;
- чувствительность;
- развертка;
- формат кадра;
- выбор кадровых частот;
- отношение сигнал/шум;
- динамический диапазон;
- возможности коррекции изображения;
- тип видеосигнала;
- поддерживаемые интерфейсы;
- качество видоискателя или контрольного монитора;
- особенности камерного адаптера;
- эргономика;
- возможности и особенности синхронизации;
- возможности и особенности удаленного контроля;
- совместимость с объективами и операторскими аксессуарами управления;
- тип линий связи (кабеля);
- максимальная длина кабеля.
Заключение
Разобравшись во всем, можно подвести итог. После того, как мы рассмотрели основные особенности телевизионных камер и попытались разобраться в терминологии, появилась возможность коснуться истории и окунуться в небольшую ретроспективу.
Как известно, телевидение начиналось именно со студийного оборудования, камкордеры же появились только в начале 80-х годов прошлого столетия.
Непосредственно днем рождения телевизионных камер можно считать 1936 год.
Развитие профессиональных телевизионных камер шло по двум основным направлениям: сокращению размеров и веса камеры, т.е. изменению форм-фактора, и совершенствованию преобразователей свет-сигнал от вакуумных преобразователей (ЭЛТ-трубок) до полупроводниковых матриц, что позволяло повышать качество передаваемого изображения.
В настоящий момент выбор студийного съемочного оборудования очень широк, оборудование формата SD безвозвратно уходит с рынка, на его место приходит оборудование HD. Стоит отметить, что подавляющее большинство современных моделей телевизионных камер мультиформатно, и установка камерной головки HD-формата на SD-адаптер не составит проблем. Конечно, сенсоры HD-оборудования все еще продолжают уступать по уровням чувствительности и отношения сигнал/шум сенсорам стандартной четкости, поэтому многие компании не торопятся закупать новый парк студийного оборудования высокой четкости. Современные телевещатели еще не готовы к переходу на стандарт HDTV, поэтому телевизионные камеры данного стандарта еще не вышли на уровень своего «пика популярности». Все более и более приобретающие популярность технологии 3D также требуют разработки специальных моделей съемочного оборудования; в настоящий же момент можно говорить лишь об адаптации под данные задачи уже имеющихся моделей.
Но можно сказать точно, что современные производители телевизионных сериалов и фильмов, документального кино и спортивных программ, музыкальных клипов и арт-проектов, а также те, кто пробует себя в технологиях 3D, остро нуждаются в качественном оборудовании для проведения съемок в многокамерном режиме с четкой синхронизацией и необходимостью замедленных съемок.
Всем очевидно, что переход на телевидение высокой четкости неизбежен и уже не за горами.
Когда этот процесс перейдет в наиболее активную фазу, покажет время.
Список литературы
1. Радиовещание и электроакустика: Учебное пособие для вузов / С.И. Алябьев, А.В. Выходец, Р. Гермер и др.; Под ред. Ю.А. Ковалгина. - М.: Радио и связь, 1999.-792 с.: ил.
2. Информационно-технический журнал MediaVision. М.: Изд-во «Медиавижн», 2010 г. (выпуск №10 «Телевидение-границы возможного»)
3. Научно-технический журнал 625. М.: Изд-во «ООО издательство 625» - 2010 г. (выпуск №4 «Студийное оборудование: вчера, сегодня, завтра»)
4. Справочная книга для проектирования электрического освещения/ Под ред. Г.М. Кнорринка. -Л.: Энергия, 1976.-385 с
5. Википедия