電荷耦合器件簡介

電荷耦合器件(ChargeCoupleDevice)縮寫為CCD，由貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969年首次開發(fā)。它可以將吸收的光轉(zhuǎn)換成電荷，存儲和傳輸，并將成像的光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出。它具有光電信號轉(zhuǎn)換功能，是一種理想的攝像元件。測量CCD相機(jī)性能的技術(shù)指標(biāo)主要包括以下幾個方面:清晰度、靈敏度(也稱為最小照度)和信噪比。

單片CCD和三片CCD

攝像機(jī)中使用的CCD數(shù)量一般分為單個和三個。專業(yè)數(shù)碼相機(jī)一般有三個電荷耦合器件，RGB顏色分別由獨(dú)立的電荷耦合器件成像家用數(shù)碼相機(jī)通常使用單個電荷耦合器件。單芯片照相機(jī)只使用一個電荷耦合器件來處理RGB信號。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格相對較低。然而，與使用三個電荷耦合器件的相機(jī)相比，單芯片相機(jī)的色彩恢復(fù)能力較差。

有效像素

有效像素與電荷耦合器件直接相關(guān)。數(shù)碼攝像機(jī)的總像素是指整個電荷耦合器件上所有像素的總數(shù)，這也是大多數(shù)人用來對產(chǎn)品進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，在實(shí)際操作中，并非所有像素都是敏感的，因?yàn)檫吘壍南袼貙⒈桓采w以提供完全純的黑色信號作為計(jì)算圖像的基礎(chǔ)，而剩余的像素被正式用于感測圖像，這就是所謂的“有效像素”

信噪比

放大器的輸出信號電壓與同時輸出的噪聲電壓之比是放大器的信噪比，簡稱信噪比。通常用英文字符S/N表示，S代表假設(shè)沒有噪聲時攝像機(jī)的圖像信號值，N代表攝像機(jī)本身產(chǎn)生的噪聲值(如熱噪聲)，兩者之比是信噪比，以分貝(dB)表示信噪比越高，信噪比越好，這意味著信號中混合的雜波越少，視頻質(zhì)量越高。相反，更糟的是

采樣頻率和采樣率

視頻亮度采樣頻率為13.5兆赫，與D-1格式相同，同時色度信號被處理成兩種不同的色差信號(R-Y和B-Y)分量記錄方法減少了色度的衰減，保證了顏色的恢復(fù)。γ-γ和γ-γ的采樣頻率為3.375兆赫，是13.5兆赫的1/4換句話說，為了確保最合適的記錄質(zhì)量，DV使用4:2:0(PAL)數(shù)字分量記錄系統(tǒng)。

量化深度

量化采樣亮度和色差信號例如，8位亮度信號由256個灰度級描述，即從白色到黑色的256個灰度級比特電平越大，產(chǎn)生的量化噪聲越小。量化噪聲是數(shù)碼相機(jī)一個重要的固有噪聲源。

視頻信號壓縮率

采樣和量化的視頻信號數(shù)據(jù)量非常大。為了降低記錄成本，可以根據(jù)圖像本身的冗余度進(jìn)行壓縮DV格式采用幀內(nèi)壓縮方法，壓縮比為5:1，壓縮視頻流為25Mbps這時，我們得到了一個高質(zhì)量的數(shù)字視頻信號，經(jīng)過進(jìn)一步處理后將記錄在磁帶上。

IEEE1394

IEEE1394是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速、短程數(shù)據(jù)傳輸和交換協(xié)議。它的前身是火線(FireWire)，由蘋果公司的邁克爾·蒂納在1986年制定。Firewire于1987年完成，1995年被電氣和電子工程師協(xié)會認(rèn)可為IEEE1394-1995規(guī)范因?yàn)樵贗EEE1394-1995中有一些模糊的定義，所以在過去幾年中帶有IEEE1394接口的設(shè)備并不常見。后來，發(fā)布了一份補(bǔ)充文件(草案1394a)，以澄清疑問、糾正錯誤和提高效率。IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了三種數(shù)據(jù)比特率:98.304Mbps(S100)、196.608Mbps(S200)、393.216Mbps(S400)IEEE1394的標(biāo)準(zhǔn)端子是帶電源的6芯連接器。然而，考慮到如果手持?jǐn)?shù)碼相機(jī)使用這種終端，電線太粗、操作困難、不方便，索尼公司首先在小型DVCAM設(shè)備上采用了一個沒有電源的小型4芯連接器。

IEEE1394被數(shù)字錄像機(jī)協(xié)會認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口，被數(shù)字視頻協(xié)會認(rèn)定為數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)。視頻專家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(VESA)同意1394用于家庭網(wǎng)絡(luò)，而歐洲數(shù)字視頻廣播(DVB)也同意IEEE1394用于數(shù)字電視接口。

IEeel394的優(yōu)勢在于它可以通過1394輸入/輸出接口在兩個DV設(shè)備之間復(fù)制，并且副本與原件完全相同用戶還可以將視頻和音頻信號從數(shù)字視頻設(shè)備直接傳輸?shù)絅LE(非線性編輯)系統(tǒng)而不會丟失。

水平清晰度和垂直清晰度

水平清晰度定義為圖像上可區(qū)分的垂直線數(shù)量例如，水平清晰度是500行，這意味著在水平方向上，在圖像的中心區(qū)域，最高分辨率是垂直黑白線，相鄰距離是屏幕高度的1/500。水平清晰度與圖像傳感器的像素?cái)?shù)和視頻系統(tǒng)的帶寬直接相關(guān)。垂直清晰度也可以理解為圖像可以分解成的水平線的數(shù)量。最大垂直清晰度由垂直掃描線的總數(shù)決定。水平清晰度和垂直清晰度采用統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)，因此當(dāng)屏幕上的水平線間距和垂直線間距相同時，圖像的垂直清晰度和水平清晰度的數(shù)量應(yīng)該相同。水平定義和垂直定義的值越高，定義就越高。

光學(xué)防抖系統(tǒng)和電子防抖系統(tǒng)

光學(xué)防抖系統(tǒng)通過改變透鏡組的位置來實(shí)現(xiàn)減震和防抖的功能。根據(jù)攝像機(jī)的晃動，可以調(diào)節(jié)鏡頭的透鏡組的位置，圖像的光和陰影在到達(dá)電荷耦合器件圖像傳感器之前可以自行調(diào)節(jié)，因此拍攝的圖像不會模糊。光學(xué)防抖的缺點(diǎn)是成本高，因此只能應(yīng)用于高端產(chǎn)品。

電子防抖系統(tǒng)是指通過在電路中增加像素，并通過內(nèi)置傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)防抖功能總之，無論上下、左右抖動，都可以通過總像素來校正。然而，電子防抖系統(tǒng)廣泛用于微型攝像機(jī)。電子防抖的缺點(diǎn)是:首先，電子防抖不會立即打開，因?yàn)楫?dāng)檢測到像素丟失時，打開電子防抖需要時間；其次，縮放和搖動時不能使用電子防抖，因?yàn)榇藭r不可能確定像素?fù)p失是由身體搖動還是圖像移動引起的。

白平衡

物體反射的顏色取決于光源的顏色人腦可以檢測和判斷這種顏色變化，所以無論在陽光、多云天氣或室內(nèi)光線下，人們?nèi)匀豢梢钥吹桨咨矬w。然而，就DV而言，這些由不同光源產(chǎn)生的“白色”在顏色上仍然是不同的，一些包含淺藍(lán)色，另一些包含黃色或紅色。為了接近人們的視覺，數(shù)碼相機(jī)必須模仿人腦，并根據(jù)光線調(diào)整顏色，以便最終呈現(xiàn)出肉眼可見的白色。這叫做“白平衡”大多數(shù)數(shù)字電視提供“自動白平衡”功能

電視系統(tǒng)

目前，世界上使用三種主要的電視廣播系統(tǒng):PAL、NTSC和SECAM。例如，PAL在中國大部分地區(qū)使用，NTSC在日本、韓國、東南亞、美國和其他歐美國家使用，而SECAM在俄羅斯使用我們在國內(nèi)市場購買的數(shù)碼產(chǎn)品都是PAL標(biāo)準(zhǔn)

LANC插孔

LANC插孔的全名是本地應(yīng)用控制總線系統(tǒng)，主要應(yīng)用于索尼和佳能公司生產(chǎn)的相機(jī)，一般用于傳輸控制信號。通過該接口傳輸?shù)拇行盘?，我們可以控制大多?shù)攝像機(jī)的功能操作，如錄制、播放、快進(jìn)、快退、縮放等。常見的LANC設(shè)備是遙控器(有線控制)，如安裝在三腳架上的設(shè)備，以及各種數(shù)碼相機(jī)的擴(kuò)展盒，如用于水下攝影的設(shè)備。甚至國外也有愛好者編寫掌上電腦的小程序，并使用掌上電腦來控制各種數(shù)字視頻操作。