Материал: Видеотелевизионные системы. Сенаторов А.К., Скоробогатов В.С

камкодеров были разработаны стандарты на уменьшенную видеокассету VHS-C, что позволило улучшить их массо-габаритные показатели.

К оптической части видеокамер предъявляются те же основные требования, что и к фото-, кино- и телекамерам: высокая светосила объектива; высокая разрешающая способность (для матриц ПЗС это связано с количеством элементов); больший диапазон изменения фокусного расстояния (для объектива с переменным фокусным расстоянием ОПФ).

Очень распространены в видеокамерах система автоматической фокусировки и система автоматического управления диафрагмой.

Достигнутые в настоящее время в видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя «свет – сигнал» на ПЗС позволяют производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки – порядка нескольких (2-7) люкс. Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 700 твл и более, отношение сигнал/шум по изображению – 60 – 62 дБ.

Многие камеры оснащены так называемой системой «электронный затвор» с возможностью изменения «выдержки». Выбор коротких (1/2000 – 1/1000 с) выдержек позволяет уменьшить «смаз» изображения при видеосъемках быстродвижущихся объектов. При движении видеокамеры качество изображения по устойчивости может быть улучшено за счет применения встроенной электронной системы стабилизации изображения.

Функциональные возможности видеокамер в настоящее время расширяются благодаря успехам микроэлектроники. Появились встроенные системы синтеза титров, электронного монтажа, дополнительного озвучивания и др. улучшились сервисные возможности видеокамеры, вплоть до встроенных систем диагностики неисправностей.

1. Структурная схема видеокамер (ВК)

Под видеокамерой обычно понимают объединенные в одном корпусе малогабаритную телевизионную камеру и малогабаритный видеомагнитофон. На рис. 31 приведена упрощенная структурная схема такого моноблочного варианта.

Рис. 31 Структурная схема ВК

76

1 — объектив и преобразователь свет-сигнал; 2, 13 — трансформатор строчной развертки; 3,15 - схема формирования сигналов отклонения; 4,14 - генератор синхроимпульсов; 5 - предварительный усилитель; 6,18 - процессор сигналов яркости; 7 - селектор цветоразностных сигналов; 8 - модулятор сигналов цветности; 9 - формирователь цветовой вспышки; 10 — ЭЛТ; 11 - усилитель: 12 - селектор синхроимпульсов; 16 - процессор сигналов звука; 17 – звуковая головка; 19 - процессор сигналов цветности; 20 – усилитель воспроизведения; 21 - усилитель записи; 22 - двигатель БВГ; 23 - генератор символов; 24 - процессор системного контроля; 25 - система автоматического регулирования; 26 - двигатель заправки ленты в ЛПМ; 27 — двигатель ведущего вала

Оптическое изображение, сфокусированное объективом на мишени преобразователя свет – сигнал, преобразуется в электрический сигнал, содержащий информацию как о яркостной составляющей снимаемой сцены, так и о ее цветовом содержании. В результате усиления, коррекции, сложения с импульсами синхронизации и гашения на выходе процессора сигнала яркости формируется полный телевизионный сигнал, поступающий в блок видеомагнитофона. Полученный ТВ-сигнал снимаемого изображения контролируется на экране электронного видоискателя.

Вблоке малогабаритного видеомагнитофона осуществляются оптимизация и преобразование сигналов яркости и цветности к виду, удобному для записи их на магнитную ленту. Так же, как и в блоке малогабаритной телевизионной камеры, в блоке видеомагнитофона обработка сигналов изображения осуществляется раздельно. После преобразования оба сигнала суммируются и подаются на вращающиеся видеоголовки, которыми и осуществляется запись изображения на магнитную ленту.

На ленту также записываются сигналы звукового сопровождения от встроенного в видеокамеру микрофона либо от внешнего микрофона, установленного на объекте съемки.

Врежиме воспроизведения считанный с ленты сигнал восстанавливается в полный цветовой телевизионный сигнал, контролировать который можно по экрану электронного видеоискателя с целью оценки качества записи для демонстрации или последующего монтажа. Однако при использовании полноформатных камер VHS не удается добиться резкого уменьшения размеров и массы видеокамер из-за сравнительно больших размеров кассет.

Был разработан ряд форматов записи, однако до настоящего времени базовыми являются только VHS и Video-8. в настоящей книге основное внимание будет уделено аппаратуре формата VHS, как наиболее широка распространенной, и ее конструктивной модификации – VHS-C, разработанной исключительно с целью уменьшения габаритов и массы и используемой видеокамерами. Соответственно, кассеты с уменьшенными габаритными размерами и уменьшенной продолжительностью записи получили название компакт-видеокассет, или видеокассет С (Compact).

Следует отметить, что аппаратура модифицированной конструкции форматов VHS и S-VHS, в частности, видеокамеры VHS-C или S-VHS-C, основанные на использовании малогабаритных кассет типа С, не могут являться представителями нового формата, как иногда ошибочно указывается в литературе. Это просто стандартизированное конструктивное решение для уменьшения габаритов моноблочных видеокамер.

Очевидно, что описанный выше алгоритм создания любительского видеофильма возможен только в случае обеспечения взаимозаменяемости записей, т.е. при выполнении условия, при котором записи, выполненные на других аппаратах того же формата. Естественно, что Video-8, не может быть воспроизведена на аппаратах формата VHS или S- VHS и наоборот.

Одновременно с вопросом взаимозаменяемости при создании переносных видеокамер конструкторы решали проблему малых габаритов и массы. Уменьшение этих характеристик связано, в первую очередь, с модернизацией блока вращающихся головок и лентопротяжного механизма.

БВГ стационарного видеомагнитофона формата VHS с системой записи двумя видеоголовками имеет диаметр 62 мм.

77

Теоретически было доказано, что при определенных условиях видеофонограммы, выполненные одноголовочными БВГ, можно воспроизводить на аппаратуре с иным количеством основных видеоголовок. Был изготовлен аппарат с одной видеоголовкой, что позволило в два раза уменьшить диаметр блока видеоголовок. Основополагающим условием такой взаимозаменяемости является запись одного телевизионного поля (в системе телевидения, принятой в нашей стране, это 0,02 с) на одной строчке записи за один проход видеоголовки при равенстве относительных скоростей головки-ленты. При этом время одного оборота (360º) БВГ равно 0,0266 с и одно поле длительностью 0,02 с может быть записано при проходе одной видеоголовки по дуге 0,02/0,0266×360º=270º. А для того, чтобы при данном охвате лентой блока видеоголовок обеспечить непрерывную без защитных промежутков (в соответствии с требованиями формата VHS) запись видеосигналов на вращающемся диске БВГ должно быть установлено попарно и диаметрально противоположно 4 видеоголовки с углом между ними, равным 90º.

На рис.32 даны графические пояснения основных параметров, определяющих взаимозаменяемость записей для двухголовочного и четырехголовочного БВГ формата VHS и соответствующие схемы заправки ленты.

Рис. 32 Схема обеспечения взаимозаменяемости видеограмм формата VHS: а) двумя головками, б) четырьмя головками

Вобычной двухголовочной системе ток записи на видеоголовки подается постоянно, и запись осуществляется головкой, которая в данных момент находится в контакте с лентой. Необходимое перекрытие осуществляется за счет того, что угол охвата лентой БВГ немного больше 180º.

Вчетырехголовочном аппарате в каждый момент времени в контакте с лентой одновременно находятся не менее трех видеоголовок. Поэтому для того, чтобы каждое ТВполе записывалось только одной головкой, ток записи должен поступать только на эту головку. Все остальные должны быть отключены. Это обеспечивается специальными коммутирующими импульсами SW1 – SW4, определяющими последовательность подключений соответствующих видеоголовок к каналу записи с учетом перекрытия, длительность которого также составляет 1,5 мс.

Врежиме воспроизведения на выход схемы предварительного усиления в каждый момент времени должен поступать сигнал только одной из четырех видеоголовок. Это также обеспечивается коммутирующими импульсами.

78

сигнальной пластины и полупроводникового фотопроводящего слоя, нанесена на внутреннюю поверхность передней стенки баллона трубки. На мишени создается и хранится потенциальный рельеф, соответствующий входному оптическому сигналу. Сигнальная пластина представляет собой довольно тонкий слой двуокиси олова и индия и имеет кольцеобразный вывод для подачи на фотослой напряжения 10-80 В и снятия электрического сигнала во время работы трубки. Сигнальная пластина имеет прозрачность для света около

80%.

Электронный пучок отклоняется системой строчных и кадровых катушек. Две пары магнитов коррекции луча, расположенных в области модулятора, создают поперечное магнитное поле, центрирующее электронный пучок на начальном участке траектории.

Временные параметры развертки электронного пучка в видиконе должны строго соответствовать временным характеристикам стандартного телевизионного сигнала. В противном случае при воспроизведении полученного сигнала могут возникнуть геометрические изображения в телевизионном приемнике.

Воснову построения камер цветного телевидения положена теория трехкомпонентного цветового зрения. Поэтому в цветной видеокамере для формирования цветного телевизионного сигнала, состоящего из сигнала яркости Y, и сигналов цветности R

–Y и B – Y на выходе трубки должна быть обеспечена возможность раздельного получения сигналов яркости (Y), кранного (R) и синего (B) или сигналов трех основных цветов. В современных цветных видеокамерах используется одна передающая трубка. Одним из основных преимуществ такого решения, помимо весо-габаритынх, было то, что автоматически обеспечивались совмещение растров и идентичность характеристик преобразователя свет – сигнал отдельных каналов. Здесь для получения сигналов трех основных цветов используются растровые светофильтры. Светофильтры, например, желтого и голубого цвета, наносятся полосами на фронтальную поверхность мишени. Сигнал, полученный на выходе трубки, будет содержать смесь сигналов всех трех основных цветов. Далее, с помощью электронных схем из этого сигнала выделяются сигнал яркости Y и сигнал красного (R) и синего (В) цветов.

Электрический сигнал, образующийся на выходе передающей трубки, поступает на электронные схемы для дальнейшей обработки.

Отметим, что сигналы красного и синего в соседних строках сдвинуты друг относительно друга на 90º и частота следования их во много раз превышает частоту сигнала зеленого. Это позволяет с помощью фильтров и фазосдвигающих цепей выделить из полученного сигнала сигналы основных цветов.

С выхода предварительного усилителя сигнал поступает на фильтр нижних (ФНЧ) частот и одновременно на полосовой фильтр. На выходе ФНЧ образуется сигнал яркости Y, а на выходе полосового фильтра – сигналы синего и красного с чередующейся через строку фазой на 90º. Для разделения сигналов R и В сигнал пропускается через линию задержки на длительность одной телевизионной строки и фазовращатель на 90º. Полученные сигналы складываются и вычитаются друг из друга, и на выходе схемы образуются раздельные сигналы красного и синего. Далее сигналы R и В преобразуются в цветоразностные сигналы R – Y и B – Y, из которых затем модулятором формируется сигнал цветности той или иной системы цветного телевидения, и при смешении с сигналом яркости образуется полный цветовой телевизионный сигнал.

Твердотельные преобразователи свет – сигнал. Твердотельные преобразователи свет – сигнал или, как еще называют, фоточувствительные приборы с зарядовой связью относятся к классу приборов с переносом заряда.

Взависимости от назначения ФППЗ подразделяются на линейные и матричные. Матричный ФППЗ – фоточувствительный прибор с переносом заряда, в котором фоточувствительные элементы организованы в матрицу по строкам и столбцам. За один период интегрирования матричный ФППЗ преобразует в электрический сигнал один кадр оптического изображения.

80