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摄像机是如何工作的

CCD

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CCD

就像一个胶片相机乐动体育网站5.0在美国,摄像机通过镜头“看”世界。在胶片相机中,镜头用来对焦从一个场景到胶片,用化学物质处理,对光线有可控的反应。这样,镜头的电影它记录了前面的场景:它从场景中较亮的部分吸收了大量的光,而从场景中较暗的部分吸收了较少的光。乐动体育网站5.0摄像机的镜头也可以聚焦光线,但它不是将光线聚焦到胶片上,而是将光线照射到一个小屏幕上半导体图像传感器。这个传感器,一个乐动体育网站5.0电荷耦合器件(CCD)通过半英寸(约1厘米)的30万到50万个微型感光板来测量光线二极管被称为photosites

每个光斑测量击中特定点的光(光子)的数量,并将此信息转换为电子(电荷):较亮的图像由较高的电荷表示,较暗的图像由较低的电荷表示。乐动体育网站5.0就像艺术家通过对比暗区和亮区来勾勒场景一样,CCD通过记录光强来创建视频图像。乐动体育网站5.0在回放过程中,此信息指示一个的强度电视的电子束当它经过屏幕时。

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当然,测量光强只能给我们一个黑白图像。要创建彩色图像乐动体育网站5.0在美国,便携式摄像机不仅要检测总光照水平,还要检测每种颜色光的水平。由于你可以通过组合红、绿、蓝三种颜色来产生全光谱的颜色,因此摄像机实际上只需要测量这三种颜色的水平就可以重现全彩图像。乐动体育网站5.0

这三种颜色是如何混合成许多颜色的

在一些高端摄像机中,a乐动体育网站5.0分束器将信号分离为同一图像的三个不同版本——一个显示红光水平,一个显示绿光水平,一个显示蓝光水平。这些图像都是由自己的芯片捕获的——芯片的工作原理如上所述,但每个芯片只测量一种颜色的光的强度。然后相机将这三幅图像叠加,不同原色的强度混合产生全彩图像。采用这种方法的摄像机通常被称为三芯片摄像机。

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原始(左)图像如何在分束器中被分割

这种简单的方法产生了丰富的、高分辨率的图片。然而,ccd价格昂贵且耗电大,因此使用三个ccd会大大增加摄像机的制造成本。大多数摄像机只需要一个CCD,就可以在单个的拍照点上安装永久性的彩色滤光片。一定比例的感光位点只能测量红光水平,另一个比例只能测量绿光水平,其余的感光位点只能测量蓝光水平。乐动体育网站5.0颜色名称以一种网格形式展开(下面的拜耳滤镜是一种常见的配置),这样摄像机计算机就可以感知屏幕各个部分的颜色级别。这种方法需要计算机来操作插入通过分析附近其他感光点接收到的信息,得出到达每个感光点的光的真实颜色。有关此过程的完整解释,请查看数码相机的工作原理:捕捉色彩

如果你读过数码相机的工作原理,那么这一切对你来说可能已经很熟悉了——摄像机和数码相机都是用ccd来拍照的。但是由于便携式摄像机产生的是动态图像,它们的ccd有一些你在数码相机ccd中找不到的额外部件。为了产生视频信号,摄像机的CCD必须每秒拍摄许多乐动体育网站5.0照片,然后相机将这些照片组合起来,以产生运动的印象。

如果你读过电视是如何运作的在美国,你知道电视在屏幕上用水平线“描绘”图像,从上到下。电视实际上在一次传递中绘制每一行(这被称为“字段”),然后在下一次传递中绘制备用行。为了产生视频信号,摄像机从CCD上捕获一帧视频,乐动体育网站5.0并将其记录为两个字段。CCD实际上在图像传感器后面还有一个传感器层。对于每一个视场,CCD都将所有的光位电荷传输到第二层,然后再由第二层逐个传输每个光位的电荷。在模拟摄像机中,这个信号进入录像机,录像机将电荷(连同颜色信息)以磁性图案的形式记录在录像带上。当第二层正在传输视频信号时,第一层已经自我刷新并正在捕捉另一幅图像。

数码摄录机的工作原理基本相同,只是在这最后一个阶段是一个模拟-数字转换器对模拟信号进行采样,并将信息转换为字节数据(1和0)。摄像机将这些字节记录在一个存储介质上,该存储介质除了其他东西外,还可以是a乐动体育网站5.0磁带乐动体育网站5.0硬盘或者一个DVD.现在市场上的大多数数码摄像机实际上都使用磁带(因为它们更便宜),所以它们有一个VCR组件,就像模拟摄像机的VCR一样。然而,磁带磁头记录的不是模拟磁模式,而是二进制代码。交错与模拟摄像机一样,数码摄像机将每一帧记录为两个字段。进步数码摄像机将视频记录为一个完整的静止帧,然后当你将视频输出为模拟信号时,它会分解为两个字段。(要了解更多关于模拟到数字图像转换的知识,请查看数码相机的工作原理:信息数字化而且模拟和数字录音是如何工作的.)

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