Структурная схема цифровой камеры XD CAM

На рис. 3.5 показана структурная схема видеокамере на ПЗС.

Рис. 3.5. Структурная схема видеокамеры на ПЗС

. Основной блок видеокамеры - камерная головка рис.3.6, которая состоит из узла преобразования "свет-сигнал" и цифрового процессора обработки сигнала изображения рис.3.6. К объективу цифровой видеокамеры предъявляются требования повышенной разрешающей способности из-за малого размера элемента разложения прибора с зарядовой связью (ПЗС). Кроме того, объектив должен быть легким, надежным и формировать изображение с наименьшими искажениями. Наилучшими считаются объективы фирм Canon и Fujinon. Объективы имеют регулируемые диафрагму, трансфокатор и фокусировку. Они снабжаются дополнительными сменными светофильтрами.

 

 

Рис.3.6.Оптическая часть видеокамеры

Узел преобразования "свет-сигнал" и объектив составляют оптическую часть видеокамеры и представлены на рис.3.6. Сразу за объективом расположен фильтр нижних пространственных частот и светоделительная призма с цветными фильтрами, которая разделяет световой поток на три спектральные составляющие - красную (R), зеленую (G) и синюю (B) - по числу преобразователей изображения на ПЗС. Так как преобразователи на ПЗС имеют максимальную чувствительность в ИК-области спектра, а необходимо иметь кривую спектральной чувствительности камеры, близкую к кривой чувствительности глаза, то в оптическую часть камеры входит фильтр ИК-отсечки.

 

 

Рис. 3.5. Цифровой процессор сигнала

 

Преобразователь изображения на ПЗС - это прибор, осуществляющий пространственную дискретизацию изображения. Для исключения интермодуляционных искажений или элайзинга (наложения спектров при дискретизации), в соответствии с теоремой Котельникова, спектр передаваемых пространственных частот перед дискретизацией должен быть ограничен на частоте, равной половине частоты дискретизации. Этой цели служит фильтр нижних пространственных частот (ФНПЧ), установленный перед светоделительной призмой. В видеокамерах, применяемых в ТВ-вещании, обычно используют самые высококачественные и дорогостоящие ПЗС со строчным (IT CCD) или строчно-кадровым переносом (FIT CCD).

Сигнал, снимаемый с ПЗС, содержит характерные искажения и шумы, связанные с работой его выходного устройства.

Устранить эту шумовую добавку Uш можно, так как ее величина в момент импульса фиксации tф (когда информационный заряд еще не поступил в выходное устройство) и в момент импульса выборки tвыб (когда информационный зарядный пакет уже слился с этой шумовой добавкой) остается неизменной. Операцию устранения шумовой добавки осуществляет схема двойной коррелированной выборки (ДКВ) или, в английской интерпретации, CDS (Correlated double sampling) рис. 3.10. Схема ДКВ работает следующим образом. В момент времени фиксации t_ф, когда на выходе ПЗС еще нет полезного сигнала, но есть шумовая составляющая Uш, схема выборки осуществляет выборку и запоминание этой составляющей, которая передается на не инвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). Схема выборки 1 осуществляет выборку и запоминание сигнала в момент времени tвыб, когда сигнал на выходе ПЗС уже содержит полезную составляющую Uс и ту же самую, что и в момент времени t_ф, шумовую составляющую Uш. Схема выборки 3 производит выборку шумовой составляющей Uш в момент времени tвыб, переписывая значение шума с выхода схемы выборки 2 на инвертирующий вход ОУ. В результате, с момента выборки tвыб до следующей выборки на не инвертирующем входе ОУ будет присутствовать полезный сигнал с шумом Uс + Uш, а на инвертирующем - Uш. На выходе схемы ДКВ получим значение сигнала без шума Uс.

 

 

 

Рис. 3.10. Схема ДКВ

 

После схемы ДКВ сигнал поступает на регулируемый усилитель, который обеспечивает заданный размах сигнала перед подачей его на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а также стабилизацию уровня черного и shading-коррекцию (коррекция проработки деталей изображения в местах со слабой освещенностью). Регулировка осуществляется путем задания необходимого уровня смещения, которое поступает на видеоусилитель с ЦАП, преобразующего сигнал обратной связи, формируемый цифровым процессором сигналов. Глубина регулировки усиления обычно составляет от -6 до 30 дБ. В усилителе осуществляется также регулировка, обеспечивающая постоянство уровня черного и уровня белого во всех трех каналах.

 

 

Рис.12.2. Обобщенная структурная схема тракта цифрового ТВ

Схема работает следующим образом.

Аналоговый сигнал поступает на вход цифровой ТВ системы. Этот сигнал уже подвергнут определенной обработке для упрощения последующих цифровых преобразующих устройств. Например, цветной ТВС разделяется на яркостной и цветоразностные, чтобы цифровые преобразования производились над каждым сигналом отдельно, вводятся необходимые предыскажения и т.п. Далее сигнал поступает на АЦП, в котором он дискретизируется, квантуется и предварительно кодируется (например, ИКМ). Для устранения большой избыточности полученного сигнала в блоке цифровой обработки осуществляется дополнительное, более эффективное кодирование. Потом сигнал поступает в кодер канала, предназначенный для защиты цифрового сигнала от возможных помех путем применения специальных более помехозащищенных кодов. Далее сигнал поступает на модулятор передающего устройства - выходной преобразователь, после которого сигнал подается в канал связи. Под каналом связи понимаются линии связи, устройства консервации и коррекции ТВ сигнала, в которых происходит его обработка.

На приемном конце принятый сигнал демодулируется, подвергается обратному преобразованию в декодере канала и поступает в блок цифровой обработки декодирующего устройства. В нем принятый сигнал приобретает первоначальную форму (возвращается избыточность), затем в ЦАП преобразуется в аналоговый сигнал, который подвергается при необходимости дополнительным обработкам. Эта схема обобщенная. В зависимости от назначения системы, в ней могут отсутствовать некоторые звенья (блоки аналоговой обработки, или кодер и декодер канала, если канал не длинный и не требуется дополнительное кодирование, и т.п.).

 

Лк.№16. 2ч. Преобразование и обработка видеосигналов (ПОВС).

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: