主頁（http://m.by236.com）：CCD攝像機的基礎知識(下)(2) 視頻信號電平，可以取為信號的平均電平或峰值電平，預選電平則由攝像機內部調整的基準電壓進行控制。一般，為使畫面上的主體目標達到最佳亮度，應排除邊緣圖像亮度對信號電平的影響，因而光圈的調整應以中心部分的圖像信號電平的變化為依據。為此，在信號選取電路中設置一個產生“窗口脈沖”的電路或“自動光圈門”電路。其窗口的大小不超過整個顯示圖像面積的40%;有的窗口是矩形的，其高度為顯示畫面高的65%，寬度為畫面寬的65%;也有的只選用畫面總面積20%的橢圓形窗口。
一種自動光圈控制電路的方框圖如圖4所示。由圖可知，從處理放大器來的視頻信號，經放大后進入開關S1和S2。開關S1由窗口脈沖控制。在窗口脈沖期間，開關S1接通，所選取的信號經二極管VD給電容器C1充電，充電電壓可達信號峰值電平;窗口脈沖結束時，開關S1斷開，C1停止充電。這時，控制脈沖A來到，使開關SA接通，C1上的電壓被轉移到C2上，經緩沖后送入比較放大器，將它與基準電平進行比較，所得到的誤差電壓經放大后，送到攝像機的自動光圈輸出端口，并進入自動光圈鏡頭的電動機控制電路。 若輸入信號電平高于標準信號電平，誤差電壓為負，使光圈減小，直至信號電平等于標準信號電平時，誤差電壓才為零，使電動機停止轉動，光圈停止變化。反之，誤差電壓為正，光圈變大。 一般，DC驅動自動光圈鏡頭比視頻驅動自動光圈鏡頭的價格便宜一些，這是因為DC驅動自動光圈控制電路在攝像機內，而視頻驅動自動光圈控制電路在鏡頭中。 電子快門(Electronic Shutter) 電子快門類似于照相機的機械快門功能，在這里是調整控制CCD圖像傳感器的感光時間，以便改善運動目標圖像的清晰程度。實際上，CCD感光的實質是信號電荷的積累，感光時間越長，信號電荷的積累時間就越長，輸出信號電流的幅值也就越大。因此，通過調整光生信號電荷的積累時間，即調整時鐘脈沖的寬度，就可實現控制CCD感光時間的功能。所以，正確調整電子快門的時間，可保證攝像機在正確的對焦下，拍攝的圖像目標清晰。 當前，一般的固體成像器件的攝像機絕大多數都帶有電子快門功能，其電子快門時間一般為(秒)。并且，高檔CCD攝像機一般將電子快門時間分為若干檔，可通過多檔撥動開關手動調節，也可在自動方式下由攝像機根據檢測到的光強度自動調節。而普通的CCD或CMOS攝像機一般只在其機身側面或后面板上設有一個自動電子快門ON/OFF開關，還有些產品干脆將自動電子快門做成內置式，使用者就只能在它ON狀態下使用了。 為了提高攝像機的低照度靈敏度，即使攝像機在低照度環境下也能拍攝到較為清晰的畫面，有的攝像機還設置了類似于照相機的B門或T門感光拍攝方式的多場積累電子快門方式。在這種方式下，CCD感光單元可以暫停若干場的電荷轉移，使其光敏單元中的電荷得以暫存，直到對某場景進行多場曝光后再進行電荷轉移。由于電荷的積累作用，使輸出信號的幅度也相應得以提高，這就相當于提高了攝像機的低照度靈敏度。常見的場積累時間一般為2場、4場或6場。值得指出的是，這種多場積累電子快門方式，僅適合于非運動場景的攝像監視。
利用CCD攝像機的高速電子快門，可以防止拍攝高速運動物體時造成的“運動模糊”現象。所謂“運動模糊”即攝像機在拍攝快速運動的物體時會出現“拖影”，這是由于CCD的感光時間太長，而在這段感光時間內物體已經產生了位移，也就是說，在一個電荷轉移周期內，運動物體在CCD感光面的不同位置都成了像。為防止“運動模糊”現象，應該縮短入射光在CCD感光面上的作用時間，即在每一場內只將某一段時間產生的電荷作為圖像信號輸出，而將其余時間產生的電荷排放掉，不予使用。這樣就等于縮短了存儲電荷的時間，相當于縮短了光線照射CCD感光面的時間，如同加了快門一樣，這就是電子快門的實質。 電子快門速度的控制方法，如圖5所示。當接通電子快門開關時，快門控制脈沖加到CCD的N型硅襯底，行頻快門脈沖使感光單元的電荷一行一行地放掉，直到快門脈沖停止，電荷停止泄放。快門打開的時間長短由每場出現的行頻脈沖數決定，而這個脈沖數由快門速度選擇開關控制�？扉T速度越高，則脈沖數目越多。 自動電子快門功能還能實現自動光圈的效果：當通過鏡頭的光通量較強時，輸出信號電流也會較大，此時電子快門自動調節到高速檔，使信號電荷的積累時間變短，從而使輸出信號電流的幅值減小;當通過鏡頭的光通量較弱時，輸出信號電流也會變小，此時電子快門自動調節到低速檔，使信號電荷的積累時間加長，從而使輸出信號電流的幅值增加。自動電子快門的速度大多是連續可調的，由此實現了當被攝景物的光照度變化時，CCD或CMOS攝像器件的輸出電流基本保持穩定。 值得注意的是：當選用高速電子快門檔時，由于CCD的電荷積累時間相對縮短，使攝像機輸出的視頻信號幅度減小，使圖像變暗，此時應相應加大攝像機鏡頭的光圈，或相應提高監視現場的光照度。如快門速度為1/2000s時，信號電平將降低到快門關時的1/40倍，故光圈要加大5檔，或光照度提高40倍。 一般，在拍攝快速運動物體時，最適宜應用電子快門，因為它能使運動物體清楚地顯示出運動過程，所以非常適于拍攝體育競技比賽的圖像，或公路上行駛車輛的場景監控等。 自動增益控制(AGC) 通常，要求攝像機輸出的視頻信號，必須達到電視傳輸規定的標準電平，即0.7Vpp。為了能在不同的景物照度條件下都能輸出0.7Vpp的標準視頻信號，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內進行調節。這種增益調節，一般都是通過檢測視頻信號的平均電平自動完成的。能實現此功能的電路，就稱為自動增益控制(AGC)電路，簡稱AGC電路。 目前，市面上常見的CCD或CMOS攝像機都具有AGC的功能：即當有弱信號時自動提高攝像機內部的放大增益;有強信號時自動降低攝像機內部的放大增益。即使最終的輸出信號基本不隨輸入信號的變化而變化，輸出信號幅值基本維持不變。 需要注意的是，具有AGC功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高。但此時的噪點也會比較明顯，這是由于信號和噪聲被同時放大了的緣故。
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