攝像機

攝像機是一種以電信號形式記錄圖像的設備。與基于照相技術的膠卷相機不同，電子存儲的圖像信號可以立即再次顯示為圖像。

麥克風集成在消費者和專業消費者模型中以記錄聲音；專業相機（例如用于廣播）有插座。根據錄音情況，不同的專業麥克風連接到它。從廣義上講，數碼相機也被稱為攝像機。許多智能手機還可以錄制視頻。帶有集成視頻記錄器的攝像頭稱為攝像機。

CCD 代表了攝像頭小型化的重要一步。它們現在的質量大 大超過了圖標望遠鏡。對于特別高質量的相機，圖像傳感器會被冷卻，從而顯著降低噪聲圖像。便宜的相機沒有光圈，但會在充電時間內調節曝光。

所用圖像傳感器的面積越大，能夠“捕捉”到的光線就越多。這增加了所用芯片的感光度，并減少了特別是在光線不足的情況下出現的圖像噪聲。圖像轉換器的分辨率不一定說明實際提供的分辨率。外殼上的像素規格通常指的是純拍照功能。用于視頻錄制的數字通常不會如此清楚地突出顯示。

一些指定的像素通常用于數字圖像穩定器。這里只對實際用于拍攝的像素凈值感興趣。這些值通常在百萬像素范圍內或略低于百萬像素。800,000 像素是 PAL 攝像機的常用值。有了這些，無論如何只能存儲 720 × 576 像素（歐洲 PAL 標準）。在 HDCAM 等高品質相機和專業電影制作設備中，三個 ?₃″ 傳感器各自的分辨率都超過 2,000 ,000 像素使用。

這種類型的圖像記錄器，也稱為有源像素傳感器，使用 CMOS 技術。最初，這些傳感器主要出現在非常便宜的相機中。在此期間經過進一步發展后，它們還用于要求嚴苛的觀察任務和圖像處理。CMOS 芯片連續記錄圖像，因此可以隨時讀取。每秒幀數取決于像素頻率和讀出圖像部分的像素數，但高于 CCD 芯片。可以單獨或成組地對單個像素的功能進行編程和讀出。

CMOS 芯片的動態范圍（仍然完美記錄的最弱和最 強信號之間的跨度）明顯高于 CCD 芯片的動態范圍，極端照明情況（例如夜間未照明的隧道中令人眼花繚亂的汽車前燈）可以以前所未有的精度記錄下來。

CMOS 傳感器幾乎不會或根本不會出現所謂的拖尾效應 CMOS 技術還具有低功耗和高圖像傳輸率（高達 300 kb/s，而 CCD 技術為 100 kb/s）的特點。盡管有這些相當大的優勢，但 CMOS 技術并非在所有方面都優于 CCD 技術。

第 一個攝像頭是基于所謂的 Nipkow 磁盤。這是一個圓盤，有大約 30 個孔呈螺旋狀排列。圖像被投影到屏幕的一個矩形區域上。該區域中孔洞的軌跡導致圖像逐行掃描：孔洞總是向一個方向移動，在邊緣消失。然后下一個孔會彈出并向下掃描下一行。通過的全部光線提供視頻信號，并用快速光電接收器（光電管）記錄下來。

它取代了機械掃描方法。后來圖標鏡技術得到進一步改進，一直延續到1990年代用過的。

Vidicon 系統還與陰極射線管配合使用，至今仍在用于特殊應用（醫學、暴露于輻射的地方）。

為了生成彩色視頻信號，需要三種顏色分量（紅、綠、藍）。該過程在顏色理論中也稱為 RGB 或加法混色。

實現顏色分離的最明顯方法是使用三個圖像傳感器，每個圖像傳感器用于一種顏色（“三個削片器”），并通過光學器件將它們耦合，這些光學器件也通過濾光片接管顏色分離。在錄像機時代，這種程序很普遍。今天的 3 芯片相機通過棱鏡或分光鏡將穿過鏡頭的光線分配到三個單色 CCD 芯片上。濾色器確保一個芯片拾取綠色成分，另外兩個分別拾取紅色或藍色。這個過程會產生非常高質量的圖像，因此被用于專業領域。

使用了一種不同的方法，特別是對于廉價相機（“單片削片機”）。在每個像素之前，圖像傳感器芯片交替具有各自顏色的濾色器，使得相鄰的不同像素記錄不同的顏色分量。電子設備由此產生彩色視頻信號。所需的更多像素（每個像素 2 × 綠色、1 × 紅色、1 × 藍色）通常會導致較差的分辨率；在任何情況下，顏色表示都不如 3 芯片相機準確。使用這種方法的圖像記錄器是拜耳傳感器。

此前，他們嘗試了順序分色。一個旋轉的彩色濾光片交替濾出三種顏色成分。如果同一濾光片在白色發光顯像管前面的接收器處同步旋轉，則會為那里的眼睛創建彩色圖像。然而，這些嘗試很快就停止了。這種濾色器仍在太空旅行中使用，因為這里需要大量的頻率范圍。

根據 PAL 格式，電視屏幕上顯示 720 × 576 像素。為了在攝像機中存儲所有信息，芯片必須至少有 414,720×3 像素。由于 PAL 中的像素被拉長，因此實際需要 768 × 576 的始終方形的 CCD/CMOS 像素，即總共 442,368 × 3 像素，然后將其轉換為 720 × 576。16:9 錄制需要 1024 × 576 = 589,824 × 3 像素，這些像素也被轉換為 720 × 576 像素，但進行了變形壓縮。這個數字必須乘以三，因為一個像素無法感知完整的顏色信息，只能感知亮度差異。對于 3 芯片模型，使用棱鏡將顏色分解為紅色、綠色和藍色 (RGB) 分量，并分配到三個芯片。在不考慮數字圖像穩定器的情況下，這個像素數量足以在電視屏幕上顯示所有需要的圖像信息。

在單芯片模型中，圖像存儲以不同的方式完成。由于每個 CCD 像素只感知亮度差異，因此在每個像素前面放置一個綠色、紅色或藍色的濾色器（拜耳濾光片）。DV 信號以 4:2:0 的比例記錄（YCbCr 彩色模型）。Y表示luma分量，只存儲亮度。U 和 V 表示色差分量（色度）。這意味著亮度為每個像素存儲，四個像素一起只存儲一個顏色值。