摄摄像录像机产品系统历史和发展Word格式.docx
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Mé
moire的缩写）即顺序传送与存储彩色电视系统。
与以上两大制式相比，主要区别就是色差信号的传送方式不同。
法国和东欧、前苏联等国家采用了SECAM制进行广播。
三大制式分别为世界各国所采用，称为当今三大兼容彩色模拟电视制式。
如今，全兼容电视机已十分普及，而制式的不同，使得摄像机、录像机在设计时一些物理量参数选取、信号调制方式等方面会有所不同，做到全兼容是十分困难且没必要的（本文中提及的技术参数如无特别说明皆为PAL制标准）。
摄像管和CCD体积比较
CCD电耦合器件
从上世纪30年代第一支摄像管问世以来，随着新摄像器件的不断开发，电视摄像机也得到不断的发展。
50年代，美国无线电公司RCA先后发明了超正析摄像管和视像管，提高了摄像机的灵敏度和清晰度。
到60年代，荷兰飞利浦公司研制出氧化铅摄像管，为摄像机高性能化、小型化奠定了基础。
进入70年代后期，作为摄像机中关键器件之一的摄像管也正在被更小巧的固化摄像器件所代替。
OS（金属—氧化物—半导体）、CCD（电耦合器件）以及由松下推出的综合前两者优点的CPD（电荷引动器件）摄像器件相继诞生。
与CD相比，MOS受技术上的限制，容易出现杂波，只适合做低档摄像头，而CPD也未能推广。
CCD（ChargeCoupledDevice）摄像器件以其体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、工作电压低、无图形扭曲及灼伤，不受电磁场干扰等一系列光导式摄像管无法比拟的优点，在电视摄像机中得到广泛应用。
自1970年美国贝尔实验室宣布发明了第一块CCD固体摄像器件后，世界各大专业公司及科研机构都致力于各种实用性CCD的开发，并为此投入了巨大的人力、物力和财力。
CCD像素数到1978年时候已发展到12万，开始走向了实用化的道路。
1980年1月，SONY公司生产出了世界上第一台CCD摄像机——XC-1，内置12万像素的ICX008CCD，被安装到了日航的大型客机上。
1983年美国RCA公司推出的三片式CCD摄像机己接近和达到三管式摄像机的指标，揭开了摄像机的新篇章。
此后，SONY、NEC等公司纷纷推出25万、38万、44万、48万等高像素的摄像机用CCD。
到1992年，高分解力的第四代CCD已投入使用，典型产品是SONY62万像素的HyperHAD（空穴累积二极管）100型FIT式CCD，有效像素为980×
582=570360个。
2001年出现的120万像素PowerHADEXCCD，进一步减小了垂直拖尾，灵敏度也相应提高，在光线较暗的环境下，仍能达到较高的信噪比。
如BVP-E30P，它是迄今为止最高端的标清演播室/转播车用便携式摄像机之一，拖尾电平为-145dB，信噪比为65dB，灵敏度达到F11.0。
而目前高清晰度电视（HDTV）摄像机所用的CCD像素则高达220万以上。
随着集成度的增加，尺寸也从上世纪80年代的2/3英寸、1/2英寸发展到90年代的1/3英寸、1/4英寸，如今1/5、1/6英寸等小尺寸的CCD也已实用化。
70年代末期，摄像机的制造进入了微电子化时期。
世界上各大专业公司积极开发微处理器在摄像机模拟量自动控制方面的应用技术。
RCA率先将8bit处理器应用于三管式彩色摄像机，于1981年12月正式推出商品化的摄像机BCC-20之后，日本、欧洲也推出了应用微处理器控制的新型摄像机。
受当时微处理器功能和存储器容量的限制，自动功能仅限于镜头光圈的控制、黑白平衡调整、重合误差调整、状态显示和故障检测等方面。
大规模集成化电路的使用使得摄像机向体积小、重量轻、功能强、耗电量小、调整简单、使用方便方向发展。
使用的可靠性、经济性以及智能化的不断提高也为摄像机进入家庭奠定了基础。
ESP摄像机
EFP摄像机
ENG摄像机
摄像机的种类繁多，用途越来越广泛。
虽然摄像管摄像机早已退出历史舞台，但由于在历史上曾起到了极其重要的作用，因此以下的分类也将其包括其中。
对于现有的标清级摄像机的分类有很多方式（特殊用途摄像机不包括其中）：
1、按性能和用途分类：
可分为广播级、专业（业务）级、民用级摄像机。
广播级摄像机是最高档的机种，主要用于广播电视领域，性能全面稳定，图像质量最好，有较高的信噪比，彩色和灰度都很逼真，几乎无几何失真，自动化程度高，遥控功能全面，价格也是最高的。
它代表了当今摄像机制造技术的最高水准。
专业（业务）级摄像机主要用于电视台、电化教育、企事业单位、军队等业务领域，使用面广图像质量略低于广播级，价格相对便宜，具有良好的性价比。
不过现在有很多广播/业务两用机型。
民用级摄像机主要用于家庭娱乐，如旅游、婚礼、生日、聚会等场合。
具有价格低廉、造型优美时尚、小巧轻便、功能操作简单等特点。
普遍采用自动聚焦、自动白平衡功能，增设LCD彩色液晶屏、配备遥控器。
数码机型还有数码特技和数码相机功能。
由于价格的限制，镜头口径一般来说比较小，也不能象广播/专业级摄像机那样可随意更换不同变倍比的镜头。
单片小尺寸CCD的使用也使得图像质量上有所损失，声音的质量也很一般。
不过低廉的价格、良好的性价比、简单的操控性、小巧便携性才是吸引人之处。
随着电子技术的迅速发展，几种摄像机的界限也越来越模糊，上述分类也只是针对同一时期的产品，体积、重量等参数已不是衡量不同级别摄像机的硬性指标，下一代专业级性能指标超越上一代广播级摄像机指标的产品也屡见不鲜。
2、以电视节目制作方式分类：
广播电视用摄像机还可分为演播室型、现场节目制作和电子新闻采访用三种摄像机。
演播室（ESP，ElectronicStudioProduction）摄像机清晰度最高（水平清晰度现已达到900电视线以上）、图像质量最好、具有良好的暗场图像表现，拖尾电平控制在-140dB以下，但体积稍大。
配备5英寸或7英寸寻像器、内部通话适配器、CCU控制器、摄像机适配器、变焦、聚焦控制器、大型三角架等附属设备，如SONY的BVP系列。
由于工作环境固定，照度和色温都可控制在有利于摄像机工作的范围内，保证其低惰性、高动态解析力等指标并不困难，衡量其性能的技术指标重要的是高信噪比、高静态解析力和拖尾电平的控制能力。
现场节目制作（EFP，ElectronicFieldProduction，又称电子现场制作）用摄像机图像质量略低于演播室用摄像机，但体积相对小些，便于肩扛或放置在吊臂上，以满足现场节目制作的需要。
此外，由于转播车的容积有限，在技术指标相似的情况下，体积小的摄像机会有更广泛的使用。
由于多为联机操作，所以不配备组合式录像机单元而是摄像机适配器，以便和CCU、切换台连接。
电子新闻采访（ENG，ElectronicNewsGathering）用摄像机为摄录一体机型，质量比上述机型都低些，但体积小巧轻便、机动灵活、能拍摄高速运动的物体，能适应室外的照明强度、色温以及工作温度的大范围变化，所以ENG摄像机动态分解力（特别是在照度不高的条件下）、灵敏度和消除高亮度惰性的能力都较高。
所配置的话筒具有十分优异的性能。
不过高档ENG用机，也可以用于ESP和EFP制作方面，如SONY的DSR-570WSP/2、BVP-D50PH。
事实上，大多数的中小电视台，出于资金上的考虑，ENG用机往往会替代ESP、EFP用机使用。
3、按摄像器件的种类分类：
摄像机分摄像管式和固体摄像器件式。
摄像管摄像机的质量常用摄像管靶面材料来衡量。
广播级摄像机常用氧化铅作为靶面材料，称氧化铅管摄像机，其图像质量好、灵敏度高、光电转换线性好。
专业级摄像机常用硒、砷、碲三种硫属化合物作为靶面材料，称硒、砷、碲管摄像机，价格便宜，图像质量、性能都还不错。
不过由于摄像管固有的缺点无法消除，现已淘汰。
固体摄像器件摄像机的光电转换是由半导体摄像器件完成，其主要为CCD。
CCD摄像机还可以按CCD电子藕合器件的电荷传输方式分为：
IT（行间转移型，又称隔列转移型）方式、FT（帧间转移型）方式和FIT（帧行间转移型）方式。
FIT方式为改进型，图像质量最好，价格也最高。
最早期摄像管式摄像机
EDC552CCD摄像机
4、按摄像器件的数量分类：
（1）三管和三片式摄像机
摄像机采用三支摄像管或三片CCD,将其安在光学分色系统后边，分别摄取RGB三个基色信号，能得到很高的图像质量，彩色还原性好、清晰度和信噪比高。
用于广播级和专业级摄像机。
（2）两管和两片式摄像机
质量低于三管和三片式摄像机，性价比不高，属过渡机种，已淘汰。
（3）单管和单片式摄像机
摄像机只采用一支摄像管或一个CCD芯片，图像质量一般，由于不存在重合误差且体积小、重量轻，操作简单，更适合民用及监控用机种。
5、按摄像器件尺寸分类：
摄像器件的尺寸与图像质量有着直接的关系。
尺寸大，有效像素多，清晰度越高，灵敏度也会提升，相应整机体积和价格也会增加。
摄像管摄像机以摄像管直径大小衡量，CCD摄像机以芯片感光区面积等同于相应的摄像管的靶面面积的管的直径衡量。
摄像管摄像机的摄像管一般分1.25英寸、1英寸、2/3英寸、1/2英寸。
CCD摄像机的CCD尺寸一般分为2/3、1/2、1/3、1/4、1/4.7、1/5、1/6英寸等尺寸，并没有统一规范，其中2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸CCD分别用于广播级、专业级、准专业级摄像机；
1/4英寸、1/4.7英寸、1/5英寸、1/6英寸等小尺寸CCD用于民用级摄像机。
不过随着制作工艺的进步，集成度、灵敏度的不断提高，CCD尺寸正在逐渐减小。
6、按一体化方式分类：
受技术和磁带尺寸的限制，早期的摄像机与录像机是分离使用的，操作时需两个人配合或者将录像机背在身上，十分笨重。
直到上世纪八十年代初，第一台摄录一体机才在SONY问世。
一体化摄像机是摄像机和录像机结合一体的摄录设备，分为可分离型和不可分离型两种。
可分离型摄录一体机是摄像机单元配以相应的组合式摄像机单元组合而成，具有一定的灵活性。
同一摄像机单元可搭配几种不同格式的组合式录像机单元，如松下WV-F565HE摄像机可与AG-7450、AU-45H、PVV-3PS等组合式录像机单元组成S-VHS、MII、BetacamSP格式摄录一体机，EFP摄像机只需将摄像机适配器换成录像机单元即可变为ENG摄录一体机。
不可分离型摄录一体机是摄像机和录像机完全组合成一体的机型，不可分离，更有利于小型化以及整体性能的提升。
7、按信号处理方式分类：
可分为模拟摄像机、数字化处理模拟摄像机、完全数字化摄像机。
模拟摄像机信号处理过程和输出都是模拟信号，易受干扰，信噪比不高；
数字化处理摄像机是在整个信号处理过程中部分应用了数字信号处理方式，在一定程度上提高了信号质量，但最终的信号还是以模拟方式输出和记录；
完全数字化摄像机就是在图像由光信号转换成电信号之后就以数字方式量化，包括视音频信号最终输出和记录的整个过程都以数字方式处理，传输时不会产生模拟电路中不可避免的信噪比劣化、失真度劣化等损害，大大提高了电视节目制作质量，是摄像机的发展方向。
松下AQ-11是最早使用全数字化技术的摄像机之一。
数字化处理的优势是显而易见的，提高了整个系统的信噪比和稳定性。
多台摄像机联机使用时，数字化也使状态的统一调整变得十分方便、快速，如SONY的部分EFP摄像机可通过MemoryStick方便的设置多台摄像机的场景文件和数据文件。
控制的自动化和丰富的功能菜单，使得摄像机的操作变得更加简单、方便和精确，功能也更加强大。
衡量一部摄像机的指标主要有：
摄像器件的类型和尺寸以及像素数量、信噪比、灵敏度、最低照度、对比度范围、分解力、几何失真、重合误差、快门速度调整范围、功耗、重量等参数。
对于数字化机型还有数字化位数、采样频率、是否具有逐行扫描和16:
9转换功能等等。
AmpexVR-1000
模拟时代
自1926年电视发明以后，许多科学家和工程师都梦想有一个能将影片存储在磁带上重复播放的创新产品。
由于技术的限制，早期电视广播采取直播方式，记录图像只能采用摄影机。
人们曾尝试用电影机拍摄电视屏幕的方法来记录电视图像，但这种方法的图像质量有很多待改进之处。
后来磁带录音机研制成功并进入广播领域，人们开始考虑用类似磁带录音的方式，通过改进固定磁头并增加带速的方法来满足记录图像和声音的要求，并投入大量的时间和力量。
早期录像机是开盘式录像机即VideoTapeRecorder,简称VTR，后来才发明了盒式磁带录像机即VCR（VideoCassetteRecorder）。
40年代后期，美国的安培公司（Ampex）、美国无线电公司（RCA）、英国广播公司（BBC）、BingCrosby实验室和迪克公司（Decca）在录像机研制方面做了大量的工作。
直到50年代，随着电视产业技术的逐渐成熟，广播电视市场对录像功能需求也日益增加，磁带材料与电子电路技术的关键性突破为录像机的诞生创造了客观条件。
RCA在1954年展示了一种纵向磁迹录像机，但它的固有缺陷却严重地限制了它的使用，360inch/s的高带速使得磁带的消耗量过大，极易划伤磁带，7000英尺长的磁带只能使用4分钟，带盘的尺寸之大难以想象；
带速控制、抗抖动性和视频质量方面也难以达到电视信号所要求的限度；
记录的视频带宽也达不到实用的要求，维修和保养也是难题。
1955年英国BBC公司用VERA型纵向扫描的录像机进行了电视广播。
它的磁头间隙为20&
micro;
m，带速为200inch/s，半小时的节目要耗用一盘直径为5英尺的磁带，磁头的磨损也很大，显然它也是不完善的。
直到1956年，第一台实用化的用于商业广播的可记录全黑白电视信号的录像机VR-1000（后更名为MarkIV）诞生于Ampex，并于当年11月30日在美国进行了世界上第一个基于视频磁带的广播试验。
虽然RCA此时也在积极开发录像机，但由于将太多的精力集中在如何减小固定磁头尺寸方面，产品性能远不如Ampex的垂直扫描方式录像机，故暂停了录像机的开发。
虽然视频、音频信号的电磁转换原理是一样的，但因信号的记录频率范围不同，所以它们的记录和重放在实现上有非常大的差异。
电视图像信号的频带是25Hz～6MHz，而录音机的频带是30Hz～15KHz，图像信号比录音机的高频端高的多，频带也宽的多。
如果直接记录信号的话，以6MHz视频信号输出幅度为参考标准时，由于频带过宽，倍程大，那么就无法解决低端信号的录放问题。
为此，可以利用调频技术解决了这一难题，但这必将进一步提高调频波的记录频率。
要在磁带上录放这样宽频带的视频信号，必须发明不同于音频记录的新的记录格式。
根据磁记录原理，最高频率fmax应满足公式fmax=v/2g。
其中v为磁带速度，g为磁头缝隙宽度。
由此可知，提高可录放的最高频率有两个途径，一个是提高磁带速度；
一是减少磁头缝隙宽度。
盒式录音机的录放磁头缝隙宽度4&
m，盒式录像机的视频磁头缝隙宽度为0.2&
m～0.8&
m，受加工工艺、磁带特性的限制，不可能再减少了。
因此提高记录频率只能靠提高磁带的运行速度，而这又带来了磁带使用量过大的问题。
如果用录音机固定磁头的方法来录像，需要录放的最高频率至少也要8MHz，使用磁头的缝隙按g=0.3&
m计算，记录速度至少要达到v=4.8m/s。
录放一小时节目要17280m磁带，显然这是不现实的。
为解决这一问题，早在1936年就有人提出利用旋转磁头横向扫描磁带进行记录的设想。
采用旋转磁头扫描方式，使磁头高速旋转。
这样尽管磁带以很低的速度行走，由于磁头高速扫描磁带表面，使磁头与磁带之间相对记录速度很高，这样可以获得很高的上限频率。
50年代初，各大公司开始研制旋转磁头。
录像机中采用的旋转扫描方式基本上有两种，即垂直扫描方式和螺旋扫描方式。
垂直扫描方式，即磁带运动方向和磁头旋转方向垂直，磁头高速度旋转时横向扫描磁带。
1956年3月，Ampex公司发售了Quadruplex格式四磁头垂直扫描录像机，它是第一个成功投入使用的录像机格式。
Ampex也因此在专业录像机市场领先业界近10年。
它通过四个以每秒旋转240次的磁头横向扫描宽度为2英寸的磁带，磁带相对速度为38m/s，磁迹宽度为400&
m。
设备体积庞大，重量为850公斤，每盘磁带重量为15公斤。
虽然刚研制初的录像机存在一系列的缺点：
价格昂贵，每台售价高达5万美元；
结构复杂，需经过专门训练的工程师才能操作；
不能进行编辑、无法进行节目混合且稳定性差；
磁头更换频繁，维护成本高。
但由于它发展了行、场伺服和电子延时方式的时基校正器，以及后来的机型采用高带和超高带技术，使得它具有很高的图像质量，还具有立即重放和多次复制的优点，仍受到人们的重视和喜爱，被广泛应用于电视广播领域。
由于磁带的宽度不可能再加宽而横向扫描方式每一条磁迹短，一场图像必须有很多磁迹组成，这样就不能通过简单的改变重放时的速度来实现快、慢、静的重放，因此逐渐被另一种螺旋扫描方式所取代。
作为投入第一波录像机研发工作的日本东芝公司，拥有很强的技术实力，1954年就开发出世界上第一个螺旋扫描系统，而这项技术是领先RCA和Ampex的。
1959年9月，东芝研制出了世界上第一台单磁头螺旋扫描磁带录像机——VTR-1，其带速降低到了15inch/s。
1961年，Ampex的录像机也开始使用螺旋扫描技术，超高带的Quadruplex一直使用到上世纪80年代。
单磁头螺旋扫描磁带录像机由于受绕带方式的制约，会造成一场信号中的最后十几行不能记录在磁带上。
为补偿这一损失，录像机增加了一个辅助磁头来记录所丢失的信号，这就是通常所说的1.5磁头系统的录像机。
随后JVC、SONY也相继发表了更高级的两磁头录像机，彻底克服了单磁头录像机所固有的丢失信号的缺陷，开始了磁带录像机的新时期。
SonyBVH2000PS1英寸VTR
1965年，Ampex开发出了应用于工业和教育的1英寸A格式录像机。
1976年，德国RobertBosch公司推出了采用1英寸磁带，Ω形绕带、两磁头场分段式螺旋扫描方式记录的BCN系列B型广播用录像机，在欧洲非常流行，兼有横向分段扫描和螺旋扫描的特点，不过在我国不适用。
同年，SONY研制出了具有300电视线分辨率1英寸带录像机，它采用Ω形绕带、1.5磁头系统，场不分段螺旋扫描方式，具备B格式所没有的静帧和快、慢动作重放的功能。
通过与Ampex的谈判，最终于1977年12月被SMPTE确定为C型1英寸带录像机标准，从而取代了2英寸带录像机，成为使用最广泛的1英寸专业格式录像机。
根据这一规格研制的SONY的BVH系列和Ampex的VPR系列录像机视频带宽达到了5MHz，由于极其接近现场直播的优秀图像质量、经济性、易于编辑等特点而迅速在全球普及，成了名副其实的全球电视台业务用VTR的标准。
我国应用的1英寸录像机主要是C格式广播级录像机。
VP-1100U-matic
早期的ENG采访
1964年，第一个卡式录音带问世后，各大专业公司都致力于盒式录像带的研发。
1969年10月，SONY的一种使用3/4英寸宽盒式磁带、最多可播放90分钟节目的彩色录像机迎来了向外展示的日子。
从“这个产品将为社会和家庭生活带来大变化”的广告语来看，这是个面向家庭的录像机格式。
通过一个450g的盒式磁带即可简单的实现记录和重放（记录时需要一个转换器），人们再也不用手工去安装盘式的磁带了，这一切都交给方便可靠的磁带伺服机构去完成。
在当时的业界和家庭造成了很大的轰动。
之后，盒式磁带的概念很快被应用到了录像机的开发中。
陆续出现的各式各样的盒式磁带录像机缺乏统一的规格，这必然影响整个产业的发展。
为此，在SONY的倡导下，1970年3月日本的SONY、松下、JVC以及五家国外公司联合制定了统一的3/4英寸盒式磁带标准，U格式宣告诞生（又称VCS标准）。
虽然之后的合作不是很顺利，但这是具有重大历史意义的一个标准，。
三家合作开发完善了SONY开发的U-matic带盒（实际上比SONY的原型大20％）。
1971年9月，SONY依据该标准，首先成功开发出了U-matic型，使用3/4英寸盒式磁带的两磁头螺旋扫描放像机——VP-1100和录像机VO-1700。
U-matic录像机简称U型机，虽然其实现了盒式化，其结构也成为后来录像机的基础，但是并没有像预想的那样进入家庭。
因为当时日本的彩电普及率还不到40％，在家庭里欣赏录像带这样的生活方式还为时过早。
而且机器体积大，价格也高，其产品定位和正在开发的更适合家庭使用的Betamax也造成了重叠。
SONY只有重新定位U-matic，才能使它继续生存下去。
SONY高层很快解决了市场销路问题，决定将U型机用于大企业的内部教育上。
在SONY的游说下，美国IBM、可口可乐、福特等全球500强企业购进了大量机器，用于推销员教育培训以及情报传递等公司业务上。
以美国企业大量订货为契机，该产品在欧洲也开始畅销，U-matic重获新生。
而另一个事件则彻底改变了这一改变世界录像机产业格局的U-matic的命运。
早期电视新闻采访使用16mm电影机的方式是最为常见的方法。
利用电影摄像机进行采访的方式与当时在大型转播车上装满大型演播室摄像机和固定式录像机的图像录制的方法相比的确要好得多，不过播放时需要先进行底片冲洗，然后还要将光信号变为电信号的转换，故在时效性和费用上不及利用VTR。
这一矛盾一直困扰电视行业很多年。
当U-maic开始发售时，美国的CBS就独辟蹊径，开创了自己独特的采访方法，即将U-ma
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