3CCD

3CCD — технология цветоделения в цветном телевидении, использующая три светочувствительные матрицы или передающие трубки, отдельные для каждого из трёх цветоделённых изображений: красного, зелёного и синего. Технология основана на оптическом цветоделении при помощи дихроидной (или дихроичной) призмы, разделяющей свет от объектива на три изображения по длине волны за счет интерференции. В телевизионном обиходе такие телекамеры и видеокамеры называют трёхматричными.

История

Впервые оптическое цветоделение на три монохромных изображения было применено для получения цветных фотографий в конце XIX века. Экспонирование трёх черно-белых фотопластинок за тремя цветными светофильтрами позволяло получать три цветоделенных негатива, с которых печаталось цветное изображение. Технология цветного кинематографа «Техниколор» также использовала киносъёмочные аппараты, регистрирующие цветоделённые изображения на трёх киноплёнках одновременно. Подобное устройство телевизионной передающей камеры применялось с самых первых дней существования систем цветного телевидения, основанных на одновременной передаче цветовой информации. До появления полупроводниковых матриц в камерах, построенных по такой схеме, применялись три или четыре передающие телевизионные трубки. В последнем случае четвёртая трубка формировала сигнал яркости, а в трёхтрубочных системах вместо зелёного сигнала часто использовался псевдояркостный.

В первых цветных телекамерах использовались обычные зеркала и цветные светофильтры. Применение дихроидных призм позволило поднять светопропускание и, соответственно, чувствительность таких камер. У трех- и четырёхтрубочных камер после каждого включения была обязательна процедура центровки, необходимая для точного совмещения растров передающих трубок. Магнитные отклоняющие системы не обладали абсолютной стабильностью и реагировали на изменения окружающего магнитного поля, часто зависящего даже от положения камеры. Выполнение центровки устраняло цветные контуры изображения, появлявшиеся вследствие неточностей совмещения изображений с трех трубок. Центровка представляла собой точную регулировку токов кадровой и строчной развёрток для каждой трубки и выполнялась автоматической системой при помощи таблицы, поставлявшейся в комплекте с компактными камерами. В стационарных камерах при настройке таблица проецировалась на мишени передающих трубок через дополнительную грань цветоделительной призмы диапроектором, встроенным в камерную головку.

Применение твердотельных полупроводниковых матриц избавило от необходимости выполнения центровки при каждом включении, поскольку геометрия изображения, формируемого матрицей, практически не зависит от внешних воздействий. С появлением передающих телевизионных трубок, осуществляющих внутреннее цветоделение при помощи встроенных штриховых светофильтров, некоторые компактные видеокамеры стали строить по двух- и однотрубочной схеме, без призменной цветоделительной системы. Полупроводниковые матрицы также могут использовать способ цветоделения при помощи массива цветных светофильтров, позволяющий использовать одну светочувствительную матрицу без дорогостоящей и громоздкой цветоделительной призмы. Однако, преимущества трехматричной схемы таковы, что видеокамеры, построенные на трех матрицах, до сегодняшнего дня не сдают свои позиции в профессиональном видеопроизводстве и даже в цифровом кинематографе. Такой способ цветоделения использовался также в некоторых видеофотоаппаратах для повышения качества изображения.

Принцип действия

Свет от съемочного объектива попадает на цветоделительную дихроичную призму, разделяющую его на три составляющих потока, направляемых к разным граням призмы. Излучение с самой короткой длиной волны избирательно отражается от дихроичного покрытия F1, пропускающего остальной свет дальше. Так синяя составляющая света направляется к нижней выходной грани. Затем, поверхностью с покрытием F2 отделяется длинноволновая — красная часть спектра, попадающая к верхней выходной грани. Оставшийся свет, прошедший через все покрытия, соответствует зелёной части спектра и попадает к задней выходной грани призмы. Таким образом, получаются три монохромных действительных изображения объекта съемки. Красный и синий свет претерпевает двукратное отражение, в результате чего получаются прямые (незеркальные) изображения этих цветов. Каждое из этих цветоделенных изображений попадает на отдельную матрицу, видеосигнал с которых после обработки добавляется к общему. В результате сложения сигналов с трех матриц получается полный цветной телевизионный сигнал.

4CCD

Некоторые производители вместо трёх матриц используют четыре, для повышения разрешающей способности системы. Как правило, дополнительная матрица формирует дополнительное изображение зелёного канала со сдвигом на 1/2 пикселя, уменьшая цветной муар и повышая видимую резкость изображения. Четырёхматричная система получила известность благодаря компании Ikegami, впервые применившей такую конструкцию камерных головок. В первых передающих камерах также использовались четыре передающих трубки, одна из которых формировала яркостный сигнал.

Дихроидная призма

Дихро́идная призма — основной элемент трёхматричной системы цветоделения. При расчете цветоделительной системы должно учитываться, что длина хода лучей каждого цвета должна быть одинаковой с учетом разницы коэффициентов преломления стекла разных частей призмы. Кроме того, при проектировании призм для использования с полупроводниковыми матрицами, не допускается получения зеркально перевернутых изображений, как это было возможно при использовании вакуумных передающих трубок. В последних это устранялось простым изменением полярности разверток. Дополнительную сложность при конструировании трехматричных камер представляет устранение влияния поляризации света на качество цветоделения. Существует множество различных конструкций цветоделительных призм с разным расположением граней и выходных поверхностей. Рабочий отрезок объективов для камер с таким способом цветоделения обычно указывается в виде двух значений, одно из которых справедливо для стекла, а другое — для воздуха, то есть для одноматричных камер без призмы.

Достоинства трёхматричной системы

Главным достоинством трёхматричного (трёхтрубочного) устройства передающей камеры считается точность цветоделения, недостижимая для массива цветных светофильтров, обладающих характеристиками поглощения, далёкими от идеальных. Дихроичные призмы обладают практически 100% непрозрачностью для поглощаемых участков спектра и такой же прозрачностью для пропускаемых. Список достоинств может быть продолжен:

• Высокая разрешающая способность благодаря использованию одного пикселя каждой матрицы вместо четырёх для формирования цветной точки;
• Низкий уровень цветного муара и, как следствие — ненужность фильтра пространственных частот (англ. low-pass filter);
• Ненужность алгоритмов дебайеризации для восстановления потерянной информации, обязательных для одноматричных систем с массивом цветных фильтров;
• Высокая светочувствительность и соотношение сигнал/шум благодаря отсутствию потерь в светофильтрах;
• Возможность осуществления цветокоррекции постановкой дополнительных светофильтров перед отдельными матрицами, а не перед съёмочным объективом, позволяет добиться существенно лучшей цветопередачи при нестандартных источниках света с сохранением высокой чувствительности системы в целом;
• Возможность повышения эффективного разрешения всей системы сверх разрешения отдельной матрицы вдвое по одной из координат, сдвинув три матрицы друг относительно друга на 1/3 пикселя и проведя интерполяцию трёх изображений с учётом этого сдвига. Данная технология получила наименование «Pixel shifting».

Недостатки трёхматричной системы

Несмотря на многочисленные достоинства, система обладает рядом недостатков и прежде всего она чувствительна к поляризации света и углу падения световых пучков. Это накладывает определённые ограничения при проектировании цветоделительной системы и использовании объективов разных фокусных расстояний. Кроме того, можно назвать другие недостатки:

• Большая стоимость, значительно превосходящая стоимость одноматричных камер;
• Габаритные размеры и вес, принципиально бо́льшие, чем у систем с одной матрицей;
• Трёхматричная система не может использоваться с широкоугольными объективами с малым задним отрезком;
• Проблема сведе́ния цветов. Трехматричные системы требуют точной юстировки. Чем меньше физический размер матриц и больше их разрешение, тем сложнее добиться необходимой точности;
• Чувствительность к вибрациям, при наличии которых снижается качество получаемого изображения. Это требует специальных методов борьбы с вибрацией.

См. также

• Фотоматрица
• Массив цветных фильтров
• Фильтр Байера

Литература

• В. Е. Джакония. Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 311—316. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1.

• Н. И. Тельнов Передающая камера и камерный канал для цветного ТВ «Mark VIII» (рус.) // «Техника кино и телевидения» : журнал. — 1973. — № 10. — С. 73—78. — ISSN [www.sigla.ru/table.jsp?f=8&t=3&v0=0040-2249&f=1003&t=1&v1=&f=4&t=2&v2=&f=21&t=3&v3=&f=1016&t=3&v4=&f=1016&t=3&v5=&bf=4&b=&d=0&ys=&ye=&lng=&ft=&mt=&dt=&vol=&pt=&iss=&ps=&pe=&tr=&tro=&cc=UNION&i=1&v=tagged&s=0&ss=0&st=0&i18n=ru&rlf=&psz=20&bs=20&ce=hJfuypee8JzzufeGmImYYIpZKRJeeOeeWGJIZRrRRrdmtdeee88NJJJJpeeefTJ3peKJJ3UWWPtzzzzzzzzzzzzzzzzzbzzvzzpy5zzjzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzztzzzzzzzbzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzvzzzzzzyeyTjkDnyHzTuueKZePz9decyzzLzzzL*.c8.NzrGJJvufeeeeeJheeyzjeeeeJh*peeeeKJJJJJJJJJJmjHvOJJJJJJJJJfeeeieeeeSJJJJJSJJJ3TeIJJJJ3..E.UEAcyhxD.eeeeeuzzzLJJJJ5.e8JJJheeeeeeeeeeeeyeeK3JJJJJJJJ*s7defeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeSJJJJJJJJZIJJzzz1..6LJJJJJJtJJZ4....EK*&debug=false 0040-2249].

Ссылки

• [www.siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC82c2VtL2NvdXJzZTEzNy9sZWM0Lmh0bQ== 4.6 Оптические системы телекамер] (рус.). Тема 4. Преобразование изображений в электрические сигналы. Банк лекций. Проверено 21 октября 2012. [www.webcitation.org/6BdGTrfHj Архивировано из первоисточника 23 октября 2012].

Отрывок, характеризующий 3CCD

– Вы не можете не понять наконец, что кроме вашего удовольствия есть счастье, спокойствие других людей, что вы губите целую жизнь из того, что вам хочется веселиться. Забавляйтесь с женщинами подобными моей супруге – с этими вы в своем праве, они знают, чего вы хотите от них. Они вооружены против вас тем же опытом разврата; но обещать девушке жениться на ней… обмануть, украсть… Как вы не понимаете, что это так же подло, как прибить старика или ребенка!…
Пьер замолчал и взглянул на Анатоля уже не гневным, но вопросительным взглядом.
– Этого я не знаю. А? – сказал Анатоль, ободряясь по мере того, как Пьер преодолевал свой гнев. – Этого я не знаю и знать не хочу, – сказал он, не глядя на Пьера и с легким дрожанием нижней челюсти, – но вы сказали мне такие слова: подло и тому подобное, которые я comme un homme d'honneur [как честный человек] никому не позволю.
Пьер с удивлением посмотрел на него, не в силах понять, чего ему было нужно.
– Хотя это и было с глазу на глаз, – продолжал Анатоль, – но я не могу…
– Что ж, вам нужно удовлетворение? – насмешливо сказал Пьер.
– По крайней мере вы можете взять назад свои слова. А? Ежели вы хотите, чтоб я исполнил ваши желанья. А?
– Беру, беру назад, – проговорил Пьер и прошу вас извинить меня. Пьер взглянул невольно на оторванную пуговицу. – И денег, ежели вам нужно на дорогу. – Анатоль улыбнулся.
Это выражение робкой и подлой улыбки, знакомой ему по жене, взорвало Пьера.
– О, подлая, бессердечная порода! – проговорил он и вышел из комнаты.
На другой день Анатоль уехал в Петербург.


Пьер поехал к Марье Дмитриевне, чтобы сообщить об исполнении ее желанья – об изгнании Курагина из Москвы. Весь дом был в страхе и волнении. Наташа была очень больна, и, как Марья Дмитриевна под секретом сказала ему, она в ту же ночь, как ей было объявлено, что Анатоль женат, отравилась мышьяком, который она тихонько достала. Проглотив его немного, она так испугалась, что разбудила Соню и объявила ей то, что она сделала. Во время были приняты нужные меры против яда, и теперь она была вне опасности; но всё таки слаба так, что нельзя было думать везти ее в деревню и послано было за графиней. Пьер видел растерянного графа и заплаканную Соню, но не мог видеть Наташи.
Пьер в этот день обедал в клубе и со всех сторон слышал разговоры о попытке похищения Ростовой и с упорством опровергал эти разговоры, уверяя всех, что больше ничего не было, как только то, что его шурин сделал предложение Ростовой и получил отказ. Пьеру казалось, что на его обязанности лежит скрыть всё дело и восстановить репутацию Ростовой.
Он со страхом ожидал возвращения князя Андрея и каждый день заезжал наведываться о нем к старому князю.
Князь Николай Андреич знал через m lle Bourienne все слухи, ходившие по городу, и прочел ту записку к княжне Марье, в которой Наташа отказывала своему жениху. Он казался веселее обыкновенного и с большим нетерпением ожидал сына.
Чрез несколько дней после отъезда Анатоля, Пьер получил записку от князя Андрея, извещавшего его о своем приезде и просившего Пьера заехать к нему.
Князь Андрей, приехав в Москву, в первую же минуту своего приезда получил от отца записку Наташи к княжне Марье, в которой она отказывала жениху (записку эту похитила у княжны Марьи и передала князю m lle Вourienne) и услышал от отца с прибавлениями рассказы о похищении Наташи.
Князь Андрей приехал вечером накануне. Пьер приехал к нему на другое утро. Пьер ожидал найти князя Андрея почти в том же положении, в котором была и Наташа, и потому он был удивлен, когда, войдя в гостиную, услыхал из кабинета громкий голос князя Андрея, оживленно говорившего что то о какой то петербургской интриге. Старый князь и другой чей то голос изредка перебивали его. Княжна Марья вышла навстречу к Пьеру. Она вздохнула, указывая глазами на дверь, где был князь Андрей, видимо желая выразить свое сочувствие к его горю; но Пьер видел по лицу княжны Марьи, что она была рада и тому, что случилось, и тому, как ее брат принял известие об измене невесты.
– Он сказал, что ожидал этого, – сказала она. – Я знаю, что гордость его не позволит ему выразить своего чувства, но всё таки лучше, гораздо лучше он перенес это, чем я ожидала. Видно, так должно было быть…
– Но неужели совершенно всё кончено? – сказал Пьер.
Княжна Марья с удивлением посмотрела на него. Она не понимала даже, как можно было об этом спрашивать. Пьер вошел в кабинет. Князь Андрей, весьма изменившийся, очевидно поздоровевший, но с новой, поперечной морщиной между бровей, в штатском платье, стоял против отца и князя Мещерского и горячо спорил, делая энергические жесты. Речь шла о Сперанском, известие о внезапной ссылке и мнимой измене которого только что дошло до Москвы.
– Теперь судят и обвиняют его (Сперанского) все те, которые месяц тому назад восхищались им, – говорил князь Андрей, – и те, которые не в состоянии были понимать его целей. Судить человека в немилости очень легко и взваливать на него все ошибки другого; а я скажу, что ежели что нибудь сделано хорошего в нынешнее царствованье, то всё хорошее сделано им – им одним. – Он остановился, увидав Пьера. Лицо его дрогнуло и тотчас же приняло злое выражение. – И потомство отдаст ему справедливость, – договорил он, и тотчас же обратился к Пьеру.
– Ну ты как? Все толстеешь, – говорил он оживленно, но вновь появившаяся морщина еще глубже вырезалась на его лбу. – Да, я здоров, – отвечал он на вопрос Пьера и усмехнулся. Пьеру ясно было, что усмешка его говорила: «здоров, но здоровье мое никому не нужно». Сказав несколько слов с Пьером об ужасной дороге от границ Польши, о том, как он встретил в Швейцарии людей, знавших Пьера, и о господине Десале, которого он воспитателем для сына привез из за границы, князь Андрей опять с горячностью вмешался в разговор о Сперанском, продолжавшийся между двумя стариками.
– Ежели бы была измена и были бы доказательства его тайных сношений с Наполеоном, то их всенародно объявили бы – с горячностью и поспешностью говорил он. – Я лично не люблю и не любил Сперанского, но я люблю справедливость. – Пьер узнавал теперь в своем друге слишком знакомую ему потребность волноваться и спорить о деле для себя чуждом только для того, чтобы заглушить слишком тяжелые задушевные мысли.
Когда князь Мещерский уехал, князь Андрей взял под руку Пьера и пригласил его в комнату, которая была отведена для него. В комнате была разбита кровать, лежали раскрытые чемоданы и сундуки. Князь Андрей подошел к одному из них и достал шкатулку. Из шкатулки он достал связку в бумаге. Он всё делал молча и очень быстро. Он приподнялся, прокашлялся. Лицо его было нахмурено и губы поджаты.
– Прости меня, ежели я тебя утруждаю… – Пьер понял, что князь Андрей хотел говорить о Наташе, и широкое лицо его выразило сожаление и сочувствие. Это выражение лица Пьера рассердило князя Андрея; он решительно, звонко и неприятно продолжал: – Я получил отказ от графини Ростовой, и до меня дошли слухи об искании ее руки твоим шурином, или тому подобное. Правда ли это?
– И правда и не правда, – начал Пьер; но князь Андрей перебил его.
– Вот ее письма и портрет, – сказал он. Он взял связку со стола и передал Пьеру.
– Отдай это графине… ежели ты увидишь ее.
– Она очень больна, – сказал Пьер.
– Так она здесь еще? – сказал князь Андрей. – А князь Курагин? – спросил он быстро.
– Он давно уехал. Она была при смерти…
– Очень сожалею об ее болезни, – сказал князь Андрей. – Он холодно, зло, неприятно, как его отец, усмехнулся.
– Но господин Курагин, стало быть, не удостоил своей руки графиню Ростову? – сказал князь Андрей. Он фыркнул носом несколько раз.
– Он не мог жениться, потому что он был женат, – сказал Пьер.
Князь Андрей неприятно засмеялся, опять напоминая своего отца.
– А где же он теперь находится, ваш шурин, могу ли я узнать? – сказал он.
– Он уехал в Петер…. впрочем я не знаю, – сказал Пьер.
– Ну да это всё равно, – сказал князь Андрей. – Передай графине Ростовой, что она была и есть совершенно свободна, и что я желаю ей всего лучшего.
Пьер взял в руки связку бумаг. Князь Андрей, как будто вспоминая, не нужно ли ему сказать еще что нибудь или ожидая, не скажет ли чего нибудь Пьер, остановившимся взглядом смотрел на него.
– Послушайте, помните вы наш спор в Петербурге, – сказал Пьер, помните о…
– Помню, – поспешно отвечал князь Андрей, – я говорил, что падшую женщину надо простить, но я не говорил, что я могу простить. Я не могу.
– Разве можно это сравнивать?… – сказал Пьер. Князь Андрей перебил его. Он резко закричал:
– Да, опять просить ее руки, быть великодушным, и тому подобное?… Да, это очень благородно, но я не способен итти sur les brisees de monsieur [итти по стопам этого господина]. – Ежели ты хочешь быть моим другом, не говори со мною никогда про эту… про всё это. Ну, прощай. Так ты передашь…
Пьер вышел и пошел к старому князю и княжне Марье.
Старик казался оживленнее обыкновенного. Княжна Марья была такая же, как и всегда, но из за сочувствия к брату, Пьер видел в ней радость к тому, что свадьба ее брата расстроилась. Глядя на них, Пьер понял, какое презрение и злобу они имели все против Ростовых, понял, что нельзя было при них даже и упоминать имя той, которая могла на кого бы то ни было променять князя Андрея.
За обедом речь зашла о войне, приближение которой уже становилось очевидно. Князь Андрей не умолкая говорил и спорил то с отцом, то с Десалем, швейцарцем воспитателем, и казался оживленнее обыкновенного, тем оживлением, которого нравственную причину так хорошо знал Пьер.


В этот же вечер, Пьер поехал к Ростовым, чтобы исполнить свое поручение. Наташа была в постели, граф был в клубе, и Пьер, передав письма Соне, пошел к Марье Дмитриевне, интересовавшейся узнать о том, как князь Андрей принял известие. Через десять минут Соня вошла к Марье Дмитриевне.
– Наташа непременно хочет видеть графа Петра Кирилловича, – сказала она.
– Да как же, к ней что ль его свести? Там у вас не прибрано, – сказала Марья Дмитриевна.
– Нет, она оделась и вышла в гостиную, – сказала Соня.
Марья Дмитриевна только пожала плечами.
– Когда это графиня приедет, измучила меня совсем. Ты смотри ж, не говори ей всего, – обратилась она к Пьеру. – И бранить то ее духу не хватает, так жалка, так жалка!
Наташа, исхудавшая, с бледным и строгим лицом (совсем не пристыженная, какою ее ожидал Пьер) стояла по середине гостиной. Когда Пьер показался в двери, она заторопилась, очевидно в нерешительности, подойти ли к нему или подождать его.
Пьер поспешно подошел к ней. Он думал, что она ему, как всегда, подаст руку; но она, близко подойдя к нему, остановилась, тяжело дыша и безжизненно опустив руки, совершенно в той же позе, в которой она выходила на середину залы, чтоб петь, но совсем с другим выражением.
– Петр Кирилыч, – начала она быстро говорить – князь Болконский был вам друг, он и есть вам друг, – поправилась она (ей казалось, что всё только было, и что теперь всё другое). – Он говорил мне тогда, чтобы обратиться к вам…
Пьер молча сопел носом, глядя на нее. Он до сих пор в душе своей упрекал и старался презирать ее; но теперь ему сделалось так жалко ее, что в душе его не было места упреку.