一种广播级高速高清摄像机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种广播级摄像机，尤其是一种广播级高速高清摄像机，属于摄像技术领域。
【背景技术】
[0002]摄像机的基本工作原理是:将光学图象信号转变为电信号，以便于采集、编辑、存储或者传输；当用户用摄像机拍摄一个物体时，外部景象与此物体上反射的光被摄像机镜头收集，通过光路系统，使其聚焦在摄像器件的受光面(例如摄像芯片的靶面)上，再通过半导体摄像器件把光的亮暗转变为大少不同的电信号，即得到所谓“视频信号”。由于感光芯片得到的光-电信号很微弱，首先要通过预放电路对电信号进行放大，再经过各种电路进行处理和调整，得到标准“视频”信号送到记录或存储等记录媒介上保留下来，或通过传播系统播放，或送到监视器上将图像显示出来。
[0003]行业内通常把摄像机大致分成三类，即广播级、专业级和家用级。
[0004]广播级摄像机主要应用于专业的广播电视领域，图像质量高，性能全面，具备各种专门可调的功能，但价格昂贵，体积也比较大。根据广播电视使用目的的不同，它们又可以分为以下三种:
[0005]I)演播室用摄像机，这种摄像机工作于有利于摄像机工作的条件下，如照明强度、色温等适度。为了提高性能指标，通常采用尺寸较大的摄像器件。因此，它们的清晰度最高，信噪比最大，图像质量最好。当然，体积也大，价格也不是一般人能接受得了的。
[0006]2)新闻采访(ENG)摄像机，由于这种摄像机的工作环境特殊，这类机器体积小，重量轻，便于携带，对非标准照明情况具有良好的适应性，在恶劣环境中(如工作温度大范围的变化)具有比较高的安全稳定性，具有调试方便、自动化程度高、操控灵活、携带方便等特点，其图像质量比演播室用摄像机稍低，价格也相对便宜些。
[0007]3)现场节目制作(EFP)摄像机，EFP摄像机工作条件介于上述两种摄像机之间，性能指标也兼顾到这两个方面。它们的图像质量与演播室用摄像机相近，但体积小一些，能满足轻便型现场节目制作的需要。
[0008]综上所述，现有的广播级摄像机具有尚度的专业性，优秀的图像质量和相对$父尚的价格。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对广播级摄像机超高速拍摄的需要，提供了一种广播级高速高清摄像机，该广播级高速高清摄像机结构简单、操作使用方便，可以实现广播级高清视频数据的高速采集、传输、存储和播放。
[0010]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0011]一种广播级高速高清摄像机，包括机壳和镜头卡口，所述机壳内部设有图像传感器和电路板，镜头通过所述镜头卡口的转接环固定在机壳前部，并与图像传感器连接，所述电路板包括存储设备、FPGA数据采集板、主板和图像信号处理器，所述FPGA数据采集板采用具有PC1-E硬核的FPGA芯片，并通过SPI接口分别与图像传感器和图像信号处理器连接，所述图像传感器还通过低电压差分信号接收器与FPGA数据采集板上的串并转换器连接；所述主板通过PC1-E接口分别与存储设备和FPGA数据采集板连接。
[0012]优选的，所述FPGA数据采集板通过该板上的串并转换器扩展有外部存储器，所述外部存储器与图像信号处理器连接。
[0013]优选的，所述FPGA数据采集板采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片。
[0014]优选的，所述机壳内部还设有传感器面板，所述传感器面板垂直设置在电路板靠近镜头的一侧，并通过螺钉固定在机壳前部内侧，所述图像传感器设置在传感器面板的正面。
[0015]优选的，所述传感器面板的背面设有电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座，所述电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座分别与电路板连接。
[0016]优选的，所述存储设备采用PC1-E接口的固态硬盘。
[0017]优选的，所述固态硬盘的容量为300GB以上。
[0018]优选的，所述主板采用X86架构的主板。
[0019]优选的，所述图像信号处理器采用FH8510芯片。
[0020]优选的，所述存储设备、FPGA数据采集板和主板设置在一箱体内。
[0021]本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
[0022]1、本发明的广播级高速高清摄像机中，FPGA数据采集板采用具有PC1-E硬核的FPGA芯片(优选采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片)，可以高效地开发出稳定的PC1-E X8系统，通过串并转换器将从图像传感器接收的低电压差分信号(LVDS)接口数据转换成PC1-E接口数据，然后将转换后的数据传输给图像信号处理器，主板可以从FPGA数采板实时读取视频数据并写入到存储设备，还可输出视频数据到监视器，实现了广播级高清视频数据的高速采集、传输、存储和播放。
[0023]2、本发明的广播级高速高清摄像机在机壳内部设置一个传感器面板，该传感器面板垂直设置在电路板靠近镜头的一侧，并通过螺钉固定在机壳前部内侧，将图像传感器设置在传感器面板的正面，将电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座设置在传感器面板的背面，使得整个机壳的内部布局合理，在对电路板进行维护时，可以先将传感器面板拆下，从而保护传感器面板上的器件。
[0024]3、本发明的广播级高速高清摄像机中，FPGA数据采集板可以扩展一个外部存储器，以有效增加高速数据的存储量。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的广播级高速高清摄像机的机壳内部电路板结构原理框图。
[0026]图2为本发明的广播级高速高清摄像机的机壳侧面示意图。
[0027]图3为本发明的广播级高速高清摄像机的传感器面板正面示意图。
[0028]图4为本发明的广播级高速高清摄像机的传感器面板背面示意图。
[0029]图5为本发明的广播级高速高清摄像机的FPGA数据采集板内部处理示意图。
[0030]图6为本发明的广播级高速高清摄像机与PC端、监视器配合的工作原理框图。[0031 ] 其中，1-机壳，2-镜头卡口，3-图像传感器，4-电路板，5-传感器面板，6_转接环，7-固定螺丝柱，8-存储设备，9-FPGA数据采集板，10-主板，11-图像信号处理器，12-低电压差分信号接收器，13-串并转换器，14-外部存储器，15-电源芯片，16-稳压电源，17-晶体振荡器，18-排线插座。
【具体实施方式】
[0032]实施例1:
[0033]如图1?图5所示，本实施例的广播级高速高清摄像机包括机壳I和镜头卡口 2，所述机壳I内部设有图像传感器3和电路板4和传感器面板5，镜头通过所述镜头卡口 2的转接环6固定在机壳I前部，并与图像传感器3连接；所述电路板4通过固定螺丝柱7安装在机壳I内部，包括存储设备8、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)数据采集板9、主板10以及图像信号处理器11 ;
[0034]所述存储设备8采用PC1-E接口的固态硬盘(Solid State Drives，SSD)，其容量为300GB以上，它是一块标准的PC1-E2.08X的板卡，外形尺寸为168.55*68.91*17.14mm，由于具有大量的存储空间，所以可以将图像传感器3采集的大量视频数据写入。
[0035]在本实施例中，所述FPGA数据采集板9采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片，优选采用中等规模的EP4SGX230型号，由于该芯片具有PC1-E(PCI Express)硬核，可以高效地开发出稳定的PC1-E X8系统。
[0036]所述FPGA数据采集板9通过SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外设接口 )分别与图像传感器3和图像信号处理器11连接；所述图像传感器3为CMOS图像传感器，其采用N0IL2SM1300A/D芯片，还通过低电压差分信号(LVDS)接收器12与FPGA数据采集板9上的串并转换器13连接；所述图像信号处理器(Image Signal Processor，ISP) 11采用FH8510芯片，是一种图像信号增强处理器；FPGA数据采集板9负责控制图像传感器3，并通过串并转换器13将接收的LVDS接口数据转换为PC1-E接口数据，根据图像传感器3的带宽核算，采用PC1-E 8X接口可以满足需要。
[0037]所述FPGA数据采集板9通过串并转换器13可以一个扩展