ВИДЕОКАМЕРА Российский патент 2013 года по МПК H04N5/225 H04N13/00 

Изобретение относится к цифровой видеотехнике, может быть использовано для скоростной записи и последующего ее воспроизведения. Прототипом принята "Видеокамера" [1], содержащая фотоэлектрический преобразователь /ФЭД/, включающий правый объектив и первую матрицу ПЗИ, первый - третий блоки предварительных усилителей, каждый из тысячи предварительных усилителей, включающий левый объектив, вторую матрицу ПЗИ, четвертый - шестой блоки предварительных усилителей, каждый из тысячи предварительных усилителей, видеокамера содержит шесть блоков АЦП видеосигналов, каждый из 1000 АЦП видеосигналов, шесть накопителей цифровой видеоинформации и устройство воспроизведения из шести блоков импульсных усилителей и двух плоскопанельных экранов, и включает очки раздельных полей зрения. Видеокамера работает в двух режимах: первый съемка с частотой стереопар 50 Гц, второй - съемка с частотой 1000 стереопар, емкость одного кадра 1000_отсч×1000_строк=1 Мбайт/кадр, емкость часовой съемки 180 Гбайт/час. Коды видеосигналов записываются в течение часа в накопители цифровой видеоинформации при съемке с частотой 50 Гц и в течение трех минут при съемке с частотой 1000 Гц. Видеоинформация воспроизводится многократно при невыключенном питании видеокамеры, для сохранения информация переносится на соответствующий долговременный носитель.

Недостатки прототипа: длительный процесс оцифровки изображения кадра, привлечение большого объема функциональных электронных схем, максимальная глубина цвета 24-бит.

Цель изобретения - сокращение процесса оцифровки изображения кадра и увеличение глубины цвета свыше 24-бит.

Техническими результатами являются оцифровыание изображения кадра со скоростью распространения света, сокращение цепочки процесса оцифровывания и увеличение глубины цвета свыше 24-бит.

Сущность изобретения в том, что первая и вторая матрицы приемников изображения в ФЭП выполняются из преобразователей "яркость излучения - код" по числу разрешения кадра и в ФЭП вводятся шесть блоков ключей и шесть блоков регистров,

Видеокамера производит запись видеоинформации в двух режимах, первый обычный 1000_срок×1000_{отсчетов}×50 Гц /стереопар/, второй скоростной 1000_срок×1000_{отсчетов}×100 Гц /стереопар/. Правый и левый кадры формируются параллельно и синхронно, коды их заносятся в шесть накопителей цифровой видеоинформации. Оцифровывание изображений правого и левого кадров состоит в выполнении одного процесса "облучение матрицы - оцифрованный кадр" параллельным и синхронным получением одновременно кодов всех элементов матрицы.

Структурная схема видеокамеры на фиг.1, устройство воспроизведения на фиг.2, элемент матрицы приемника изображения на фиг.3, преобразователь "яркость излучения - код" на фиг.4, расположение элементов матрицы в приемнике изображения на фиг.5, блок регистров на фиг.6, накопитель цифровой видеоинформации на фиг.7, накопитель кодов кадра на фиг.8, блок регистров на фиг.9, накопитель кодов звука на фиг.10, блок регистров кодов звука на фиг.11, 12, общий вид одного элемента матрицы экрана на фиг.13, излучающая ячейка на фиг.14, 15, расположение элементов матрицы в экране на фиг.16.

Частота дискретизации при съемке в первом режиме 50 Гц

f_д1=50 Гц, все коды кадра получаются одновременно и параллельно и сосредотачиваются параллельно в блоке регистров.

Частота дискретизации при съемке в режиме 1000 Гц

f_д2=1000 Гц, все коды кадра получаются синхронно и параллельно и сосредотачиваются за период кадра в блоках регистров.

Частота выдачи кодов из блоков регистров при съемке 50 Гц:

f_выд1=1000_стр×1000_отсч×50 Гц=50 МГц, частота выдачи кодов из блоков регистров при съемке 1000 кадров /с:

f_выд2=1000_стр×1000_отсч×1000 Гц=1 ГГц /1000 МГц/.

Разрешение каждой матрицы приемников изображения 1000_стр×1000_отсч=10⁶ пикселов. Видеокамера содержит /фиг.1/ фотоэлектрический преобразователь 1 /ФЭП/. первый /правый/ 2 и второй /левый/ 10 объективы, фотоэлектрический преобразователь включает первый приемник 3 изображения, фоточувствительная сторона которого расположена в фокальной плоскости первого объектива 2, блоки 4, 5, 6 ключей, в каждом по 10⁷ ключей по числу разрешения матрицы и числу разрядов в коде 1000×1000×10, блоки 7, 8, 9 регистров в каждом 10⁶ десятиразрядных регистров по числу разрешения матрицы, включает второй приемник 11 изображения, фоточувствительная сторона которого расположена в фокальной плоскости объектива 10, блоки 12, 13, 14 ключей в каждом по 10⁷ ключей, блоки 15, 16, 17 регистров в каждом по 10⁶ десятиразрядных регистров. По числу цветов /R, G, B/ три группы по 10⁷ выходов с первого приемника 3 изображения подключены к соответствующим 10⁷ входам блоков 4-6 ключей, выходы 10⁷ с каждого из которых подключены к соответствующим входам соответственно блоков 7-9 регистров. Три группы по 10⁷ выходов со второго приемника 11 изображения подключены к соответствующим 10⁷ входам блоков 12-14 ключей, выходы 10⁷ с которых подключены к соответствующим 10⁷ входам блоков 15-17 регистров. Одноименные 1-10 выходы в блоках регистров 7-9 и 15-17 в их десятиразрядных регистрах объединены и являются первым - десятым выходами блоков 7-9 и 15-17 регистров. Выходы блоков 7-9 регистров являются первым - третьим выходами В, G, R ФЭП. выходы блоков 15-17 являются четвертым-шестым выходами B₂, G₂, R₂ ФЭП.

Приемники 3, 11 изображений идентичны, каждый содержит матрицу 1000_строк×1000_{отсчетов} из элементов 10⁶. Каждый элемент матрицы представлен /фиг.3/ триадой из трех преобразователей "яркость излучения - код": левый нижний преобразователь принимает красное R излучение, верхний преобразователь принимает излучение зеленого Q цвета, правый нижний принимает излучение синего В цвета. Преобразователи "яркость излучения - код" выполнены идентично /фиг.4/, каждый содержит непрозрачный корпус 42 соответствующей формы из изоляционного материала, в переднем /входном/ торце корпуса размещен цветной светофильтр 43 одного из основных цветов R, Q, В за цветным светофильтром в непрозрачной перегородке 44 закреплен микрообъектив 45, по оптической оси которого под углом 45º к ней последовательно и на соответствующем расстоянии друг за другом размещены и жестко закреплены по числу разрядов в коде десять полупрозрачных микрозеркал 46_1-10. На стороне корпуса, к которой повернуты полупрозрачные микрозеркала 46, расположены десять соответствующих фотоприемников 47_1-10, принимающие отраженное от микрозеркал излучение и выдающие электрические сигналы на управляющие входы U_от ключей 48_1-10 в блоках 4-6 /12-14/ ключей. Световой поток после цветного светофильтра 43 поступает в микрообъектив 45, направляющий излучение по оси на центры полупрозрачных микрозеркал 46. Принцип преобразования "яркость излучения - код" в том, что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало 46 пропускает на следующее за ним поток света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. В полупрозрачных микрозеркалах имеются светоделительные покрытия, выполняющие отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5 [2, с.223]. Техническим результатом преобразователя "яркость излучения - код" является получение кода входного излучения со скоростью распространения света. Двоичные коды с преобразователя представляются последовательностью сигналов единиц в разрядах кода соответственно числу микрозеркал 46, через которые прошел свет, в разрядах через микрозеркала которых свет не проходил будут нули, так в коде 0001111111 излучение прошло через полупрозрачные микрозеркала 46_1-7, а через микрозеркала 46_8-10 свет не проходил. Старшему разряду в коде соответствует полупрозрачное микрозеркало 46₁₀, младшему - микрозеркало 46₁, старшему разряду в коде соответствует фотоприемник 47₁, младшему - 47₁₀. Для получения в разрядах кодов четких импульсов с заданными параметрами по амплитуде и длительности сигналы с фотоприемников 47_1-10 подменяются импульсами с заданными параметрами применением ключей числом 10⁷ в каждом блоке ключей 4-6 и 12-14 соответственно разрешения кадра и числа разрядов в коде, выдаваемые с выхода формирователя 36 импульсов /фиг.1/. Каждый преобразователь "яркость излучения - код" обслуживается десятью ключами 48 /фиг.4/. Сигнал с фотоприемника 47 открывает свой ключ 48, через который в открытом состоянии с сигнального входа проходит импульс частоты кадров с соответствующей амплитудой и длительностью, сформированными формирователем 36 импульсов. За кадр через ключ 48 проходит один импульс, так как все коды идут в параллельном виде и синхронно, частота равна частоте кадров с выхода 4 синтезатора 27 частот /фиг.1/ 50 Гц или 1 кГц с выхода 2. Длительность импульсов при разных частотах кадров должна быть одна, которая удовлетворяет обоим частотам кадров, например 50 мкс. На вход формирователя 36 импульсов поступают импульсы частоты кадров, а с выхода его идут импульсы частоты кадров и с заданными амплитудой и длительностью. Выход блока 36 подключен параллельно к объединенным информационным U_ф входам блоков 4-6 и 12-14 ключей. Форматы кадра в приемниках 3 и 11 изображения одинаковы по размерам, от размера формата кадра зависят и размеры элементов матрицы. Так при формате 36×36 мм и при разрешении матрицы 1000×1000 пикселов размеры одного элемента матрицы /триады преобразователей/ должны быть 36×36 мкм // поперечные размеры корпуса преобразователя должны быть 18×18 мкм /фиг.3/. Изготовление триад и преобразователей таких размеров возможно с привлечением к этому соответствующей нанотехнологии. Расположение триад в строках матрицы на фиг.5. Коды в параллельном виде синхронно поступают с выходов ключей блоков 4-6 и 12-14 в блоки 7-9 регистров и в блоки 15-17 регистров. Блоки регистров выполнены идентично /фиг.6/, каждый содержит десятиразрядные регистры 49 числом 10⁶ по числу разрешения матрицы и последовательно соединенные ключ 50 и распределитель 51 импульсов с выходами от первого по 10⁶. Информационными входами блока 7 регистров являются первый - десятый входы всех регистров 49, выходами являются поразрядно объединенные первый - десятый выходы всех десятиразрядных регистров 49. Первым управляющим U_от входом является первый управляющий вход ключа 50, подключенный к объединенным выходам диодов Д3 и Д4, вторым управляющим входом 50 МГц /или 1 ГГц/ является сигнальный вход ключа 50, подключенный к объединенным выходам ключей 25, 26 /фиг.1/. Ключ 50 открывается передним фронтом импульса частоты кадров, закрывается задним фронтом импульса. При открытом ключе 50 на вход распределителя 51 импульсов поступают импульсы дискретизации частоты выдачи U_выд1 50 МГц или U_выд2 1 ГГц. Сигналы с выходов распределителя 51 импульсов являются сигналами выдачи кодов последовательно с регистров 49_1-106 /фиг.6/ на соответствующие информационные входы первого - шестого накопителей 18-23 цифровой видеоинформации /фиг.1/. Каждый накопитель 18-23 сосредотачивает за час съемки 18000 периодов кадров. Емкость одного кадра составляет 1000×1000=1 Meгадесятиразрядных кодов. Емкость одного накопителя 18-23 цифровой видеоинформации за час составляет: 1 мегадесятиразрядных кодов ×=180000 Мегадесятиразрядных кодов за час или 180 Гигадесятиразрядных кодов за час. В накопителях 18, 19, 20 накапливаются коды соответственно цветов В, G, R, в накопителях 21-23 коды цветов соответственно B₂, G₂, R₂.

Видеокамера включает устройство 24 воспроизведения; первый 25 и второй 26 ключи, синтезатор 27 частот, распределитель 28 импульсов видеокамеры, выдающий за час в первом режиме /50 Гц/ 180000 импульсов и имеющий 180000 выходов, включает переключатель 29₁ режимов работы: в первом положении режим работы съемки частотой 50 Гц, второй режим работы съемка с частотой 1000 Гц;, включатель 29₂: в первом положении подключает вход распределителя 28 импульсов к управляющему U_от входу /50 Гц/ ключа 25, в положении 2 подключает вход распределителя 28 импульсов видеокамеры к выходу 2 /1 кГц/ синтезатора 27 частот. Видеокамера содержит два канала звука: первый содержит последовательно соединенные АЦП 30 сигнала звука, накопитель 31 кодов звука, формирователь 32 аналового сигнала звука и громкоговоритель Гр, второй содержит последовательно соединенные АЦП 33 сигнала звука, накопитель 34 кодов звука, формирователь 35 аналового сигнала звука и громкоговоритель Гр. Для работы в первом режиме переключатель 29₁ ставится в положение 1, при этом управляющий вход U_от ключа 25 подключается к выходу 4 /50 Гц/ синтезатора 27 частот, а сигнальный вход ключа 25 подключается к выходу 5 /50 МГц/ синтезатора 27 частот, включатель 29₂ в положении 1 /50 Гц/. Для работы во втором режиме /1000 Гц/ переключатель 29₁ ставится в положение 2, включатель 29₂ тоже в положение 2, при этом вход U_от ключа 26 подключается к выходу 2 /1 кГц/ синтезатора 27 частот, а сигнальный вход ключа 26 подключается к выходу 1 / 1 ГГц/ синтезатора 27 частот, на вход блока 28 поступают импульсы 1 кГц, на сигнальный вход ключа 26 поступают импульсы 1 ГГц. На фиг.1 переключатель 29₁ в положении 2 /скоростной режим/, включатель 29₂ в нейтральном положении. Устройство 24 воспроизведения включает /фиг.2/ шесть блоков 37_1-6 импульсных усилителей, каждый из 10⁷ импульсных усилителей /10×10⁶/ по числу разрешения кадра и числу разрядов в коде видеосигнала, включает левый неподвижный плоскопанельный экран 38 правый подвижный плоскопанельный экран 39, оба с разрешением 1000×1000 /10⁶/ пикселов, расположены в соответствующем каркасе 40, и включает очки 41 раздельных полей зрения, которые представляют оправу с дужками для ушей, окна очков без стекол, между собой соединены подвижно вертикальной осью для поворота относительно друг друга, каждое окно очков имеет конусную бленду на конце формой под форму экрана. Бленда из двух частей: первая часть вкручивается в окно очков, вторая часть подвижная выдвигается и вдвигается в первую, изменяя длину бленды. Правый подвижный экран 39 имеет четыре опорных ролика для его перемещения в каркасе вправо и влево на соответствующие расстояния при настройке поле зрения очков 41. Накопители 18-23 цифровой видеоинформации идентчны, каждый содержит /фиг.7/ распределитель 52 импульсов с выходами от первого по 180000 и накопители 53 кодов кадра числом с первого по 180000 кодов кадра по числу выходов с блока 52. При частоте стереопар 50 Гц за час записи заполняются все 180000 накопители 53 кодов кадра: 3600 секунд ×0,02_с=180000 штук. Накопители 53 кодов кадра идентичны, каждый включает /фиг.8/ блоки 54_1-1000 регистров по числу строк в кадре. Информационными входами являются поразрядно объединенные информационные 1-10 входы всех тысячи блоков 54 регистров, выходами являются параллельные выходы всех блоков 54 регистров, которых 10×10⁶, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход U_к первого блока 54₁ регистров, вторым - объединенные вторые U_д управляющие входы блоков 54 регистров, третьим - объединенные третьи управляющие U_выд входы блоков 54 регистров, подключенные к соответствующим выходам блока 28 /фиг.7/. Блоки 54 регистров идентичны, каждый включает /фиг.9/ первый 55, второй 56 ключи, распределитель 57 импульсов и десять по числу разрядов в коде регистров 58_1-10, каждый из 1000 разрядов по числу отсчетов в строке. Информационными 1-10 входами являются поразрядно объединенные через диоды третьи входы разрядов регистров 58_1-10, выход каждого разряда подключен к третьему входу своего разряда после диода.

Управляющими входами блока 54 являются: первым - первый управляющий вход U_от, первого ключа 55, вторым - сигнальный вход ключа 55, третьим сигнальный вход U_выд второго ключа, четвертым - первый управляющий вход U_от второго ключа. Выход ключа 55 подключен к входу распределителя 57 импульсов, выходы которого подключены последовательно к первым /тактовым/ входам разрядов параллельно десяти регистров 58, последний выход /1000-й/ подключен параллельно к второму U_з управляющему входу ключа 55 и является управляющим выходом блока регистров в следующий блок 54₂ регистров. Выход второго ключа 56 подключен к вторым управляющим входам разрядов параллельно десяти регистров 58 и к второму U_з управляющему входу второго ключа 56, проходящий один импульс U_выд закрывает ключ 56. Выходами в накопителях 18-23 цифровой видеоинформации являются параллельные выходы накопителей 53 кодов кадра объединенные поразрядно в блоках регистров и по одноименным выходам с накопителей кодов кадра 53_1-180000. Емкость каждого накопителя 18-23 цифровой видеоинформации по 180 Гигодесятиразрядных кодов/час. Для многократного воспроизведения с накопителей 18-23 сигналы кодов в регистрах 58 /фиг.9/ сохраняются до выключения питания видеокамеры. При выдаче сигналов из регистров 58 /фиг.9/ каждый сигнал возвращается в свой разряд вновь после диода, для этого выходы разрядов подключены к их третьим входам после диодов, которые предохраняют от смешивания сигналов: выданные сигналы идут по кругу на свое место. Накопители 31, 34 кодов звука идентичны, каждый содержит /фиг.10/ распределитель 59 импульсов с выходами от первого по 180000 и блоки 60_1-180000 регистров кодов звука по числу выходов с распределителя 59 импульсов. Блоки 60 регистров идентичны, каждый содержит /фиг.11, 12/ последовательно соединенные первый ключ 61 и первый распределитель 62 импульсов, второй ключ 63 и второй распределитель 64 импульсов, третий ключ 65 и третий распределитель 66 импульсов и шестнадцать регистров 67 по числу разрядов в коде.

При длительности кадра 20 мс /50 Гц/ и частоте дискретизации сигналов звука 90 кГц число разрядов в каждом регистре 67 составляет: разряд, где: 20000 мкс - длительность периода кадра при 50 Гц, 11,2 мкс - длительность кода звука при 90 кГц, 1с:90 кГц=11,2 мкс. Число разрядов в регистрах 67 принимается 1800 /фиг.11, 12/. Информационными 1-16 входами в накопителе 60 кодов звука являются поразрядно объединенные третьи входы разрядов регистров 67_1-16, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход U_от ключа 61, вторым - объединенные сигнальные входы U_д ключей 61, 63, 65, подключенные к третьему выходу синтезатора 27 частот, третьим - первый управляющий U_от ключа 63, подключенный к соответствующему выходу распределителя 28 импульсов видеокамеры /фиг.1/: в первом блоке 60 - к первому выходу в блоке 28 /фиг.11/, в последнем блоке 60₁₈₀₀₀₀ к 180000-у выходу в блоке 28 /фиг.12/. Выходами блока 60 регистров кодов звука являются поразрядно объединенные параллельные выходы 1800 разрядов регистров 67. Выход ключа 61 подключен к входу распределителя 62 импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым /тактовым/ входам разрядов параллельно всех регистров 67. Выход последний /1800-й/ подключен к вторым управляющим входам U_з ключей 61, 63, 65. Выход второго ключа 63 подключен к входу второго распределителя 64 импульсов, выходы которого U_выд подключены с первого по 1800-й параллельно к вторым входам разрядов регистров 67. Первый управляющий вход U_от третьего ключа 65 подключен к выходу второго ключа 63, а выход третьего ключ 65 подключен к входу распределителя 66 импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым, тактовым, входам разрядов регистров 67_1-16. Для многократного воспроизведения звука с блоков 60 регистров выход каждого разряда в регистрах 67 подключен для возврата сигнала к третьему входу своего разряда через диод, каждый разряд при выдаче сигнала вновь заполняется, а для исключения смешивания сигналов с распределителя 66 импульсов на первые, тактовые, входы разрядов поступают тактовые импульсы в моменты возвращения сигнала в свой разряд. Выходы 180000 блоков 60 регистров поразрядно объединены и являются 1-16 выходами накопителя 31 /34/ кодов звука /фиг.10/ и подключены к 1-16 информационным входам формирователя 32 /35/ аналового звукового сигнала /фиг.1/, каждый формирователь 32, 35 аналового звукового сигнала включает последовательно соединенные ЦАП сигналов звука, фильтр нижних частот и усилитель мощности, подключенный к входу громкоговорителя Гр. Левый 38 и правый 39 экраны идентичны, каждый содержит элементы матрицы соответственно разрешения кадра 10⁶ /1000×1000/ пикселов. Каждый элемент матрицы формирует пиксел тремя излучающими ячейками, излучающие основные цвета R, Q, В. Общий вид элемента матрицы и его вид сверху внутри на фиг.13 и включает непрозрачный корпус 68 соответствующей формы, объединяющий три излучающие ячейки 69, 70, 71. Левая нижняя излучающая ячейка 69 излучает красный R цвет, верхняя 70 излучает зеленый цвет G, нижняя правая 71 излучает синия В цвет. Каждая излучающая ячейка содержит /фиг.13, 14/ во входном торце корпуса микролинзу 72, выполняющую роль микрообъектива, в выходном торце корпуса находится цветной светофильтр 73 одного из основных цветов, между микролинзой 72 и цветным светофильтром 73 расположена диафрагма 74, имеющая цилиндрический корпус 75 с десятью соответствующими прорезями по числу разрядов в коде, по оптической оси микролинзы друг за другом расположены в прорезях десять полупрозрачных и нейтральных микросветофильтров 76 /фиг.14, 15/, прикрепленные к своим: микропьезоэлементам 77_1-10, первые концы которых с двумя управляющими входами жестко закреплены в корпусе элемента матрицы, к вторым свободным концам микропьезоэлементов прикреплены полупрозрачные нейтральные микросветофильтры 76, которые при отсутствии управляющих импульсов с блоков 37 импульсных усилителей /фиг.2/ полностью перекрывают поток излучения от микролинзы 72. Ячейки работают идентично. Принцип работы их в том, что каждый впереди расположенный полупрозрачный нейтральный микросветофильтр пропускает на следующий за ним микросветофильтр поток света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Излучение от источников облучения /подсветки/ сверхярких светодиодов белого свечения направляется микролинзой 72 по своей оси сквозь полупрозрчные нейтральные микросветофильтры 76 на цветной светофильтр 73, придающий выходному излучению соответствующий цвет. Входы микропьезоэлементов являются управляющими входами элемента матрицы и подключены к соответствующим выходам импульсных усилителей в блоках 37_1-6 /фиг.2/. В отсутствии управляющих импульсов /сигналов единиц кода/ микропьезоэлементы 77 /фиг.14/ находятся в ненапряженном состоянии, а все полупрозрачные микросветофильтры 76 расположены по оси микролинзы 72, поток излучения перекрыт. С поступлением управляющих сигналов на входы микропьеэоэлементов 77 их свободные концы изгибаются и выводят полупрозрачные микросветофильтры 76 из потока излучения на длительность периода кадра 40 мс /1 мс/. Выведенный из потока излучения микросветофильтр соответствует единице в разряде кода, невыведенные из потока излучения микросветофильтры соответствуют в разрядах кода нулю /фиг.15/. При коде 0001111111 микросветофильтры 76_1-7, выведены из потока, микросветофильтры 76_8-10 не выведены из потока. При поступлении кода из одних единиц 1111111111 из потока выводятся все полупрозрачные микросветофильтры 76_1-10, из ячейки идет максимальное излучение. Микропьезоэлементами применяются трубчатые пьезоэлементы, работающие на изгиб, прочные и надежные при длительной работе [3, с.27]. Излучающие ячейки выполняются максимально миниатюрными с поперечными размерами до 1×1 мм. Излучение трех ячеек формирует цветовой тон и яркость пиксела. Облучение микролинэ 72 выполняется сверхяркими светодиодами белого свечения, расположенными в соответствующем количестве и в соответствующем порядке внутри корпуса экрана на тыльной его стороне.

Синтезатор 27 частот - /фиг.1/ выдает с первого выхода импульсы 1 ГГц частоты дискретизации на вход ключа 26 в режиме скоростной съемки 1000 кадр/с, со второго выхода выдает импульсы 1 кГц частоты стереопар, длительность которых 1 мс /период кадра/ на управляющий вход ключа 26, с третьего выхода импульсы дискретизации кодов звука 90 кГц, с четвертого выхода импульсы частоты стерепар 50 Гц на управляющий вход ключа 25, открывающий его на длительность кадра 20 мс, и с пятого выхода - импульсы 50 МГц на сигнальный вход ключа 25. Элементы матриц приемников 3 и 11 изображения формируют одновременно и параллельно все коды правого и левого кадров, которые в параллельном виде поступают на управляющие входы соответствующих ключей в блоках 4-6 и 12-14 ключей, на сигнальные входы ключей поступают параллельно импульсы с формирователя 36 импульсов, представляющие импульсы разрядов в параллельных кодах. С выходов ключей коды также в параллельном виде одновременно синхронно заполняют свои десятиразрядные регистры 49_1-106 в блоках 7-9 и 15-17. На этом заканчивается длительность кадра и сформированы оцифрованные правый и левый кадры стереопары. С приходом переднего фронта импульса второго кадра открывается ключ 50 /фиг.6/ в блоках 7-9 и 15-17 регистров, и с выходов распределителей 51 импульсов импульсы U_выд последовательно выдают с частотой 50 МГц при съемке 50 кадров/с или с частотой 1 ГГц при съемке 1 кГц /1000 кадров/с / коды первого кадра цветов В, Q, R в накопители цифровой видеоинформации соответственно 18, 19, 20 и коды левого кадра цветов B₂, G₂, R₂ в накопители соответственно 21, 22, 23. Для воспроизведения видеоинформации включатель 29₂ /фиг.1/ ставится в положение 1, при котором воспроизводится запись частоты кадров 50 Гц или в положение 2, при котором воспроизводится запись частоты кадров 1000 Гц. При воспроизведении коды видеосигналов с накопителей 18-23 выдаются синхронно покадрово в устройство 24 воспроизведения, импульсы кодов кадра усиливаются импульсными усилителями блоков 37_1-6 по амплитуде и поступают параллельно на управляющие входы всех микропьезоэлементов 77_1-10 излучающих ячеек /фиг.14, 15/, преобразующие коды в соответствующие по яркости и цветовому тону светящиеся на экранах пикселы. За час съемки при 50 Гц стереопар заполняются 180000 накопителей 53 кодов кадра /фиг.7/. При скоростной съемке накопители 53 заполняются за три минуты.

Работа накопителей 31 /34/ кодов звука /фиг.10/. Коды звука с АЦП 30 /33/ поступают в параллельном виде в накопитель 31 /34/ кодов звука, накопление кодов идет последовательно блоками 60_1-180000 регистров кодов звука, начиная с блока 60₁. Последовательность выполняется импульсами с выходов распределителя 59 импульсов, на вход которого поступают импульсы частоты стереопар. С приходом переднего фронта импульса 50 Гц /1 кГц/открывается ключ 61 (Фиг.11) и на вход распределителя 62 импульсов поступают импульсы 90 кГц, с выходов которого они поступают на первые входы разрядов параллельно шестнадцати регистрам 67, на третьи информационные входы разрядов регистров 67 поступают коды с АЦП 30 /33/. За длительность кадра в блок 60 поступают 1800 кодов звука. За час съемки заполняются 180000 блоков 60 регистров кодов звука. Емкость накопителя 31 /34/ с кодов звука составляет: 1800_разр×180000=324×10₆ 16-разрядных кодов, или 628 Мбайт. Для воспроизведения звука включатель 29₂ в положении 1 при 50 Гц или в положение 2 при частоте 1 кГц съемке. При выдаче кодов звука ключ 63 открывается сигналом U_к частоты стереопар и пропускает импульсы 90 кГц на вход второго распределителя 64 импульсов, с выходов которого сигналы U_выд последовательно поступают на вторые входы разрядов параллельно 16 регистров 67 и выдают с них последовательно 1800 кодов звука в блок 32 /35/. Для многократной выдачи кодов звука выход каждого разряда в регистрах 67 /фиг.11, 12/ подключен к третьему входу своего разряда через диод, разряд вновь заполняется сигналом. Для исключения смешивания сигналов с распределителя 66 в моменты возвращения сигналов на первые /тактовые/ входы поступают тактовые импульсы.

Работа видеокамеры.

Для съемки переключатель 29₁ ставится в положение 1 при частоте 50 Гц, в положение 2 при частоте 1 кГц, включатель 29₂ в положение соответственно тоже 1 или 2. За первый период кадра матрицы приемников 3 и 11 изображения выдают синхронно и параллельно все кода целого кадра, поступающие на управляющие входы U_от ключей в блоках 4-6 и 12-14 ключей, с которых коды обоих кадров синхронно и параллельно поступают в свои десятиразрядные регистры в блоках 7-9 и 15-17 регистров. С приходом переднего фронта второго импульса кадра коды из регистров 49_1-106 блоков 7-9 и 15-17 последовательно выдаются с частотой дискретизации 50 МГц или 1 ГГц в накопители 18-23 цифровой видеоинформации, а регистры в блоках 7-9 и 15-17 заполняются моментально кодами второго кадра. Коды звука с АЦП 30, 33 поступают в накопители 31, 34 кодов звука. Перед просмотром видеоинформации зритель с места просмотра настраивает поля зрений очков 41. При воспроизведении переключатель 29₁, ставится в режим проведенной съемки, включатель 29₂ ставится в положение режима съемки. Импульсы кадров поступают на вход распределителя 28 импульсов видеокамеры, с выходов которого они поступают на третьи управляющие входы /фиг.7/ накопителей 53 кодов кадра и на третьи управляющие входы накопителей кодов звука /фиг.10/ и выдают коды видеосигналов и звука соответственно в блоки 37_1-6 и в блоки 32, 35. С блоков 37 импульсы разрядов кодов поступают на управляющие входы излучающих ячеек, на экранах 38, 39 отображаются правый и левый кадры стереопары. Видеоинформация и коды звука могут многократно воспроизводится при невыключенном питании в видеокамере. Для сохранения видеоинформации и звука пользователь переписывает их на долговременный носитетель. После выключения питания в видеокамере накопители обесточиваются, и информация ликвидируется.

В заявляемой видеокамере применен способ оцифровывания изображения кадра с исполнением матриц в приемниках изображения из элементов, представляющих триады преобразователей "яркость излучения - код", позволяющих сократить процесс оцифровывания изображения кадров и увеличить глубину цвета выше 24-бит.

Литература

1. Патент РФ №2428812, кл. H04N 13/00, бюл. №25 от 10.09.2011, прототип. 1973. с.223.

2. Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. М., 1973, с.223.

3. А.Ф.Плонский. В.И.Теаро. Пьезоэлектроника. М., 1979 с.27.

Изобретение относится к цифровой видеотехнике, может быть использовано для записи и воспроизведения видеоинформации. Техническими результатами являются повышение скорости оцифровки изображения кадра и увеличение глубины цвета свыше 24-бит. Результат достигается тем, что обе матрицы приемников изображения в фотоэлектрическом преобразователе /ФЭП/ выполняются в виде преобразователей "яркость излучения - код" по числу разрешения кадра и в ФЭП вводятся шесть блоков ключей и шесть блоков регистров. 16 ил.

Видеокамера, содержащая первый и второй объективы, фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), устройство воспроизведения в составе шести идентичных блоков импульсных усилителей, каждый из которых содержит импульсных усилителей по числу разрешения кадра и числу разрядов в коде видеосигнала, включает левый неподвижный и правый подвижный плоскопанельные экраны, каждый с разрешением 10⁶ пикселов (1000×1000), расположенные в соответствующем каркасе, правый подвижный экран имеет в нижней части своего корпуса четыре опорных ролика, и включает очки раздельных полей зрения, представляющие оправу с дужками для ушей, окна очков без стекол, между собой соединены вертикальной осью, каждое окно очков имеет конусную бленду на конце прямоугольной формы под форму экрана, бленда из двух частей, первая часть вкручивается в окно очков, вторая часть подвижная: выдвигается и вдвигается в первую, левый и правый экраны идентичны, каждый содержит элементы матриц соответственно разрешения экрана, каждый элемент матрицы включает непрозрачный корпус соответствующей формы, объединяющий в себе три излучающих ячейки, левая нижняя излучает красный R цвет, верхняя излучает зеленый G цвет, нижняя правая излучает синий В цвет, каждая излучающая ячейка содержит в переднем торце корпуса микролинзу, в выходном торце корпуса цветной светофильтр одного из основных цветов R, G, В, между микролинзой и цветным светофильтром расположена диафрагма, имеющая цилиндрический корпус с прорезями для расположения нейтральных микросветофильтров, прикрепленных к своим микропьезоэлементам, которых по числу нейтральных микросветофильтров, одни концы микропьезоэлементов с двумя управляющими входами жестко закреплены в корпусе излучающей ячейки, к вторым свободным концам микропьезоэлементов прикреплены нейтральные микросветофильтры, которые расположены по оптической оси микролинзы на соответствующем расстоянии друг за другом, облучение микролинз излучающих ячеек выполняется сверхяркими светодиодами белого свечения, размещенными в соответствующем количестве и в соответствующем порядке на внутренней тыльной стороне корпуса плоскопанельного экрана, видеокамера содержит шесть накопителей цифровой видеоинформации, синтезатор частот, переключатель режимов работы, первый и второй ключи, первый и второй диоды, включатель, распределитель импульсов видеокамеры, первый канал звука, содержащий последовательно соединенные первый АЦП сигнала звука, на вход которого подан звуковой сигнал, накопитель кодов звука, формирователь аналового звукового сигнала и громкоговоритель, второй канал звука, содержащий последовательно соединенные второй АЦП сигнала звука, на вход которого подан звуковой сигнал, накопитель кодов звука, формирователь аналового звукового сигнала и громкоговоритель, управляющие входы первого и второго АЦП сигнала звука объединены и подключены к третьему выходу синтезатора частот, накопители кодов звука идентичны, первый - шестнадцатый информационные входы каждого подключены к первому - шестнадцатому выходам АЦП сигнала звука, а первый - шестнадцатый выходы накопителя кодов звука подключены соответственно к первому - шестнадцатому входам формирователя аналового звукового сигнала, первые управляющие входы обоих накопителей кодов звука объединены и подключены к входу распределителя импульсов видеокамеры, вторые управляющие входы также объединены и подключены к третьему выходу синтезатора частот, третьи управляющие одноименные входы обоих накопителей кодов звука объединены и подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов видеокамеры, каждый накопитель кодов звука включает распределитель импульсов с 180000 выходами и блоки регистров кодов звука по числу выходов с распределителя импульсов, информационными входами накопителя кодов звука являются поразрядно объединенные первый - шестнадцатый входы всех блоков регистров кодов звука, выходами накопителя кодов звука являются поразрядно объединенные 1-16 выходы всех блоков регистров кодов звука, управляющими входами являются: первым - вход распределителя импульсов, вторым - объединенные вторые управляющие U_д входы всех блоков регистров кодов звука, третьим - управляющие входы U_выд блоков регистров кодов звука, подключенные к соответствующим выходам распределителя импульсов видеокамеры, блоки регистров кодов звука идентичны, каждый включает последовательно соединенные первый ключ и первый распределитель импульсов, последовательно соединенные второй ключ и второй распределитель импульсов, третий ключ и третий распределитель импульсов, и по числу разрядов в коде включает шестнадцать регистров каждый из тысяча восемьсот разрядов, информационными входами блока регистров кодов звука являются поразрядно объединенные третьи входы разрядов шестнадцати регистров, управляющими входами являются: первым - первый управляющий U_от вход первого ключа, вторым - объединенные сигнальные входы U_д первого, второго и третьего ключей, подключенные к третьему выходу синтезатора частот, третьим - первый управляющий вход U_от второго ключа, подключенный к соответствующему выходу распределителя импульсов видеокамеры, выходами являются поразрядно объединенные выходы всех разрядов шестнадцати регистров, выход первого ключа подключен к входу первого распределителя импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым (тактовым) входам разрядов параллельно шестнадцати регистров, последний 1800-й выход подключен к вторым управляющим входам U_з первого, второго и третьего ключей, выход второго ключа подключен к входу второго распределителя импульсов, выходы которого с первого по 1800-й подключены параллельно к вторым входам разрядов шестнадцати регистров, первый управляющий вход третьего ключа подключен к выходу второго ключа, а выход его подключен к входу третьего распределителя импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым (тактовым) входам разрядов параллельно шестнадцати регистров, выход каждого разряда в каждом регистре через диод подключен к третьему входу своего же разряда, переключатель в первом режиме работы подключает сигнальный и управляющий входы первого ключа соответственно к пятому и четвертому выходам синтезатора частот, во втором режиме работы переключатель подключает сигнальный вход второго ключа к первому выходу (1 МГц) синтезатора частот, его управляющий U_от вход - к второму выходу (1 кГц) синтезатора частот, включатель в первом положении подключает вход распределителя импульсов видеокамеры через первый диод к четвертому выходу (50 Гц) синтезатора частот, во втором положении подключает вход распределителя импульсов видеокамеры через второй диод к второму выходу синтезатора частот, первый - шестой накопители цифровой видеоинформации идентичны, каждый содержит распределитель импульсов с выходами от первого по 180000-й и накопители кодов кадра по числу выходов с распределителя импульсов, управляющими входами накопителя цифровой видеоинформации являются: первым - вход распределителя импульсов, вторым - объединенные вторые управляющие входы (U_д) накопителя кодов кадра, третьим - третьи управляющие с первого по 180000 входы накопителя кодов кадра, подключенные соответственно к первому - 180000-у выходам распределителя импульсов видеокамеры, выходами являются параллельные выходы всех накопителей кодов кадра, подключенные к соответствующим входам устройства воспроизведения, первые управляющие входы накопителей цифровой видеоинформации объединены и подключены к входу распределителя импульсов видеокамеры, вторые управляющие входы U_д объединены и подключены к объединенным выходам первого и второго ключей, накопители кодов кадра идентичны, каждый содержит по числу строк в кадре тысячу блоков регистров, информационными входами являются: поразрядно объединенные входы всех блоков регистров, выходами являются параллельные выходы всех блоков регистров, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход (U_к) первого блока регистров, подключенный к соответствующему выходу распределителя импульсов накопителя цифровой видеоинформации, вторым - объединенные вторые управляющие входы (U_д) блоков регистров, третьим - объединенные третьи управляющие входы (U_выд) блоков регистров, подключенные к соответствующим выходам с первого по 180000 распределителя импульсов видеокамеры, блоки регистров идентичны, каждый включает первый и второй ключи, распределитель импульсов и регистры по числу разрядов в коде, каждый регистр из тысячи разрядов по числу отсчетов в строке, информационными входами являются поразрядно объединенные через диоды третьи входы разрядов регистров, выходами являются параллельные выходы всех разрядов всех регистров, выход каждого разряда регистра подключен к третьему входу своего же разряда после диода, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход U_от первого ключа, вторым - сигнальный вход первого ключа, третьим - сигнальный вход второго ключа, подключенный к соответствующему выходу распределителя импульсов видеокамеры, выход первого ключа подключен к распределителю импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым тактовым входам разрядов параллельно всех регистров, последний (1000-й) выход подключен к второму управляющему U_з входу первого ключа, выход второго ключа подключен параллельно к вторым входам разрядов всех регистров и к второму управляющему входу своего ключа, отличающаяся тем, что в видеокамеру введены третий и четвертый диоды и формирователь импульсов, вход третьего диода подключен к первому U_от управляющему входу первого ключа, вход четвертого диода подключен к управляющему входу U_от второго ключа, выходы третьего и четвертого диодов объединены и подключены к входу формирователя импульсов, а ФЭП выполнен в составе последовательно соединенных первого приемника изображения, расположенного в фокальной плоскости первого объектива, первого - третьего блоков ключей, входы которых по числу разрешения кадра и числу разрядов в коде 10⁷ подключены к трем группам выходов трех цветовых сигналов R, G, В первого приемника изображения, и первого - третьего блоков регистров, входы которых 10⁷ подключены к выходам соответственно первого - третьего блоков ключей, первый -десятый выходы первого - третьего блоков регистров являются первым -третьим выходами R, G, В ФЭП, подключенные к информационным входам первого - третьего накопителей цифровой видеоинформации, и последовательно соединенных второго приемника изображения, расположенного в фокальной плоскости второго объектива, четвертого - шестого блоков ключей, выходы которых 10⁷ подключены к соответствующим трем группам выходов трех цветовых сигналов R₂, G₂, В₂ второго приемника изображения, и четвертого - шестого блоков регистров, входы каждого из которых 10⁷ подключены к выходам соответственно четвертого - шестого блоков ключей, выходы четвертого - шестого блоков регистров являются четвертым - шестым R₂, G₂, В₂ выходами ФЭП, подключенные к информационным входам соответственно четвертого - шестого накопителей цифровой видеоинформации, информационные входы первого - шестого блоков ключей объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, с выхода которого сформированные по переднему фронту поступающих в него импульсов частоты кадров импульсы U_ф соответствующей амплитуды и длительности поступают параллельно на сигнальные входы ключей в блоках первого - шестого ключей, первые управляющие входы первого - шестого блоков регистров объединены и подключены ко входу формирователя импульсов, вторые управляющие входы первого - шестого блоков регистров объединены и подключены к объединенным выходам первого и второго ключей, первый и второй приемники изображения идентичны, каждый содержит матрицу из 10⁶ элементов (1000×1000), каждый элемент матрицы представляется триадой из трех преобразователей "яркость излучения - код", левый нижний преобразователь принимает красное R излучение, верхний преобразователь принимает зеленое G излучение, нижний правый принимает синее В излучение, преобразователи "яркость излучения - код" идентичны, каждый включает непрозрачный корпус соответствующей формы из изоляционного материала, в переднем (входном) торце корпуса расположен цветной светофильтр одного из основных цветов R, G, В, за цветным светофильтром в непрозрачной перегородке закреплен микрообъектив, по оптической оси которого и под 45° к ней последовательно друг за другом на соответствующем расстоянии размещены и жестко закреплены с первого по десятый полупрозрачные микрозеркала, на стороне корпуса, к которой повернуты полупрозрачные микрозеркала и по их числу расположены соответствующие фотоприемники, принимающие отраженное от микрозеркал излучение, выходы фотоприемников являются первым - десятым информационными выходами преобразователя "яркость излучения - код" и подключены к управляющим входам U_от своих ключей в блоке ключей, каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода, первый - шестой блоки ключей идентичны, каждый содержит ключей по числу разрешения матрицы приемника изображения и числу разрядов в коде 10⁷ (1000×1000×10), блоки регистров идентичны, каждый включает 10⁶ десятиразрядные регистры и последовательно соединенные ключ и распределитель импульсов, имеющий 10⁶ выходов, информационными входами блока регистров являются первый - десятый входы всех десятиразрядных регистров, всего входов 10⁷, первым управляющим входом блок регистров является управляющий U_от вход ключа, подключенный к входу формирователя импульсов, сигнальный вход ключа подключен к объединенным выходам первого и второго ключей видеокамеры, выходы десятиразрядных регистров поразрядно объединены и являются первым - десятым выходами в каждом блоке регистров, информационными входами в каждом накопителе цифровой видеоинформации являются первый - десятый поразрядно объединенные информационные входы всех накопителей кодов кадра, которых по числу выходов с распределителя импульсов видеокамеры, а первым - десятым входами накопителя кодов кадра являются поразрядно объединенные с первого по десятый входы всех (1000) блоков регистров накопителя кодов кадра, первым управляющим входом в каждом накопителе кодов кадра является первый управляющий вход (U_к) первого блока регистров, подключенный к соответствующему выходу распределителя импульсов в накопителе цифровой видеоинформации, в каждом блоке регистров накопителя кодов кадра соответственно числу разрядов в коде содержатся десять регистров, последний выход (1000) с распределителя импульсов в каждом блоке регистров является управляющим выходом, который подключен к первому управляющему входу первого ключа в следующем блоке регистров, первый управляющий вход U_от второго ключа в блоке регистров является четвертым управляющим входом блока регистров, управляющий выход каждого предыдущего блока регистров в накопителе кодов кадра является первым управляющим входом для каждого последующего блока регистров, а управляющий выход последнего (1000-го) блока регистров подключен параллельно к четвертым управляющим входам всех блоков регистров, цилиндрический корпус диафрагмы в каждой излучающей ячейки в обоих плоскопанельных экранах имеет соответственно числу разрядов в коде десять прорезей, в которых расположены по десять нейтральных микросветофильтров, а каждый из них является полупрозрачным нейтральным микросветофильтром.