一種遠距離廣播級攝像機高清鏡頭控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廣播級攝像機高清鏡頭的控制方法，適用于影視特拍穩(wěn)定平臺上主流廣播級高清鏡頭的控制，并能拓展應(yīng)用在具有電壓變換控制接口的攝像機鏡頭控制上，應(yīng)用于航拍、馬拉松跟拍、電視臺轉(zhuǎn)播、電影特效拍攝等。
【背景技術(shù)】
[0002]廣播級攝像機鏡頭的控制，正常情況下會采用鏡頭與鏡頭配套的變倍聚焦等設(shè)備進行有限的操控，而此類配套的設(shè)備是通過模擬電壓變換的方式來控制廣播級攝像機鏡頭的運動。
[0003]在長距離操作廣播級鏡頭時，由于長距離的走線會出現(xiàn)電壓損耗，導(dǎo)致控制高清鏡頭控制不精確；從平臺外部直接傳輸電壓的方式，電壓的變換會引起對控制信號的干擾；而根據(jù)平臺傳輸通訊介質(zhì)的需要，模擬電壓信號不能傳輸(光纜，滑環(huán)等)。
[0004]如果根據(jù)廣播級鏡頭本身的協(xié)議，直接以串口的形式把控制端的操作指令轉(zhuǎn)換成協(xié)議控制廣播級鏡頭，那么串口發(fā)送的每一幀只能含有一種操作指令，這樣，在同一時刻廣播級鏡頭只能響應(yīng)一種操作，不符合操作人員想要在變倍的同時又要調(diào)整焦距的類似的操作習(xí)慣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種廣播級攝像機高清鏡頭的遠距離控制方法，可以使得影視穩(wěn)定平臺系統(tǒng)能夠有效地控制其上搭載的高清廣播級攝像機鏡頭，并可以根據(jù)操作員的操作習(xí)慣同時控制多種操作(變倍，聚焦等)，而且能實時的采集當(dāng)前的鏡頭信息，返回信息值作為控制指令用于穩(wěn)定回路及變倍聚焦的協(xié)同控制。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種遠距離廣播級攝像機高清鏡頭控制方法，包括如下步驟:
[0007](I)接收操作端輸入的、以模擬量形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值和光圈值，以數(shù)字量表示的視場變倍值、色彩增益值，以及模式選擇信號的狀態(tài)；所述數(shù)字量通過1接口進行接收；所述的模式選擇信號的狀態(tài)包括兩種:一種是獨立控制模式，此模式下可以分別獨立調(diào)整變倍值和聚焦值；另一種是協(xié)調(diào)控制模式，此模式下變倍值和聚焦值同時調(diào)整以保證對同一物體的放大或者縮??；
[0008](2)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述模擬量進行AD采樣，得到以數(shù)字量的形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值和光圈值；
[0009](3)當(dāng)模式選擇信號為獨立控制模式時，直接將以數(shù)字量形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值、光圈值、視場變倍值、色彩增益值按位進行組幀，得到一幀控制指令并通過串口發(fā)送至廣播級鏡頭的控制端；當(dāng)模式選擇信號為協(xié)調(diào)控制模式時，首先從廣播級鏡頭的控制端獲取當(dāng)前的焦距值和倍率的比值，在執(zhí)行聚焦操作時，根據(jù)以數(shù)字量形式表示的鏡頭聚焦值確定聚焦時單位焦距移動的數(shù)值大小，計算出單位變倍的數(shù)值大小并作為新的鏡頭變倍值，將新的鏡頭變倍值，以及步驟(I)和(2)中獲取的數(shù)字量形式的聚焦值、光圈值、視場變倍值、色彩增益值按位進行組幀，得到一幀控制指令并通過串口發(fā)送至廣播級鏡頭的控制端；
[0010](4)在廣播級鏡頭的控制端，對所述控制指令進行抽幀，獲得以數(shù)字量形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值、光圈值、視場變倍值、色彩增益值；對抽幀獲得的以數(shù)字量形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值、光圈值進行第一次偏置和電壓變換，得到數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入范圍內(nèi)的數(shù)字量，然后經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換、第二次偏置和電壓變換，得到廣播級鏡頭允許輸入電壓范圍之內(nèi)的以模擬量形式表示的鏡頭變倍值、聚焦值、光圈值送至廣播級鏡頭的伺服端，驅(qū)動廣播級鏡頭的變倍、聚焦和光圈運動；對抽幀獲得的以數(shù)字量形式表示的視場變倍值、色彩增益值進行重新組幀，獲得符合廣播級鏡頭通訊協(xié)議的視場變倍數(shù)據(jù)幀以及色彩增益數(shù)據(jù)幀并送至廣播級鏡頭的伺服端，驅(qū)動廣播級鏡頭進行視場變倍或者色彩增益調(diào)整；
[0011](5)廣播級鏡頭根據(jù)一幀控制指令調(diào)整完畢后，廣播級鏡頭的控制端按照固定的周期接收廣播級鏡頭反饋的當(dāng)前的鏡頭變倍值、聚焦值、光圈值、視場變倍值、色彩增益值，進行閉環(huán)控制。
[0012]所述步驟(3)中按位進行組幀的方法為:將幀頭作為數(shù)據(jù)幀的第一字節(jié)，將變倍值作為第二和第三字節(jié)，將聚焦值作為第四和第五字節(jié)，將光圈值作為第六和第七字節(jié)，色彩增益值作為第八字節(jié)的低四位數(shù)，視場變倍值作為第八字節(jié)的高四位數(shù)，將五種數(shù)據(jù)進行求和并將結(jié)果作為幀尾。
[0013]所述步驟(4)中送至廣播級鏡頭的伺服端的模擬量和數(shù)字量采用兩個不同的通道分別發(fā)送。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0015](I)本發(fā)明方法采用數(shù)字通信的方式，確保了傳輸過程中信息無損，如果直接用模擬電壓變換的方式在系統(tǒng)中走線直接傳到鏡頭伺服器端，線上電壓的磨損和波動會使得伺服控制器控制鏡頭運動不準，同時線上電壓的變換組成的回路經(jīng)過整個系統(tǒng)，電壓的變換導(dǎo)致電流的變換，變換的電流會產(chǎn)生磁場，從而對整個系統(tǒng)的信號產(chǎn)生干擾；本發(fā)明利用數(shù)字信號進行傳輸，可以有效的減少變換電壓對其他部分產(chǎn)生的干擾，降低控制電壓的損耗；
[0016](2)本發(fā)明加入模式選擇開關(guān)，當(dāng)切換開關(guān)切換到變倍聚焦獨立操作時，操作人員可以選擇拍攝的物體進行視場調(diào)整和聚焦操作；當(dāng)切換開關(guān)切換到變倍聚焦協(xié)調(diào)的控制鏡頭的操作時，可以讓操作人員在對一特定物體對焦之后，想要進行變倍操作時，只需進行聚焦的操作，也能快速方便的進行跟焦操作；
[0017](3)本發(fā)明利用DA轉(zhuǎn)換變倍量，聚焦量，光圈量成模擬方式控制廣播級鏡頭，利用反饋信號和聚焦量同時控制聚焦和變倍的操作設(shè)定，可以使聚焦、變倍、光圈的命令執(zhí)行操作更加圓滑，不會產(chǎn)生突進的感覺，并且在變倍、聚焦、光圈都需要調(diào)整時，可以同時響應(yīng)變倍、聚焦、光圈命令；同時，以數(shù)字開關(guān)通過轉(zhuǎn)換幀格式的方式直接控制廣播級鏡頭，讓此種發(fā)明延伸到系統(tǒng)內(nèi)部的連線變得簡化，抗干擾性高，符合操作人員的習(xí)慣。
【附圖說明】
[0018]圖1為平臺系統(tǒng)與廣播級鏡頭的硬件連接示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0020]為了解決數(shù)字信號直接控制廣播級高清鏡頭伺服的同一時間只能完成一種命令(變倍、聚焦、光圈)局限性，以符合操作人員的習(xí)慣，在鏡頭控制器端把傳輸?shù)臄?shù)字信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成模擬信號，進行電壓鎖存，連接到鏡頭伺服端，達到實時的控制目的。同時在鏡頭的伺服端把控制鏡頭狀態(tài)的數(shù)字開關(guān)變量按照伺服本身的數(shù)字通訊協(xié)議發(fā)到伺服端，用來控制鏡頭的一些開關(guān)狀態(tài)的切換(調(diào)整色差、調(diào)整鏡頭范圍等)。
[0021]為了解決平臺根據(jù)鏡頭當(dāng)前狀態(tài)的參考運動的需要，在伺服端加入信號采集元件，采集到當(dāng)前鏡頭狀態(tài)信號，通過數(shù)字通信返回給平臺系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明把控制端的模擬控制量轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制量，利用數(shù)字通信消除模擬控制信號在傳輸過程中產(chǎn)生的電壓損耗以及對其他信號的干擾。在伺服的輸出端利用快速掃描切換通道模擬電壓鎖存變換的方式控制鏡頭的變倍聚焦等指令，同時用數(shù)字通訊協(xié)議控制鏡頭的數(shù)字開關(guān)變量，用模擬和數(shù)字量結(jié)合的方式達到同時控制的目的。本發(fā)明還通過精確的采集當(dāng)前鏡頭返回的模擬量狀態(tài)值，應(yīng)用到系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
[0023]整個平臺系統(tǒng)的控制單元/廣播級攝像機鏡頭配套的控制單元與廣播級鏡頭端連接如圖1所示。圖1中，I為模擬操縱桿量輸入，2為數(shù)字操縱桿量輸入，3為控制單元，4為平臺系統(tǒng)計算機電路數(shù)字信號處理，5為鏡頭端數(shù)據(jù)處理的模塊，6為廣播級攝像機高清鏡頭返回的相機狀態(tài)，7為平臺系統(tǒng)以串口的形式發(fā)送變倍聚焦等模擬控制指令，8為平臺系統(tǒng)直接控制廣播級攝像機鏡頭伺服的數(shù)字開關(guān)命令。流程如圖2所示。
[0024]在控制單元的電路中采用AD采集，把操作手柄等輸出的桿量的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時，把控制廣播級高清鏡頭的開關(guān)量的信號通過電路板本身的1接口采集，并通過控制單元的控制串口發(fā)出。
[0025]操作端的模擬桿量為變倍，聚焦，光圈電位計的值，其中，三種桿量的模擬輸入范圍為OV?5V，變倍值為2.5V，撥動變倍的船型電位器，以船型電位器的輸出值偏離2.5V的量作為變倍操作的速度值，與2.5V做差判斷變倍操作的方向；聚焦操作O?5V表示焦距最近到無窮遠處的范圍，一般的廣播級相機，呈平方關(guān)系遞增；光圈操作O?5V表示光圈從關(guān)閉到最亮(一般為Fl.8)的范圍，呈線性變化，在三種信號輸入時，AD采集把相應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字量。作為變倍，聚焦，光圈的控制命令。
[0026]操作端的光圈范圍調(diào)節(jié)，紅綠藍色調(diào)的調(diào)整，市場變倍(Ix?2x)，色彩增益等命令的調(diào)整，屬于數(shù)字開關(guān)量，在控制電路端，接入到控制單元電路的通用的1接口，每一個數(shù)字量傳到發(fā)送端，代表一幀數(shù)據(jù)的一個數(shù)的一位，這樣，把若干個廣播級鏡頭的數(shù)字開關(guān)操作變量組合成一幀數(shù)據(jù)的相應(yīng)位數(shù)。
[0027]在控制單元的發(fā)送端把變倍，聚焦，光圈控制命令和數(shù)字開關(guān)操作命令與操作穩(wěn)定平臺的指令組合作為串口數(shù)據(jù)RS422發(fā)出，422的傳輸可以通過直接走線，可以通過光纜，可以通過無線接收信號，可以通過光電滑環(huán)與操作平臺內(nèi)部的信號處理控制電路連接。
[0028]在進行數(shù)據(jù)量傳輸時，需要將數(shù)字量進行組幀。一幀命令包含所有鏡頭變倍值、聚焦值和光圈值以及視場變倍，色彩增益的命令。為了更好的適應(yīng)實際的操作，本發(fā)明通過引入模式切換(切換開關(guān))，對變倍值和聚焦值分別獨立調(diào)整，以及倍值和聚焦值協(xié)調(diào)調(diào)整兩種情況進行分別處理。
[0029]當(dāng)切換開關(guān)在選擇變倍、聚焦指令同時發(fā)送協(xié)調(diào)控制時，操作端首先記錄當(dāng)前通過廣播級鏡頭控制端反饋的倍率和焦距值的比值K，在執(zhí)行聚焦操作時，在控制單元內(nèi)部計算單位聚焦移動的