摄像机数字化的优缺点
① 数字化的优点

a.数字信号与模拟信号相比，前者是加工信号。加工信号对于有杂波和易产生失真的外部环境和电路条件来说，具有较好的稳定性。可以说，数字信号适用于易产生杂波和波形失真的录像机及远距离传送使用。数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。根据上述的优点，还不能断言数字信号是与杂波无关的信号。

数字信号本身与模拟信号相比，确实受外部杂波的影响较小，但是它对被变换成数字信号的模拟信号本身的杂波却无法识别。因此，将模拟信号变换成数字信号所使用的模/数(A/D)变换器是无法辨别图像信号和杂波的。

b.数字信号需要使用集成电路(IC)和大规模集成电路(ISI)，而且计算机易于处理数字信号。数字信号还适用于数字特技和图像处理。

c.数字信号处理电路简单。它没有模拟电路里的各种调整，因而电路工作稳定、技术人员能够从日常的调整工作中解放出来。

例如，在模拟摄像机里，需要使用100个以上的可变电阻。在有些地方调整这些可变电阻的同时，还需要调整摄像机的摄像特性。各种调整彼此之间又相互有微妙的影响，需要反复进行调整，才能够使摄像机接近于完善的工作状态。在电视广播设备里，摄像机还算是较小的电子设备。如果摄像机100%的数字化，就可以不需要调整了。对厂家来说，降低了摄像机的成本费用。对电视台来说，不需要熟练的工程师，还缩短了节目制作时间。

d.数字信号易于进行压缩。这一点对于数字化摄像机来说，是主要的优点。

② 数字化的缺点

a.由于数字化处理会造成图像质量、声音质量的损伤。换句话说，经过模拟→数字→模拟的处理，多少会使图像质量、声音质量有所降低。严格地说，从数字信号恢复到模拟信号，将其与原来的模拟信号相比，不可避免地会受到损伤。这一点与下面的缺点有着密切的联系。

b.模拟信号数字化以后的信息量会爆炸性地膨胀。为了将带宽为(f)的模拟信号数字化，必须使用约为(2f+α)的频率进行取样，而且图像信号必须使用8比特(比特就是单位脉冲信号)量化。具体地说，如果图像信号的带宽是5MHz，至少需要取样13×106至14×106次(13M至14M次)，而且需要使用8比特来表示数字化的信号。因此，数字信号的总数约为每秒1亿比特(100M比特)。且不说这是一个天文数字，就其容量而言，对集成电路来说，也是难于处理的。因此，这个问题已经不是数字化本身的问题了。不过，为了提高数字化图像质量，还需要进一步增加信息量。这就是数字化技术需要解决的难题，同时也是数字信号的基本问题。
数字化的图像质量

上面介绍了数字信号的优缺点。而摄像机数字化的图像质量劣化是个大问题。因此，下面就对这个问题稍加深入地探讨。

最近的4:2:2形式或者说类似于D1图像质量已成为现有525行方式的最高图像质量的代名词。众所周知，D1是数字分量信号的国际标准规格。它的取样频率是13.5MHz、8比特量化。

首先是取样频率13.5MHz，是以模拟信号带宽限制在5.5MHz左右为前题。众所周知，现在CCD的像素数目为52万，摄像机图像的水平分解力为700至800线。如果将其换算成图像频率，则图像信号带宽达到8至9MHz左右。因此，数字化会限制图像的分解力。

其次是8比特，这意味着用0至255个电平级来表示图像信号的瞬间值。模拟图像信号具有连续的灰度等级。数字图像信号是将连续的灰度级分成256级进行数值化，而将更细的灰度级舍去。虽然这是一点点损失，可是它却影响到图像质量。

如果量化采用10比特，图像的灰度级就被分得更细，为1024级。即使做到1024级也仍然还不够。最近数字摄像机的图像信号采用12比特量化，灰度级为4096级。这样做的目的是使图像信号数字化造成的损伤小到可以忽略不计。当然，信息量也会增加。

因此，提高量化比特数时，模拟图像信号的杂波也会出现问题。在摄像机产品的指标数据里给出信杂比62dB，该数据是当今摄像机的标准。信杂比为20dB时，杂波相对于图像信号之比为 1/10、40dB时为1/100、60dB时为

1/1000。10比特量化时，灰度级约为1000级，而信杂比为60dB左右。因此，摄像机的数字化，确保信杂比指标是非常重要的。

图像质量的优劣。80年代末，在小型轻便手提式摄像机领域里，CCD摄像机已开始成为主流，当时CCD只有30万像素。不过，那时候用于电子新闻采访还是可以的。当时对摄像机提出的灵敏度和图像质量指标是摄像管摄像机无法达到的指标。而在与摄像管的灵敏度相同的52万像素CCD摄像机却能够给出信杂比62dB，同时CCD摄像机不存在重合问题。不过，当时CCD摄像机还需要改进摄像特性的稳定性。因此，在此基础上就大大地减少了摄像机对数字化的需求。

如上所述，对图像质量而言，数字化并非是标准。模拟图像信号可以得到8至9MHz带宽的高分解力。可是，图像信号数字化以后，充其量的带宽只有5.5MHz左右。而NTSC制的图像信号带宽才4MHz，要是有5.5MHz也就够用了。目前市场上出售的摄像机的图像质量，因强调商品的价值而被降低了，这是不能被认可的。因此，摄像机的数字化未必是具有吸引力的技术。有如此想法的人认为，仔细地调整摄像机的摄像特性是能够拍摄出最好质量的图像的，这是视频工程师的工作。

③摄像机的耗电量问题。为了数字化，必须使摄像机电路固体化。摄像机电路固体化以后，才能做到高稳定性和小型轻便。这个要求是从ENG便携式摄像机开始的。因此，耗电量也是摄像机最重要的特征之一。可是，数字化有可能增加耗电量。因为数字化首先使信息量成天文数字地增加，而且必须做到瞬间处理。信号处理是极其细微的工作，也会消耗大量的电力，因此，还需要开发芯片集成度高的数字电路。

④摄像机全数字化应该说是最基本的问题，而且在技术上是相当困难的。它不象录像机和切换器的数字化仅仅是输入信号电平的问题。而CCD的输出信号是很微弱的，又必须将这些参差不齐的信号进行数字变换。 R(红)、G(绿)、B(蓝)三基色使用的CCD彼此之间的不均匀性需要进行校正、在摄像机拍摄图像的四周会出现黑斑，需要进行校正，这些校正必须象模拟信号那样进行调整。此外，CCD的伽玛特性会导致图像输出信号的动态范围加大，即使用8比特或10比特量化也不能完全包括进去。如果使用16比特或16比特以上的量化能够包括信号的动态范围，就会使原来已经庞大的信息量更加庞大，从而导致信号处理更加困难，这也是数字化的基本技术问题。

以上所述的原因，是导致90年代数字摄像机才进入实用阶段。