教学用闭路电视系统

教学用闭路电视系统是一种现代化教学手段。使用它可以扩大教学范围，提高教学质量，解决师资不足的问题。为了帮助最初接触闭路电视设备的同志和单位作好规划、设计工作，本文就这种系统的主要设备及构成作初步介绍。

闭路电视系统实际上是一套有线电视设备，图、声等信号的传送是在电缆中进行的。这一点同广播电视系统不同，因为广播电视信号是通过电磁波在空中传送的，所以广播电视也称为开路电视。

闭路电视系统有下列一些特点：由于信号是在电缆中传送的，所以，杂散干扰信号不容易进来，抗干扰性能强，图象质量好；只要电缆连接正确，所传送的信号就不会受到外界环境变化的影响，所以工作比较稳定，性能可靠；与开路电视相比较，省去了发射机和接收机中的高频、中频部分，所以设备比较简单，维修也方便。正因为闭路电视系统有这些特点，所以它在工业生产、交通、科研、军事等场所应用很广泛。

另外，教学用闭路电视系统不仅具有幻灯、电影、广播、录音等设备的优点，而且还有它独特的优点。尤其是电视和录象技术相结合，可以自己制作和储存教学节目，便于反复讲授和交换使用。

闭路电视系统作为一种现代化教学手段，有下面一些特殊要求：

（1）清晰度要好。因为经常传送粉笔板书（即粉笔在黑板上书写的字）和图形、资料文件和图片，必须保证学生能看清楚，能抄下笔记来。这就要求监视器的图象清晰度不低于广播电视标准，甚至要求更高。

（2）对照明要求不能过高。在转播教室讲课实况的时候，往往不可能得到很强的照明，因为不仅受到电源容量及设备的限制。而且主讲老师也不宜长时间工作在烈日般的强光下，这样会影响教学效果和身体健康。所以，最好能在一般照度或者只加少量灯光的情况下，就能正常工作。

（3）可靠性要好。教学闭路电视系统，一经安装完毕，就要经常使用，各科课程按课表有秩序地进行教学，如果设备发生故障，教学就会中断，影响很大。另外，每节课一般在40分钟以上，每天要上几节课，这就要求机器有连续工作几个小时的性能。

（4）要求“多头多尾”。由于教学中，需要摄入板书、人象、资料、演示实验、字幕幻灯片、影片等信号。所以，要求多台摄象机同时工作才行，一般需要2～5台摄象机，这就是所谓“多头”。在教室显示部分，为了供给一个或多个班同时收看，需要带动多台监视器，一般一个教室需要2～4台监视器。采用多台摄象机和多台监视器，就可构成单头多尾或多头多尾电视系统。

（5）能同广播电视兼容。要求闭路电视的基本参数和制式标准（如行、场扫描数据、带宽、彩色制式等），能同广播电视标准一致。因为有时要收转电视广播节目，或者监视器要兼作接收机用。

（6）系统内部最好包括录象设备。这样可以制作磁带教学节目，也可以多次重放录象磁带，录象磁带是一种新式教材。这是延迟时间和移动场地所必须的设备。

教学闭路电视系统，包括下列各种设备，用来组成所需要的系统。

1．摄象机。

摄象机的作用是把板书、人象、资料、演示实验、字幕幻灯片、电影片等转换成电视信号。常用的有黑白电视摄象机、彩色电视摄象机两种。使用上分固定式和便携式两类。

（1）黑白电视摄象机。它能把各种图象信号转换成黑白电视信号。其主要技术要求如下：清晰度＞450线；灰度等级＞7级；信噪比＞40dB；照度要求＞200LUX；输出信号为1V\(_{PP}\)的全电视信号。镜头应采用50厘米或100厘米定焦距或6倍变焦距镜头，并要求镜头能互换。机上有小型监视器，用来取景。机内装有同步机的摄象机，还要求有外接同步输入插口。

（2）彩色电视摄象机，如图1所示。它能将各种色彩的图象信号转变成彩色全电视信号。通常有三管、双管、单管三种彩色摄象机。三管摄象机，质量好，但价格比较贵，多用在专业广播部门。教学电视可采用双管或单管摄象机。主要技术要求如下：清晰度＞300线（水平）视频输出为1V\(_{PP}\)彩色全电视信号。采用后控拉杆式变焦距镜头，数据同黑白摄象机。光圈、聚焦能够调节并能手动或遥控。要求有白平衡调节指示器，有寻象器及同步控制器，还应有外同步插口。

一般来说，黑白摄象机在较低照度下就能工作，而彩色摄象机要求比较高的照明条件才能工作。因此，采用黑白电视系统制作节目，比较简单。

（3）便携式摄象机，除用在室外或移动场所外，还可以装在三脚架上，在室内演播室使用。便携式摄象机也分黑白及彩色两类。

2．信号输入转换器。

这是一些辅助信号源，有以下几种：

（1）文件资料传送器，如图2所示。它能将水平放置的文件、资料、图片、书籍等，通过反射镜摄入镜头内，然后由专用摄象机输出电视信号。

（2）显微切片转换器，如图3所示。它是由摄象机和显微镜组装成的。摄象机连接在显微镜目镜筒上，可将显微镜下的切片图象转换成电视信号输出。

（3）电影、幻灯及字幕转换器，如图4所示。这种设备可把幻灯片、、电影片和字幕迅速地转换成电视信号。摄象机可以是通用的，由三角架上拆下来装在这种设备上就可使用。在摄取字幕时，采用黑白摄象机即可。

3.专用电视监示器。

教学用电视监示器，一般不采用高档监视器，而是采用能供开路、闭路使用的专用电视接收机兼监视器。屏幕尺寸一般应大于16英寸，通常为19～24英寸。高频输入有75Ω的不平衡输入和300Ω的平衡输入两种。视频输入为1V\(_{PP}\)的全电视信号。还应有1VPP的视频输出供录象机作信号源用；音频输出信号＞一60dB。彩色监视器，采用PAL制，或PAL／SECAM／NTSC三用制。

4.特技效果发生器。

如图5所示。对两种图象信号进行艺术处理时使用。它可以作上下、左右、对角或1／4、矩形拉幕，还可以作菱形扩展、叠加、渐隐、渐显等不同方式的转换。特技效果发生器也可以取消效果作用，作为切换器使用。另外，还设有专用的同步信号发生器及对讲系统，使用方便。并有采条信号输出。

5．磁带录象机。

如图6所示。它是一种宽频带记录器，可以把全电视信号记录在磁带上，贮存起来，可以多次重放。录象机有黑白和彩色的，有开盘式和盒式磁带两大类。盒式机装带卸带比较简便，对磁带和磁头保护条件也较好。录象磁带规格有很多，录制教学节目多使用3／4英寸的盒式磁带，这种磁带质量稳定，经济实用。3／4英寸盒式录象机有只能放象的和能放又能录象的两种类型。最近又研制成功PAL/SECAM/NTSC三种制式通用的彩色盒式磁带录象机，有利于国际间交流。有些录象机上还装有电子编辑器或另外接有自动编辑机，可以把各种素材编在一起，进行切入、切出处理。另外，还有用蓄电池供电的便携式录象机、摄象机全套设备，可以背在肩上，在室外和其他移动场所工作。

作为教学用闭路电视系统，通常由下列各部分组成。

1．演播部分：设有摄象机、话筒及照明设备。还有与控制室相联络的对讲设备和观察播出效果的返送监听、监视器等。其任务是把教师的讲课形象、板书、图片资料和演示实验等教学景象转换成电视图象信号传输出去，同时还把教师讲课的声音传输出去。

2．控制部分：包括有控制台、特技效果发生器、视频／音频切换器及混合器，用来调整控制视频及音频信号。还有许多台监视器，小型监视器分别用来监视各路摄象机送来的信号，大型监视器用来观察播出返送回来的图象信号，以便监视播出效果。另外，放映节目用的磁带录象机、录音机、文件资料传送器、显微切片转换器以及放映电影用的映播装置等，也有设在此部分的。

3．配音复制部分：包括后期配音用的录音机、编辑和复制磁带用的录象机。还有提供音响素材用的电唱机等。其任务是复制、编辑教学节目，制成磁带教材。

4.重放播出部分：由重放节目用的磁带录象机等组成。如果采用高频传送，还要有调制器、高频放大器等，以便输出甚高频或超高频已调波，然后通过高频电缆传送出去。

5．教室显示部分：此部分主要由各教室的监视器组成。大教室除了安装多台监视器外，还可采用投影电视监视器，银幕有50、60、72或120英寸等不同型号。有条件的还可设置放象机，供教师直接放象使用。

6．传输部分：它的任务是把全电视信号传送到各监频器并保证正常工作。一般到达教室监视器处的信号电平，应不小于75dB，才能保证足够的对比度。闭路电视系统中主要传送三种信号。（1）视频信号，即代表图象信息的信号，频率在0～6MH\(_{Z}\)，需要用同轴电缆来传送。（2）音频信号，频率在50～15000HZ，要用屏蔽线来传送。（3）高频信号，在甚高频段，载频频率为50～250MH\(_{Z}\)；在超高频段，载频频率为450～900MHZ，将图象信号和声音信号调制在上述载频上，作为高频信号来传送。

闭路电视系统中，教学节目的传送，基本上有两种方式：一种是视频，音频传输。这种方式的优点是节目比较稳定，质量好，设计和架设比较简便，成本较低。缺点是占用电缆比较多，通常要用两条独立的电缆来传送一套节目，多套节目则要用很多副或多心电缆传送。再就是变换节目比较麻烦。另外，随着传输距离的增长，质量无法保证；另一种是高频传输。这种传输方式需要将视频和音频信号调制在高频载波上，然后用同轴电缆传输到终端监视器。这种传输方式的优点是容量大，用一根同轴电缆就可以同时传送图象和声音信号，而且可以选用不同的载频来传送多路教学节目。加上中继放大器后，还可实现远距离传输。另外，使用普通电视接收机就可以收看，变换节目可以通过频道开关来完成。缺点是容易和当地电视台争频道，当调整匹配不良时，画面质量差一些。选用载频时，要避开本地广播电视频道。

传输部分主要由各种电缆和电缆接插件组成，复杂的系统还需要有信号放大器和多信号分配器等设备。用电缆传输信号是有损耗的，原则上是频率越高、导线越细、长度越长，电缆对信号的衰减也越大。设计、架设传输线路时，除了要考虑电缆的衰减问题外，还要考虑电缆线和头尾设备相接时的阻抗匹配问题。目前国产高频电缆的特性阻抗有75Ω和50Ω两种，闭路电视系统多用75Ω的。电缆的布线形式有并联连接和树枝状连接两种，高频传输多用树枝状连接，视频传输多用并联连接。

教学闭路电视系统的组成和设备的选择，应根据实际需要而定。设备单元多是独立的，可以作积木式组合，以便组成各种不同的应用系统。下面例举三种系统，供参考。

1．简单型闭路电视系统：

最简单的闭路电视就是把摄象机和监视器连接起来，如图7（a）所示。可以作教学现场实况转播使用。还可以把录（放）象机和监视器直接连接起来，如图7（b）所示，可播放已录好的节目。录象磁带可以由学校自制或由电教中心提供。

把上述两种形式结合起来，再加上有视频输出插口的电视接收机，就可组成功能较多的简单系统，如图7（c）所示。此系统共有三路信号输出，可以同时播送三套教学节目。还可以接收电视广播节目或摄取现场教学节目或播放录象磁带。节目是通过视频、音频转换器进行切换的。若监视器超过三台以上，还要通过分配器来匹配。大型教室可以使用投影式大屏幕监视器，供集体收看。

2．中型闭路电视系统：

这是一种能够自制节目的闭路电视系统，如图8所示，适合于一般高等院校及重点中学使用。它有两台固定式摄象机和一台便携式摄象机，便携式摄象机，除了用来制作外景节目外，还可以固装在三脚架上，在室内使用。另外，还有一台录象机和一台便携式录象机以及盒式录音机、电唱机、多台监视器、控制台、线路分配器、话筒、照明设备等。控制台可以采用节目选择器作简易切换，这样成本低，使用也简便。但是在转换瞬间，画面会有跳动。在要求不高的情况下，还是可以满足要求的。如果有多路信号输出，希望采用高频传输方式。有条件的单位，还可以使用特技效果发生器和有编辑功能的录象机。这样可以大大提高节目的质量。

3．大型闭路电视系统：

主要用在电化教育中心、重点高等院校和电化教育研究单位。它是一套彩色闭路电视系统，设备比较齐全，如图9所示。要求具有播送和制作各科教学节目的能力，学校用希望拥有三路以上的彩色播出系统。全系统由演播室、控制室、编辑室、外出设备和各种辅助信号源组成。还有一套完整的播出系统。

以上三种类型并没有严格的限制，可以根据具体情况来增减设备，从实际需要出发来设计、配备设备，切实有效地改进教学。（中央电化教育馆 杨名甲）