摄像机及其操作核心技术.docx
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摄像机及其操作核心技术
第二章摄像机及其操作技术
学习目的
●1．理解摄像机构成、工作原理、种类及重要性能。
●2．掌握摄像机各调节项目、功能特点和用法。
●3．熟悉摄像机操作技艺，涉及构图以及角度设计等。
第一节摄像机基本构造和类型
2.1.1 摄像机构成部件
电视摄像机电子系统复杂，生产厂商众多，从而其型号和外观有较大差别，但是无论如何摄像机，其基本构成都是相似。
1. 普通摄像机外观构成
2. 普通摄像机构成系统
摄像机构造系统涉及光学镜头、光源调节、光电转换、
信号调节、话筒、录像、机身上其她转换、调节、
选取按钮、电源、信号输出接口等。
（图2-4）
2.1.2 摄像机重要部件构造原理
●构成摄像机电子系统（信号接受和解决某些）
●机械系统（录像机某些）
●信号控制与变换系统
●摄像镜头系统
●摄像机主体
●寻像器
●话筒
●电源
1. 摄像镜头系统（LensSystem）及其功能原理
● 依光学原理构成摄像器件普通有光学镜头、滤色镜片和光分色系统三个某些构成。
从物理含义上看，光学镜头是指安装在摄像机上、由许多光学玻璃镜片及镜筒等某些组合而成光学装置。
光学镜头是摄像机拾取图像第一和最重要器件；滤色片则对所拾得光像作颜色预矫正解决；而分色系统则是将进入镜头外来光分解为RGB三个基色光像。
●拾取景物影像光学镜头系统也可称之为外部光学系统，有内置（藏）式与外置（露）式之分。
专业级摄像机镜头普通为外置式----镜头是裸露在机身之外；家用级摄像机镜头则普通为内置式，它长处是安全、镜头不适当被损坏，但放大倍数比较小。
● 摄像机光学镜头与普通照相机镜头起着同样作用，运用它，就可依照需要选取一定视场范畴，并获得这一视域景物被缩小清晰光学图像（再由摄像器件转换成视频信号）。
光学镜头自身性能对在电视屏幕上看到图像有很大影响。
因而有必要对镜头光学性质及工作特性再作一定理解。
（1） 镜头光学特性
● 为了达到一定放大倍数并减少像差影响，摄像机使用镜头不是单片透镜，而是用几种由若干个镜片组组合而成透镜组，并且具备镜头普通光学特性：
①焦距（FocalLength）
②视场角（AngularFieldofView）
③变焦距镜头（ZoomLens）
④调焦（Focus）
⑤可变光阑（Iris，Aperture，Diaphragm）
⑥景深（DepthofField）
①焦距（FocalLength）
●平行直射光线穿过透镜后在另一边光轴上汇聚成一点，这个点称为焦点。
从焦点至镜头中心距离为该镜头焦距，单位是毫米。
按透镜焦距长短，镜头有短焦距镜头、长焦距镜头以及介于两者之间中焦距镜头之分。
不同焦距镜头使用在不同拍摄场合，并获得不同画面效果。
②视场角（AngularFieldofView）
●从镜头主平面中心向视线方向两边边沿所张角，就叫视场角。
视场角是体现摄像机镜头视场大小参数，它决定着成像空间范畴。
摄像景别与视场角关于。
③变焦距镜头（ZoomLens）
●变焦距镜头是一种可持续变换焦距镜头，它由多组透镜组片构成。
镜头变焦距功能可以使摄像机不移动位置就能获得预想视野范畴。
④调焦（Focus）
●调焦也称为聚焦。
调节焦点成果是，光线通过摄像机后能精确地会聚在摄像器件受光面上，从而获得轮廓清晰景物图像。
除非特别规定，否则摄像镜头焦距必要调节清晰。
④调焦（Focus）
●摄像调焦有调节前聚焦和后聚焦之分。
调前聚焦是使图象清晰，并使像平面落在受光面上。
调焦环上刻有标记数字，就是批示焦点最清晰景物距离。
普通，景物距离可调范畴可从1米左右到无限远。
后聚焦普通通过调节镜头后截距（后焦距）达到目。
后截距是镜头光学系统中“等效透镜”最后一种表面顶点到像方焦点距离。
实际中后聚焦调节是通过调节在变焦镜头背面专设后聚焦微调环来变化后截距，以保证成像面“永远落在受光面上”。
后聚焦调节好之后，一定要将该调节钮固定住，这样，在实际拍摄时，只需依照景物远近状况调节前聚焦，就可得到清晰景物图像。
家用摄像机没有该调节钮，但是有近摄调节钮。
⑤可变光阑（Iris，Aperture，Diaphragm）
●可变光阑又称光圈，它原理同照相机。
⑥景深（DepthofField）
摄像机在拍摄时，能获得清晰景象先后距离就是“景深”。
景深范畴可大可小，依照拍摄内容规定不同，对景深规定也不同。
善于控制景深大小，就可以拍摄出有特定含义镜头内容。
景深与镜头焦距长短、光圈大小以及物距长短关于。
（2） 变焦距镜头调节原理
当前摄像机都采用变焦距镜头，镜头焦距可持续地随简朴操作而变化。
从最长焦距到最短焦距，可以开始于任何焦距长度，然后推入（焦距变长）、拉出（焦距变短），变化成像大小和视场，使景物在视觉空间里移近或移远，而不需变化实际物距。
●
注意：
在有焦距变化同一种叙事镜头中，为了使变焦距过程中图像始终清晰，必要先调节好焦距，即在近景或特写前提下，调节好焦距。
这样，当景别从近景变化为全景或远景（或反之）时，这个镜头中图像内容将会始终是清晰。
图2-5是变焦距镜头外部构造示意。
其中遮光罩是用来阻挡
也许从侧面进入镜头强光；调焦环用于调节变焦距镜头焦距；
变焦环用于变化镜头视野；与照相机同样，光圈是用来控制进入
镜头进光量；后焦距微调环则是在“近距离”状况下用于调节
焦距。
在可变焦距镜头中，普通是由几组镜头并分别由几十片光学镜片结合而成，
目是为了减小摄取图像时也许产生各种像差。
图2-6是变焦距镜头构造
等效原理示意图。
①调焦组：
用于聚焦。
拍摄时，先用特写进行聚焦后，可以保证变焦过程中图像会始终保持清晰。
②变焦组：
通过变化焦距达到变化视野目。
③补偿组：
用以保证在变化前焦距（变焦）时后焦距不变，从而使成像平面不必先后移动。
④移像组：
移像组又称中间接力镜组；它是固定镜组。
由于分色棱镜接入，靶面后移，用此镜组可保证成像面始终能清晰地落在受光面上（靶面）。
变焦比
●变焦距镜头分别有一种最长焦距和最短焦距，最长焦距与最短焦距之比称为“变焦比”。
普通变焦距镜头型号中普通有两个有关联数字，第一种数字表达变焦比，第二个数字表达最短焦距。
如变焦范畴在9～126毫米，其型号就标注为14*9；反过来，如果一种镜头型号标有90*30，则表白这个镜头具备90倍变焦比，最短焦距是30毫米，最长焦距是2700毫米，也就是它变焦范畴是30～2700毫米。
（3） 滤色某些----内部光学系统一
● 所谓滤色就是对由镜头所拾得光学图像进行颜色预矫正解决。
不同摄像机有不同滤色光学系统。
当前专业级摄像机光学滤色某些大体相似：
经由某些外置拨动式触盘，拨动预先设定有光学滤色片拨盘相应位置，针对外来光源色温状况作预调节解决，这也就是摄像机白色平衡粗调。
滤色功能可被控制某些示意图
图2-7滤色功能可被控制某些示意图
小型家用摄录像机滤色功能就是通过电路技术对色温状况作“滤色调节”。
省略了光学部件摄像机可以做得小巧玲珑。
（4） 光三基色分色系统
为了使摄像机能对外来光进行以便而有效电子化解决，必要将外来白光进行分色，分解为红、绿、蓝三个基色光。
这个过程由光学分光系统完毕。
常用分光系统有两种：
平面镜分光系统和棱镜分光系统。
2. 摄像机主体某些重要构成与原理
摄像机主体----机身某些重要涉及（见图2-4）：
●内部光学系统（上文已述）、摄像器件、预放电路、信号解决、电子快门、信号编码、信号记录、视频返送、信号输出解决等各种某些。
（1） 摄像器件
● 电视摄像机能将景物光转变成电信号，依托是摄像器件，它也是决定图像质量核心器件。
●摄像器件有电子管摄像器件和CCD器件----半导体摄像器件之分。
当前广泛使用摄像器件是CCD器件，即电荷偶合器件（ChargeCoupledDevice），这是一种运用半导体原理设计制成复杂光电转换器件。
CCD（ChargeCoupledDevice）即电荷偶合器件
●工作原理
●性能指标
分解力暗电流敏捷度动态范畴面积
（2） 预放电路（Preamplifier）
● 这个电路作用是将经摄像器件光电转换出来图像电信号放大成可以勉励后级视频信号解决电路工作信号。
●预放电路普通都是由特别低噪声场效应管来担任，以保证放大后信号噪声低、增益高和频带宽。
（3） 电子快门（Shutter）
●电子快门是运用电子技术在时间上控制CCD芯片上电荷产生与转移，从而得到“快门”效果。
●电子快门特点是无运转噪声、速度档次多、速度快，适合分析迅速运动过程，但存在图像不持续、间断跳跃感。
电子快门速度标值有1/50、1/100、1/200、1/500、1/1000秒等分级，不同机器设立不同。
（4） 视频信号解决单元
● 与操作调节有关视频信号解决单元有：
①白色平衡（WhiteBalance，简称WB）
在景物光像中，任何一种颜色都可分解为红、绿、蓝三个基色，但是它也许与电视系统设定抱负状况不一致。
如果不进行“强制性”调节过程，这三个信号分量也许得不到相似放大量，所拍摄出来图像就也许偏离本来颜色。
因此，必要针对“不平衡比例进光量”，让电路放大量分别进行“针对性”调节，这就是白色平衡调节，它是景物图像获得对的色彩还原重要保证。
白平衡调节普通办法:
（1）调节前先进行如下设立。
●POWER（电源）开关：
ON（打开）。
●OUTPUT/DL/DCC+开关：
CAM位置之一。
●镜头IRIS（光圈）选取器：
A（自动）。
●ATW（自动跟踪白平衡）按钮：
关闭。
（2）依照场景光线条件，设立FILTER（滤色片）控制钮。
（3）将W.BAL（白平衡）开关设在A或B。
（4）将一白色物体（纸和布等）置于与拍摄时相似光线条件下，然后进行对焦，使整个屏幕都成为白色。
（5）朝WHT（白平衡）一边推动WHT/BLK（白/黑平衡），然后松手。
白平衡调节开始进行。
在调节过程中，寻像器中浮现“AUTOWHITE-OP-”（自动白平衡操作）阐明。
几秒钟后，调节进行完毕，同步寻像器中阐明变为“AUTOWHITE-OK-”和一种色温值。
②黑色平衡（Blackbalance）
●家用摄像机在出厂前已经调节好了黑色平衡，使用者普通不必再作调节。
● 摄像机只有白平衡和黑平衡都调节对的，所拍摄图像才也许无论亮暗均不偏色（黑平衡调节普通办法可参阅各机器使用阐明）。
●当多台摄像机协同工作时，为了保证所摄图像质量，必要进行黑色平衡协同调节工作，以使不同摄像机特别在拍摄黑色物体时，三个基色电平也相等。
这时显像管荧光屏上才干反映出不带任何其他颜色“共同”纯黑色。
黑色平衡调节
●
（1）打开电源开关，检查OUTPUT/DL/DCC+开关与否在CAM位置之一。
（2）将WHT/BLK（白/黑平衡）开关扳到BLK（黑平衡）一边，然后松手。
此时，镜头光圈关闭，黑平衡调节开始进行。
在调节过程中，寻像器中浮现“AUTOBLACK-OP-”（自动黑平衡操作）阐明。
几秒钟后，调节进行完毕，同步寻像器中阐明变为“AUTOBLACK-OK-”。
●（3）如果黑平衡调节不能完全自动进行寻像器中浮现警告讯息“AUTOBLACK-NG-”。
检查有关设立，并采用必要纠正办法，然后再次进行调节。
③增益（Gain）
在照度低状况下，光圈已开到最大，但图像依然很暗，如果受条件所限不能用灯等照明器具进行补充，则可以运用摄像机上增益控制钮来增长电路系统增益。
增益调节是对摄像机图像输出信号电平大小进行调节。
增益可以通过增益控制开关来调节，普通有0dB、9db、18dB等档位供选取。
增长电路增益往往会导致图像质量下降----背景噪声也被提高，因此不是万不得已时最佳不使用这一办法。
④重叠（Registration）
● 重叠这一调节是针对三管彩色摄像机而设计，三片CCD式摄像机在出厂时就已调好，并已将CCD芯片位置固定，因此可以不用考虑重叠调节问题。
⑤电缆补偿（Cableopensation）
● 电视信号在长电缆中传播时，电缆内部存在分布电感和分布电容将导致视频输出信号中高频某些损耗。
电缆补偿就是运用品有高频提高特性放大器使信号恢复原样。
●在摄像机控制器（CCU）上都设有电缆补偿调节钮，有若干个档位，可补偿25米、50米、100米等长度电缆损失，不超过10米可不补偿。
大多机型具备自动电缆补偿功能，不需手调。
家用机没有这个问题。
（5） 同步信号发生器（SyncGenerator）
● 同步信号发生器用来产生一种同步信号，以保证整个系统同步工作，使接受端显像管电子束扫描与发送端摄像器件完全同步从而得到不失真还原图像。
● 大多数摄像机具备自动转换同步方式功能，当接到外来同步信号时，可从内同步自动转换成同步锁相方式。
家用机没有这个功能。
●摄像机同步机能有内同步、外同步或同步锁相之分。
单机外拍时，自动选取内同步方式；在演播室中，几台摄像机共同摄取图像以供导演在特技台上选取时，它们都必要工作在外同步或同步锁相方式之中，以保证不同摄像机所摄取图像在转换时稳定。
（6） 编码器（Encoder）
● 编码器用于将R、G、B三基色电信号编成彩色全电视信号或其她以便传播信号样式，以适于传播或适应黑白电视兼容需要等等。
3. 寻像器（VF：
Viewfinder）
●
● 顾名思义，寻像器是用来监视摄像机所摄图像微型黑白监视器（也有彩色寻像器）。
（图2-9）
● 普通便携式摄像机上寻像器荧屏对角线为1.5英寸；演播室里用普通是4.5英寸。
寻像器调节办法与普通黑白电视机同样，也有亮度和对比度调节钮，应使寻像器中图像亮度适中，层次丰富。
无论如何调节寻像器显示，都不会影响摄像机传送出来视频信号。
此外，寻像器也是一种各种信息"告示器"。
寻像器普通功能是
●取景构图
●调节焦点
●显示机器工作状态
●显示记录后返送信号。
●在寻像器上普通都设计有对各种工作状态和告警批示批示灯，如：
记录批示（REC）：
显示录制工作状态；低照度告警（LL）：
防止拍摄时照度不够；播出批示（TALLY）：
显示所选取信号属于哪台摄像机；电池告警（BATT）：
防止录制设备由于电力局限性而导致断电；白/黑平衡批示（W/B）：
显示出白/黑平衡与否已经调节好；增益批示（GAIN）：
显示此时增益状态；磁带告警：
提前告知磁带用完限度。
4. 电源
摄像机中电源除了给主机供电之外，还要给寻像器、自动光圈、电动变焦等机构供电，摄像机中供电系统（PowerSupply）负责将12伏直流电压转换成其他各种不同电压，来满足不同部件需求。
摄像机电源获得
1、摄像机控制单元通过电缆获得
2、运用交流电源附加器通过摄像机电源某些获得
3、在室外拍摄时还可经由电缆提供电源
4、直接用自身所配备蓄电池。
摄像机外拍时，普通使用蓄电池，且多是镉镍蓄电池，一定要注意对镉镍蓄电池对的用法.
5. 传声器（话筒）（MIC）
装置在摄像机上话筒重要是用来拾取声音，并且能将该声音与画面保持同步。
话筒可以是预先按置在摄像机上，也可以通过外接话筒缆线与摄像机相连接。
摄像机话筒多选用电容话筒，并具备如下性质：
（1）具备电源开关（电容式、内置有“纽扣式电池块”）；
（2）具备频率特性选取：
有M（Music）和V（Voice）两位置。
有V档还分有V1、V2两档，以对低频信号做有效解决；
（3） 具备话筒输出电平选取。
（MICLEVEL）
如：
--60dB，--20dB（当使用电缆比较长时选取接口）等
6. 通讯系统（CommunicationSystem）
在摄像过程中，摄像人员需要与导演及其她摄制人员互相联系，同步也需要懂得所拍画面与否合乎需要，这些都离不开摄像机通讯系统支持。
通信系统重要有：
（1） 内部通话系统（HeadphoneIntercomSystem）
● 内部通话系统专供控制室导演与摄像人员之间联系。
摄像人员通过它可以和导演等进行通话。
摄像机上普通均有一种三芯对讲插座，可以插上既有话筒又有听筒对讲耳机。
（2） 演播批示系统（Tally）
● 演播批示系统用于提示摄像人员对的操作或按导演意图拍摄镜头内容。
当某个摄像人员摄制画面正被采用时，则她所持摄像机寻像器里演播批示灯将会亮。
（3） 视频返送系统（VideoReturn）
● 摄像机不但能输出视频信号，也可运用寻像器监看从外部设备送入信号。
例如其她机器拍摄图像，或是特技台上已合成图像等。
（4） 录像启/停系统（VTRStart/Stop）
● 便携式摄像机普通都能控制录像机启动和停止。
只要录像机上录、放、暂停三个钮被同步按下，就会处在录制待命状态，然后通过启停按钮来控制它工作与待命状态。
7. 摄像机电缆（CameraCable）
● 摄像机与后级设备（如摄像机控制单元CCU、特技发生器等）连接大多使用多芯电缆；规格：
2米-100米之间不等。
通过电缆可传播摄像机输出视频信号、音频信号，以及摄像机遥控录像机启/停信号、返送视频信号、告警信号、内部对讲通话信号、CCU遥控摄像机控制信号等等。
8. 摄像机支撑系统（CameraSupportSystem）
● 无论是手持或肩扛式摄像机，在拍摄时会由于人自身呼吸、心跳等因素，使所拍摄镜头不稳定，特别是用长焦距镜头取景时，景物放得很大，人微小晃抖都会使画面图像产生较大晃动和抖动。
为了画面质量，给摄像机一种支撑系统是必要。
（1） 支撑系统：
三脚架、移动车、基座、升降车等。
（2） 摇摄云台：
可使摄像机在水平方向旋转、上下俯仰和作左右与俯仰复合移动。
摇摄云台在使用前必要先进行调节。
（3） 摄像机托板：
托板是便携式摄像机与云台适配一块连接板。
不同摄像机所用托板卡座方式均有差别，普通不能通用。
（1） 支撑系统：
三脚架、移动车、基座、升降车等。
三脚架是用轻金属或木头制成三条腿支架，其三条腿可各自伸缩调节高度，以适于在高低不平地面上架设。
把三脚架安放在有三个小脚轮移动车上，就能在平滑地面上水平转向任意方位，自由移动。
移动车另一种类型是轨道车，把三脚架放在车体平板上随车体在轨道上移动。
基座相比三脚架来说较为笨重，但移动非常平稳，升高和减少摄像机也更为容易。
在基座下装有轮子以便移动，还装有电缆保安架，用以防止电缆因被碾轧、缠结而遭损坏。
升降车是大设备，它可把摄像机从很低地方移到布景上方很高地方，许多升降车也可此先后、侧面或沿弧线移动。
有了升降车，电视节目制作就更为灵活、以便了，给拍摄工作提供了良好条件。
● 摇摄云台调节内容有：
平衡、水平、横摇调节。
平衡调节办法：
调松摇摄云台与摄像机连接螺栓，先后移动摄像机，使其重心尽量落在云台中心。
带有滑动平台云台，则只需调节滑动平台，即可达到平衡。
第二节摄像机操作使用与维护
2.2.1 摄像机种类及其性能
● 由于厂商繁多，故摄像机种类就变得五花八门。
模仿时代摄像机普通按质量档次、按使用场合和按光谱特性进行分类。
1、 按质量档次分类
对摄像机最常用分类办法就是按质量档次。
显然，为电视台专用就是广播级别，公司、事业和学校用就是专业级别，普通家庭使用就是家用级别。
（1） 广播级摄像机
广播级摄像机是一种高质量摄像机，它体积大、重量重，惯用于电视台或节目制作中心。
这种摄像机使用是优等镜头、摄像器件和电路，并有自动校正电路，使摄像机在不利灯光条件下也能拍摄出较好彩色图像。
广播级摄像机普通来说价格都很昂贵。
（2） 专业级摄像机
用专业级摄像机就可以拍出直观、质量不错图像，普通用于小型电视台、企事业单位和学校电化教诲等领域。
它普通由摄像机操作人员扛着或安装在一种简朴三脚架上面。
在这种摄像机里包具有从广播级到家用级整个摄像机系列重要操作某些。
家用型号某些自动特性，如自动曝光，被结合进了专业摄像机，这些特性使得在激烈变化拍摄条件中不用调节摄像机就可以制作出可接受图像质量。
（3） 家用级摄像机
家用级摄像机定位于家庭使用，除了价廉外，还具备小型化和自动化限度高两个明显特点。
它体积小、重量轻，因此在使用时单手操作就可以完毕拍录工作。
普通家用摄像机重量都在2公斤如下，最轻者只有590克，几乎与普通照相机相仿，拍摄和携带都很以便。
由于家用摄像机采用了微型计算机技术，使得摄像机功能十分全面，几乎实现了自动调节和自动控制。
家用摄像机比广播及专业摄像机价格低得多。
2、 按使用分类
● 若按老式用法分类，摄像机有专用于演播室内座机式和用于外景地拍摄携带式两类。
事实上，专业级以上摄像机中，携带式也合用在演播室内使用，只要配有摄像机与系统相连控制单元（CCU）即可通用。
（1） 座式摄像机
座式摄像机体积较大，比较笨重。
普通需要两个人携带并安装在底座或三角架上才干操作。
大某些状况用于演播室内，但也经惯用于转播现场而拍摄相对固定状况。
此类机器都是广播档次。
（2） 携带型摄像机
携带型摄像机体积较小，重量轻，大量应用于电子新闻采访和电子现场制作。
携带型摄像机由于使用环境不同，需适应色温多样化，因而内装有容易转换色温校正滤光镜。
携带型摄像机有手持式和肩扛式之分。
此类机器大多属于专业档次或广播档次。
3、 按拍摄光谱分类
常用摄像机是属于可见光谱类摄像机，由于探矿、医疗等需要，科学技术已经摄像机可以承担人眼无法涉及领域，也就有了可以依光谱分类摄像机。
（1） 黑白摄像机
黑白摄像机属于单色机，只用一种摄像器件。
当前，黑白摄像机生产已大为减少，不再用它来制作电视节目。
虽然在演播室中做键控字幕使用黑白摄像机也改用2/3英寸等小型光导摄像管或CCD芯片。
但是，在工业、交通、银行等地使用闭路监视用摄像机，由于对颜色辨别规定不高，因此依然可以使用此类摄像机。
（2） 彩色摄像机
初期彩色摄像机又可以分为单管（片）、双管（片）和三管（片）机。
在单管机中，由于采用是在靶面上加滤色条以获得基色图像，故减少了敏捷度和信噪比，彩色清晰度也低，相反对照度规定却较高。
三管机质量好，没有单管机这些问题，但价格要贵些，双管机则介于两者之间
（3） 红外线摄像机
红外线摄像机可将人眼看不见红外线转变成电信号，输送到监视器上，即可看到红外光谱图像。
但是这种图像只是黑白。
由于CCD芯片对红外线比较敏感，因此用CCD摄像器件做成红外线摄像机可用于某些特殊场合。
（4） X光摄像机
X光摄像机可以得到X光谱图像，普通使用在医学方面等。
2.2.2 摄像机重要工作性能表征
● 如何评价一台摄像机性能好坏？
可以通过它各个工作性能参数进行评价。
摄像机中最重要也是最重要性能有如下几种方面。
1、信噪比（
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