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摄像基本知识13页word文档
摄像基本知识
（一）
摄像要是电视节目制作最前端的设备。
它的功能是利用摄像管的光一电转换效应和电视技术中的电子扫描方法，把所摄取的景物光像，转换成相应的电信号。
电信号经过一系列的编码处理后，合成为标准的彩色全电视信号。
自从1931年第一支摄像管问世以来，摄像机的技术和应用发展迅速。
在今天，随着摄像机设备的日益自动化、小型化和摄像一体化，其应用已不仅仅限于电视台制作广播电视节目，而广泛地应用在学校、厂矿、企业业单位，甚至进入千家万户，成为教育、宣传、生产、科研的得力工具。
下面主要对摄像机的类型、结构原理、基本功能和使用方法作一简单介绍。
（一）摄像机的种类的与特点
摄像机种类很多，分类方法也不同，按摄像机的性能分，可分为广播级摄像机、业务级摄像机和家用摄像机，其中以广播级摄像机的各项技术指标为最优，业务级的为中等，价格也适中，家用摄像机的各项性能略次，但使用方法简单，价格低廉；按摄像机的使用场合分，可分为演播室内拍摄用座机、室外拍摄用便携式机和监视系统用固定式机；按图像有无色彩分，可分为黑白摄像机和彩色摄像机；按摄像机的光电转换器件分，有电真空器件（即光电导摄像管）摄像机和固体摄像器件摄像机；按摄像器件的数目分，有三管（板）有摄像机、双管（板）摄像机和单管（板）摄像机；按摄像机与录像机连接的状况分，有单纯的摄像机和摄录一体机。
目前在学校、厂矿、企事业单位以及家庭中应用最广的是以固体器件为光电转换器件的单板彩色摄录一体机。
摄录一体机按录像机格式和使用的磁带规格不同可分为以下几类：
（1）VHS型摄机，这类机型使用常用的VHS磁带，可直接用家用VHS录像机放像。
（2）VHS-C型摄录机，这是一种与VHS兼容的袖珍型机，磁带宽度仍为1/2英寸，但带盒尺寸只是VHS型带大小的一半。
用普通VHS录像机放像时，必须把VHS-C磁带放在专用的磁带适配盒中才能使用。
该机性能与VHS型一样，但体积小，重量轻。
（3）S-VHS型摄录机，这是一种高分辨离摄录机，使用超精细的渗钴氧化铁磁带，性能较好，属于较低档档的专业级机型，所用磁带规格与VHS带相同。
这种机型可以使用VHS带，S-VHS带也可以在VHS录像机上使用，但图像质量不能提高，S-VHS带只有在S-VHS录像机上使用才具有高清晰度。
（4）S-VHS-C型摄录机，是一种小型高分辨率摄录机，这种机型使用的磁带材料和记录方式与S-VHS型一致，而带盒尺寸则与VHS-C型的一致，因此技术指标与S-VHS型相近，但体积更小，重量更轻。
（5）8mm型摄录机，这种摄录机使用8mm薄型金属磁带，不能与其他格式兼容。
其特点是超小型化、记录时间长、声画质量高、功能齐全，故称8mm型录像机为第二代家用录像机。
（6）高带8mm（Hi8）型摄录机，是一种较高级的摄录机，使用金属蒸发镀膜录像带，可与普通8mm格式兼容，但用Hi8方式记录的节目带不能在普通8mm机上重放，该机型属于专业级机型。
（二）摄像机的基本结构和原理
1、摄像机的组成部分
摄像机虽然种类繁多，但其组成部分是相似的，主要有镜头、录像话筒、机身和附件五部分，如图2-2-238所示。
镜头由若干组透镜组成，其作用是使景物的光线通过它在摄像器件上形成清晰的倒立的像。
摄像机镜头与照相机镜头类似，有固定焦距镜头和变焦距镜头之分。
变焦距范围一般都包括广角、标准和长焦三部分，其变焦倍数有6倍、8倍、12倍等。
不少摄像机的镜头可以从机身卸下，方便按不同需要更换镜头。
寻像器实际上是一个小型的黑白或彩色监视器，是摄像机上可以活动的一个部件，其显示尺寸为1~7英寸不等。
寻像器的主要作用是：
（1）作为摄像取景用；
（2）用该机进行放像操作时，它可作为监视器使用；
（3）显示摄像机的工作状态或显示警告信息。
话筒能将声音信号变成音频电信号，用于拍摄时拾取现场声音。
话筒一般带有敏感度选择开关，有的还带有全向拾音、单指向拾音、超指向拾音和变焦拾间（随镜头焦距变化改变拾音范围）选择开关。
摄像机除了机内话筒外，还设有外接话筒插口。
机身即摄像机的整个躯体，载有摄像机的所有元部件，表面有各种操作开关输入输出插口等。
附件是摄像机工作时必不可少的或者有时候要用的器件。
其中必不可少的附件有交流（AC）适配器、充电电池、磁带、便携式录像机（非摄录一体机使用）、连接缆线等，用来给摄像机提供电源及记录摄像机输出的音视频信号。
其他在摄像机某些工作状态下要用的附件有音频适配器、AV转换接头、编辑控制器。
字符发生器、摇控器、磁带适配器、效果特技镜、照明灯、三角架等，用于通过摄像机和电视制作与重放系统连接进行放像、收录广播电视节目、编辑录像节目、转录复制录像节目等操作，以及根据环境需要和画面要求改善摄像条件。
通常摄像机随机带的标准附件因机而异，并不统一。
2.彩色摄像机的结构原理
摄像机主要由光学系统、光电转换器件、视频图像信号处理系统、寻像器及自动控制系统等部分所构成。
对于摄录一体化的摄像机，还包括进行电磁转换的磁记录/重放系统。
（1）光学系统
光学系统的作用是使通过镜头的景物光线在分色系统的作用下分解为三基色图像。
它由镜头、色温滤光片和分色系统组成。
镜头的作用是摄取景物图像，并使它清晰地成像于摄像管的光敏靶面上。
色温转换滤色片包括色温片和滤光片。
滤光片用来改变入射光的强弱；色温片用来校正色温，它难将不同光源的色温变换为摄像机要求的3200K，使拍摄的图像色彩真实，避免偏色。
专业彩色摄像机一般是将多片不同的滤色片镶在一个圆盘上，摄像时可根据光源的色温和光线的强弱情况拨动圆盘，以取得合适的位置。
家用摄像机一般不装有滤色片，主要通过电路调整来适应不同的光源。
分色系统由分色棱镜所组成。
其任务是将彩色图像分成红、绿、蓝三幅基色图像，并分别送给对应的红、绿、蓝摄像管。
红、绿、蓝摄像管结构性能是相同的，只是分工不同而已。
（2）光电转换系统
光电转换器的作用是实现图像各像素按顺序进行光电转换，主要有电真空摄像管和固体摄像器件两大类。
电真空摄像管出现最早，技术较为成熟，应用比较广泛。
对于电真空摄像管，必须设置聚焦与偏转控制系统，以控制摄像管内电子束准确而且按从左到右、从上到下的行、场扫描规律对靶面进行正确扫描，并保证电子束很细，从而获得清晰的图像。
固体摄像器件，也称半导体摄像器件，技术上较成熟的有金属氧化物半志体（MOS）器件、电荷耦合（CCD）器件和电荷驱动（CPD）器件三大类，其中CCD器件应用最广。
彩色固体摄像机将固体摄像器件装在分色系统的成像面上，省略了电子枪、偏转线圈和真空玻璃管等体积大而结构复杂的部分，使摄像机更小巧轻便。
固体器件由几十万个顺序排列的、能在光的作用下产生电荷的小单元组成，当景物光线照射在其上时，小单元内便产生随光照强度变化的电荷，形成了像素。
通过在每个像素单元的电极上顺序通电，就能把每个单元中积累的电荷转移出去，形成电视信号。
固体摄像机的优点是：
画面均匀性好、灵敏度高、几何失真小、重合精度高、惰性小、抗强光照射、耐冲击抗振动、小而轻、寿命长等。
目前家用摄像机已100%采用固体摄像器件，专业和广播级摄像机也越来越多地采用这种器件。
展望摄像器件的发展趋势，固体摄像器悠扬将逐渐取代摄像管。
抠像制作的一般流程
一般来说，影视节目利用抠像技术进行制作的流程大致可以分为前期准备、实际拍摄与素材采集和后期制作三个阶段。
前期准备是脚本策划和需要抠像制作的镜头中各种涉及的元素的准备阶段。
实际拍摄与素材采集阶段是利用摄像机记录画面，并将拍摄好的素材内容上传到后期制作用图形工作站的阶段。
而后期制作就是利用实际拍摄好的素材，通过综合运用各种抠像软件将需要的前景画面从背景中分离，再借助合成、跟踪和三维等辅助软件对抠出的前景画面和需要进行拼接的背景画面进行合成，最后通过剪辑形成完整的影片的阶段。
下面将分述三个阶段的具体工作流程。
前期准备
涉及抠像制作的影视作品拍摄是一个比较复杂的系统工程。
而拍摄出的素材的成功与否主要决定于拍摄前的准备工作是否充分，很多情况下有效的前期准备能为后期制作提供极大的便利。
需要进行的准备工作有：
（1）镜头脚本和演员表演的准备
抠像是将真实拍摄的前景画面和虚拟制作的背景画面合成的技术，所以实际拍摄时往往只能看到蓝色遮幕上对着“空气”表演的演员而并无法实时了解到最终的合成效果。
这就要求导演和后期指导人员良好协调，分析研究镜头脚本的画面构成、摄像机的运动轨迹等各方面因素，同时也需要考虑清楚后期制作的技术实力是否能够完美实现想要的效果。
（2）遮幕和道具的准备
从原理上讲，只要背景所用的颜色在前景画面中不存在，用任何颜色做背景遮幕都可以。
但实际上，最常用的是蓝背景和绿背景两种，其原因在于人身体的自然颜色中不包含这两种色彩，用它们做背景不会和人物混在一起；同时这两种颜色是RGB系统中的原色，也比较方便处理。
我国抠像拍摄时一般采用蓝背景，在欧美国家绿屏幕和蓝屏幕都经常使用，但在拍摄人物时常用绿屏幕，一个理由是很多欧美人的眼睛是蓝色的。
而在架设遮幕前导演需要明确哪些内容是可以通过实际拍摄完成的，哪些内容必须借助后期合成，甚至哪些内容要由演员和虚拟画面互动完成。
之后在镜头脚本的指导下确定真实拍摄和背景的分界位置，在该位置之后架设遮幕，保证摄像机安全框中只有需要拍摄的前景画面和蓝色遮幕存在；同时也需要确保前景中的演员和道具和背景遮幕的颜色差异，不然在后期处理时就会遇到前景人物和背景一同被“抠掉”的情况。
但在某些特殊情况下也会引入一些和背景遮幕颜色一样的道具作为前景抠像对象，以实现一些特殊的效果。
（3）跟踪点的准备
一般运动镜头的合成制作需要在拍摄场景中安放一定数量的有效跟踪点以方便后期处理时进行摄像机轨迹反向求解，从而在三维软件中正确模拟出摄像机的运动。
只有这样才能在场景抠去背景后遵照正确的透视关系进行三维虚拟物体的添加。
故如果要使用运动镜头，需在遮幕上放置一定数量的跟踪点标记，具体数量和位置要参考运动镜头的运动幅度和演员在场景中移动的范围而定。
基本原则是要求放置的跟踪点不被前景物体遮挡，而且颜色相对遮幕要有所区分。
当然如果条件允许，引入多轴运动控制系统会让运动镜头的合成变得更加简单和准确。
拍摄及素材采集
拍摄及素材采集过程就是完成对前期准备中的脚本的拍摄工作，并为完成采集工作以便对素材进行后期处理，完成抠像制作工作。
主要需进行的工作如下：
（1）拍摄
在前期准备已经做好遮幕和道具等准备的前提下，按照脚本的要求寻找合适的机位并和演员协调好就可以开始拍摄工作。
需要注意的是演员的表演必须在蓝色遮幕范围内，尤其需要注意其肢体动作不能超出遮幕范围，不然会造成抠像时的信息丢失。
此外，需要移动拍摄或者摇镜头时必须保证跟踪点始终处在拍摄画面中，同时不能被演员的动作遮挡。
（2）采集
采集工作相对比较简单，即将拍摄好的素材输入计算机进行采集，并按脚本要求对素材进行分类剪辑，将需要抠像的内容和不需要抠像的内容进行分离以便处理和合成工作顺利进行。
最后再对需要的时码进行记录，以防最终合成时产生混乱。
后期制作
后期制作是指利用实际拍摄所得的素材，通过三维动画和合成手段制作特技镜头，然后把镜头剪辑到一起，形成完整的影片，并且为影片制作声音。
具体到抠像制作，其后期合成步骤一般如下：
（1）通常拍摄的蓝幕或绿幕背景色彩都不均匀，这种情况下即使反复调整抠像插件的参数也很难达到理想的抠像效果，所以进行抠像之前应该先使用颜色调整工具来校正背景色彩。
而且不仅只是调整抠像插件的参数就能够获得很好的抠像效果，有时甚至还要添加遮罩来处理抠像插件无法处理的区域。
（2）在后期合成软件中将前景素材叠加在背景素材之上，调整好前景和背景素材的位置，并给前景素材应用一个抠像工具。
（3）然后调整抠像工具的参数，从前景中选取要被抠除的颜色。
该颜色的所有像素在前景素材中就变成了透明部分，这样需要的前景对象便叠加到了背景素材上；如果所需前景图像的某些象素没被抠掉的话，此时就需要在前景图像中对更多的一些象素进行取样并将它们添加到抠除的范围内；为了避免抠出来的前景对象边缘出现锯齿和硬边，通常还需要加入边缘羽化值，使抠像边缘呈现一定的柔和度。
柔化程度可通过抠像插件的遮罩（Matte）图像观察较为直观，遮罩图像中的灰色部分为羽化柔和部分。
要获得适当的柔和，需要反复地调整抠像插件的参数。
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而对于部分抠像结果十分不理想的素材，如边缘冷却严重的素材，或者拍摄本身像素不高难以做到精确抠像的素材，甚至某些条件不允许的情况出现的无遮幕的抠像素材，则需要根据不同的抠像方法进行综合运用进行处理。
目前常见的抠像方法如下：
（1）色度抠像（ChromaKey）
色度抠像又称色度键，是基于RGB模式的抠像技术。
其从原理上最接近于最初的蓝屏幕技术，即通过前景和背景的颜色差异将背景从画面中去除并完成替换；
（2）亮度抠像（LumaKey）
亮度抠像一般用于画面上有明显的亮度差异的镜头抠像，是基于Alpha通道的抠像技术。
对于明暗反差很大的图像，我们可以应用这种抠像技术使背景透明。
如明亮天空背景下拍摄的画面，就可利用亮度抠像将天空去除替换成想要的动态天空素材进行再编辑等等。
（3）差值抠像（DifferenceKey）
差值抠像比较特殊，其原理是通过寻找两段同机位拍摄的画面的差别并将其保留，而将有没有差别画面作为背景画面去除。
其基本思想是，先把前景物体和背景一起拍摄下来，然后保持机位不变，去掉前景物体，单独拍摄背景。
这样拍摄下来的两个画面相比较，在理想状态下，背景部分是完全相同的，而前景出现的部分则是不同的，这些不同的部分，就是需要保留的Alpha通道。
一般这种抠像方式主要用于无法运用蓝屏幕抠像的场景。
（4）三维抠像（ModularKey）
三维抠像是一种依赖于软件功能的高级抠像技术，其原理是将图像的色彩区域归整为三维空间显示模式，自动去除色彩溢出并使边沿融合。
这是一种先进的抠像技术，目前只有部分高端数字合成软件如Flame、Shake等拥有这样的功能，其能提供先进的抠像能力（比如毛发和其它细小物体边缘）和出色的最终结果控制。
抠像技术常用软件
目前常用的抠像合成软件一般分为节点模式的合成软件和层模式的合成软件两种。
节点模式的合成软件把合成所需的各种画面元素作为节点，并把对元素的处理也视为特效节点，并将各个节点通过一定的关联关系进行连接（如色彩、透明度等），最终让原始图像经过一串节点的处理后得到所需的抠像合成结果。
如Shake、DigitalFusion、Nuke等软件都是典型的节点模式的合成软件。
层模式的合成软件把需要完成抠像的素材和需要进行拼接的素材元素视为不同的图层，并把对元素的处理也视为对图层的调节，然后将完成调整的各个图层按从上而下的顺序按一定合成模式进行叠加，最终输出所需的抠像合成结果。
如Inferon/Flame/Flint、Combustion、AfterEffects等软件都是典型的层模式的合成软件。
两种模式的软件各有所长，前者因为其节点模式的性质决定了这类软件较适合大型复杂的抠像处理，这样在添加和管理节点时较为容易和直观，同时也能加快处理速度；后者则在操作上较为直观，容易上手，同时也在应对简单的抠像场景时有着较快的处理速度。
此外，由于抠像技术的应用需要的不仅仅是抠像软件，也涉及到部分后期制作工作，故需要运用到一些三维软件如3dsMax、Maya、Lightwave、Cinema4D、Zbush、Mudbox、Realflow、Houdini等，以及Boujou、Mokey等辅助软件。
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