第二章攝像機的基本結構和原理（2023年2月29日星期三）
第一節攝像機的原理及分類
一、 攝像機的基本結構和原理：
1、 基本結構：通常攝像機是由光學系統，光電轉換系統，影象訊號處理系統，自動控制系統組成。（其中，自動控制系統包括白平衡調整、自動光圈調整、自動變焦、自動增益、自動聚焦等裝置。
光學系統由變焦鏡頭、紅綠藍分光系統、濾色片組成，這裡主要指的是鏡頭。光電轉換系統主要由ccd或攝像管構成）另外攝像機還有一些附屬部件，主要有錄影機、彩條訊號發生器、尋像器、電源等。
2、 基本原理：通過攝像機光學系統對光學影象（光能）的攝取，經過分光、濾色等過程，可以得到成像於攝像器材（如ccd）靶面上的紅綠藍三幅基色光像。再由攝像器械（如ccd）為主體的光電轉換系統，將成像於靶面上光像轉換成電訊號，然後經圖象訊號處理系統放大、校正和處理並同時完成訊號編碼工作記錄在磁帶或儲存卡上，最終形成彩色全電視訊號輸出。
光—電—磁—電視訊號（電、光）
二、 攝像機的分類和發展
從不同的角度出發，攝像機不同的分類方法，以下我們介紹幾種常見的攝像機分類方法：
1、按質量分類：家用級、專業級、廣播級。
（1）廣播級，攝像機的各項技術指標最優，影象質量最好，適合各級電視台、電視傳媒使用。一般要求其水平方向分解力達550線，垂直方向分解力達575線，訊雜比達54分貝以上，在允許的工作範圍內達到較低失真或無失真。**比其他型別的攝像機昂貴，體積大，重量也比較重。
索尼的betacam系列、betacams—x系列，松下的dvcpro050系列，jvc的數字d—9格式的產品都屬於廣播級的攝像機。
（2）業務級，影象質量較好，一般用於各單位的閉路系統中，多見於廣播電視以外的專業領域。其清晰度達450線以上，訊雜比達50分貝以上(訊雜比：signal-to-noise ratio訊號雜訊比，訊雜比是訊號電壓對於雜訊電壓的比值，通常用符號s/n來表示。
由於在一般情況下，訊號電壓遠高於雜訊電壓，比值非常大，訊雜比的單位用db來表示。一般攝像機給出的訊雜比值均是在agc（自動增益控制）關閉時的值，因為當agc接通時，會對小訊號進行提公升，使得雜訊電平也相應提高。 訊雜比的典型值為45~55db，若為50db，則影象有少量雜訊，但影象質量良好；若為60db，則影象質量優良，不出現雜訊。。
典型值為46db，若為50db，則影象有少量雜訊，但影象質量良好；若為60db，則影象質量優良，不出現雜訊。)，對於一些有特殊功用的專業級攝像機來說，需要有特殊的功能，如夜間監視交通的攝像機，要求對紅外線有高靈敏度。索尼的dvcam系列，dsr—250p/390p/570p系列，松下的dvcpro系列、sg—d410amc/d610wa等，jvc的專業dv gy——dv5001ec/550ec等。
（3）家用級，主要用於家庭娛樂的攝像機，影象質量較低，與家用錄影機、電視機相匹配即可。其清晰度為350線左右（清晰度：攝像機一般使用分解力一詞來衡量它「分解被攝景物細節」的能力。
單位是「電視行(tvline)」也稱線。意思是從水平方向上看，相當於將每行掃瞄線豎立起來，然後乘上4/3(寬高比)，構成水平方向的匯流排，稱水平分解力。這個引數代表攝像機的實際拍攝能力，由攝像機的解析度和碼流兩個引數來決定。
水平清晰度可以通過測試卡來測試。
畫素：畫素指的是攝像機攝像部分的解析度，也就是標稱值。通常由廠家根據光電器材的引數來提供。
而任何乙個畫面都有水平、垂直兩個方向的解析度。畫素中的pal：500（h）*582（v） ntsc:
(h)*492(v)，500h就是水平解析度為500，582v就是垂直解析度為582），清晰度同攝像機的畫素相關。但對靈敏度要求較高，一般最低照度要求達2-3lux，現在常見的家用機最低照度都在1lux以下，這樣一來，使家用機有了廣泛的使用領域，方便了在沒有專門燈光照明的家庭攝像。另外家用機自動控制能力很強，以便非專業人士的操作（如自動白平衡、自動聚焦等等）；在家用機上面往往有一些簡單的特技拍攝功能，如淡變、 劃像、頻閃等）。
索尼、松下、jvc的掌上寶系列是典型的家用級攝像機。
如何選購家用數碼攝像機? 索尼的cx150、cx180，jvc的hm330、hm650，松下的sd80、sd90
1）、看鏡頭，光學變焦在10倍左右，最好介紹是專業廠家鏡頭。
2）、看畫素，動態畫素和靜態畫素較大的。
3)、看儲存，現在用卡的較多，支援卡容量大為好。
4)、看電池，配的電池容量大小，整機拍攝時間。
5)、看整機，有的機頭是進口的，電池等被換成國產的，不認真看發現不了。
6)、看**，家庭dv選價位在7000元左右的，一分錢一分貨。
7)、看產品，到店按價位看有何型號的產品，上網查最低價，了解產品功能，定可接受的價。
8)、看附件，網上看產品有何附件，砍價後是否給包或卡或磁帶。
■用卡或用磁帶有不同，各有優缺點，磁帶的**便宜，但如果想弄到電腦上去就比較麻煩，得用到**採集卡，也就是1394卡，這個卡需要另外的投資。而儲存卡的**就很高，一般要達到1g 級別的才能應付得了，要不拍的時間太短，但是卡的和電腦連線就相當方便了。用卡是日後的主流。
2、按節目製作方式，攝像機可分為esp用、efp用、eng用攝像機。
（1）esp用攝像機：在演播室使用，影象質量非常好，通常非常沉重，常採用長焦距、大口徑的鏡頭，需要一些機架或其他型別的攝像機底座裝置來支撐，不方便隨意搬動。它往往需要通過電纜把攝像機頭和攝像機控制器ccu、同步訊號發生器、電源等一系列製作高質量的圖象所必須的裝置相連線。
（2）efp用攝像機：
efp用攝像機往往是可攜式的，相比較esp方式攝像機，這種攝像機體積小，輕便，方便在現場進行移動拍攝，一般演唱會、晚會現場多會用此類攝像機。他的影象質量與esp用攝像機相似。一般需要兩台以上efp用攝像機，加上一台切換控制台和一些特技裝置就可進行現場錄製編輯。
（3）eng用攝像機：
一般也為可攜式，甚至有的是攝錄一體機。eng用攝像機工作於複雜多變的環境中，要求體積小，重量輕，便於攜帶，對非標準的照明情況有良好的適應性，在惡劣的氣候條件下有良好的工作穩定性，自動化程度高，在實際操作中調整方便。
目前攝像機都向高質量化、固體化、小型化、數位化、高清晰化等方向發展，所以以上三類攝像機的界限也在逐漸被打破。
3、按攝像器件，攝像機可以分為攝像管攝像機與ccd電子耦合器件攝像機1）攝像管攝像機：攝像管相當於此類攝像機的「心臟」，其靶面材料常採用氧化鉛、硒砷碲等。因此攝像管攝像機可分為氧化鉛管攝像機（好）與硒砷碲管攝像機（用於專業級）等。
攝像管攝像機還可按管子數分為單管、兩管、三管攝像機。兩管趨於淘汰。
攝像管直徑的大小與影象質量有很大關係，有管攝像機可以按攝像器件的尺寸分為：1又1/4英吋、1英吋、2/3英吋、1/2英吋等攝像機。尺寸越大，有效畫素越多，影象清晰度越高。
靈敏度越好，體積也越大。
（2）ccd攝像機，採用ccd電子耦合器件代替攝像管，實行光電轉換、電荷儲存與電荷轉換。按數量可分為單片、兩片、三片式攝像機，三片質量最好。按ccd的感光面積可把攝像機分為2/3英吋、1/2英吋等ccd攝像機。
尺寸越大質量越好。ccd攝像機還可以按ccd電子耦合器件的工作方式分為：it（行間轉移）方式、ft（禎間轉移）方式，和fit（行幀間轉移）方式三種攝像機。
一般fit攝像機最好，ft次之，it最次。
ccd攝像機體積小，重量輕，壽命長，低工作電壓、影象無幾何失真、抗灼傷等優點，能拍攝高速運動物體的清晰影象，如飛機和火車的運動。目前電視台使用的攝像機絕大多數都是ccd攝像機。
4、按訊號方式分類，可分為數字攝像機和模擬攝像機。
模擬攝像機處理輸出的是模擬訊號，即視音訊訊號的幅度和時間都是連續變化的訊號。
數字攝像機輸出的是數碼訊號，即視音訊訊號的幅度和時間都是離散的資料。
試思考：數字攝像機和模擬攝像機的區別。
數字電視訊號便於編輯處理，可以長期儲存並進行多次複製，抗干擾和雜訊能力都較強，不會失真。模擬攝像機訊號不便於儲存，裝置體積大，複製損耗大，失真度高，訊雜比一劣化。
第二節攝像鏡頭的構造
（本節用dxc130p、dsr250演示）
鏡頭是攝像機的眼睛，它的作用是將要拍攝的景物真實、清晰的反映到成像裝置上。它由聚焦鏡、變焦鏡、主透鏡、光圈組成。從外觀上看，它的重要構件有聚焦環、變焦環和變焦開關、光圈、微距聚焦環、倍率鏡開關、變焦方式鈕、返回**鈕、光圈方式開關、瞬間自動光圈鈕等組成。
接下來我們分別予以介紹：
一、 聚焦環
聚焦環是用來調節鏡頭透鏡與成像裝置之間的距離，使成像清晰的部件。（畫圖）
調焦（對焦、聚焦），要使乙個景物成像清晰必須依據它與攝像機的遠近，調整鏡頭的光學中心到成像裝置之間的距離。這個過程就叫調整聚焦點也叫對焦。
二、 變焦方式鈕：
除過遙控變焦，攝像機鏡頭上的變焦方式，可分為手動變焦和電動變焦。他們之間的轉換通過搬動變焦方式鈕來實現，變焦方式鈕有s和m兩個端子當該斷子處於s處時攝像機只能用電動變焦開關變焦，當處於m端時，攝像機只能用變焦環手動控制變焦，電動變焦開關此時失靈。（示範）
三、 電動變焦開關和變焦環：
電動變焦開關，外觀象乙個蹺蹺板，開關的前端標有字母t，電動變焦開關按向這一側，景別變小、焦距變長，鏡頭中光學組往前推；後端標有字母w，電動變焦開關按向這一側，景別變大、焦距變短，鏡頭中的光學組被拉後。
變焦環（杆），是用於手動變焦的乙個裝置，它的存在，主要是為了滿足拍攝急退急拉鏡頭的特殊需要。
四、 光圈與光圈方式開關：
光圈是用來控制光線進入成像系統的機械裝置。光圈方式開關置於a處表示自動光圈起作用，置於m處表示手動光圈起作用。在光圈方式開關旁邊有乙個瞬間自動光圈鈕，在手動光圈的情況下，在點動此鈕的瞬間，自動光圈起作用，鬆開此鈕返回手動，光圈鎖定於點動此鈕時的光圈上。
五、 微距聚焦環：微距鏡的本領就是在很短的距離內把很小的東西用大特寫清楚的拍攝出來。
六、 倍率鏡：
倍率鏡又叫2倍鏡，或增焦距鏡，主要用於增長焦距、放大物像，拍到更遠的目標。
第三節攝像機鏡頭的使用方法
一、 聚焦：
1、 拍攝固定鏡頭的聚焦方法：
拍攝過程中，按照主要被拍攝物件與攝像機的距離，調節透鏡組的距離直至影像在成像裝置上得到清晰正確的反映。
2、 使用變焦鏡頭的聚焦方法：
盡量將鏡頭推進到所要拍攝的物像，使物像最大。然後旋轉調焦環，使尋像器上的影像最清楚，然後拉開，你會發現鏡頭內的景物都是清清晰的。這是因為景深的關係。那麼什麼是景深呢？！
3、 景深：
在講定義之前先作乙個知識鋪墊。
當鏡頭針對某一被攝物體平面準確調焦後，（該平面稱為調焦平面或被攝主體平面）在像平面上，只有該調焦平面處的物體才能結像最清楚。而位於調焦平面前後兩方之其餘景物的影像均非最清楚，其中離調焦物平面愈近者，其清晰度相對愈高，離調焦平面愈遠者，其清晰度相對降低。
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