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我想問一下攝像機的構成
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  展開全部攝像機一般由攝像單元、錄像單元、尋像器、話筒、附件等幾部分組成。其內部結構如圖5—1所示。所有的攝像機都以同樣的基本原理工作:把光學圖像轉化成電子信號。具體過程是:景物通過透鏡組聚焦在攝像器件的“靶面”上,“靶面’,是一種光電導材料,它能按照成像的亮暗程度將光學像變成電信號,并經過電路處理后,送至錄像單元;話筒拾取聲音信號并將其變成電信號,經過聲音處理電路后,與圖像信號同時被記錄在磁帶等介質上。

  攝像機的鏡頭(1ens)與照相機的鏡頭一樣,都是由若干組透鏡組成的,其主要功能是將被攝體反射過來的光匯聚在成像元件上。一般在專業攝像機鏡頭前安裝有遮光罩(1ens hood),一則防止雜光射在鏡頭表面上形成光暈,影響畫面質量;二則有助于在搬運攝像機時?;ぞ低?。鏡頭可分為定焦距鏡頭(fixed lens或prime lens)和變焦鏡頭(variable focal length lens或伸縮鏡頭,zoom lens)。定焦距鏡頭又可分為標準鏡頭(normal lens)、長焦距鏡頭(telephoto lens)和短焦距鏡頭(或廣角鏡頭,wideangle lens)。而變焦鏡頭則是把這二類鏡頭組合在一起,并可以根據需要在不同的焦距區域之間連續變化。變焦鏡頭的最長焦距與最短焦距之比為變焦倍數。

  焦距(Focal length)是指從鏡頭的光學中心到鏡頭的影像聚焦的那一點的距離。

  焦距是鏡頭的一個基本特性,它可以決定影像的放大倍數和鏡頭所攝的水平視角的大小。焦距愈短,水平視角就愈開闊,影像也就愈小。標準鏡頭拍出的景物的大小、比例、距離感與人眼直接看到的景物最接近。短焦距鏡頭(廣角鏡頭)拍出的景物比標準鏡頭小而遠,但可視范圍廣、視角大。長焦距鏡頭(望遠鏡頭)可以把遠處的景物變近、放大,但視角小。二種不同鏡頭的成像效果如圖5—2所示。

  因此,焦距決定一個特定的攝像機視閾的寬窄,對變焦鏡頭而言,鏡頭可從其最大的視閾到其最小的視閾范圍內連續變化,視閾隨著焦距變化而反向變化,即隨著焦距的增大而變小,隨著焦距的減小而變大;被攝物體的成像卻隨著焦距的變化而正向變化,即隨著焦距的增大而變大,隨著焦距的減小而變小。變焦鏡頭可以從任一種焦距開始,以任意速度連續改變鏡頭焦距,從而可以連續改變成像和視閾大小。圖5—3表述了三種焦距鏡頭的成像效果。

  當光線經過鏡頭組匯聚在攝像管的屏面上并準確成像時,說明攝像機成像的焦距已經調好了。由于被攝對象與鏡頭之間的距離隨時都在改變,所以,必須隨時調節鏡頭焦距,以確保準確成像。鏡頭最前面的一組鏡片就是聚焦用的,旋轉其外環即可進行調整焦距。調整焦距有手動和自動兩種,可以通過機上的控制鍵進行選擇。對變焦鏡頭最基本的要求是變焦時圖像的亮度和清晰度不變。所有鏡頭(變焦和固定焦距的鏡頭)均有一個最小的拍攝距離(被攝體和鏡頭之間可以允許的最短距離,在此距離上仍能獲得對焦清晰的圖像)。焦距較短的鏡頭比焦距較長的鏡頭有更短的拍攝距離。

  鏡頭上除了調焦環外,還有一個轉環控制著攝像機鏡頭光圈(aperture)的大小光圈決定著鏡頭的進光量。當外面光線過強時,應適當縮小光圈;當光線太弱時,應適當增大光圈。其目的是讓通過鏡頭的光線強度保持穩定,從而使得到的圖像不致過亮或過暗,保持適當的灰度層次。光圈有一組可調整的光闌(diaphragm或iris),它們的張開或縮小便可以控制曝光量。光圈孔徑的大小以光圈系數(f—stops)來界定,我們可以在光圈環上看到代表光圈系數的數字(1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22),這些看似互不相干的系數其實是有科學根據的,后一個系數是前一個系數與2的平方根的乘積。這樣一來,每個光圈系數都代表其左右相鄰光圈系數的光量的一半或兩倍。另外,光圈系數和光圈孔徑成反比(iFiverse relation.ship),光圈系數為8時的進光量是光圈系數為5.6時的一半,是光圈系數為11時的兩倍。

  鏡頭根據其最小光圈系數(最大光圈值)——最大進光量來區分等級。光圈系數.1.4的鏡頭屬于強光透鏡(fastlens,即曝光時間短),因為其光圈孑L徑可以在單位時間內讓大量光線的鏡頭則屬于小強光鏡頭(slow:lens,即曝光時間長),因為其光圈孔徑在單位時間內允許通過的光量要少得多。

  景深(depth of field)是指焦點的前方和后方景物能夠保持清晰的距離(或范圍)。景深的深淺是由光圈的大小、鏡頭焦距以及被攝體和攝像機之間的距離所決定的。鏡頭的焦距越大,景深越淺。因此,廣角鏡頭(短焦距鏡頭)的景深大于望遠鏡頭(長焦距鏡頭)。一般而言,被攝體越靠近攝像機,其景深越淺。

  如果兩個被攝體與攝像機成直線分布,而且兩者與攝像機的距離不同,為了使兩者成像都盡量清晰,我們只好將焦點定在它們中間,但不是正中央,一般是將焦點定在距離前者(與攝像機近的被攝體)二分之一處,即景深范圍大約在焦點前方占二分之一,在焦點后方占三分之二,這就是我們通常所說的景深的二分之原則。

  焦距影響景深,因為廣角鏡頭的自然景深原本就大于長焦距鏡頭,人們設計廣角鏡頭就是為了拍到范圍廣而景深深的畫面。光圈越小(光圈系數越大),景深越深。我們可以利用景深的特性讓整個畫面只有被攝體體現得清晰,其余都處于模糊狀態,這樣就可以突出被攝體。許多鏡頭廠商和專業出版物,如《美國電影攝影師手冊》等,都已經將不同焦距的鏡頭在各種情況下的景深情況整理成表,供查閱參考。

  攝像單元的作用是把進入鏡頭的光信號轉變為電信號,再經過各種電路處理,最后得到被稱為視頻信號的電信號。

  攝像器件可以是攝像管或ccD半導體片。外界景物通過鏡頭所成的像恰好落在攝像器件的感光面上。感光面上排列著許多感光小單元,稱為像素,每個像素都可以把感知到的光線變成電信號。單位面積的像素越多,分辨圖像的能力越強,圖像的清晰度也就越高。我們把分辨圖像的能力稱為解析力(分解力),以在整個畫面的水平方向上能分辨多少條黑白相間的線條數來表示。

  攝像器件的各個像素將產生與被攝物體相對應的圖像電信號,其中包含了亮度、對比度和色度等各種信息。圖像的亮度是指整個圖像的明暗程度;對比度是指圖像中亮暗部分的對比程度(或黑白反差度);色度包括色調和飽和度,其中色調表示圖像的顏色,飽和度表示顏色的濃淡深淺。所有這些電信號被送到電路中進行加工處理。

  增益即電路對信號的放大。攝像器件完成光電轉換后送出的電信號非常微弱,必須通過電路把信號放大到一個標準值,以便送到錄像機及監視器。信號的大小隨被攝物的明暗程度變化而變化,在光線較暗的場合拍攝,光圈又開至最大仍不能得到正常的圖像,這時就需加大增益。增益的單位是分貝(dB)。信號每放大一倍,相當于增益增加6分貝。正常的增益是0 dB,增益般分為+6 dB、+9 dB、+12 dB、+18 dB、+24 dB等若干檔,應根據不同的環境選擇使用。攝像機的增益范圍越大,其靈敏度便越高,對黑暗環境的適應能力越強。攝像機靈敏度指標表示攝像機處于最大增益時,圖像亮度合適的最低環境照度,以勒(克斯)(1x)為單位。增益越大時,電路中的噪聲也同時被放大,在圖像上表現為雜波增加、顆粒變粗、信噪比(有用信號與雜波之比)下降,畫面質量受損。

  白平衡電路是圖像信號處理電路中的一個重要環節,它直接關系到圖像色彩還原的準確程度。白平衡是攝像中的常用名詞之一,要理解白平衡的概念,還得先從光和色說起。

  光是一種電磁波,可見光的波長在380~780 nm(納米)范圍內,不同波長的光波在人眼內不僅引起光亮的感覺(亮度),而且引起不同的顏色感覺(色調)。波長由長到短變化時,人眼感覺到的顏色依次為赤、橙、黃、綠、青、藍、紫,合稱為光譜。白色光則是由各種波長的單色光混合起來作用于人眼產生的顏色感覺。在日常生活中,我們所看到的景物的顏色不僅與其本身的物理特性有關,而且還與照射它的光源密切相關。物體被光照射時,能夠吸收某些波長的光,反射或透射另一些波長的光,這部分反射或透射的光作用到我們眼中引起的顏色感覺就是物體的顏色。例如,在日光照射下,紅花能反射紅光,吸收其他顏色的光,因而呈現紅色;白色物體能反射各種波長的光,因而呈現白色。如果用紅光照射白色物體,則會呈現紅色。這表明,光源的色調會影響人眼對物體的顏色感覺,因此要正確再現物體的顏色,就必須選擇合適的光源。

  光源的色調通常用色溫表示。將一種“絕對黑體輻射體”(如一個絕對不反射入射光的封閉的炭塊)燃燒,在不同的溫度,它發射出的光的顏色不同。當某一類光源與絕對黑體輻射體在某一特定溫度下輻射的光具有相同的特性時,這個特定溫度就被定義為該光源的色溫,用熱力學絕對溫標開爾文來表示,單位為K??銜鹵甑? K為攝氏溫標的一273℃。任何光源都可以用色溫來表示。下表列出了幾種典型光源的色溫:

  由此可以看出,光源色溫低,其光線色調偏紅;光源色溫高,其光線色調偏藍。要正確再現景物的色彩,就必須控制光源的色溫。

  攝像機拍攝下來的信號再次被還原成圖像時,應該仍能反映出原來的顏色,這就是色彩還原。自然界物體色彩紛呈,攝像機如何處理如此豐富的顏色呢?事實上,彩色攝像機所產生的視頻信號,等于黑白攝像機所產生的亮度信號疊上色度信號。色彩有兩個基本要素:色調(hue),即色彩特有的調子(如黃色、棕色、紅色等),以及飽和度(saturation),即色彩的濃度或純度(如高飽和度的深藍色、低飽和度的淺藍色等)。亮度信號可以表現整個畫面中從最暗部到最亮部的明暗層次,同時會影響色彩的亮度(brightness),使色彩看起來顯得或明或暗。

  3CCD攝像機將通過鏡頭的光線分成二原色(紅、綠、藍)光——每個CCD各負責一色。光線通過三棱鏡或特制的分色鏡,按照場景內各種顏色分布的比率,分解成二原色(研究發現,任何一種顏色的光都可分解成紅、綠、藍三種基本顏色)。最終這些色彩信號被重新處理,白平衡電路實際上就是可對這三種基色的電信號進行調整的電路。

  攝像機鏡頭三棱鏡紅色光靶面綠色光靶面藍色光靶面輸出色度信號圖5—4色度信號處理過程原理

  如果采用的是組合記錄方式,色度信號就和亮度信號記錄在一起;如果采用的是分量記錄方式,色度信號和亮度信號就分別單獨記錄。

  對圖像信號進行數字化處理是當今的發展趨勢。數字攝像機中用模數轉換電路將模擬信號數字化后再進行傳輸、處理和存儲時有許多優勢,如抗干擾能力強,穩定性好,損耗小,易于元件集成化,便于大量快速存儲,便于與計算機聯機處理等。數字化是攝像機提高使用性能,增加新功能(如數碼變焦、油畫、頻閃、靜幀效果等)的基本條件。

  控制電路用以控制攝像機的各種功能。有些功能是自動控制,如自動聚焦、自動光圈等。通常自動控制是通過檢測電路檢測出偏離狀態,經過比較計算,產生個誤差電壓,再送到控制電路將偏離狀態糾正到正常狀態。有些功能是手動控制,使用時應根據實際情況進行操作。

  錄像單元就是一臺錄像機,其功能是把視頻處理電路送來的視頻信號和音頻處理電路送來的音頻信號轉換成磁信號記錄在磁帶上,它也可以作為放像機來使用。錄像單元由機械系統(帶倉、磁頭、走帶機構)和電路系統(記錄與重放電路、伺服電路、控制電路)兩大部分組成。

  攝像機雖然種類繁多,但其組成部分是相似的,主要有鏡頭、錄像器、話筒、機身和附件五部分

  鏡頭由若干組透鏡組成,其作用是使景物的光線通過它在攝像器件上形成清晰的倒立的像。攝像機鏡頭與照相機鏡頭類似,有固定焦距鏡頭和變焦距鏡頭之分。變焦距范圍一般都包括廣角、標準和長焦三部分,其變焦倍數有6倍、8倍、12倍等。不少攝像機的鏡頭可以從機身卸下,方便按不同需要更換鏡頭。

  尋像器實際上是一個小型的黑白或彩色監視器,是攝像機上可以活動的一個部件,其顯示尺寸為1~7英寸不等。尋像器的主要作用是:

  話筒能將聲音信號變成音頻電信號,用于拍攝時拾取現場聲音?;巴慘話憒忻舾卸妊≡窨?,有的還帶有全向拾音、單指向拾音、超指向拾音和變焦拾間(隨鏡頭焦距變化改變拾音范圍)選擇開關。攝像機除了機內話筒外,還設有外接線.機身

  機身即攝像機的整個軀體,載有攝像機的所有元部件,表面有各種操作開關輸入輸出插口等。

  附件是攝像機工作時必不可少的或者有時候要用的器件。其中必不可少的附件有交流(AC)適配器、充電電池、磁帶、便攜式錄像機(非攝錄一體機使用)、連接纜線等,用來給攝像機提供電源及記錄攝像機輸出的音視頻信號。其他在攝像機某些工作狀態下要用的附件有音頻適配器、AV轉換接頭、編輯控制器。字符發生器、搖控器、磁帶適配器、效果特技鏡、照明燈、三角架等,用于通過攝像機和電視制作與重放系統連接進行放像、收錄廣播電視節目、編輯錄像節目、轉錄復制錄像節目等操作,以及根據環境需要和畫面要求改善攝像條件。通常攝像機隨機帶的標準附件因機而異,并不統一。

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