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摄像机的组成.doc

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摄像机的组成一、镜头系统1. 焦距与调焦①焦距:对摄像机来说镜头的焦距与像距近似相等。即f≈L2调焦:与照相机的调焦原理一样,物距改变成像面也要改变,但摄像管或 CCD是固定的,因此只能通过改变镜头与景物的距离,使成像面不变。前聚焦:根据景物的距离,调节镜头前部的调焦环,使成像清晰。后聚焦:即调整镜头的后截距。当镜头和摄像机器件之间距离与后截距不一致时,成像面就落不到受光面上。图像就会模糊。通过后聚焦环来调节,最后一组镜头的位置,使成像清晰,调整完毕固定下来。不换镜头就不需要经常调整。经常做的工作是调整前聚焦,简称调焦。目前家用摄像机多采用自动聚焦,无需人工调整;专业摄像机一般采用手动聚焦方式,现在也有部分摄像机有自动调焦功能。②视场角:从镜头主平面中心向景物范围两边或成像范围两边所张的角叫视场角。f--焦距,H2靶面高度,θ 为垂直视场角;H2为靶面水平宽度,θ 为水平视场角。θ 越大,看到的景物范围越大;θ 越小,看到的景物范围越小。H2确定后:f 越大,θ 越小,景物范围也越小;f 越小,θ越大,景物范围也越大。一般:θ>300,称为广角镜头;θ 为 20~270,称为标准镜头(普通镜头)θ<200,称为窄角镜头(长焦镜头)③镜头的工作特性标准镜头的工作特性:标准镜头或中等焦距范围的变焦镜头,提供的视场和我们眼睛所看到的视场差不多(200~270) ,所拍摄的图像中,前景物、中景物和背景物之间的比例,深度等空间关系看起来也接近我们正常的视觉规律,有真实的透视感。标准镜头拍摄的图像基本上没有失真。广角镜头的工作特性:(θ>300)广角镜夸大前、中、背景物之间的比例关系。在视觉上造成前景物和背景物之间距离加大,即深度增加。透视增强,太近的物体,图像产生桶形失真。广角镜头景深范围大,画面内所有物体都能很好地被聚焦。适用于移动拍摄。广角镜头易产生镜头眩光。移动摄像机或加光罩来清除。窄角(长焦)镜头的工作特性。 (θ<200)长焦镜头压缩了前、中、背景物之间的比例关系,看起来被摄体间相对距离缩小了,造成被摄体密集的感觉。长焦镜头景深很小,主体周围很小区域内可聚焦清晰。不适于运动拍摄。稍微的振动会引起图像大的跳动。④变焦镜头:有两组以上的透镜组成,在一定范围内连续可调,实现画面景物范围的改变。变焦比:最长焦距与最短焦距之比。如 DXC-M3A 915B变焦比:15 倍,9.5mm~143 mmDXC-537 916B 变焦比:16 倍。变焦的方式有两种:手动,电动。由“手动/伺服”开关来选择。电动用船型开关控制:W 方向是广角,T 方向是长焦。变焦的速度由压力的大小来控制。手动变焦时将“手动/伺服”开关打到“手动” ,就可用变焦环手动变焦。2. 光圈光圈的主要作用是控制进光量的多少。进光量的多少与有效孔径 D有关。有效孔径 D受两个因素影响:光圈孔径大小和光圈到透镜的距离。统一考虑两种因素对透光能力的影响,定义相对孔径。相对孔径:O=D/f D-有效孔径,f-焦距。光圈指数:F=f/D (相对孔径 O的倒数)光圈环上标出光圈指数有:1.4 2 2.8 4 5.6 8 16F越小,表示光圈越大,透光能力越强,最大相对孔径是反映镜头质量的参数;其大小反映了镜头最大收集光线的能力。如镜头有标有:1:1.4 1:1.7 1:2.1 等。由于焦距的变化也会影响镜头的相对孔径,所以摄像机的变焦镜头在进行变焦操作时,为保证成像面照度不变,就必须要求相对孔径不变。由于光圈大小是不随透镜焦距而变的,可以通过改变透镜与光圈之间的位置来改变 D,焦距也逐渐增大,D 也就增大。这样变焦时,就不至于影响图像的亮度了。光圈的另一作用是控制图像的球面像差。F 指数越大,光圈开的越小,摄下的图像越清楚;反之光圈开的越大,图像就越模糊。P101-14图。光圈的调整有两种:手动和自动。一般情况采用自动方式-AUTO。在亮背景下拍人物,或黑背景下拍较亮的物体。晚上的月亮可采用手动光圈,以获得理想的图像。3.景深:①景深与镜头的焦距长短有关:在物距、光圈不变时,镜头焦距越短,景深越大;镜头焦距越长,景深范围越小。利用这个特点可通过变换焦距,获得前虚后实或前实后虚的对比画面。②景深与光圈的大小有关;在焦距、物距固定时,光圈越小,景深越大;光圈越大,景深越小。利用这个特点可拍摄虚实对比的画面。③景深与物距长短有关;在焦距、光圈一定时,物距越长,景深越大;物距越短,景深越小。★二、主机包括五部分:摄像头、视频信号处理单元、同步信号发生器、编码器、供电系统1.摄像头:内部光学系统,摄像器件,预放电路和电子快门。(1) 内部光学系统:色温滤色镜和分光系统组成。(2) 摄像器件:摄像管或 CCD。CCD 的尺寸一般有 2/3英寸和1/2英寸两种。(3) 预放电路:要求放大信号噪声低、增益高(90dB) 、频带宽。(4) 电子快门:用于室外高亮度情况下拍摄快速运动的物体。有的摄象机还具有清晰度扫描开关,用于拍摄计算机屏幕。 (如 DXC-537摄像机)2.视频信号处理单元视频信号处理单元,包括各种电子补偿、电子校正电路和调整、控制电路。如黑斑校正、孔阑校正、彩色校正、杂散光校正、γ 校正、黑白切割、电缆补偿等以及光圈自动调整、黑白平衡调整、黑电平调整、重合调整、增益控制等。3.同步信号发生器同步信号发生器产生一个同步信号,保证整个系统同步工作。摄像机需要的同步信号可由内部同步信号发生器供给,也可用外部输入的同步信号或用一个外同步信号来控制该机的内同步信号, (称为同步锁相或台从锁相)因而摄像机的同步有内同步、外同步或同步锁相三种不同方式。现在大多数摄像机是自动转换的,没有选择开关,当接到外来的同步信号时,可从内同步自动转换成同步锁相方式。摄像机工作在同步锁相方式时,本身的工作是正常的。然而若把它的视频输出信号与其它具有同一同步源的视频信号进行混合、切换或一些特技转换时,虽然它们之间在频率上能同步工作,但在相位上却会有差别。这是由于锁相电路本身的误差以及电缆传输视频信号时对信号产生的延时作用造成的。反映到图像上,一个是整个画面向右偏移,即行相位的延迟,再一个就是画面中图像的颜色“面目全非” ,有时无色、色淡,有时红色变青、蓝色变黄,人脸肤色也成蓝色了,这是副载波相位偏移。行相位偏移还看不太出来,而副载波相位的偏移就非常明显,因为副载波周期很短,副载波的初相角又决定着彩色的色调,因此稍有几度的差别(大于 3°) ,人眼就可察觉出色调有变化。鉴于此种情况,在摄像机上都装有调节行相位(HPHASE)和副载波相位(SC PHASE)的调节旋钮(副载波相位还有一个粗调开关) ,以便在以同步锁相方式进行多机拍摄然后有特技台上进行信号混合时,调节各摄像机的行同步以及副载波信号相位的提前量,使信号到特技台时的相位正好与标准同步信号的相位相吻合。4.编码器将红绿蓝三种信号编成彩色全电视信号,以适用于传输和适应与黑白电视相兼容的需要。三种不同的彩色电视 PAL、NTSC、SECAM各有其不同的编码器,到达接收机后使用相应的解码器还原出三基色图像。输出信号的方式:VIDEO OUT ;Y/C;RGB;Y、B-Y、R-Y 。5.供电系统。输入到摄像机中的电源都是 12V直流电,而摄像机中各个部件所需电压不尽相同,因此,摄像机中都有一套供电系统,负责把12V电压转换成其他各种不同的电压,以供不同之需。★三、寻像器两个调节钮,亮度的对比度钮,调节图像清晰。寻像器上的各种指示:(1) 寻像器指示 REC 录像时点亮。(2) 演播指示 TALLY 选取中此机信号时,灯亮。(3) 白平衡指示。(4) 录像机告警。 (磁带结束告警)(5) 低照度告警。(6) 电池告警。(7) 增益指示等。★四、电源12V电池块,或交流结合器提供 12V电源,电池的使用注意见 P34。电源可以从摄像机控制单元通过电缆提供,也可利用交流电源附加器,通过摄像机电缆或四芯专用电缆提供,在室外拍摄时还可经过电缆使用便携摄像机的电源或直接用自身所配的电池供电。★五、传声器为了在摄像机拍摄图像时能同时拾取声音,一些较小的摄像机把话筒内装在摄像机的头部。而专业级的较大的摄像机则往往在机身头部有一个话筒支架,可用来安装话筒,在机身上有话筒电缆线的插座,连接后可以把话筒拾取的声音信号送入摄像机内,再经过摄像机电缆送入录像机录下。为获得较高的灵敏度和较宽的频率特性,摄像机上的话筒多选用电容话筒。其电源可用电池或由摄像机通过话筒电缆提供。有的话筒装有开关,可根据不同情况选择其位置。电源开关:在使用话筒内部电池时,如果不用要及时关闭,以免消耗电能。频率特性开关有三档:M、V1、V2开关拨至 M位置,使话筒频率特性较宽用于录制音乐节目;开关拨到 V1、V2 位置用于录制语言信号,这时低频信号衰减,突出中频,使声音更清晰。V2 的位置低频信号衰减更多。话筒输出电平开关:有-60dB 和-20dB 两种,-20dB 输出电平较高,适合于话筒电缆和摄像电缆较长时使用。(C-74 强指向性。高灵敏度,可用专用话筒电池,或由摄像机提供电源 9V)★六、通讯系统1.内部通话系统。这个系统供控制室导演和摄像人员联络用。摄像机上通常都有一个三芯的对讲插座,可以插上既有话筒 又有听筒的对讲耳机,这样摄像人员就可以与其它摄像人员以及控制室里的导演等人进行通话联络,接受导演的指挥。耳机音量的大小可通过设置的音量调节钮进行调节。2.演播指示系统。前面已经讲到,寻像器里有个演播指示灯,当这个摄像机所摄图像在特技切换台上被导演选用而正在播出时,这个指示灯就会自动点亮。它能提醒摄像人员进行正确操作或按导演意图拍摄出所需要的图象。3.视频返送系统。摄像机不光能输出视频信号,也可以利用寻像器监看从外部设备送入的信号。一种情况是当摄像机通过多芯专用电缆与便携式录像机相连时,录像机重放的图像,有些机器则用一个视频返送按钮或开关来进行这个转换。还有一种情况,当摄像机经过多芯电缆与特技台相连时,按下视频返送按钮或开磁,则可从寻像器上看到特技台上节目播出的图像,这个图像可能是别的摄像机拍摄的,也可能是本机拍摄的,还可能是两个摄像机经过特技合成的图像。这样摄像人员可根据这些播出的图像来调整自己的拍摄工作。4.遥控起启/停系统。便携式摄像机通常都能通过电缆对便携式录像机的启动和停止进行摇控。只要录像机上同时按下了录、入两个钮,就处于录制的待命状态。这时磁带并不运转,相当于“暂停”方式 。按一下摄像机上的启停钮,录像带才开始运转,进行工作,当再按一下启停钮,录像带便停止运转,录像机又回到待命状态。摄像机上对录像机启/停控制钮,一般安装在摄像机的扶手上,由右手大拇指来操作。许多摄像机还在机身前后再加安 1-2个,以利摄像机在其它工作情况和环境下使用。★七、摄像机电缆摄像机与后级设备连接一般都使用多芯电缆,有 10芯、14 芯、26芯等,以 14芯最常见。通过电缆可传输摄像机输出的视频信号、音频信号,以及摄像机摇控录像机启停信号、返送视频信号、演播指示信号、告警信号、内部对讲通话信号、CCU 摇控摄像机的控制信号等等。其长度有 2米、5 米、10 米、25 米、50 米、100 米等。★八、摄像机支撑系统(1) 三角架:三角架是由轻金属或木头制成的三条腿的支架,其三条腿可各自伸缩和调整高度,以适于在高低不平的地面上架设。有的三角架有中心连杆,使三个脚分开的角度可以同时变化;有的三角架却没有连杆,可以各自分开不同的角度,为防止三条腿过度分开,导致倾倒,可用环扣皮带,或铁皮条、链条等把它们拴在一起。(2) 摇摄云台:为了确保摄像机既有稳固的支承,又能向四面八方旋转自如,需要用摇摄支台作为连接机构把摄像机固定在支架或底座上。支台可使摄像机水平方向旋转、上下俯仰以及作左右与俯仰的复合移动。支台的一侧或两侧装有把手,便于摄像人员操纵和控制摄像机的移动,并可安装遥控镜头变焦聚焦的遥控附件。在支台上面有朝上的螺栓,可以拧到摄像机底部的螺孔中,用以连接摄像机。支台本身则安装在支架或底座的上方。一般在摇摄支台的运动中特意引入经过精心拟定的摩擦量,这一摩擦作用使摄像机启停和运动过程更加平衡,减少抖动,缓冲或者消除了人操作时施力的不均匀性。平衡调整:调松摇摄支台与摄像机连接的螺栓,前后移动摄像机,使其重心尽量落在云贵台的中心,以达到前后平衡,再锁紧连接螺栓。带有滑动平台的支台,则只需调整滑动平台,即可达到平衡。水平调整:较好的支台都带有水平仪,可参看水平仪里气泡的位置,通过球连接调平装置来调整支台本身的水平度。有些简易支台是与三角架连成一体的,可改变三个脚的长度来调整三角架整体的水平度。俯仰调整:通过松紧螺丝来调节俯仰运动时的摩擦阻力,并可使机头在垂直方向上锁定。通常用两个螺丝分别完成调阻力与锁定两种功能。左右横摇调整:通过松紧螺丝来调节左右转动即水平横向摇摄的摩擦阻力,拧紧此螺丝亦可使机头在水平方向上锁定。一般也可以用两个螺丝分别完成调阻力与锁定两种功能。当拍摄固定镜头时,要把摇摄支台的俯仰及左右横摇螺丝锁住,以防摄像机失去平衡。(3) 摄像机托板:托板又称托架或三角架连接器。便携式摄像机安了肩托后下面就没有螺孔的位置了,托板是这种摄像机与支台之间能适配的一块连接板。板上面有卡座可卡住摄像机,板下面有通用的螺孔,可与云台相连。各种摄像机所用托板的卡座方式均有差别,一般不能通用,所以托板通常是作为摄像机的附件来供给
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