电视摄像机

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1、第七章电视摄像机第一节概述。它的作用和传摄像机的任务是把拍摄对象的影像拾取下来，并转化成以电流波动为载体的图像信号 声器一样，也是电视系统的入口。演播厅摄像机肩扛式专业摄像机便携式采访摄像机家用摄像机、摄像机的构成：摄像机种类繁多，但都是由镜头、录像器、话筒、机身和附件五部分组成的。传声器路理分 电处部 面光转件 靶及电化各种方式的声音、图像信号输出图42摄像机的主要结构1、镜头的主要作用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

2、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。摄像机镜头起由AV输出口输出。这种输出的信号就可以这样，三个靶面上就分别获得红、绿、蓝三种 华侨大学中文系广电教研组镜头形成的清晰影像落在光电转化器（CCD或CMOS感光元件）的“靶面”上，这个靶面上集成了 几十万甚至一百多万个光电转换元件，每一个元件代表一个像素。图像信号采集电路以扫描的形式，自上 而下逐行逐点将每一个像素产生的电信号采集下来，形成以帧为单位的图像信号；这个信号送到电路处理 部分加以放大、编码，最后连同传声器送来的声音电信号- 直接送给电视机、录像机等后级设备使用。对于彩色的摄像机，由于信号最终要反映出R、

3、G、 B三色的份量，因此在靶面前还设置了一个分色棱镜 图43分色棱镜的工作原理进入镜头的外界景物影像，在投到靶面前先遇到分色 棱镜。在分色棱镜上有两面分别涂有专门反射红光和蓝光 的反光膜，这样，当光线到达棱镜的第一个表面时，影像 光线中红色成分就被分离出来，经过一个反射镜，到达1 号靶面；当剩下的光线到达棱镜的第二个表面时，影像光 线中蓝色成分又被分离出来，经过另一个反射镜后，到达 3号靶面；剩下的绿色成分直接通过棱镜，到达2号靶面。-53 -颜色的影像，这就是“三管”（三支摄像管）或“3CCD”（三片CCD）摄象机的由来。靶面和光电转化单元是摄像机的心脏部分，摄像机性能的好坏，很大程度上都与

4、它有关。因此，以这 一单元的性质，我们可以对摄像机进行分类：（1）按靶面的大小分类靶面的大小指的是它的对角线的尺寸，这个数值多用英寸来表达。尺寸越大的靶面，可容纳的像素会 越多，获得的画面清晰度就越高。因此，靶面大小在一定程度上反映出摄像机的品质。如：演播室用的大型摄像机，为了保证高画质，大多采用1英寸的靶面，虽然这会相应增大摄像机的 体积和重量，但由于这类摄像机只用于室内，安置在可自由移动的云台上，所以对工作没有太多不利的影 响；2/3英寸、1/2英寸的摄像机是广播电视部门常用的便携式机种；而1/3英寸、1/4英寸以下的摄 像机多为专业或家用品。（2）按靶面和光电转化方式分类在摄像机的发展过

5、程中，靶面的材料和光电转化的方式是摄像机技术进步的标志。20世纪60年代以前，摄像机采用“光电型”摄像管，成像质量低，要求的光照很强、体积庞大。例 如60年代初使用的一种“超正析象管”重量达到500公斤，耗电3千瓦。随后出现了 “导电型”摄像管，靶面的材料有：硫化锑、硒砷锑、氧化铅等，其中以氧化铅摄像管的 质量最为优秀，是摄像机成熟的标志。这类摄像管一直使用到80年代后期。摄像管虽然质量优异，但最大的缺点是怕强光，极易被灼伤，因此，无法不能直接拍摄太阳、电火花、 闪电甚至亮度较高的的灯光等，强光线下图像会出现拖尾现象。到CCD元件质量不断完善和提高后，导 电型摄像管逐渐被淘汰。CCD元件是现代

6、摄像机广泛采用的光电转化元件，它又称为“电荷藕合器件”，它是在一个硅片上集 成了许多光敏晶体管，每一个晶体管都相当于一个像素，它们能直接感应光线的变化并转化为电信号。随 着技术和工艺的不断提高，CCD元件的灵敏度越来越高，一些过去摄像机不能工作的低照度环境下，都成 为现代高质量CCD摄像机发挥特长的地方。特别一提的是CCD元件不怕强光，除了低质量的CCD元件 外，在强光下极少出现拖尾现象。另外，采用CCD元件的摄像机，在调节上比以往的摄像机简单，还能 进行高速快门设定。2、寻像器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17 英寸不等。寻像器的主要作用

7、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。3、话筒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。4、机身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。5、附件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

8、来给摄像机提供电源及记录摄像-54 -华侨大学中文系广电教研组 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。第二节摄像机的光学镜头专业摄像机用的光学镜头多设计为可拆卸式，以便根据拍摄的需要随时更换镜头，因此，有时光学镜 头部分也被当成摄像机的一个附件，可购买第三方产家的产品。光学镜头品质对

9、于摄像机来说是非常重要的。它是形成影像的部件，若在此处出现影像的变形、模糊， 后面的光电转化件、电路调节单元都不可能修复。而对于使用者而言，镜头的成像能力更为重要。构图和 取景都是对镜头的操作，所以拍摄出的画面造型也与镜头能力息息相关的。一、聚焦摄像机的光学镜头一般都是由一组复杂的镜片组合而成，但我们还是可以从最简单的单片凸透镜的成 像原理来认识它。补偿林凸透镜组图44凸透镜成象过程被摄景物发出（反射）的光线，平行光经过透镜后折射通过焦点；经过透镜中心的光线未被折射，两 支光线汇集在B点，这个位置实际上也是其它光线的汇集点。当靶面处在这个位置时，可以获得清晰的影 像。若靶面在A点、或是在C点，

10、同一个点发出的光线不能形成影像中的一个点，而变成一个圆，这样， 画面就不清晰。要获得清晰的画面，就调节靶面前后的位置（或调节透镜的位置），这项工作就是聚焦。实际工作中，摄像机的聚焦并非靠改变镜头、改变靶面位置来实现，而是通过调节透镜组中的“聚焦 镜片组”实现的，在摄像机上聚焦的调节是转动镜头最前端的“聚焦环”，在这个聚焦环上有许多刻度， 摄像机上标明的一般是1、1.2、1.5、2、5、10、8m，这个数值就是被摄物体与镜头中心的距离，简称“物-55 -华侨大学中文系广电教研组距”。当转动这个聚焦环时，可以从寻像器中看到被摄物的影像，调到清晰时，聚焦环上的数值会刚好等 于物距值。这也就是拍摄时聚

11、焦操作的方法。在这一组物距值中，最小的一个数值就是摄像机镜头能拍摄 到的最近物距，小于这个距离的影像，镜头将无法聚实。但是，大多数专业摄像机的镜头上都设有“微距拍摄档”（MICO）。当我们要拍小于最小物距的景物 时，可以松开MICO锁扣，转动MICO环，这时，就可以对近距离的景物进行聚焦，一般可以聚实几厘米 内的物体。这种功能多用于拍摄小昆虫、花瓣纹理、小型标志物等.让这些细小的物体充满整个电视屏幕， 往往是很有表现力的。不过，在正常的拍摄中，MICO档应关闭，否则会破坏镜头的正常聚焦。有些摄像机，特别是家用型摄像机还设有自动对焦功能。它是利用镜头内部的马达来驱动聚焦环，它 在工作时寻像器中会

12、出现一个方框，称之为聚焦框。摄像机会以框内景物为基准进行对焦，使它呈现出清 晰的影像。自动对焦的工作过程是：机器依靠光学成像原理，随时测定对焦框中景物的物距的，并以此为依据， 迅速地改变镜头内部的聚焦结构，从而获得清晰的成像。这个随时性反是一种动态的过程，即：测定框内 景物的物距一一找出与清晰成分的误差一一马达驱动一一对焦一一测定物距一一找出误差一一 这样，摄像机就能快速地聚实被摄物体，也可以适应运动拍摄的需要。如：拍摄一个人从远处走来，人物 与摄像机之间的距离不断在变化，自动对焦也在不断工作，保证仍能成像清晰；摄像机从近处树木摇向远 处的山峰，拍摄的对象变化，距离也不同，自动对焦也要不停工作

13、。由此可见，自动对焦适合于运动的拍摄对象，也适合运动摄像，避免了手动调焦必须随时根据物距变 化调节焦距的麻烦。便于摄像工作的进行。但是，这种随时处于测定和调整中的自动对焦也会有一些缺点：1、在摄像中，我们常常会遇到镜头前的干扰现象。如一个人从镜头前走过；被摄对象前有树枝摇 动等。一旦出现这种情况，自动对焦就会马上以人物、树枝对焦。这样，原来的拍摄对象就虚了，干扰结 束后，自动对焦就又会重新回到原先对焦状况，这时主体又重新聚实。这一虚一实的转化过程是很不好看 的。2、由于自动对焦的反复调整。也会引焦距的不稳定，表现为物体影像一会儿虚，一会儿实。在长焦 拍摄和光线过暗时，由于景深小，表现尤为显著。

14、3、使用自动对焦时，必须把被摄主体（即所期望保证清晰成像的部分）置于寻像器中央的自动聚焦 方框之中，这样有时反而会限制我们构图的灵活机动性。4、另外，由于对焦原理上的局限，自动对焦对于照度不足的景物；对于景物中有规律重复的图案 对于景物中为无任何明显差异的画面，如大海、蓝天、白墙等，自动对焦工作都有可能不能良好工作。对于没有自动对焦的摄像机，就要随着被摄物的距离不断调节聚焦环，以保持这个操作称为“跟焦”。 快速跟焦是高难度动作，一方面要求摄像师对摄像机的操作性能了如指掌，另一方面要求能准确地判断拍 摄对象的动向和速度。二、焦距焦距是镜头最基本的参数，它的数值大小会在很大程度上影响这个镜头最终成

15、像的结果。这个数值通 常用XXmm来表达。镜头焦距对画面造型产生的直接影响是视场角的大小。所谓视场角指的所能拍摄的最大范围与镜头中 心的夹角。由于电视画面为4 : 3.所以它又分成水平视场角和垂直视场角两种。通常视场角指的是水平视 场角。视场角与镜头的焦距和靶面的大小有关，也与拍摄物与镜头之间卜、视场角 的距离（物距）有关，具体的计算公式是：g = 2tg-i （h/f-h/d）用。（h是靶面的宽度，f是镜头的焦距，d是物距）一般在拍摄中，物距都在1米以外，而靶面的宽度只有几厘米，因此h/d对g 广、J的影响较小，简化的公式就是g=2tg-i （h/2f）。由上面的视场角公式可以看出：靶面的宽度越大，视场角越大； 镜头的焦距越长，视场角越小。就同一台摄像机而言，它的靶面大小体是固定的，所以镜头的焦距就成为唯一影响视场角的因素。就画面效果而言，视场角越大，画面中可容纳的景物就越多，但是每件景物的影像就小；视场角越小， 画面中可容纳的景物就越少，但是每件景物的影像就大。视场角在4550度的镜头称为标准镜头，因为这种镜头的成像效果与人眼所看到的效果一致；视场角 50度以上的镜头