廣播電視技術(shù)概論：第3章 電視攝像機(jī)及使用-曝光色彩

3-1攝像機(jī)工作原理3-2攝像機(jī)鏡頭及特性3-3攝像機(jī)曝光控制3-4攝像機(jī)色彩控制3-5攝像機(jī)電子特性3-6攝像機(jī)使用技巧第三章攝像機(jī)及其使用22025/2/22第三章電視攝像機(jī)及其使用攝像機(jī)工作原理攝像機(jī)鏡頭及特性攝像機(jī)曝光控制攝像機(jī)色彩控制攝像機(jī)電子特性攝像機(jī)使用技巧第3頁攝像機(jī)要拍攝出影調(diào)適當(dāng)、層次豐富的畫面，最重要的是要掌握好曝光。一.基本概念

1.被攝主體的亮度范圍即被攝主體最亮處的亮度值與最暗處的亮度值的差值范圍。第三節(jié)攝像機(jī)的曝光控制第4頁

景物亮度范圍01.畫面中有太陽的風(fēng)景1：2，000，00002.在晦暗的室內(nèi)拍攝窗外的1：100，000

明亮景物03.通過拱門拍攝明亮的風(fēng)景1：1000—1：1000004.在狹窄的街道拍攝帶有受1：100—1：500

日光照明的房屋05.直射陽光下帶有很暗前景1：100—1：500

的風(fēng)景06.直射陽光下帶有前景的風(fēng)景1：20—1：6007.直射陽光下沒有前景的風(fēng)景1：10—1：30第5頁

景物亮度范圍

08.陽光下以開敞風(fēng)景為背景帶1：20—1：100

暗色人物肖像09.直射陽光下無前景有山的風(fēng)景1：10—1：4010.陽光下以開敞風(fēng)景為背景帶1：10—1：15

明亮人物肖像11.冬季由飛機(jī)上拍攝地面1：6—1：1012.陰暗天氣沒有前景的風(fēng)景1：5—1：1013.陰天無前景有山的風(fēng)景1：5—1：1014.夏季由飛機(jī)上拍攝地面1：3—1：615.霧中沒有前景的風(fēng)景1：2—1：3第6頁2.彩色電視系統(tǒng)的亮度范圍目前，彩色電視系統(tǒng)能反映景物的亮度范圍一般為一比幾十，大約為5至6個(gè)亮度等級(jí)(1:32～1:64)鏡頭上光圈與快門的組合構(gòu)成曝光量倒易律快門每變化一檔，入射的光通量變化一倍光圈每變化一檔，入射的光通量變化一倍f1﹑1.4﹑2﹑2.8﹑4﹑5.6﹑8﹑11﹑16﹑22第7頁3.直線段曝光即要把被攝主體的亮度范圍，控制在光電反應(yīng)的直線段（線性變化）的部分，這樣才能真確反映被攝主體的明暗層次及色彩。第8頁例：被攝景物亮度范圍：16級(jí)（1：65536）暗部曝光中部曝光亮部曝光第9頁中部曝光亮部曝光暗部曝光“亮部曝光”原則，即在復(fù)雜光線情況下拍攝時(shí)，在保證主體高光部位不溢出的情況下進(jìn)行充足曝光，使畫面暗部也得到足夠的亮度值。這樣，既能提高影像質(zhì)量，又能確保主體高光部位的細(xì)節(jié)、層次不會(huì)丟失。第10頁攝像機(jī)中用于曝光控制的手段主要有五類，即光圈控制、電子快門、動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制電路、增益控制電路和中性濾光片的使用。二．光圈控制攝象機(jī)中的光圈控制方式有三種，即手動(dòng)光圈、自動(dòng)光圈和瞬時(shí)（自動(dòng)）光圈。光圈手動(dòng)/自動(dòng)選擇自動(dòng)測(cè)光RET返看變焦桿122025/2/22132025/2/22第14頁1．手動(dòng)光圈手動(dòng)光圈就是人為地控制光圈的大小，來實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的曝光。手動(dòng)光圈適用于廣泛的拍攝場(chǎng)合，只要光圈的調(diào)整與運(yùn)機(jī)、調(diào)焦等操作并不矛盾，又能掌握好恰當(dāng)?shù)钠毓饬慷伎刹捎?。注意：由于使用手?dòng)光圈時(shí)，曝光量的多少全憑攝像師在尋像器中對(duì)畫面的觀察，因而尋像器的亮度和對(duì)比度是否正確，對(duì)曝光的掌握就顯得非常重要,使用前預(yù)先的檢查是必須的，否則極易引起誤差。第15頁2．自動(dòng)光圈為了操作的簡(jiǎn)便快捷，省去攝象師光圈跟蹤的麻煩，現(xiàn)代攝像機(jī)都設(shè)有自動(dòng)光圈功能。自動(dòng)光圈的工作原理簡(jiǎn)單地說，是在圖像的中心部分選取R、G、B三基色信號(hào)中電平最大者，再取其平均值，放大后與一基準(zhǔn)電平相比較，產(chǎn)生誤差電壓，用它來驅(qū)動(dòng)光圈控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)光圈自動(dòng)調(diào)整。從而使信號(hào)保持在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)電平上。通常這個(gè)基準(zhǔn)電平為峰值電平的70%。第16頁窗口：“圖象的中心部分”即為窗口，也就是選取比較信號(hào)的部分?！按翱凇泵娣e因攝像機(jī)不同而不同，常見的窗口面積為20-40%。顯然，只有窗口內(nèi)的景物（亮度）對(duì)自動(dòng)光圈的控制變化起作用。自動(dòng)光圈的使用場(chǎng)合：一般為亮度較為均勻，反差不是太大的景物，或是搶拍新聞等難以過細(xì)調(diào)整光圈的場(chǎng)合。第17頁3．瞬時(shí)光圈瞬時(shí)光圈的使用方法因攝像機(jī)的不同而不同。但基本上都是小窗口下的自動(dòng)光圈工作方式。瞬時(shí)光圈窗口面積一般只有百分之幾的視場(chǎng)面積。第18頁瞬時(shí)光圈的使用方法：攝象機(jī)工作在手動(dòng)光圈工作狀態(tài)下，按下“瞬時(shí)光圈”按鈕，攝像機(jī)立即轉(zhuǎn)入“自動(dòng)光圈”工作方式，只不過此時(shí)的窗口為小窗口(因而它是“自動(dòng)光圈”功能的一個(gè)補(bǔ)充)，釋放“瞬時(shí)光圈”按鈕，攝像機(jī)又恢復(fù)“手動(dòng)光圈”工作方式，此時(shí)光圈繼續(xù)保持剛才自動(dòng)調(diào)整的位置上。第19頁瞬時(shí)光圈的使用場(chǎng)合：往往是在圖像明暗反差很大，拍攝主體處于逆光情況下使用；在用手動(dòng)光圈拍攝時(shí)，突然拍攝到亮度差別較大的景物，需要立即調(diào)節(jié)光圈時(shí)，可使用瞬時(shí)光圈。另外，瞬時(shí)光圈還可作為測(cè)光表使用。自動(dòng)光圈和瞬時(shí)光圈是攝像機(jī)中兩項(xiàng)方便曝光的功能。第20頁三.電子快門攝像機(jī)在拍攝快速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，由于在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)，物體光像在CCD感光面上的位移，會(huì)造成圖像的模糊。物體運(yùn)動(dòng)速度愈快，圖像愈模糊。使用電子快門可以提高物體動(dòng)態(tài)清晰度，改善快速運(yùn)動(dòng)物體圖像的清晰程度，減輕圖像的模糊程度。只有電子快門調(diào)整可使每一幀畫面盡可能清晰和光圈的配合使用，可以對(duì)曝光量進(jìn)行控制，影響景深。受幀（場(chǎng)）速率影響，電視攝像機(jī)的基本快門速度應(yīng)為1／50s(PAL制)或1／60s(NTSC制)不同類型的CCD攝像機(jī)所設(shè)置的電子快門的級(jí)數(shù)和速度往往并不相同。如有的只設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)、1／1000s，有的則設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)、1／120s、1／250s、1／500s、1／1000s、1／2000s、1／4000s等攝像機(jī)的高速快門用來拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，可防止高速移動(dòng)的物體圖像發(fā)虛，但應(yīng)注意保證曝光幀速率與快門速度慢速快門

延時(shí)第32頁1．電子快門基本原理在沒有電子快門作用時(shí)（即常設(shè)的1/50秒），光像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥臅r(shí)間為1/50秒。在此期間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)物體的光像在CCD感光面上的位移，使得由此產(chǎn)生的圖像電信號(hào)包含了位移的信息，因而造成了圖像的模糊。第33頁當(dāng)使用電子快門時(shí)(如1/100、1/1000秒)光像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥臅r(shí)間即為電子快門時(shí)間，采樣時(shí)間可大為縮短可根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體速度選擇電子快門速度），產(chǎn)生圖像模糊的信息也隨之減少，運(yùn)動(dòng)物體的輪廓就會(huì)清晰起來。第34頁2.電子快門的作用快速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝（包括快速運(yùn)動(dòng)鏡頭）與光圈配合使用，調(diào)整鏡頭的景深范圍

3．電子快門的使用由于使用電子快門時(shí)采樣時(shí)間變短，等效于降低了攝像機(jī)的靈敏度，視頻信號(hào)的電平也會(huì)隨之降低。為了保證視頻信號(hào)的幅度，必須開大光圈，電子快門速度每提高一檔，光圈也要提高一檔。第三章攝像機(jī)及其使用第35頁362025/2/22第37頁四.動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制電路（DCC）動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制電路(DCC-DynamicContrastControl),又稱自動(dòng)拐點(diǎn)控制電路.攝像機(jī)能夠線性地反映景物亮度的范圍為一比數(shù)十，即動(dòng)態(tài)范圍為數(shù)十。為了增加攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，專業(yè)攝像機(jī)一般都裝有動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制電路(DCC),借以提高攝像機(jī)拍攝景物的亮度范圍。第三章攝像機(jī)及其使用第38頁第39頁

使用該電路時(shí)，攝像機(jī)可根據(jù)輸入信號(hào)電平，自動(dòng)調(diào)整白壓縮的起點(diǎn)(也稱拐點(diǎn)).

當(dāng)景物亮度范圍超過數(shù)十(如數(shù)百)時(shí)，拐點(diǎn)降到85%，使重現(xiàn)圖像的高亮度區(qū)仍有一定的灰度層次，雖然有些失真，但不至于是什么層次都沒有的慘白一片。

DCC的使用,可將被攝景物亮度(動(dòng)態(tài))范圍，擴(kuò)大到逼近膠片的對(duì)比度范圍—600%.第40頁第41頁五.增益控制攝像機(jī)中的增益控制也能影響視頻信號(hào)的幅度。一般來說，增益是指攝像機(jī)中的視頻處理電路對(duì)CCD產(chǎn)生的圖像信號(hào)(包括有用的信號(hào)和干擾信號(hào))的放大能力。增益是與信噪比有著密切關(guān)系的一個(gè)參量。第三章攝像機(jī)及其使用第42頁432025/2/22第44頁當(dāng)照明條件良好時(shí)，有用的圖像信號(hào)比較強(qiáng)，攝像機(jī)的增益量并不需要太大時(shí)，就能得到符合標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)輸出幅度（這一點(diǎn)是必須的）。此時(shí)其信噪比為正常值。當(dāng)在一個(gè)極暗的拍攝環(huán)境中，有用的圖信信號(hào)是很弱的，為了達(dá)到規(guī)定的視頻幅度。加大增益量是可以的，但于此同時(shí)無用的干擾信號(hào)也同時(shí)被放大了。其效果就是信噪比變低，畫面質(zhì)量下降（畫面顆粒狀現(xiàn)象加重）?，F(xiàn)代攝像機(jī)中增益控制有三類：第45頁1.自動(dòng)增益攝像機(jī)根據(jù)入射光線的強(qiáng)弱在保證一定信噪比的情況下，自動(dòng)調(diào)整對(duì)信號(hào)的放大量。這對(duì)攝像師來說是十分便利的。是攝像機(jī)基本狀態(tài)。2．正增益許多攝像機(jī)上設(shè)有若干檔手控增益開關(guān)（如+12dB、+24dB、+36dB等），在光線很暗的情況下使用正增益，可得到有圖像的畫面，但會(huì)使信噪比大為降低，畫面質(zhì)量變差。因此要謹(jǐn)慎使用。在條件可能的情況下，還是要增加照明。3．負(fù)增益負(fù)增益并非是負(fù)的放大量。而是在光線很好時(shí)，減小圖像信號(hào)放大量，提高信號(hào)信噪比，使畫質(zhì)更好。六、中性濾光片ND濾鏡（NeutralDensity，NDFILTER)是室外強(qiáng)光下用于減光作用的?？梢栽谑彝鈴?qiáng)光下實(shí)現(xiàn)大光圈淺景深的拍攝。在室內(nèi)拍攝是一定要把ND濾鏡放到OFF的位置。在室內(nèi)開ND會(huì)造成增益自動(dòng)增加。噪點(diǎn)變多，畫質(zhì)嚴(yán)重下降。在室外拍攝時(shí)也要按照液晶屏的提示打開ND濾鏡1擋（2、3擋）。否則錄像機(jī)快門會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償。變得很快，也會(huì)影響畫質(zhì)?？傊甆D濾鏡的正確使用是錄像機(jī)達(dá)到最佳畫質(zhì)的條件之一。462025/2/22第三章攝像機(jī)及其使用第47頁482025/2/22第49頁七.攝像機(jī)曝光控制的運(yùn)用如被攝景物的亮度范圍，超過了攝像機(jī)能夠反映的亮度范圍，可用以下方法來改善：方法原則：減小光比！

1.為被攝景物的暗部補(bǔ)光，縮小光比。

2.使用DCC電路。

3.根據(jù)藝術(shù)需要,采用暗部,中部,亮部曝光法。另外，如有可能：

1.改變構(gòu)圖，減小光比。

2.調(diào)整畫面中的高/低光景物，減小光比。第50頁第四節(jié)

攝像機(jī)色彩控制自然界各種景物呈現(xiàn)的彩色,不僅與景物本身的特性有關(guān),而且與照明光源的顏色(即光譜成分)有關(guān)。攝像機(jī)要拍攝出色彩還原正確的畫面，色彩控制非常重要。攝像機(jī)中用于色彩控制的手段主要有兩點(diǎn)，即色溫轉(zhuǎn)換片與白平衡調(diào)整。第51頁一．光源的色溫與色溫轉(zhuǎn)換片1．色溫：當(dāng)絕對(duì)黑體在某一特定的溫度下，其輻射的光波與某一光源的光波具有相同的特性時(shí)，則絕對(duì)黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫。用開氏度（K）表示。注意：色溫是表征光源色度的物理量，而不是表征光源溫度的物理量。第52頁第53頁2．色溫校正片早期彩色攝像機(jī)分色裝置是以色溫3200K的演播室鹵鎢燈為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的。攝像機(jī)在不同光源照明下拍攝同一景物時(shí)，由于光源色溫的不同，屏幕上重現(xiàn)景物的彩色也會(huì)有所不同。攝像機(jī)為適應(yīng)不同光源，必須對(duì)光源色溫進(jìn)行校正，以保證正確重現(xiàn)被攝景物的彩色。542025/2/22第三章攝像機(jī)及其使用第55頁562025/2/22第57頁具體辦法：在變焦距鏡頭與分色裝置之間加入數(shù)片色溫校正片，利用其光譜響應(yīng)特性，補(bǔ)償因光源色溫不同引起的重現(xiàn)彩色失真。色溫校正片的作用：將入射到攝像機(jī)中的照明光源的色溫轉(zhuǎn)換成（接近）3200K。注意：經(jīng)過色溫校正片校正過的光源色溫，并不能精確等于3200K。要正確重現(xiàn)被攝景物的彩色，還需要調(diào)整攝像機(jī)的白平衡。第58頁色溫校正片是(用光學(xué)的方法)對(duì)光源色溫的粗校調(diào)整白平衡是(用電學(xué)的方法)對(duì)光源色溫的細(xì)校把(3200K，5600K，6500K等)幾種不同的色溫校正片，安裝在一個(gè)圓盤上，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤可以選擇不同的色溫校正片，以適應(yīng)不同色溫的照明光源。6800K色溫校正片呈淺桔色（衰減藍(lán)光）2800K色溫校正片呈淺藍(lán)色（衰減紅光）3200K色溫校正片是無色透明光學(xué)玻璃第59頁二．高色溫中性濾光片既能減少入射光光通量，又不改變?nèi)肷涔馍珳氐乃p器，這就是中性濾光片。簡(jiǎn)稱ND片(NeutralDensity)。透光率有25%，10%，1.5%等幾種。由于高色溫與高照度往往同時(shí)出現(xiàn)，攝像機(jī)中性濾光片常和高色溫校正片（5600K以上）合做成一片。第60頁三．白平衡及其調(diào)整1．白平衡攝像機(jī)在拍攝標(biāo)準(zhǔn)白色時(shí)，輸出的三基色信號(hào)電壓幅度相等，這樣的信號(hào)電壓才能使顯像管熒光屏上重顯標(biāo)準(zhǔn)白色，這就是白色平衡（簡(jiǎn)稱白平衡）。2．白平衡的作用攝像機(jī)只有達(dá)到了白平衡后，才能正確重現(xiàn)被攝景物的色彩。第61頁3．白平衡調(diào)整方法將攝像機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)白色，并使之充滿視場(chǎng)。按動(dòng)白平衡調(diào)整按鈕，若色溫轉(zhuǎn)換片使用恰當(dāng)，數(shù)秒鐘后攝像機(jī)自動(dòng)顯示裝置（信號(hào)燈、微機(jī)字符顯示等）會(huì)顯示白平衡已調(diào)好，否則，變換色溫轉(zhuǎn)換片，再進(jìn)行調(diào)整。第三章攝像機(jī)及其使用第62頁第三章攝像機(jī)及其使用第63頁642025/2/22第65頁4．白平衡調(diào)整的實(shí)質(zhì)根據(jù)光源色溫的不同(光譜成分能量的不同)，改變攝像機(jī)視頻處理電路中紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道對(duì)信號(hào)增益量的大小，使得輸出的三基色信號(hào)電壓幅度相等，從而達(dá)到白平衡。第66頁第67頁四．畫面的色彩控制掌握了白平衡調(diào)整的實(shí)質(zhì)，攝像師就能夠根據(jù)藝術(shù)的需要，人為地控制和改變被攝景物的色彩。如：使