《电视制作技术》讲义(总89页)

电视摄像技术讲义教育信息技术系梁永慈第一单元电视节目制作概况1.1电视节目制作技术的发展广播电视的发展趋势是数字化、网络化和信息化。对于电视数字化而言，主要是卫星、有线和地面三大媒体。1.1.1数字化的优点电视系统的全面数字化给节目制作、传输直到播出带来了革命性的变化。导致信息业务的三大媒体通信、广播和计算机最终融合。数字化电视系统的优点：l 提高了电视的图像质量和伴音质量；l 所需的传输信道带宽减少，可以多路传输；l 频谱资源利用率提高；l 节省费用。1.1.2数字电视系统的构成一、演播室数字化设备源头l 1、演播室设备是电视台使用的专业设备。l 2、各电视台逐步数字化，电视台内部信号交换都是数据流。二、数字化传输设备传输1、地面发射广播，这是最常用的方式；l 2、有线电视，该传输方式信号传输质量高，节目频道多；l 3、卫星电视广播，该传输方式覆盖面广；一颗数字化的大容量卫星可以开播100500套节目。三、数字电视接收机接收电视数字化对应的电视接收机有三种配置：1. 接收地面广播的数字电视机；2. 接收有线电视的机顶盒（STB）；3. 接收卫星数字电视的综合接收解码器（IRD）。1.1.3制作环境一、传统概念的节目制作系统二、以数字系统为基础的节目制作环境1.2电视节目制作的手段与方式1.2.1电视节目制作的手段一、实况直播1. 实况直播是在摄取图像、声音的同时进行广播的方式。2. 特点是制作和广播这两个过程同步进行。3. 现场性、即兴性和观众参与性十分强烈。原理：1. 使用多台摄像机和转播车，通过设在主控室或转播车里的切换台，对图像和声音进行即兴处理，用微波传送给电视台，然后再广播发送出去。2. 也可以仅用单台摄像机，不经切换就把实况图像和声音传送出去。（一）现场转播在进行现场转播之前，需要考虑一个周密的计划，拟定一个切实可行的实施方案，估计可能遇到的情况，预先安排应急措施，确立摄制、音响、照明、传送、编导、后勤以及保卫等各工作的岗位职责。（二）演播室直播可以使用电话、计算机等反馈系统，让观众直接参加到节目制作、演播过程中来，并随时获取观众的反馈和意见。案例：中央电视台春节联欢晚会二、电视影片制作优点：l 拍出的图像清晰度高，色彩还原性好，宽容度大；l 各国电视制式不同，用录像磁带进行节目互换十分困难，必须经过翻录，影响节目信号，降低图像质量；l 电视台摄制大型节目时，仍用电影制作方式。例如话说长江等。三、录像制作使用磁带采录系统的优点：n 节省经费开支；n 磁带录像不需要洗印加工，可以通过电子监视器当场监看检查所录节目的质量；n 磁带采录方式还可以避免影片洗印中有毒药液污染。四、电子制作原理：l 完全依靠计算机完成电视节目的制作；l 虚拟主持人，虚拟场景。1.2.2电视节目制作方式一、电子新闻采集ENG（Electricnewsgathering）这种方式，是人们经常采用的，指的是：使用便携式的摄像、录像设备，来采集电视新闻。最简单的采集设备：就是一台摄像机和一条编辑线。在ENG制作方式中，一般在使用便携式摄录机时用肩扛等方式，需要时再加上一名记者就可以构成一个流动新闻采访组，可以方便灵活地深入街头巷尾、村庄山区进行实地拍摄采访。ENG方式由于非常机动灵活，也被其他节目采集素材时大量采用。因此，ENG制作方式也是一种基本的电视节目制作方式。适用范围：广泛地用于电视的制作。人员关系：出镜记者、摄像、编导所需设备：摄录一体机、编辑系统特点：省时间，可当场检验拍摄效果，避免无法弥补的损失。二、电子现场制作EFP（Electricfieldproduction）它是以一整套设备连结为一个拍摄和编辑系统，进行现场拍摄和现场编辑的节目生产方式。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它是一种适用于“野外”（准确的说是“台外”）作业的电视节目生产方式。它必须具备的技术条件是一整套设备系统，包括两台以上的摄像机，一台以上的视频信号（图像）切换台，一个音响操作台及其它辅助设备（灯光、话筒、录像机运载工具等）。利用EFP方式，可以在事件发生的现场或演出、竞赛现场制作电视节目，进行现场直播或录播。如果电视节目是在事件发展同时播出，我们称之为现场直播；如果电视节目是在事件发生、发展的同时进行录制后，再播出，我们称之为现场录像、实况转播。不论是现场直播还是现场录像，摄录过程与事件发生发展同步进行，因此，现场性特别强烈，这是EFP方式最突出的优点。因此，EFP也可称“即时制作方式”。又由于EFP须多台摄像机拍摄，所以也同“多机摄录、即时编辑”的概念相通。EFP是最具有电视特点、最能发挥电视独特优势的制作方式，因此，每一个成熟的电视台都将EFP制作视为必须具备的能力。它是一种广泛应用于文艺、专题、体育等类节目的制作方式。（一）、适用范围：适用于制作重大新闻、体育比赛、文艺节目。（二）、人员关系：技术部门的功能：主要承担直播技术系统的创建，实现直播各种信号的传送和最终的播出。包括视频系统、微波系统、音频系统、通讯系统、动力系统及转播系统等等。编辑部门的功能：主要承担直播节目的制作与实施。包括：策划、导演、摄像、编辑、出镜记者、音响师、照明师、演播室主持人、播音员、美编、制作等。（三）、所需设备（转播车）：通常将它开到现场附近，机头、三脚架、话筒安放在现场。CCU、切换台、调音台、录像机等设备固定在车中。转播车相当于一个小型的移动演播室，它包含了节目制作所需要的基本设备。三台以上摄像机，每台都有自己的CCU。CCU用来调整每一台摄像机的色彩还原、白平衡、对比度及亮度层次。以保证各个信道之间的指标一致。各信道都锁定于特技切换系统或同步机，以保证时基一致。（四）、所需设备（音频）两个以上话筒拾音。用调音台选择。不同的声源选用不同的话筒。（五）、所需设备（切换）导演根据需要通过切换台在各路摄像机信号之间进行，在切换的同时还可进行字幕及特技处理。切换输出的信号由录像机记录在磁带上，从而完成节目的现场制作。三、电子演播室制作ESP（Electricstudioproduction）电子演播室制作，主要是指演播室录像制作。由于演播室在设计和建造时预先充分考虑到了节目录制、播出的技术要求；它具有高保真的音响效果；完备的灯光照明系统和自动化调光系统；布景中心；录制设备和控制设备等。使用质量最好的固定式摄像系统如高清晰度、数字化的广播级摄像系统，摄像机的体积和重量不受某些条件的限制，并可架设于有移动轮的液压支撑设备上，使摄像机的操作移动平稳可靠；应用特技功能较多的高级多功能型特技切换系统等等。因此，ESP制作方式技术质量高、特技手段丰富，是一种较为理想的制作方式。ESP方式既可以先拍摄录制，后编辑配音，也可以多机同时拍摄，在导演切换台上即时切换播出。ESP方式综合了ENG和EFP方式两者的优点，手段灵活，可用于各类节目的制作，已成为电视台大、中、小型各类自办节目的主要制作手段。但是，由于ESP常需要搭景、排练，演播室因此而被占用一定时间，因此，加强对演播室的科学管理，改进电视布景、道具的搭置工艺，提高导播和摄录效率，缩短演播室制作周期，是一个至关重要的问题。适用范围：适用于谈话节目、综艺节目等在演播室内制作的节目。所需设备（演播室）：一般呈不对称的长方形，通常是将某一面墙或某一个角落建造成非直角形，这样做可避免因声音扩散不好造成的回声。演播室设备主要有摄像机、话筒及灯具。演播室用摄像机不受体积重量的限制，通常安装在气压升降台上，云台下方有移动轮。演播室旁边设置有导播室，也叫控制机房。除摄像机和话筒之外的其它视音频设备都在这里。导播室中的设备可分为三大类，即视频系统、音频系统和灯光系统。视音频系统与EFP相似。虚拟演播室：可将真实人物置于虚拟场景中。是色键技术与计算机图形图像处理技术结合的产物。1.3、电视节目制作流程电视节目制作包括艺术创作（软件）和技术处理（硬件）两部分电视制作的全过程，是可以分成若干阶段的。有一种方法是把它分成“前期制作”与“后期制作”。这种方法是沿用电影制作的观念，即把一部影片的制作过程，以拍摄停机或走进编辑间为界，分成前期、后期两个阶段：前期制作包括在台内演播室中进行节目摄录和外景素材摄录。后期制作是指对素材进行编辑、加特技效果、加字幕、配音配乐等加工处理。这也是目前电视新闻领域还在沿用的概念。但是，这种关于电视制作阶段的描述，仅适合于采用电影手段或录象手段的制作过程，而不能包括电视直播、转播等把制作与播出同步进行的过程。而后者恰恰是最富有电视特征的制作方式。1.3.1制作流程一、构思创作节目构思，确立主题，搜集资料，草拟脚本或拍摄提纲。纪录片式脚本，也叫双栏脚本。左边一栏是所有画面信息，右边一栏列出所有的声音信息。戏剧式脚本：单栏脚本。在一栏中包含完整的对话、画外和主要的动作提示。二、制定计划人员的配置：据节目性质对导演、演艺人员、主持人、记者、编辑作选择；ESP需讨论舞美设汁、化妆、服装等方面的要求。确认所需设备的档次及规模，配备摄像、录音、音响、灯光等人员。确定拍摄场地及后期保障。三、拍摄ENG、EFP不需要正式脚本，而是采用一个报道提纲。通常详细说明了地点、在各个地点录制的基本素材、采访对象。偶尔也指明一些特别镜头。在拍摄之前要进行预访勘察：包括照明、电源等落实。ENG正式拍摄多为单机，而EFP则多机拍摄，现场切换。EFP、ESP需要彩排、可录播也可直播。排演剧本：演员走位，导演阐述，灯光、舞美、音响、音乐、转播资料的确定。设备准备：摄像机编号检查，切换钮编号，提词器，移动车、摇臂、布景、灯光等，熟悉镜头。演播室或转播车准备：通信联络、磁带。正式录像：场记、时间标准、穿插资料。四、后期制作审看素材，筛选，重做场记，纸上编辑，配音、精编、上字、片头、合成，最后审片通过。五、存档播出范例：报道类节目的制作流程：一、新闻节目的一般制作流程：电视新闻采制流程：1、新闻线索：上领导；下热线电话；中“关系网”；2、新闻中心的“任务分配指示板（单）”：3、采访、拍摄：现场完成“关于新闻的结构（构思）”4、撰写解说词：提交领导审改5、配音：6、编辑画面：插卡上标注要清楚进入后期编辑阶段7、编辑串连单：8、编辑内容提要及串编：9、最后的制作与播出（ESP方式）：如果是单独播出的新闻专题或新闻纪实片，则从（6）之后的流程改为：6、编辑节目7、制作8、送审和送播新闻专题二、新闻之外其它报道类节目的制作流程：前期：策划、采访、拍摄、写作。后期：编辑、特技、混音、抠字合成。1.3.2电视节目制作的“硬件”和“软件”系统电视节目制作的“硬件”和“软件”系统必须是结合在一起，才是节目制作的基础。电视节目制作“硬件”系统1、电视摄录设备：主要是摄像机、录像机。用镜头来记录生活，将现实生活分解为一个又一个片断，录制在磁带上。2、电视编辑、演播设备：主要是编辑线、特技功能编辑机、字幕机、演播室等。3、电视讯号播出、传输设备：主要是讯号播出设备、传输设备等。电视节目制作“软件”系统参与电视节目制作的主要是两类人员：1、记者、编辑、编导等节目主创人员：对节目内容、节目主题负责；2、负责视频特技、音频合成、字幕等的技术人员，精通视、音频设备的功能，主要完成任务节目的形式表达任务。这两类人员需要相互配合，才能完成节目制作。制作人员及分工：制片人：负责节目的构思，摄制计划的制定，领导制作的过程，协调各部门的关系，对遇到的的各种复杂情况作出决定。制片人应当了解熟悉节目制作的过程和手段，具有组织能力，帮助导演按期完成拍摄计划，并且掌握财务大权。编剧：以文字形式完成整个节目设计的工作。影视剧的脚本创作者，一般仅从事文字工作，不参加摄制工作。导演：把节目构思转变为节目，其工作从编写分镜头本、搜集素材、选择演员、组织拍摄直至编辑完成节目。助理导演：在准备阶段，他要按导演的要求安排道具，选择服装和收集素材等工作，在拍摄现场，他要协助导演进行人员调度，做出各种提示。现场导演：在现场协助导演指挥，这就是现场导演。他通过耳机与导演始终保持联系，随时传达导演的命令，并且能对演播室里发生的各种情况做出决定。编辑：编辑是非文艺类电视节目的构思设计者，编辑要构思设计，参与摄制和编辑合成，是节目的负责人。技术导演：负责技术上的各项工作，保证设备正常运行，保证节目的技术质量。演播室制作时，技术导演在导演身旁给予协助。切换员：节目制作时，在多个信号源的信号中频繁切换。简单节目中，切换员的工作由导演或技术导演、助理导演兼任。视频工程师：监视各个信号源的图像亮度和色彩，进行必要的调整。音频工程师：布置和选择话筒，负责声音的拾取，调音师负责录音和音响合成。摄像师：负责将文字的表述转化为实在的画面，根据节目要求摄取画面。灯光师：负责灯光设计、布置和调整灯具，创造节目所需要的意境。场记：负责在拍摄现场准确登记摄像工作，是导演的得力助手，负责传达指令。美工师：负责布景、大小道具和图表的设计。制片人和导演一开始就应当与美工进行讨论，交代节目构想，由美工根据编导意图先行设计草图。道具师：根据美工设计师的要求制作布景和大小道具。还有化妆师、录像师、特技制作人员、烟火和剧务等。1.3.3业务要求系统工程师要具备一定的工程能力，要能随时把技术新成果应用到系统上去。他们应该具备数字技术方面的专业能力。创作工程师是节目制作技术方面的负责人，必须能进行各种节目制作，对节目的内容有比较深入的了解，能学习超出本人专业范围的新知识。新闻专业的人员不仅仅需要灵感，还要熟知制作的技术手段。素质要求l 艺术或新闻专业的人员应参与到节目制作技术中去，不仅仅需要艺术的创作灵感，同时还需要熟知制作的技术手段；l 数字化技术的发展，加深了影视艺术和技术两者之间的依存关系；l 需要将各种不同专业知识领域结合，培养掌握先进技术和艺术的人才，即所谓的视觉设计、计算机艺术和图形图像软件设计等复合型人才。复习思考题1.数字环境下的电视节目制作系统由哪些部分构成？2.请谈谈电视节目制作技术的最新发展和动态？3.电视节目制作的方式有哪些？特征是什么？4.简述电视节目制作的流程，思考如何应对不断变化的制作新技术？5.电视从业人员为什么应该具备艺术与技术的综合素质？6.电视节目制作的手段有哪些？第二单元电视摄像技术2.1彩色摄像机的主要性能2.1.1分解力广播电视的扫描参数是在参数确定时的现有技术条件的制约下，根据人们对电视图像清晰度的要求，经过折衷考虑而确定的。扫描参数一经确定，其图像的清晰度和图像信号带宽亦随之确定了。电视图像的分解力通常用能分辨黑白相间线条的线数来表示。一.垂直分解力M1.电视图像的垂直分解力受每帧扫描行数Z的限制，实际上是受每帧显示行数M的限制。理想条件下，M=Z。但在实际上M与当时的图像状态和扫描线的相对位置有关，则总是有MZ。由于扫描线具有一定的宽度（电子束具有一定的截面积），所以再现图象可以完全恢复第一列和第三列的原图形，而第二列则完全不能恢复了，第四列可以部分恢复。这种极端的情形在实际的图象是很少见的。2.一般的图像总是具有一定的随机性，所以垂直分解力M介于有效扫描行数Z到Z的一半之间，可以用一个小于1的系数k与Z的乘积来表示：M=k*Z。通常k=0.76，则M=427线。3.我国广播电视的垂直清晰度大于400线。VHS家用录像机为200左右，S-VHS在400线左右，VCD在280左右。二.水平分解力N1.水平分解力N的含义：水平分解力N是指图像在水平方向上可以区分出垂直的黑白相间的线条数目。2.电子束在垂直方向上扫描是一行一行进行的，相邻两行互不重叠，则垂直方向上像素是不连续的，水平方向每一行的扫描则是连续进行的。3.孔阑效应：由于扫描电子束具有一定的截面，对于竖直的黑白相间的线条扫描时，在黑白的交界处，转换图像信号的电平不能突变。若图像的细节比电子束的直径更小，则会完全反映不了这种细节的变化，即存在。2.1.2信噪比表示在图像信号中包含噪声成分的指标。在显示的图像中，表现为不规则的闪烁细点。噪声颗粒越小越好。信噪比的数值以分贝（Db）表示。最近，摄像机的加权信噪比可以做到65Db。用肉眼观察，已经不会感觉到噪声颗粒存在的影响了。摄像机的噪声与增益的选择有关。一般摄像机的增益选择开关应该设置在0DB位置进行观察或测量。在增益提升位置，则噪声自然增大。反过来，为了明显地看出噪声的效果，可以在增益提升的状态下进行观察。在同样的状态下，对不同的摄像机进行对照比较，以判别优劣。噪声还和轮廓校正有关。轮廓校正在增强图像细节轮廓的同时，使得噪声的轮廓也增强了，噪声的颗粒增大。在进行噪声测试时，通常应该关掉轮廓校正开关。所谓轮廓校正，是增强图像中的细节成分。使图像显得更清晰，更加透明。如果去掉轮廓校正，图像就会显得朦胧，模糊。早期的轮廓校正只是在水平方向进行轮廓校正，现在采用数字式轮廓校正，在水平和垂直方向上都进行校正，所以，其效果更为完善。但是轮廓校正也只能达到适当的程度，如果轮廓校正量太大，则图像将显得生硬。此外，轮廓校正的结果将使得人物的脸部斑痕变得更加突出。因此，新型的数字摄像机设置了在肤色区域减少轮廓校正的功能，这是智能型的轮廓校正。这样，在改善图像整体轮廓的同时，又保持了人物的脸部显得比较光滑，改善了演员的形象效果。2.1.3灵敏度是在标准摄像状态下，摄像机光圈的数值。标准摄像状态指的是，灵敏度开关设置在0DB位置，反射率为89.9的白纸，在2000勒克司的照度，标准白光（碘钨灯）的照明条件下，图像信号达到标准输出幅度时，光圈的数值称为摄像机的灵敏度。通常灵敏度可达到F8.0，新型优良的摄像机灵敏度可达到F11。相当于高灵敏度ISO-400胶卷的灵敏度水平。在摄像机的技术指标中，往往还提供最低照度的数据。在选择时，这个数据更为直观，所以具有一定的价值。最低照度与灵敏度有密切的关系，它同时与信噪比有关。最新摄像机的最低照度指标是，光圈在F1.4，增益开关设置在+30DB档，则最低照度可以达到0.5勒克司。在ENG条件下使用时，可以选择低照度的摄像机。这样，在外出摄像时，可以降低对于灯光的要求，甚至在傍晚肉眼看得不清楚的环境下，不用打光，也能摄出可以接受的图像。对于演播室应用的场合，利用高灵敏度的摄像机，可以降低对于演播室灯光照时的要求。降低演播室内的温度，改善演职人员的工作条件，降低能源消耗，节约制作的经费。2.1.4扫描制式彩色电视机的制式种类严格来说，彩色电视机的制式有很多种，例如我们经常听到国际线路彩色电视机，一般都有21种彩色电视制式，但把彩色电视制式分得很详细来学习和讨论，并没有实际意义。在人们的一般印象中，彩色电视机的制式一般只有三种，即NTSC、PAL、SECAM等三种彩色电视机的制式。1.正交平衡调幅制NationalTelevisionSystemsCommittee，简称NTSC制。采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。2.正交平衡调幅逐行倒相制Phase-AlternativeLine，简称PAL制。中国、德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。3.行轮换调频制SequentialColeurAvecMemoire，简称SECAM制。采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。彩色电视机的制式特点一、NTSC彩色电视制式：它是1952年由美国国家电视标准委员会指定的彩色电视广播标准，它采用正交平衡调幅的技术方式，故也称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。二、PAL制式：它是西德在1962年指定的彩色电视广播标准，它采用逐行倒相正交平衡调幅的技术方法，克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点。西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港，澳大利亚、新西兰等国家采用这种制式。PAL制式中根据不同的参数细节，又可以进一步划分为G、I、D等制式，其中PALD制是我国大陆采用的制式。三、SECAM制式：SECAM是法文的缩写，意为顺序传送彩色信号与存储恢复彩色信号制，是由法国在1956年提出，1966年制定的一种新的彩色电视制式。它也克服了NTSC制式相位失真的缺点，但采用时间分隔法来传送两个色差信号。使用SECAM制的国家主要集中在法国、东欧和中东一带。为了接收和处理不同制式的电视信号，也就发展了不同制式的电视接收机和录像机。2.1.5 CCD的类型和规格CCD是大规模集成电路制造的光电转换器件，从字面上翻译叫做电荷耦合器件，根据制作工艺和电荷转移方式的不同，可以分为FIT型帧行间转移，IT型行间转移和FT型帧间转移等三种类型。常用的是前两种类型。FIT型的结构较为复杂，成本较高，性能较好，多为高档摄像机所采用。IT型价格比较便宜，但可能产生垂直拖尾。近年来，由于技术的进步，拖尾现象有所改进。因其价格较低，故多为业务级摄像机所采用。根据CCD器件对角线的长度，可以有1/3英寸，1/2英寸和2/3英寸等不同规格。CCD是一种半导体器件，每一个单元是一个像素。摄像机的清晰度主要取决于CCD像素的数目。一般来说，尺寸越大，包含的像素越多，清晰度就越高，性能也就越好。在像素数目相同的条件下，尺寸越大，则显示的图像层次越丰富，在可能的条件下，应选择CCD尺寸大的摄像机，当然价格也就越贵。高级摄像机的像素可能达到60多万个。在高清晰度摄像机中使用的2/3英寸CCD器件，像素数目甚至高达200万个。根据摄像机内使用CCD的数目，分为单片CCD和三片CCD两种，电视台使用的摄像机一般都是具有三片CCD的摄像机。RGB分别各由独立的CCD进行成像。比较低档的摄像机也可能采用单片CCD，单片式摄像机只用一片CCD器件处理RGB三路信号。其价格比较低廉，相应于彩色重现能力比较差。此外，高级的摄像机也可以使用四片的CCD。除了RGB外，还专门使用一片CCD产生Y信号，以提高处理精度。2.1.6灰度特性自然界的景物具有非常丰富的灰度层次，无论是照片，电影，绘画或电视，都无法绝对真实的重现自然界的灰度层次。因此，灰度级的多少只是一个相对的概念。由于显像管的发光特性具有非线性，在输入低电压区域，发光量的增长速度缓慢，随着输入电压增大，发光效率逐渐增大。然而，摄像器件的光电转换特性却是线性的（电真空摄像管和CCD器件都是如此），因此，必须在电路中进行伽码校正。实际上是从显像管的电光变换特性反过来来推算伽码校正电路应该具有的校正量。要想获得良好的图像灰度特性效果，主要的措施是，必须准确地调整好摄像机的伽码特性。在室内观察，图像中最低亮度与最高亮度之比在1：20的范围内是适当的。如果这个比例太大，长时间观看的结果，容易产生视觉疲劳。在这个范围内，灰度层次在11级左右，可以获得满意的观看效果。2.1.7动态范围和拐点特性有时，电视摄像是在强光照明条件下，或者是在太阳光下进行的，某些反射体反射出特别明亮的光点，摄像机将产生特别强的信号。如果不加以限制，那么，在电路的处理过程中，信号可能遭受限幅，也就是说，受到白切割。在显示的图像中，将出现一块惨白，没有层次的部分，影响了图像的视觉效果。在电路处理中，是将超亮部分进行逐步压缩，使得在后续处理中不会出现白切割，在图像中的超亮部分保留一定程度的层次，则可以大大改善图像的视觉效果。这种未压缩的输入信号与压缩后输出信号的幅度关系曲线中，表现为在高幅值位置出现曲线的拐点，这就是拐点处理。摄像机能够处理输入光通量超过正常最大光通量的比例，是摄像机的动态范围。现在，优良摄像机的动态范围可以达到600。2.1.8量化比特数现代数字摄像机的取样一般都符合ITU-R601（即CCIR601）4：2：2的取样规格。就是说，Y信号的取样频率为13.5兆赫兹，R-Y，B-Y信号的取样频率分别为6.75兆赫兹。量化级可以为8、10、12比特。比特级越大，则产生的量化噪声越小，量化噪声是数字摄像机的重要固有噪声源。对于演播室使用的摄像机，应尽可能选用量化比特级高的摄像机。除了量化噪声小外，在运算和处理中，可以获得较高的处理和调整精度，得到更好的效果，有的摄像机采用4：4：4的取样格式，甚至4：4：4的取样格式，是在亮度、两种色差信号之外，还增加了专用的键信号，供信号处理过程中使用。每种信号的取样频率都是13.5兆赫兹。因为摄像机一般都采用不压缩（比特透明）的数字处理方式，因此，信号的码率非常之高，对于信号处理速度的要求是非常苛刻的。2.1.9中性滤色片ND新型摄像机有时设置多个中性滤色片，滤色片的作用是减少光通量，这是因为，在强光的情况下，由于自动光圈的作用，光圈会变得很小，产生的图像会显得比较生硬，镜头不能工作在最佳的状态下。使用适当的中性滤色片，使得自动光圈张大一些，则图像就会显得比较柔和，提高了电视图像的总体效果。2.1.10镜头现代摄像机都使用变焦距镜头。应该根据实际使用的场合，选择不同变焦范围的镜头。如果用于摄取会议画面，通常必须选择短焦距的变焦镜头，则有利于摄取广角画面。如果用于摄取室外画面，进行远距离摄像，例如，摄取野生动物的镜头，或需要进行远距离偷拍时，宜选择长焦距的变焦镜头。可以选择适当的远摄倍率镜或广角倍率镜。对于ENG使用的镜头，现在，广角镜头的焦距可以做到小于4.8毫米（镜头型号A104.8BEVM-28）。对于具体的摄像机，成像大小决于CCD的尺寸,像距也是确定的，因此，根据最短焦距可以计算出摄像的张角。最短焦距在4.8毫米时，摄像的张角约在8590度范围（与CCD的尺寸有关）。望远镜头的焦距可以做到大于700毫米（镜头型号A3614.5BERD-R28）。有的时候，一部摄像机可以备用2种或多种镜头，根据实际使用的需要，可以在适当的时候，更换相应的镜头。还有一种称为鱼眼附加器的镜头装置，很适合于某些特定场合（例如偷拍）时使用。镜头的另一个重要的参数是最大相对孔径，相对孔径越大，则失真越小，光的利用效率就越高。优良的大口径镜头，不仅在中心区域有很高的分辨力，而且在边缘区域，也具有很高的分辨力，较小的图像和彩色失真。彩色还原能力也是摄像机的一个重要特性。但是它难以用测试指标来说明，一般的摄像机厂商也没有提供关于该性能的指标数据，通常可以根据实际观察的效果，通过比较进行判断。对于电真空型的摄像器件，还有RGB重合精度的指标，对于CCD摄像机，这个指标已经不再成为问题了。2.2彩色摄像机的操作使用摄像机种类繁多，世界上有很多生产厂家，用途也越来越广泛。我们可以从多个侧面来对其进行分类。一般可以按摄像机的用途、摄像机器件、摄像机器件的数量、摄像机器件的尺寸等方式分类。我们重点介绍按用途来分类，可划分为广播级、业务级和家用级三类。广播级主要用于电视台等广播电视领域，图像质量最好。业务级摄像机主要用于电化教育、闭路电视、工业、医疗等领域，图像质量低于广播级设备，价格相对便宜。家用级摄像机主要用于家庭娱乐，如旅游、生日、婚礼、聚会等场合，图像质量一般,最常用的是“掌中宝”系列。无论你使用的是非常精密的广播级演播室用摄像机，还是在家电市场购买的“掌中宝”，它们的主要构件和工作原理大致都是一样的。2.2.1彩色摄像机的构成及作用摄像机是进行光电转换的设备，它利用三基色原理，通过光学系统，把彩色景物的光像分解为红、绿、蓝三种基色光像，由摄像器件完成光信号到电信号的转换，然后进行信号处理，编码形成彩色全电视信号（图示21）。图示21：CCD摄像机的构成一、镜头光学镜头（透镜）的主要功能是将被摄物体反射过来的光像聚集在成像元件（又称成像靶面）电荷耦合元件（CCD）上。大多数电视摄像机和摄录一体机都使用变焦镜头（伸缩镜头），可以捕捉特写,全景及景别处于这两者之间的任何镜头。它由调焦组、变焦组、补偿组和移像组等多组光学透镜组成，每组透镜又由多片不同曲率，不同材料的透镜组成，以便校正镜头系统中的像差和色差（图示2-2）。焦距是从镜头的光学中心到摄像机内影像聚焦处之间的距离。焦距越长，影像放大率越高。变焦镜头的变焦范围可以从10毫米到120毫米。变焦镜头常会标明最长焦距和最短焦距的倍数比。例如，有的镜头是16：1，有的镜头是18：1等。比率越高，变焦的范围就越大，价格自然也就越昂贵。无论是在一个镜头当中还是两个景别之间变化，拍摄者都可以利用变焦镜头调整焦距。这时只需要转动焦距调节环带动镜头内部的组件即可。焦距调节环可以用手动方式控制，不过一般是用电控马达遥控的。马达上有电动变焦开关，可以加快或减缓变焦的速度。使用电控马达变焦，要比直接用手操作来得平稳。所有镜头，不论是变焦的还是定焦距的，都有各自的焦距（focallength）。从摄像机镜头的外部看，有许多操作部件。如图示2-3、图示2-4所示。摄像机镜头操作部件有：聚焦环、手动变焦控制、光圈环、RET（返回）旋钮、VTR（录像机）按钮、Fb（法兰焦距，俗称后焦）调节环、MACRO（近摄）钮、MACRO（近摄）环、变焦镜头遥控接头（8脚）、聚焦遥控接头（3脚）、ZOOM（变焦）选择器（选择变焦镜头的操作模式：S“伺服系统”电动变焦；M“手动系统”手动变焦）、电动变焦开关（W侧：广角变焦；T侧：手动变焦）、光圈选择器（A：自动光圈；M：手动光圈）、暂时自动光圈按钮、镜头接头。图示2-3：镜头底部外形与操作部件位置图示2-4：镜头上部外形与操作部件位置图示2-2：光学镜头的内部构造摄像机镜头是一个可以变换焦距的镜头，由调焦组、变焦组、补偿组和移像组等多组光学透镜组成.镜头及其成像原理：镜头是摄像机最主要的组成部分，并被喻为人的眼睛。人眼之所以能看到宇宙万物，是由于凭眼球水晶体能在视网膜上结成影像的缘故；摄像机所以能摄影成像，也主要是靠镜头将被摄体结成影像投在摄像管或固体摄像器件的成像面上。因此说，镜头就是摄像机的眼睛。电视画面的清晰程度和影像层次是否丰富等表现能力，受光学镜头的内在质量所制约。当今市场上常见的各种摄像机的镜头都是加膜镜头。加膜就是在镜头表面涂上一层带色彩的薄膜，用以消减镜片与镜片之间所产生的色散现象，还能减少逆光拍摄时所产生的眩光，保护光线顺利通过镜头，提高镜头透光的能力，使所摄的画面更清晰。镜头的成像原理，它主要包括焦距、视角、视场和像场。焦距是焦点距离的简称。例如，把放大镜的一面对着太阳，另一面对着纸片，上下移动到一定的距离时，纸片上就会聚成一个很亮的光点，而且一会儿就能把纸片烧焦成小孔，故称之为“焦点”。从透镜中心到纸片的距离，就是透镜的焦点距离。对摄像机来说，焦距相当于从镜头“中心”到摄像管或固体摄像器件成像面的距离。焦距是标志着光学镜头性能的重要数据之一，因为镜头拍摄影像的大小是受焦距控制的。在电视摄像的过程中，摄像者经常变换焦距来进行造型和构图，以形成多样化的视觉效果。例如，在对同一距离的同一目标拍摄时，镜头的焦距越长，镜头的水平视角越窄，拍摄到景物的范围也就越小；镜头的焦距越短，镜头的水平视角越宽，拍摄到的景物范围也就越大。一个摄像机镜头能涵盖多大范围的景物，通常以角度来表示，这个角度就叫镜头的视角。被摄对象透过镜头在焦点平面上结成可见影像所包括的面积，是镜头的视场。但是，视场上所呈现的影像，中心和边缘的清晰度和亮度不一样。中心部分及比较接近中心部分的影像清晰度较高，也较明亮；边缘部分的影像清晰度差，也暗得多。这边缘部分的影像，对摄像来说是不能用的。所以，在设计摄像机的镜头时，只采用视场。需要重点指出，摄像机最终拍摄画面的尺寸并不完全取决于镜头的像场尺寸。也就是说，镜头成像尺寸必须与摄像管或固体摄像器件成像面的最佳尺寸一致。当摄像机镜头的成像尺寸被确定之后，对一个固定焦距的镜头来说则相对具有一个固定的视野，常用视场来表示视野的大小。它的规律是，焦距越短，视角和视场就越大。所以短焦距镜头又被称为广角镜头。摄像机的光学系统变焦距镜头、分色棱镜、中性滤光片和色温滤光片组成。它的主要作用是把被摄景物的彩色光，分成红、绿、蓝基色光，并成像在相应的摄像管靶面上。对于两管和单管彩色摄像机而言，色分解主要是由封装在摄像管靶面前的滤色条及有关电路来完成。（一）、变焦距镜头变焦镜头是一种能任意改变焦距而成像面位置固定不变的镜头。由于焦距变化使放大率或视场角改变，这样在拍摄过程中，对景物图像取景大小可任意连续变化，增强了艺术效果。变焦镜头是由许多单透镜所组成。如图4.23所示，即为最简单的由两个凸透镜形成的组合透镜。设透镜1和透镜2的焦距分别为f1和f2，相互间的距离为d，则组合透镜的焦距为f，其大小取决于f1、f2和d，相互关系式为：镜头的景深原理摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。从能量的转变来看，摄像机的工作原理是一个光电磁电光的转换过程。摄像机所以能摄影成像，主要是靠镜头将被摄体结成影像投在摄像管或固体摄像器件的成像面上。景深原理在摄像上有着极其重要的作用。正确理解和运用景深，有助于拍出满意的画面。光圈、焦距和物距是决定景深的主要因素。变焦距镜头具有在一定范围内连续改变焦距而成像面位置不变的性能，已成为家用摄像机上运用最广泛的镜头。自动聚集装置有四种工作方式，即红外线方式、超声波方式、海耐乌艾方式和佳能SST方式。它们都有较高的测量精度，分别被应用在不同类型的摄像机之中。当镜头聚集于被摄影物的某一点时，这一点上的物体就能在电视画面上清晰地结像。在这一点前后一定范围内的景物也能记录得较为清晰。这就是说，镜头拍摄景物的清晰范围是有一定限度的。这种在摄像管聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被摄影物纵深的范围便为景深。当镜头对准被摄景物时，被摄景物前面的清晰范围叫前景深，后面的清晰范围叫后景深。前景深和后景深加在一起，也就是整个电视画面从最近清晰点到最远清晰点的深度，叫全景深。一般所说的景深就是指全景深。有的画面上被摄体是前面清晰而后面模糊，有的画面上被摄体是后面清晰而前面模糊，还有的画面上是只有被摄体清晰而前后者模糊，这些现象都是由镜头的景深特性造成的。可以说，景深原理在摄像上有着极其重要的作用。正确地理解和运用景深，将有助于拍出满意的画面。决定景深的主要因素有如下三个方面：光圈在镜头焦距相同，拍摄距离相同时，光圈越小，景深的范围越大；光圈越大，景深的范围越小。这是因为光圈越小，进入镜头的光束越细，近轴效应越明显，光线会聚的角度就越小。这样在成像面前后会聚的光线将在成像面上留下更小的光斑，使得原来离镜头较近和较远的不清晰景物具备了可以接受的清晰度。焦距在光圈系数和拍摄距离都相同的情况下，镜头焦距越短，景深范围越大；镜头焦越长，景深范围越小。这是因为焦距短的镜头比起焦距长的镜头，对来自前后不同距离上的景物的光线所形成的聚焦带（焦深）要狭窄得很多，因此会有更多光斑进入可接受的清晰度区域。物距在镜头焦距和光圈系数都相等的情况下，物距越远，景深范围越大；物距越近，景深范围越小。这是因为远离镜头的景物只需做很少的调节就能获得清晰调焦，而且前后景物结焦点被聚集得很紧密。这样会使更多的光斑进入可接受的清晰度区域，因此景深就增大。相反，对靠近镜头的景物调焦，由于扩大了前后结焦点的间隔，即焦深范围扩大了，因而使进入可接受的清晰度区域的光斑减少，景深变小。由于这样的原因，镜头的前景深总是小于后景深。焦距长短和视角的关系二、 机身成像元件CCD人眼是通过视网膜看见物体的，摄像机的“视网膜”是什么呢？早期摄像机的“视网膜”是氧化铝或硒、砷、碲化合物制成的摄像管，现在基本上都是电荷耦合器（charge-coupleddevice，CCD）。CCD片（图示2-6）是一个固态元件（晶片），包含大量的图像感光元素（称为象素，pixels）。当从镜头聚焦而成的物体光像投射到CCD片上时，每一个像素便会充满电荷，负载着色度和亮度信号，经过转换产生视频信号。根据视频信号的转换方式不同，分为行间转移式（IT）、帧间转移式（FT）和帧行间转移式（FIT）三种CCD。一个CCD片上包含的像素越多，影像的清晰度就越高。正因为像素数量和影像质量有直接关系，生产厂商在提高像素数量方面展开的竞争已趋于白热化。彩色图像的成像原理3CCD摄像机将通过镜头的光线分成三原色（红、绿、蓝）色光，每个CCD各负责一种色光。光线通过三棱镜或特制分色镜，按照场景中各种颜色分布的比例，分解成三原色。最终这些色彩信号被重新处理。摄像机三棱镜将通过镜头进入的光线分解为红、绿、蓝三种信号，这三种信号被送到分别处理红、绿、蓝三种色光的CCD，最后由编码器将其合成，输出为色彩完整的图像。（图示27）图示27：入射光经由镜头成像，通过三棱镜将图像分解为红、绿、蓝三种光像，这三种光像由负责红、绿、蓝三种色光的CCD变为图像信号。经由编码器合成后，输出为色彩完整的视频信号，最后记录在VCR的磁带上。摄像机采用的是加色原理，它可以还原所有的色彩，这是通过按不同的比例混合三原色（红、绿、蓝）得以实现的。三原色两两重叠后分别产生了三种混合色：青、品、黄。也就是说，红蓝品，红绿黄，兰绿青。三原色等量混合即可产生白色。彩色图像的基本特性包括色调（特定的色彩）、色彩的纯度（饱和度）和明亮度（亮度）。事实上，彩色摄像机所产生的视频信号，等于黑白摄像机所产生的亮度信号叠加上色度信号。色彩有两个基本要素：色调和饱和度。色调（hue），即色彩本身的调子，如黄色、橙色、绿色、蓝色、紫色、棕色等。饱和度（saturation），即色彩的浓度或纯度，如高饱和度的深蓝色，低饱和度的浅蓝色等。亮度信号可以表现整个画面中从暗部到最亮部的明暗层次，同时会影响色彩的亮度（brightness），使色彩看起来显得或者明亮或者灰暗。（图28）图28：色度、亮度和三原色加色原理录像单元摄像机的录像单元一般是一台录像机（VCR，VideoControlRecord），负责将一系列图像信号和声音信号记录在磁带上。包括最基本的视频信号、音频信号、控制磁迹和时间码。摄像机VCR记录方式有：复合记录和分量记录之分。如果采用的是复合记录方式，色度信号和亮度信号混合记录在一起；如果采用的是分量记录方式，色度信号和亮度信号就分别单独记录。分量记录克服了复合记录信号的互相干扰，图像质量优于复合记录方式。因此，选用摄像机时，不论是模拟的还是数字的，分量摄像机大多数优于同档次的复合记录摄像机。摄像机的VCR有的是与摄像单元完全合成的，不能与摄像单元分离；有的是单独的便携式录像单元，需要专用电缆将之与摄像单元连接在一起；还有的是可以与摄像单元分离的，摄像单元与VCR之间靠专用接口板连接在一起构成摄录一体机。（图示2-10所示为不可分离的摄录一体机，可分离的摄录一体机和便携式VCR）图示210：三种VCRl VCR与摄像单元不可分离的摄录一体机。l VCR与摄像单元可分离的摄录一体机，两者之间使用专用的接口板连接在一起。l 单独的便携式VCR，可以与相应的摄像单元使用专用电缆连接使用。三、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1-7英寸不等。寻像器的主要作用是：（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。四、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。话筒一般带有灵敏感度选择开关，有的还带有全向拾音、单指向拾音、超指向拾音和变焦拾音（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。五、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，用来给摄像机提供电源及记录摄像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AV转换接头、编辑控制器。字符发生器、摇控器、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、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。2.2.2摄像机的调整一、白平衡的调整专业级和广播级摄像机上都设有“白平衡/黑平衡”调节开关，经常用它来调整摄像机的白平衡。调节白平衡是为了确保在照明条件发生变化时图像的白色保持不变，图像的色调依然保持自然。从不同光源发出的光的色彩千差万别，同时，随着照明条件的改变，被照射物体所表现出来的颜色也会改变。并且，摄像机在出厂前是按录像照明（色温为3200K的碘钨灯）做的调整。因此，当基本照明光源发生变化时，必须调整白平衡。调节白平衡前，应将摄像机上的滤光镜（filter，设置在摄像机内，外面有对应的转轮指示，最基本的有3200K、5600K等档位，又称为滤色镜）调节到近似的色温。不同照明条件下，滤光镜应放在不同的档位上，不同的摄像机滤光镜设计略有不同，大多数滤光镜一般分为四档。我们以SONY公司生产的广播级摄像机滤光镜档位为例，看在不同照明条件下档位的设定。（表21）滤光镜的档位照明条件1（3200K）演播室照明、黎明日出、日落黄昏。2（CROSS）相当于结婚照等特殊效果用的星光型滤光镜。3(5600K)晴天或阴天等白天室外光线，日光灯照明。4(5600K+1/16ND)耀眼的强日光下。该档位加有1/16的中灰滤镜，减少强光的射入。表21：不同照明条件下滤光镜的设定调整白平衡时，把摄像机对准白色物体（白纸、白布等），让画面充满白色，然后掀动白平衡开关，摄像机就能获得准确的白平衡。根据摄像机工作的三基色原理，白平衡调整还可以获得创作者理想的画面色调。比如，如果希望拍摄到偏红的暖色调画面，可以将调整白平衡的白色卡片上调入少许的红色的补色青色。如果想得到一个偏蓝的冷色调画面，可以使用偏黄的白卡片调白平衡。根据这个利用补色来调白平衡的规律，我们只要了解所有色彩的排列关系，就可对最终拍摄出来的画面色调进行控制。（图示29） 绿 翠绿 草黄 青 黄 天蓝 橙红蓝 青紫 品红 紫红 红 图示29：色彩的排列关系除了调整白平衡以外，黑平衡的调节对于摄像机的最佳运转也是十分重要的。当初次使用摄像机，或者长时间未使用摄像机以及遇上突然的温度变化时，都需要调整。黑平衡的调整很简单，盖上镜头盖，关闭镜头光圈，将“WHT/BLK”（白平衡/黑平衡）开关推向黑平衡一侧，摄像机自动将黑平衡调节好。二、电子快门的使用拍摄高速运动的物体或者拍摄计算机等屏幕时，需要使用电子快门（shutter）提高运动物体图像的清晰度，以及使计算机屏幕的电视图像没有水平条纹。摄像机在拍摄高速运动的物体时，如赛跑、跳水、球赛、赛车、速滑等场面时，图像容易模糊。这是因为快速运动物体的光像在CCD的感光面上有明显的位移，CCD感光单元上积累的位置变化将使图像中运动物体的边缘变得模糊不清，运动物体的清晰度变差。使用电子快门，可以增加快门速度，有效减少拍摄运动物体时的模糊程度，从而改变摄像机的动态清晰度。此外，改变快门速度还可以减少在日光灯下拍摄时产生的闪动现象。当拍摄计算机屏幕或投影图像时，拍摄到的画面上会出现水平带。这是因为，计算机产生的图像的垂直扫描频率与摄像机的图像垂直扫描频率不同而产生的。摄像机电子快门还提供了清晰扫描功能，我们能够通过相应的清晰扫描设置，选择与计算机相同的垂直扫描频率来消除这种干扰。当使用清晰扫描功能时，应一边观察寻像器或监视器，一边调节相应的扫描频率按钮，直到画面上出现的水平带减少到最低程度。如果监视器上有黑色带的话，则应降低摄像机的扫描频率；如果有白色带的话，则应提高摄像机的扫描频率。三、增益功能增益调整是指摄像机图像输出信号电平大小调整。一般有0dB+9dB+18dB等。这个开关通常应在0dB处，这时图像的信噪比高，清晰度好。只有在光线条件不好，出现“lowlight”指示时，才考虑使用增益开关，置于+9dB或+18dB，但此时图像的信噪比会增大，除非特殊光线情况，一般不用。注意增益调节后，最好重调一下黑白平衡。四、光圈的控制图示25：镜头光阑薄金属片的开合决定了光圈系数f。光阑开得越小，f系数越大，进入摄像机的光量就越少。镜头感光快慢取决于光圈最大时镜头的进光量，因此最大光圈为f/1.2的镜头就比最大光圈为f/22的镜头感光快。摄像机镜头的光圈是一个由许多相互重叠的金属片组成的开度可以调节的圆形光阑，能在一个很大的范围内变化镜头的有效孔径，控制镜头的透光能力。摄像机光圈调节有三种方法：自动光圈调节，摄像机可以根据被摄物体的亮度自动调节光圈，这是常使用的模式；手动光圈调节可使摄像师根据自己拍摄习惯，自己定义光圈的大小；暂时自动光圈调节可使摄影师在使用手动调节时，利用暂时自动调节功能提供可供参考的曝光量。图示25所示为不同的光圈系数及其光圈的开合情况。光圈环上有一系列的数字（1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22），这一连串看似毫不相干的数字是有它的数学依据的，即后一个数字是前一个数字与2的平方根（接近1.4）的乘积。比如：2.821.4。这样一来，每个光圈系数都代表其左右相邻光圈系数的光量的一半或两倍。光圈系数越大，光圈的孔径越小。换言之，光圈系数和光圈孔径成反比（inverserelationship）。比如：光圈系数为8时的进光量是光圈系数为5.6时的一半，是光圈系数为11时的两倍。光圈变化在图像上能改变图像的亮度、改变景深，光圈大时景深小。对于亮度高的图像要减小光圈，对于亮度低的图像要加大光圈，使图像层次丰富，体现细节。摄像机的光圈调整有两种方式“自动”和“手动”，一般情况下，使用“自动”光圈。能够保持合适的进光量，得到规定的输出信号强度