数字摄像机.doc

第二章 数字摄录机学习目标：1、知道摄像机的发展历史；2、了解摄像机的分类；3、掌握摄像机的基本组成及工作原理；4、懂得摄像机的性能指标含义5、掌握摄像机的操作使用方法6、知道摄像机的维护与保养方法7、了解摄像机的选购方法 20世纪60年代以前，摄像机处于电子管时期。体积庞大、笨重、耗电多，多为黑白摄像机 60年代初投入的超正析摄像管灵敏度、清晰度等质量指标都较高，但摄像机笨重惊人，1960年日本开办彩色电视广播时使用了这种摄像机，机重500公斤，耗电达3000瓦。 60年代出现的氧化铅摄像管以及晶体管、集成电路在摄像机中的应用，使摄像机体积和重量大为减少，各项电气指标出现重大进展，基本达到广播级标准。 七十年代小型摄像管和大规模集成电路在摄像机中的应用，使摄像机朝小型化方向迈出一大步。出现了便携式摄像机，给新闻电视采访和外景拍摄提供了极大的方便。 八十年代，电荷耦合器件（CCD）日趋成熟，从单片机发展到三片机，从家用级提高到专业级。 微电子技术、微处理机控制以及数字技术的发展，使摄像机的质量及功能产生发新的飞跃，体积、重量、寿命等方面有了突破。1/2模拟分量摄像机开发成功，使CCD摄像机与录像机组合在一起，构成摄录一体机。 CCD摄像机与Betacam SP或M 录像机构成的摄录一体机质量指标很高，红火至今。 八十年代末，以数字视频处理为标志的数字摄像机研制成功，使摄像机图像质量更高，操作与调整简便，为摄像机进入数字时代立下第一块里程碑。 八十年代后期，单片CCD摄像机质量和数量出现了突飞猛进的发展，由1/2英寸和2/3英寸单片摄像机与VHS、VHSC、SVHS、8mm、Hi8等格式的录像机构成的一体机，体积小，重量轻、使用简便、价格低廉，其普及速度惊人。2.2彩色摄像机的分类根据色彩分类：黑白、彩色(1)按摄像器件的类型分类真空管摄像机氧化铅管摄像机（质量高）、硒砷碲管（塞蒂康）摄像机固体器件摄像机CCD摄像机、其他固体摄像机（CID电荷注入器件、CPD电荷诱发传导器件等）(2)按用途分类广播级演播室（ESP）用摄像机、电子现场节目制作（EEF）用摄像机、电子新闻采访（ENG）用摄像机专业级家用级特殊用途摄像机(3)按摄像器件的数目分类通常13片单管（片）机、二管（片）机、三管（片）机摄像器件尺寸大小决定摄像机的灵敏度与清晰度等质量指标。有5/4英寸、1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸等类型。单CCD三CCD 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。 (5)按功能分类普通摄像机摄录一体机(6)按使用场所分类台式摄像机便携式摄像机(7)按清晰度等级分类标准清晰度摄像机高清晰度摄像机DV(Digital Video Cassette)。 DV 系统的亮度信号的取样频率高达13.5MHz，而色信号的取样频率也可达3.375MHz,清晰度理论上可达500线，视频信噪比可达54dB。在音响方面也很考究，有16比特/48千赫 44.1千赫 32千赫两声道及12比特/32千赫四声道几种规格。DVCPRO 格式 DVCPRO是1996年松下公司在DV格式基础上推出的一种新的数字格式。它采用 4:1:1取样，5:1压缩，18微米的磁迹宽度。1998年又在 DVCPRODigital-S 格式 日本JVC公司于1995年4月推出的一种新型的广播专业级数字分量录像机(也称D-9格式)。它是以S-VHS技术为基础开发的具有高效编码数字技术S格式的录像标准，它可以重放S-VHS的图像信号，录像带宽度为12.7毫米（1/2英寸），采用4:2:2取样，8BIT量化，采用帧内3.3：1压缩，视频数据率为50MBPS。可记录4路音频，每路48KHZ取样，16BIT量化。Digital 8 Digital 8与DV带一样，拥有500线水平解像度以上的画质，所以质量上比旧式摄像机要好。而Digital 8与DV带不同的是，它采用了8毫米的金属磁带，比DV带的磁带要粗，而且Digital8兼容旧式的8厘米磁带，灵活性和适应性显得更高。 尺寸为15 62.5 95mmDVCAM 格式 1996年推出了 DVCAM 格式的数字设备采用5:1的压缩比，4:2:0 (PAL) 取样方式，8比特数字分量记录，保证了画面的高质量，并可兼容重放家用数字 DV 录像带，具有优越的性价比。Betacam-SX 格式 它采用了MPEG-2 MPML 的扩展4:2:2PML 标准。在保证高图像质量的同时有较高的压缩比（10:1）Digital-Betacam 格式 SONY公司于1993年推出 Betacam数字分量录像机。采用1/2英寸金属带。视频信号采用4：2：2取样，数字输入10BIT量化，模拟输入8BIT量化，帧内2：1数据压缩(7)按使用光线分可见、红外摄像机、X光摄像机日夜两用摄像机HL-960陀螺仪摄像机 适用于场面宏大、复杂地形的航拍、抗洪抢险、高山海域的拍摄。 2.3 新型摄像机简介根据存储介质不同有： 磁带摄像机 DVD摄像机 硬盘摄像机 闪存摄像机 光盘类佳能DC100 25倍大变焦宽屏DVD 科技精湛的DIGIC DV处理器 ,将影像与电子专业技术完美结合，可单独优化动态及静态图像，令你轻松获得出众优异的图像品质 。 3种固定变焦速度设置，令镜头焦距匀速变换，更清晰呈现远景精彩，带来舒适的拍摄体验！ DC100可单独设置中央对焦点，令你自由自在享受焦点的操控权。 真正的16:9高分辨率宽屏系统 丰富的拍摄模式 可记录时间模式DCR-DVD703E索尼 DCR-DVD905E索尼DCR-DVD905E基本参数松下DVD数码摄像机VDR-M95 日立 DZ-GX3300E 331万像素高画质(内置闪光灯) 兼容所有DVD光盘格式 极速启动,仅需1秒 超长拍摄电量供应可达105分钟 10倍光学变焦(500倍数码变焦) 16:9宽屏幕模式录像 2.7“超大LCD显示屏 12格画面预览迅捷模式 动态画面中静止截图 331万像素CCD SD记忆卡功能 USB2.0高速模式8000元三星VP-DC563i 110万像素CCD 四合一存储卡插槽 DVD-R/DVD-RW/DVD+RW/DVD+R(双层)光盘刻录 USB2.0端口 26倍光学变焦镜头 DVD画质流畅MPEG-4(720x576,25fps)动画电子短片 10秒内快速启动 电子影像稳定器 2.5英寸112K LCD 闪光灯磁盘类松下 VDR-D308GK 硬盘类摄像机JVC GZ-MG505AC硬盘DV摄像机(JVC GZ-MG40AC )Mini DV 摄像机MicroMV磁带 MicroMV磁带俗称MV带，是索尼公司新开发的一种数字视频纪录介质。它采用了MPEG-2的压缩技术，在不降低画面质量的前提下，能有效压缩影像的体积，节省空间和重量。它所记录的音视频和DV无异，而在体积上更显得轻巧。 MV带的体积大概是DV体积的70%，使用MV带的数码摄像机自然在体积上也会减少。它的最大特点，就是通过内置的一块芯片，详细记录音视频在介质中的位置，方便用户回放和搜索。松下HDC-TM300高清闪存19201080 高清摄像机HDV 诞生于1995年的DV标准如今已经进入成熟期，2003年9月3日，佳能、夏普、索尼及JVC四家公司联合宣布了HDV标准。其概念是要开发一种家用便携式摄像机，它可以方便录制高质量、高清晰的影像。 HDV格式在一些关键特性上保持了与传统DV格式的兼容（例如可以继续使用现有的DV磁带），因此可以降低厂商开发和消费者使用的成本。主要特色: 在DV磁带上录制高清晰画面 录制时间相等，主要的录制设备也与DV标准相同。 使用MPEG-2进行压缩编解码 使用和DV标准同样的比特率，可以实现高分辨率、高清晰画面的录制和回放。 强大的纠错功能 使用MPEG-2编码后，数据丢失带来的影响将远远大于DV标准的数据丢失影响。因此，HDV制式的纠错代码比以往更为有效。 媲美CD的音质 使用MPEG-1音频层II进行音频压缩。 两类录制体系可供选择 720p（逐行）规范和1080i（隔行）规范各取所需。高清摄像机高清摄像机闪存类摄像机2.3彩色摄像机的基本组成一、光学系统1、变焦距镜头 使外界景物在摄像器件上成像 固定焦距镜头 短焦距镜头 标准镜头 长焦距镜头 变焦距镜头短焦（广角）镜头特点 拍摄范围大，放大率小。 景深大 夸大空间透视，近距离畸形失真明显。 适用于远景、全景等大场面、透视感强、景深大、对比强烈的情况下使用，摄像时稳定性好。中焦（标准）镜头特点 视角范围与人眼相似 透视感、空间立体感正常，景深适中 没有明显失真长焦（远摄）镜头特点 拍摄范围小，宜摄远。 景深小，虚实结合，突出主体。 压缩景物空间透视。变焦距镜头 变焦镜头的型号中通常有两个数字相乘。第一个数字表示变焦比，第二个数字表示最短焦距。如149，焦距范围：9mm126mm 目前一般摄像机变焦比为624倍，又以1018倍居多。 电动变焦由无极调速电机带动，并用按键控制电机运转。“T”（telephoto）和“W”（wide）控制按动力的大小改变电机速度，改变变焦速度。产生“推”、“拉”镜头效果。 光学变焦与数码变焦 光学变焦是通过镜头焦距的变化来获得客观物体成像的变化。 数码变焦是通过电子信号的放大获得成像的变化。2、光圈 口径最大光孔直径镜头焦距 光圈系数(f)=镜头焦距光孔直径3、色温滤色片和中性滤色片4、分色棱镜（分光镜）二、摄像器件 将景物亮度信号转变为亮度的电信号，应具有敏锐的光敏特性，清晰度高，失真小，高效率的光电转换。 种类： 摄像管 电荷耦合器件（CCD）三、视频处理 预放器 增益选择与控制 黑斑校正 彩色校正 校正 轮廓校正 混消隐、黑/电平控制及黑/白切割四、编码器五、同步信号发生器2.3.2摄像机的主要性能指标一、电荷耦合器件1、CCD类型2、CCD尺寸3、CCD数量4、CCD像素数二、分解力 摄像机分解黑白线条对的能力。通常用图像中心部分的水平分解力表示。摄像机的成像装置决定图像清晰度的主要因素，其他因素有镜头、系统、扫描系统的线数等。从技术角度来说，分解力取决于扫描线和像素的数量，每一幅画面的扫描线数越多，每一行的像素越多，图像的清晰度越高。三、灵敏度 反映了摄像机对光像反应的灵敏程度。 通常用照度在2000Lx、色温为3200K，拍摄白反射系数为89.9%的景物，信号输出为700mV时，摄像机使用的光圈来表示。灵敏度高，意味着拍摄低照度景物时，视频图像相对地免于色彩失真和电子噪音。灵敏度太低，可能使图像显示为黑白图像或暗部区域的颜色点子。 四、信噪比S/N 信噪比是在标准照度2000Lx下，摄像机图像信号对于绿通道，或亮度通道在没有进行伽玛校正和孔阑校正时测量的信号噪波比。 五、量化比特数 是在一定信噪比的条件下，比较所需景物照度的大小。照度越低，说明摄像机灵敏度越高。六、其他技术指标 几何失真 几何失真表示重现图像的几何形状的差异，是衡量摄像管式摄像机的一个主要指标。CCD摄像机几何失真极小，很难测量。 重合误差2.3.3摄像机的主要附件 寻像器、话筒、电池、电缆、支撑装置等一、寻像器 作用：取景构图、调焦、显示工作状态、监看节目等，一般对角线1.5英寸，演播室4.5英寸。 放大接目镜，与荧光屏间距离可微调，以适应人眼不同屈光度的差异。将图像放大，以利看清细节，调焦更准。二、话筒三、电池 电池的充电 电池的使用 电池的清洁 电池的保存四、电缆五、支撑装置2.4 摄像机的使用(MD9000为例)MD9000摄像机规格 微型DV格式录像机，6.35mm录像带 PAL制CCIR：625线 英寸CCD图像传感器 自动光圈F1.8，焦距3.146.5mm 变焦比15：1 2.5英寸彩色液晶监视器 立体声话筒 标准照度：1400lx，最低照度要求：1lx DV、S端子、Audio、Video输入输出2.5 摄像机的调整与使用2.5.1摄像机中的自动调整1、自动光圈2、自动白平衡3、自动黑平衡4、自动中心重合5、自动聚焦2.5.2摄像机的操作与使用1、摄像机的操作步骤 开机预热 选择色温滤色片 调整光圈 聚焦调整 变焦控制 黑/白平衡调整 中心重合调整2、摄像机的使用与维护 不要让摄像机直接对准光源，特别是不要直接对准太阳拍摄，并避免长时间地摄取亮度较高、对比度较大的的固定图像。 摄像机使用完毕要断开电源。 摄像机应保持水平位置，长时间让镜头朝下放置会使摄像管中的尘埃落在靶面上，使图像产生黑色斑点。 不要在环境较差的情况下使用摄像机（如风雨天、大雾天、粉尘较多、有腐蚀性气体的场所） 防强磁场 长期不用，放在常温干燥处，雨季时可定期通电驱潮。 镜头清洁 避免震动，轻拿轻放 不乱拆乱卸乱调2.5.3摄像机的操作要领与技巧1、稳 2、清3、平4、准5、匀2.5.4摄像机的选购 自己的需求 制式PAL 摄像机格式 (模拟、数字DV、DVCOM等) CCD数量 灵敏度 分辨率 镜头焦距(光学变焦比) 拍摄模式 快门速度及最低照度 音视频的输入与输出(DV、S-VIDEO) LCD大小 机器体积 电池待机时间2.6 镜头的类别与作用1、镜头的类别2、镜头的区分与作用 运动镜头 主观镜头和客观镜头 不同方位与角度的镜头 长镜头与短镜头 空镜头2、运动镜头及其作用（1）推镜头（2）拉镜头（3）摇镜头（4）移动镜头（5）跟镜头（6）升镜头（7）变焦距镜头 推镜头是被摄主体不动，摄像机沿直线由远而近向主体推进所拍摄下的连续画面。被摄主体的主要部分就在画幅中逐渐变大，次要部分在画面中逐渐消失，将观众的注意力引导到所要表现的部位，使呈现的主体从整体到局部，从面到点。 作用：(1)突出介绍的重点，强化事物的特征。(2)展示巨大的空间，产生纵深感。 拉镜头摄像机不断远离拍摄的主体物，镜头画面显示出由局部到整体。背景空间越来越大的效果。 作用：(1)表现主体事物在空间的位置和所处的周围环境。(2)表现主体事物与周围事物的相互关系。 摇镜头是摄像机的位置不动，而摄像机的镜头改变拍摄方向。 作用：(1)展示空间环境和位置关系。(2)展示人与物的空间关系，使人物的活动与空间环境结合起来表现。(3)介绍大面积的主体物。 移镜头的主要作用