光学镜头及其应用

光学镜头及其应用第1页，课件共51页，创作于2023年2月本章教学要求：了解电视光学镜头的特性。理解镜头的焦距、视场角、相对孔径、光圈等概念。掌握各类镜头的画面造型特点、表现潜能和不足之处以及拍摄的注意点。第六章光学镜头及其应用第2页，课件共51页，创作于2023年2月镜头概述镜头的两种含义：技术上指光学透镜及金属部件组成的一种光学器件。质量好的摄像机镜头：由多片正、负透镜组成，带有自动光圈、电动变焦装置等。艺术上指摄像机连续拍摄的一段电视画面。第一节镜头的光学特性第六章光学镜头及其应用第3页，课件共51页，创作于2023年2月各种镜头实物第一节镜头的光学特性

第六章光学镜头及其应用第4页，课件共51页，创作于2023年2月镜头结构示意图镜头的光学参数焦距、视场角、相对孔径。指摄像机上的光学透镜组。镜头光学特性的技术性能、组配关系对画面造型及其意义的表达有重要的影响。对摄像人员来讲，要掌握镜头的焦距、视场角和相对孔径对画面产生的影响。镜头的光路图第一节镜头的光学特性

第六章光学镜头及其应用第5页，课件共51页，创作于2023年2月镜头分类按使用场合分摄影镜头、摄像镜头、医用镜头按焦距分定焦距镜头标准镜头、广角镜头、望远镜头变焦距镜头长变焦镜头、中变焦镜头、短变焦镜头特技镜头潜望镜头、鱼眼镜头、幻想镜头、星光镜头、显微镜头、近摄镜头、各种滤光镜头及其他各种附加镜头。第一节镜头的光学特性

第六章光学镜头及其应用第6页，课件共51页，创作于2023年2月焦距焦距的概念焦点与焦距焦距：焦点至镜头中心的距离，单位为mm。焦平面镜头焦距的长短与被摄对象在摄像机靶面上的成像面积成正比。如果在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄：镜头焦距愈长，成像面积越大，放大倍率越高；镜头焦距愈短，成像面积越小，放大倍率越低。第一节镜头的光学特性

第六章光学镜头及其应用第7页，课件共51页，创作于2023年2月镜头按焦距分类标准镜头焦距与像平面对角线接近或相等的镜头f=25mm长焦距镜头焦距大于像平面对角线的镜头f>25mm广角镜头焦距小于像平面对角线的镜头f<25mm变焦镜头焦距从长焦距到短焦距可以变化第一节镜头的光学特性

第六章光学镜头及其应用第8页，课件共51页，创作于2023年2月

三、视场角

1、视场角的概念

摄像机靶面有效成像平面（视场）边缘与镜头后焦点所形成的夹角。

2、视场角的计算

（1）视场角图示（2）视场角的计算公式：

2θ=2tg-1（3）几种常用的摄像管靶面规格尺寸第9页，课件共51页，创作于2023年2月3、视场角的性质

（1）从造型角度上讲，镜头视场角反映了摄像机记录景物范围的开阔程度。

镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角，本章所用视场角均指水平视场角

（2）视场角与被摄对象在画面中的成像效果成反比。视场角愈大－－被摄主体成像越小、画面景物的视野越开阔。视场角愈小－－被摄主体成像越大、画面景物的视野越狭窄。第10页，课件共51页，创作于2023年2月4、影响视场角的因素

（1）根据公式，视场角与镜头成像尺寸、镜头焦距相关。

靶面成像平面的尺寸L：L↑，θ↑镜头焦距f：f↑，θ↓（2）当靶面尺寸一定时，视场角由θ镜头焦距f决定。镜头焦距越长，视场角越小；焦距越短，视场角越大。

5、视场角和景深的关系

镜头焦距越短，视场角越大，景深越大，反之亦然。第11页，课件共51页，创作于2023年2月6、各种镜头的视场角（1）标准镜头(25mm镜头)

呈现的视场角大约在45∘左右。（2）广角镜头(焦距小于25mm)广角镜头：水平视场角均大于60∘，一般处在60∘～130∘之间。超广角镜头：水平视场角在130∘以上到180∘之间的镜头，又称为鱼眼镜头。（3）长焦距镜头(焦距大于25mm)水平视场角小于40∘。第12页，课件共51页，创作于2023年2月四、相对孔径与光圈系数

1、概念

（1）相对孔径

指镜头的入射光孔直径（D）与焦距（f）之比。（2）光圈系数F相对孔径(D/f)的倒数(f/D）称为光圈系数。F＝f/D常见的有：1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22.2、性质（1）相对孔径和光圈系数与镜头光通量的关系光圈指数每增加一级，则进光量减小一半。第13页，课件共51页，创作于2023年2月（1）相对孔径和光圈系数与镜头景深的关系光圈越大，景深范围越小光圈越小，景深范围越大。

五、关于自动光圈自动光圈：采用镜头视野范围内光照情况的技术平均值而确定的光圈数。自动光圈只能对被摄场景的曝光控制作出技术性处理有意识、有目的的动态用光和艺术处理只能由手动光圈才能更好的表现。对镜头曝光的有意图控制和不同景深的选择性运用，是摄像人员实现创作意图、取得最佳画面效果的有效手段。

第14页，课件共51页，创作于2023年2月影响通过光阑的光通量的因素有效孔径D、光圈的焦距f相对孔径D/f，光圈指数F=f/D像面中心的亮度L0为

L0=1/4×τLs（D/f）2第15页，课件共51页，创作于2023年2月

－、长焦距镜头的概念：

1、长焦距镜头：

（1）是视场角小于40度、焦距大于25mm的镜

头，对于摄像机的变焦距镜头而言，是指焦距调至大于25mm的状态下的镜头。（2）又称为望远镜头、远摄镜头、窄角镜头等二、长焦距镜头的特点：1、视角窄第二节长焦距镜头第16页，课件共51页，创作于2023年2月

视角窄<40度、景物范围小，物体成像面积大，有望远拍摄效果。

25mm\45度；50mm\23度;75mm\14度；100mm\12度；150mm\8度2、景深小：景深是指当镜头针对某一被摄主体调焦清晰之后，位于该主体前后方的景物也能形成清晰影像的纵深范围。

f=25mm，F4，物距6m，景深4～11.5，景深范围为7.5mf=50mm，F4，物距6m，景深4.8～7.9，景深范围为3mf=150mm，F4，物距6m，景深范围为0.3m第17页，课件共51页，创作于2023年2月3、画面包括的景物范围小。

视场角小、景深范围小，所以画面呈现的景物受前后（景深范围）左右（视场角）控制，表现出较小的空间范围。4、压缩了现实的纵向空间。

视觉上有一种远近重叠、挤压在一起的感受。5、有望远效果：有将远处景物拉近的视觉效果。观看这种镜头拍摄的画面，很难对景物与摄像机之间的实际距离作出准确的判断

。第18页，课件共51页，创作于2023年2月6、表现运动主体时，横向运动动势强，纵向运动动势弱。当运动物体作横向运动时，在较短的时间内就可通过镜头视角肉的视域区，表现在电视画面上的形象是，物体从画框一端入画，很快地通过画面从画框另一端出画。当运动物体作纵向运动时，对于迎着摄像机镜头方向而来，或背着摄像机镜头方向而去的运动物体表现出一种动感减弱的效果。第19页，课件共51页，创作于2023年2月对横向而言：原因：由于长焦距镜头视场角窄。运动体在比较短的时间内就可以划过视场角内的视域区。对纵向而言：原因:

由于长焦距镜头压缩了景物的纵向空间，较长的路径被挤压在一起，减缓了物体运动引起的自身形象的变化（由大……小或由小……大）速度，人们对纵向运动物体速度辨别的唯一标准……物体由大到小或者由小到大的视场比例。第20页，课件共51页，创作于2023年2月三、长焦距镜头的功用：

1、调拍远处物体，追求真实自然的艺术效果①被摄对象不希望、害怕或拒绝摄像机的拍摄。②被摄人物从未或很少接受电视记者的采访，让被摄人物摆脱不适应、不自然的心理状态。③与被摄对象可接近的程度只能处于有限的范围之内。

比如，拍摄野生动物时

第21页，课件共51页，创作于2023年2月2、利用长焦距镜头远距离拍摄小景别画面的造型特点，跨越复杂空间,拍摄不易接近或无法接近的人物或场面。

①表现成百上千的人群中的某一个人。②隔山、隔河表现对面的物体或事件。③通过院墙、栅栏表现院内的活动。④双方正在交战的战场。⑤一场熊熊燃烧的烈火等第22页，课件共51页，创作于2023年2月

3、长焦距镜头适合表现人物的面部特写（1）能够正确地还原人脸的五官比例长焦距镜头没有广角镜头容易产生的几何(曲线形)畸变现象，能够准确客观地还原出物体水平线条和垂直线条。用广角镜头拍摄人物的面部特写会出现丑化人物形象的问题。

长焦距镜头景深小，在拍摄人物特写时能够很容易做到“虚”化背景，把人物从纷乱复杂的背景环境中“摘’’出来。

（2）能够较为准确而客观地还原物体的水平和垂直线条。图片摄影中的人物肖像都要用135mm以上的镜头。第23页，课件共51页，创作于2023年2月

4、利用长焦距镜头压缩纵向空间的特点，拉近纵向景物之间的距离，使画面形象饱满。第24页，课件共51页，创作于2023年2月5、利用长焦距镜头景深范围小的特点，简化背景突出主体，通过调整镜头焦点形成画面形象的转换，完成同角度、不同景物或不同景别的场面调度。（1）简化背景、突出主体（2）画面形象的转换。6、利用长焦距镜头创造虚焦点画面。

使画面反差降低、力度减弱，变得朦胧柔和。第25页，课件共51页，创作于2023年2月7、用虚入、虚出的画面作为转场镜头。画面形象由实到虚的叫虚出，由虚到实的叫虚入接近淡出淡入的画面效果

《夕阳美》虚焦点画面

8、可以产生人眼不常见景象，创造富有诗意画面长焦镜头拍摄的画面不同于肉眼所见到的景物现象。它所具有的压缩景物纵向空间、拉近景物之间距离、景深范围小等一系列造型特点，对现实景物的空间方位在不改变前后顺序的情况下进行了重新排列组合。第26页，课件共51页，创作于2023年2月四、长焦距镜头拍摄应该注意的问题：1、长焦距镜头的景深较小，焦点必须调准

特别是物距较近、F值小时不要产生焦点不实的现象。一般是以寻像器上是否清晰为准,不要采用目测距离或估计距离的拍摄方法。2、长焦时更需要注意“稳”

视场角窄，摄像机不稳可能会引起画面抖动。第27页，课件共51页，创作于2023年2月一、广角镜头

1、广角镜头:又称为短焦距镜头：是视场角大于60度的镜头。对于摄像机而言是焦距小于25mm的那一段镜头。

如:16mm、12mm、10mm等。第三节广角镜头第28页，课件共51页，创作于2023年2月二、广角镜头的特点：

1、视场宽----即大于60度(焦距为16mm65度;12mm86度;10mm98度)(指的是水平视场角）第29页，课件共51页，创作于2023年2月2、景深大广角镜头不仅能包容视域更宽的景物，而且能够展现纵深方向上更深远的景物。比较：长焦镜头、广角镜头3、包括的景物范围大呈现开阔视野4、广角镜头有曲像畸变现象(1）近大远小的形象（2）纵平线急剧汇聚

（3）平面上的平行线，空间越远越短。

第30页，课件共51页，创作于2023年2月5、线条畸变，具有某种夸张效果。表现丑化、扭曲、邪恶、难受、激烈的思想斗争等夸张效果6、便于肩扛拍摄，画面易于平稳清晰画面清晰度高，色彩还原好。即便是发生了相同程度的轻微摇晃，用广角镜头比用长焦距镜头拍摄的画面平稳。7、广角镜头在表现运动物体时的两个重要特征

第31页，课件共51页，创作于2023年2月（1）、对横向运动物体表现的动感弱，且物距越远越弱。

原因：视场角宽，空间开阔。即使运动很快的物体也要很慢才出画。静止拍摄时，位移缓慢。运动拍摄时，背景变化缓慢。（2）、对纵向运动物体表现的动感强，并且物距越近越强，面向镜头而来或背对镜头而去，表现出的动感更强。原因：强烈的纵深线条变化，使物体由小到大或由大到小的梯度变化加快了。

第32页，课件共51页，创作于2023年2月三、广角镜头的功用：1、有利于近距离表现大范围景物。扩展空间，近距离表现大范围景物。表现开阔空间和宏大场面，有拉开物间距离的效果。

第33页，课件共51页，创作于2023年2月

2、适宜展示画面主体所处的环境.3、利用广角镜头景深大的特点，对被摄物进行多层次地表现，增加画面的容量和信息量4、利用广角镜头近距离接近被摄人物，完成偷拍抢拍。5、利用广角镜头线条透视的夸张形变和曲像畸变效果形成某种特殊的表现意义。6、有利于运动摄像中保持画面的稳定。第34页，课件共51页，创作于2023年2月四。用广角镜头拍摄时应注意的问题。1、注意线条的非对称性收缩。

由于纵向压缩，横向歧变因而拍摄时要注意画面中纵向景物线条的对称性收缩。避免出现画面景物倾斜现象。

2、使画框上下两端的横线与画内景物横向线条水平。第35页，课件共51页，创作于2023年2月一、变焦镜头：1、变焦镜头（1）相对于定焦距而言，是一种可连续变换焦距的镜头。它由多组正、负透镜组成，除固定镜组外，还有可移动的镜组。

（2）变焦镜头由广角、标准、长三部分组成。一个镜头不但可以代替三种镜头，而且还可以通过连续变换焦距使画面景别发生连续变化，形成推、拉镜头的效果。第四节变焦距镜头第36页，课件共51页，创作于2023年2月（3）变焦距镜头依靠镜头里的一组或几组镜片在象平面面积不变的情况下通过连续改变镜头焦距的长短，形成不同视场角的镜头。一般包括标准、长焦、广角三个部分。目前摄像机大部分都只配一个变焦距镜头

（4）常见的有：12mm～75mm6倍10mm～150mm15倍9.5mm～143mm15倍2、变焦距镜头的基本原理

变焦距镜头基本原理

实际的变焦距镜头结构第37页，课件共51页，创作于2023年2月二、变焦距镜头造型表现上的优势和不足。1、造型表现上的优势。（1）一个变焦距镜头可以代替一组不同焦距的定焦镜头，拍摄时不必更换镜头，加快了现场摄制速度（2）变焦距镜头的连续推拉，实现了画面景别的连续变化，在一个位置上就可拍得场面的全景和人物特写。（3）变焦距镜头可以跨越复杂空间，完成移动机位所不能完成或不易完成的推、拉镜头。第38页，课件共51页，创作于2023年2月（4）可以使画面景别变化平稳而均匀。还可以急推、急拉，产生一种新的画面运动。

（5）一边移动，一边变焦距，构成一种更为复杂的运动镜头，产生人们生活中视觉经验以外的流畅的运动样式。

（6）增强了画面造型表现的随意性和灵活性（一个人即可完成综合运动镜头）第39页，课件共51页，创作于2023年2月2、造型表现上的不足和局限性。（1）表现的画面运动形式是不真实的。（2）画面变化带有某种强制性。其他镜头形成就没有明显的强制性，它们符合人们生活中对应的视觉感受。如：移、摇、固定、跟等，这些画面对观众的强制性不明显。

第40页，课件共51页，创作于2023年2月三、变焦距推拉镜头与移动机位推拉镜头的异同：

1、相似之处(1)两种推拉都引起了景别的系列变化，这种变化是连续的而不是跳跃的，是递进的而不是无序的。(2)被摄主体由于镜头的推拉，或由小到大，或由大到小，都表现出一种接近或远离的视觉效果。

第41页，课件共51页，创作于2023年2月

2、不同之处

(1)视角方面，变焦距推镜头的视角变化了，移动机位推镜头的视角没有变化。(2)视距方面，变焦距推镜头的视距没有变化，移动机位推镜头的视距变化。(3)景深方面，变焦距推镜头由于焦距的变化画面景深发生了变化，移动机位推镜头的焦距固定，景深没有明显变化。第42页，课件共51页，创作于2023年2月

(4)变焦距推镜头是通过视角的收缩达到画面景别的变化，其落幅画面仅是起幅画面中某个局部的放大，没有新的画面形象和内容；移动机位推镜头则是通过机位向前运动形成画面景别的变化，随着机位向前，视觉空间会出现新的形象和内容。（5）观看移动机位的推镜头，随着摄像机的不断向前运动，观众有视点前移身临其境的感觉。而变焦距推镜头很难使观众产生身临其境的感觉。

变焦距与移动机位推拉镜头的区别

变焦距与移动机位推拉镜头的画面效果第43页，课件共51页，创作于2023年2月四、变焦距镜头的功用：

1、实现变焦距推拉。2、追随运动中的主体，保持主体画面景别的相对稳定。

类似于摇镜头（一个横向的，一个纵深方向的）3、调整画面构图，选择最佳景物，突出视觉重点。4、有助于实现被摄对象处于焦点之外的拍摄。第44页，课件共51页，创作于2023年2月5、变焦距急推急拉镜头可以产生新的影片节奏。6、推拉与其他运动形式相结合可以构成更多复杂的运动镜头，使画面内部的蒙太奇更为丰富。第45页，课件共51页，创作于2023年2月五、变焦距镜头拍摄应注意的问题。

1、正确控制变焦动点、动向、动速。（1）动点：动点：是变焦距推拉的起动点和停止点；对于动点的把握依据：