广播电视技术概论：第3章 电视摄像机及使用-曝光色彩

3-1摄像机工作原理3-2摄像机镜头及特性3-3摄像机曝光控制3-4摄像机色彩控制3-5摄像机电子特性3-6摄像机使用技巧第三章摄像机及其使用22025/2/22第三章电视摄像机及其使用摄像机工作原理摄像机镜头及特性摄像机曝光控制摄像机色彩控制摄像机电子特性摄像机使用技巧第3页摄像机要拍摄出影调适当、层次丰富的画面，最重要的是要掌握好曝光。一.基本概念

1.被摄主体的亮度范围即被摄主体最亮处的亮度值与最暗处的亮度值的差值范围。第三节摄像机的曝光控制第4页

景物亮度范围01.画面中有太阳的风景1：2，000，00002.在晦暗的室内拍摄窗外的1：100，000

明亮景物03.通过拱门拍摄明亮的风景1：1000—1：1000004.在狭窄的街道拍摄带有受1：100—1：500

日光照明的房屋05.直射阳光下带有很暗前景1：100—1：500

的风景06.直射阳光下带有前景的风景1：20—1：6007.直射阳光下没有前景的风景1：10—1：30第5页

景物亮度范围

08.阳光下以开敞风景为背景带1：20—1：100

暗色人物肖像09.直射阳光下无前景有山的风景1：10—1：4010.阳光下以开敞风景为背景带1：10—1：15

明亮人物肖像11.冬季由飞机上拍摄地面1：6—1：1012.阴暗天气没有前景的风景1：5—1：1013.阴天无前景有山的风景1：5—1：1014.夏季由飞机上拍摄地面1：3—1：615.雾中没有前景的风景1：2—1：3第6页2.彩色电视系统的亮度范围目前，彩色电视系统能反映景物的亮度范围一般为一比几十，大约为5至6个亮度等级(1:32～1:64)镜头上光圈与快门的组合构成曝光量倒易律快门每变化一档，入射的光通量变化一倍光圈每变化一档，入射的光通量变化一倍f1﹑1.4﹑2﹑2.8﹑4﹑5.6﹑8﹑11﹑16﹑22第7页3.直线段曝光即要把被摄主体的亮度范围，控制在光电反应的直线段（线性变化）的部分，这样才能真确反映被摄主体的明暗层次及色彩。第8页例：被摄景物亮度范围：16级（1：65536）暗部曝光中部曝光亮部曝光第9页中部曝光亮部曝光暗部曝光“亮部曝光”原则，即在复杂光线情况下拍摄时，在保证主体高光部位不溢出的情况下进行充足曝光，使画面暗部也得到足够的亮度值。这样，既能提高影像质量，又能确保主体高光部位的细节、层次不会丢失。第10页摄像机中用于曝光控制的手段主要有五类，即光圈控制、电子快门、动态对比度控制电路、增益控制电路和中性滤光片的使用。二．光圈控制摄象机中的光圈控制方式有三种，即手动光圈、自动光圈和瞬时（自动）光圈。光圈手动/自动选择自动测光RET返看变焦杆122025/2/22132025/2/22第14页1．手动光圈手动光圈就是人为地控制光圈的大小，来实现对画面的曝光。手动光圈适用于广泛的拍摄场合，只要光圈的调整与运机、调焦等操作并不矛盾，又能掌握好恰当的曝光量都可采用。注意：由于使用手动光圈时，曝光量的多少全凭摄像师在寻像器中对画面的观察，因而寻像器的亮度和对比度是否正确，对曝光的掌握就显得非常重要,使用前预先的检查是必须的，否则极易引起误差。第15页2．自动光圈为了操作的简便快捷，省去摄象师光圈跟踪的麻烦，现代摄像机都设有自动光圈功能。自动光圈的工作原理简单地说，是在图像的中心部分选取R、G、B三基色信号中电平最大者，再取其平均值，放大后与一基准电平相比较，产生误差电压，用它来驱动光圈控制电机，实现光圈自动调整。从而使信号保持在预定的标准电平上。通常这个基准电平为峰值电平的70%。第16页窗口：“图象的中心部分”即为窗口，也就是选取比较信号的部分。“窗口”面积因摄像机不同而不同，常见的窗口面积为20-40%。显然，只有窗口内的景物（亮度）对自动光圈的控制变化起作用。自动光圈的使用场合：一般为亮度较为均匀，反差不是太大的景物，或是抢拍新闻等难以过细调整光圈的场合。第17页3．瞬时光圈瞬时光圈的使用方法因摄像机的不同而不同。但基本上都是小窗口下的自动光圈工作方式。瞬时光圈窗口面积一般只有百分之几的视场面积。第18页瞬时光圈的使用方法：摄象机工作在手动光圈工作状态下，按下“瞬时光圈”按钮，摄像机立即转入“自动光圈”工作方式，只不过此时的窗口为小窗口(因而它是“自动光圈”功能的一个补充)，释放“瞬时光圈”按钮，摄像机又恢复“手动光圈”工作方式，此时光圈继续保持刚才自动调整的位置上。第19页瞬时光圈的使用场合：往往是在图像明暗反差很大，拍摄主体处于逆光情况下使用；在用手动光圈拍摄时，突然拍摄到亮度差别较大的景物，需要立即调节光圈时，可使用瞬时光圈。另外，瞬时光圈还可作为测光表使用。自动光圈和瞬时光圈是摄像机中两项方便曝光的功能。第20页三.电子快门摄像机在拍摄快速运动物体时，由于在一场时间内，物体光像在CCD感光面上的位移，会造成图像的模糊。物体运动速度愈快，图像愈模糊。使用电子快门可以提高物体动态清晰度，改善快速运动物体图像的清晰程度，减轻图像的模糊程度。只有电子快门调整可使每一帧画面尽可能清晰和光圈的配合使用，可以对曝光量进行控制，影响景深。受帧（场）速率影响，电视摄像机的基本快门速度应为1／50s(PAL制)或1／60s(NTSC制)不同类型的CCD摄像机所设置的电子快门的级数和速度往往并不相同。如有的只设有标准、1／1000s，有的则设有标准、1／120s、1／250s、1／500s、1／1000s、1／2000s、1／4000s等摄像机的高速快门用来拍摄高速运动的物体时，可防止高速移动的物体图像发虚，但应注意保证曝光帧速率与快门速度慢速快门

延时第32页1．电子快门基本原理在没有电子快门作用时（即常设的1/50秒），光像转变为电子的时间为1/50秒。在此期间内，运动物体的光像在CCD感光面上的位移，使得由此产生的图像电信号包含了位移的信息，因而造成了图像的模糊。第33页当使用电子快门时(如1/100、1/1000秒)光像转变为电子的时间即为电子快门时间，采样时间可大为缩短可根据运动物体速度选择电子快门速度），产生图像模糊的信息也随之减少，运动物体的轮廓就会清晰起来。第34页2.电子快门的作用快速运动物体的拍摄（包括快速运动镜头）与光圈配合使用，调整镜头的景深范围

3．电子快门的使用由于使用电子快门时采样时间变短，等效于降低了摄像机的灵敏度，视频信号的电平也会随之降低。为了保证视频信号的幅度，必须开大光圈，电子快门速度每提高一档，光圈也要提高一档。第三章摄像机及其使用第35页362025/2/22第37页四.动态对比度控制电路（DCC）动态对比度控制电路(DCC-DynamicContrastControl),又称自动拐点控制电路.摄像机能够线性地反映景物亮度的范围为一比数十，即动态范围为数十。为了增加摄像机的动态范围，专业摄像机一般都装有动态对比度控制电路(DCC),借以提高摄像机拍摄景物的亮度范围。第三章摄像机及其使用第38页第39页

使用该电路时，摄像机可根据输入信号电平，自动调整白压缩的起点(也称拐点).

当景物亮度范围超过数十(如数百)时，拐点降到85%，使重现图像的高亮度区仍有一定的灰度层次，虽然有些失真，但不至于是什么层次都没有的惨白一片。

DCC的使用,可将被摄景物亮度(动态)范围，扩大到逼近胶片的对比度范围—600%.第40页第41页五.增益控制摄像机中的增益控制也能影响视频信号的幅度。一般来说，增益是指摄像机中的视频处理电路对CCD产生的图像信号(包括有用的信号和干扰信号)的放大能力。增益是与信噪比有着密切关系的一个参量。第三章摄像机及其使用第42页432025/2/22第44页当照明条件良好时，有用的图像信号比较强，摄像机的增益量并不需要太大时，就能得到符合标准的视频信号输出幅度（这一点是必须的）。此时其信噪比为正常值。当在一个极暗的拍摄环境中，有用的图信信号是很弱的，为了达到规定的视频幅度。加大增益量是可以的，但于此同时无用的干扰信号也同时被放大了。其效果就是信噪比变低，画面质量下降（画面颗粒状现象加重）。现代摄像机中增益控制有三类：第45页1.自动增益摄像机根据入射光线的强弱在保证一定信噪比的情况下，自动调整对信号的放大量。这对摄像师来说是十分便利的。是摄像机基本状态。2．正增益许多摄像机上设有若干档手控增益开关（如+12dB、+24dB、+36dB等），在光线很暗的情况下使用正增益，可得到有图像的画面，但会使信噪比大为降低，画面质量变差。因此要谨慎使用。在条件可能的情况下，还是要增加照明。3．负增益负增益并非是负的放大量。而是在光线很好时，减小图像信号放大量，提高信号信噪比，使画质更好。六、中性滤光片ND滤镜（NeutralDensity，NDFILTER)是室外强光下用于减光作用的。可以在室外强光下实现大光圈浅景深的拍摄。在室内拍摄是一定要把ND滤镜放到OFF的位置。在室内开ND会造成增益自动增加。噪点变多，画质严重下降。在室外拍摄时也要按照液晶屏的提示打开ND滤镜1挡（2、3挡）。否则录像机快门会自动补偿。变得很快，也会影响画质。总之ND滤镜的正确使用是录像机达到最佳画质的条件之一。462025/2/22第三章摄像机及其使用第47页482025/2/22第49页七.摄像机曝光控制的运用如被摄景物的亮度范围，超过了摄像机能够反映的亮度范围，可用以下方法来改善：方法原则：减小光比！

1.为被摄景物的暗部补光，缩小光比。

2.使用DCC电路。

3.根据艺术需要,采用暗部,中部,亮部曝光法。另外，如有可能：

1.改变构图，减小光比。

2.调整画面中的高/低光景物，减小光比。第50页第四节

摄像机色彩控制自然界各种景物呈现的彩色,不仅与景物本身的特性有关,而且与照明光源的颜色(即光谱成分)有关。摄像机要拍摄出色彩还原正确的画面，色彩控制非常重要。摄像机中用于色彩控制的手段主要有两点，即色温转换片与白平衡调整。第51页一．光源的色温与色温转换片1．色温：当绝对黑体在某一特定的温度下，其辐射的光波与某一光源的光波具有相同的特性时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温。用开氏度（K）表示。注意：色温是表征光源色度的物理量，而不是表征光源温度的物理量。第52页第53页2．色温校正片早期彩色摄像机分色装置是以色温3200K的演播室卤钨灯为基准设计制造的。摄像机在不同光源照明下拍摄同一景物时，由于光源色温的不同，屏幕上重现景物的彩色也会有所不同。摄像机为适应不同光源，必须对光源色温进行校正，以保证正确重现被摄景物的彩色。542025/2/22第三章摄像机及其使用第55页562025/2/22第57页具体办法：在变焦距镜头与分色装置之间加入数片色温校正片，利用其光谱响应特性，补偿因光源色温不同引起的重现彩色失真。色温校正片的作用：将入射到摄像机中的照明光源的色温转换成（接近）3200K。注意：经过色温校正片校正过的光源色温，并不能精确等于3200K。要正确重现被摄景物的彩色，还需要调整摄像机的白平衡。第58页色温校正片是(用光学的方法)对光源色温的粗校调整白平衡是(用电学的方法)对光源色温的细校把(3200K，5600K，6500K等)几种不同的色温校正片，安装在一个圆盘上，转动圆盘可以选择不同的色温校正片，以适应不同色温的照明光源。6800K色温校正片呈浅桔色（衰减蓝光）2800K色温校正片呈浅蓝色（衰减红光）3200K色温校正片是无色透明光学玻璃第59页二．高色温中性滤光片既能减少入射光光通量，又不改变入射光色温的衰减器，这就是中性滤光片。简称ND片(NeutralDensity)。透光率有25%，10%，1.5%等几种。由于高色温与高照度往往同时出现，摄像机中性滤光片常和高色温校正片（5600K以上）合做成一片。第60页三．白平衡及其调整1．白平衡摄像机在拍摄标准白色时，输出的三基色信号电压幅度相等，这样的信号电压才能使显像管荧光屏上重显标准白色，这就是白色平衡（简称白平衡）。2．白平衡的作用摄像机只有达到了白平衡后，才能正确重现被摄景物的色彩。第61页3．白平衡调整方法将摄像机镜头对准标准白色，并使之充满视场。按动白平衡调整按钮，若色温转换片使用恰当，数秒钟后摄像机自动显示装置（信号灯、微机字符显示等）会显示白平衡已调好，否则，变换色温转换片，再进行调整。第三章摄像机及其使用第62页第三章摄像机及其使用第63页642025/2/22第65页4．白平衡调整的实质根据光源色温的不同(光谱成分能量的不同)，改变摄像机视频处理电路中红、绿、蓝三个通道对信号增益量的大小，使得输出的三基色信号电压幅度相等，从而达到白平衡。第66页第67页四．画面的色彩控制掌握了白平衡调整的实质，摄像师就能够根据艺术的需要，人为地控制和改变被摄景物的色彩。如：使