摄影摄像基础教案

摄影摄像基础教案一.彩色光的三要素

任何一种彩色光对人眼引起的视觉都可以用色调（Hue）、

饱和度（Saturation）、

及亮度（Brighness）三个参量来表示，这三个参量称为彩色光的三要素。色调表示

颜色的种类。它由作用到人眼的彩色光的光谱功率分布决定。例如红、绿、蓝等都

是表示色调。2-1光和彩色的基本知识

饱和度表示颜色的深浅程度。即颜色的浓淡或鲜艳程度。高饱和度的彩色光可因掺

入白光被冲淡，变成低饱和度的彩色光，颜色变浅。色调和饱和度又总称为色度，

它即说明颜色的类别-色调，又说明颜色的浓淡-饱和度。亮度是指彩色光的明亮程

度。即对人眼引起亮暗感觉的程度。它与光照强度及物体的反射率有关。亮度反映

了光对人眼的刺激程度。二.二基色原埋1.

自然界中任何一种颜色都可以分解为三种基色。2.

任何一种颜色都可以用三种基色合成。3.

合成彩色的亮度由三个基色的亮度之和决定；色度由三个基色分量的比例决定。4.

三种基色应该是相互独立的。也就是说，三基

色的任何一种都不能由另外两种基色混合产生。2-1光和彩色的基本知识三.

相加混色法彩色电视采用的，将三种基色光按不同比例相

加而获得不同彩色光的方法，称为相加混色法。

在彩色电视技术中，采用的三基色为：红、绿、蓝。红光绿光黄光红光青光白光

绿光蓝光青光绿光紫光白光蓝光红光紫光蓝光黄光白光红光绿光蓝光白光

补色：与基色相加为白色的彩色，称为其基色的补色。红、绿、蓝的补色为青、品

三藜色箴理九彩色电视奠定了基础，极大地简化了彩色图像的传输问题。根据三基

色原理，先把被拍摄景物的彩色光分解成红、绿、蓝三种基色光，再变换成三个基

色电压予以传送。在接收端，用三个基色电压分别控制彩色显像管中红、绿、蓝三

种荧光粉的发光量，便可显示出所拍摄景物的彩色。2-1光和彩色的基本知识四.

相减混色法

在彩色印刷、彩色影片和彩色绘画中采用相减混色法。相减混色法是利用颜料、染

料的吸色性质来实现的。在相减混色法中通常选用：青（C）、

品（M）、黄（Y）为其三基色，实际运用中还加上黑色（K）,称为CMYK颜色

模式.青、品、黄等比例混合为黑色02-1光和彩色的基本知识2-1

光和彩色的基本知识加色法与减色法之对比2-1光和彩色的基本知识五.

人眼对彩色细节的分辨力人眼对彩色细节的分辨力远低

于对亮度（黑白）细节的分辨力。如：

当白色背景上刚能分辨出黑色细节直径为1mm时，则在相同条件下红色背景下的

绿色细节要增大到2.5mm、而蓝-绿则要5mm。另：

不同色调搭配的彩色其细节的分辨力也不相同2-1光和彩色的基本知识

可造成对比的色彩因素:色调饱和度亮度2-1光和彩色的基本知识色调造成对比

2-1光和彩色的基本知识饱和度造成对比2-1光和彩色的基本知识亮度造成对比

2-1光和彩色的基本知识和谐2/光和彩色的基本知识2-1光和彩色的基本知识

2-2摄像机基本组成与工作原理

摄像机自上个世纪三十年代诞生以来，经历了由黑白——彩色、摄像管——电荷耦

合器件CCD（ChargeCoupledDevice）、

模拟——数字等不同发展阶段。总的趋势是向小型轻量、数字化、

智能化方面发展。虽然摄像机的发展使其电子系统愈发复杂精细，但操作调整却愈

来愈简单快捷。2-2摄像机基本组成与工作原理一.摄像机的基本组成

无论是小巧玲珑的“掌中宝”摄录一体机，还是硕大无比的演播室用摄像机，虽然它

们的外形很不相同，但就其工作原理来说却是极为相似的。

我们都可以把它们分成如下几个部分：1.光学系统2.光电转换器件3.

视频处理电路4.调整与控制5.寻像器6.电源部分

摄录一体机则还有信号汜录存储、话筒等部分。2-2摄像机基本组成与工作原理1.

三基色光像的产生摄像机通过镜头选择一定范围的景致，并聚焦形成彩色光学图像

,彩色光像由装在机身里的分色棱镜，将其分解成红、绿、蓝（R、G、B）三个

单色光像。2-2摄像机基本组成与工作原理2.视频（图像）信号的产生

在三个单色光像的成像位置处，分别安置了三个光电转换器件——CCD,它的作

用是将光学图像转化成电信号，称为视频（图像）信号。这个视频信号能被电视机

转化成人眼可以看到的屏幕光像。

特别要说明的是CCD性能指标的高低，是决定摄像机质量最为重要、最为直接的

因素，从画面质量上来看，无论是“优良的画面”，还是“不够好的画面“，都可以

在CCD中找到最主要的答案。2-2摄像机基本组成与工作原理3.

视频（图像）信号的处理与输出

CCD转换出来的电信号,是十分微弱和不完善的，要经过视频信号处理电路的放

大校正加工，才能形成符合一定标准的视频（图像）信号输出。4.控制与调整

摄像机要能够方便快捷地拍摄出曝光准确、色彩逼真的画面，必要的控制与调整是

十分重要的。如对镜头光圈的自动控制、黑白平衡的调整等。2-2

摄像机基本组成与工作原理归纳总结：1.

光学系统（组成：变焦距镜头、色温转换片、分色棱镜）

作用：成像、色温转换、分光。2.光电转换器件（组成：CCD摄像器件）

作用：光电转换。3.

视频处理电路（组成：预放器、视频信号处理电路、编码器等）

作用：对视频信号进行放大、校正处理；编码输出。2-2

摄像机基本组成与工作原理4.

调整与控制（组成：黑、白平衡调整、光圈、增益、聚焦调整等）

作用：摄像机状态调整和功能控制。5.寻像器（组成：电子取景器、LCDLiquid

CrystalDisplay液晶显示屏）作用：取景、回放6.

电源部分（组成：电池、交流适配器）作用：为摄像机提供动力。2-2

摄像机基本组成与T作原理此外摄录一体机则还有7.信号记录存储部分

组成：磁带记录、光盘汜录、硬盘记录作用：记录视音频信号。8.话筒

组成：机内话筒、外接话筒作用：拾取音频信号。2-3视音频信号与接口

三基色信号：红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色信号。三根电缆输出。接口：

BNC（专业）。2.分量信号：亮度信号（Y）和两个色差信号（U/B-Y/Cb、

V/R-Y/Cr）这是电视技术的彩色表述空间。三根电缆输出。接口：

BNC或RCA（非专业）.3.亮色分离信号：亮度信号（Y）、色度信号（C）。

一根多芯电缆输出。接口：Y/C（S-Video）o4.复合信号：

彩色全电视信号（Video）,亮色复合信号。一根电缆输出。接口：

BNC或RCA。5.高（射）频信号：由图像信号（Video）与伴音信号

Audio调制而得。接口：RF如用有线电视传输，则一根电缆输出。

广播级模拟视频标准：大于5M带宽2-3视音频信号与接口2-3视音频信号与接口

二.数字视频信号接口1.SDI（SerialDigital

Interface-串行数字接口）有若干种不同码率和标准的串行数字信号，有数字复合与

数字分量之区别，一•般用于全比特数字设备。接口：BNCo

附录：数字分量全比特码率：216Mbps数字分量降比特码率：A.DV：25MbpsB.

DVCPRO：25、50、100MbpsC.DigitalBetacam125Mbps

广播级数字视频码率标准：大于40Mbps2-3视音步发信号与接口2.IEEE1394（Fire

wire、Ilink>DV）InstituteofElectricalandElectronics

Engineers美国）电气和电子工程师协会

IEEE1394为美国Apple公司1995年开发的计算机串行接口技术。现己广泛应用于数

字多媒体、AV设备中。A.传输数据码率：100-400MbpsB.支持热拔插带电拔插C.

有6针连接器/6芯（单艰）电缆和4针连接器/4芯（单根）电缆两种2-3

视音频信号与接口3.USB（UniversalSerialBus-通用串行总线1994年11月

Compaq、IBM、Microsoft等公司联合制订的计算机设备接口技术标准。现已广泛

应用于数字多媒体、AV设备。USB1.1（发表于1998-9）A.传输数据码率：

Yj1.5Mbps和12Mbps两种B.支持热拔插带电拔插C.

可为连接设备供电：有100mA和500mA两种USB2.0（发表于1999-4）

1999年4月康柏、惠普、英特尔、微软、飞利浦、NEC等公司又联合制订了USB

2.0标准。A.传输数据码率：480MbpsB.兼容USB1.12-3视音频信号与接口三.

模拟音频接口：1.平衡接口（专业）：Cannon-XLR型、Tuchel2.

非平衡接口（非专业）：RCA2.5、3.5和6.5mm话筒插头

附录一：四种常用彩色模式归纳总结：四种常用彩色模式1.RGB

相加混色法：红绿蓝三基色。2.CMYK相减混色法：青品黄三基色加黑色。3.

HSB彩色三要素：色调、饱和度和亮度。4.YUV

电视分量信号：亮度信号和两个色差信号。附录二：彩色电视系统传像示意

附录二：彩色电视制式

摄像机通过装在其机身上的镜头来拍摄景物。为了使用的方便，摄像机基本都是配

备焦距可连续改变的变焦距镜头。变焦距镜头的许多基本参数与特性与定焦距镜头

无异，如焦距、光圈、焦点、景深等，故不赘述。需要讨论的是变焦距镜头装在摄

像机上的一些特殊问题。2-4摄像机的镜头一.成像尺寸

成像尺寸是指光像在CCD芯片上成像的大小，它与所用CCD芯片的大小有关。

CCD对角线成像尺寸宽x高镜头焦距参考机型2/3〃11.0mm8.8、6.6mm

9〜143mmAJ-D910WAE92"8.2mm6.6><4.8mm8.5〜102mmAJ-D700E93"5.9

mm4.7x3.5mm5.1~51mmDCR-PC330E1/3.6"5.0mm4.0x3.0mm4.5〜45mm

DCR-TRV75E1/4〃4.5mm362.7mm4.2〜42mmDCR-PC115E1/4.7"3.8mm

3.0x23mm3.6〜43mmDCR-HC1000E1/53.6mm29x2.2mm3.2〜32mm

DCR-VD210E1/63.0mm2.4x1.8mm2.3〜23mmDCR-DVD9IE2-4摄像机的镜头

二.视场角

成像尺寸确定后，镜头具有一个确定的视野。镜头对.这个视野的高度或宽的最大张

角称为视场角。视场角有垂直视场角和水平视场角两种。若成像高度为H,2-4

摄像机的镜头标准镜头”的概念

一般来说，用镜头焦距长度与成像面对角线长度相当的镜头拍摄的画面，比较符合

人眼的透视感觉，此时的水平视场角大约为45度，人们把这样焦距的镜头称为“标

准镜头

摄像师要清楚地知道所用摄像机CCD的成像尺寸，这样就能明确标准镜头、广角

镜头和长焦镜头分别对应的镜头焦距，这点极为重要！视场角可使我们准确地计算

出视场范围的大小。2-4摄像机的镜头2-4摄像机的镜头视场角，焦距与成像尺寸

视场角、焦距与成像尺寸关系极大从表上的数据中可清楚看到:焦距相同的镜头

用在成像尺寸不同的摄像器件上其视场角相差很大。一般来说，由于摄像器件成像

尺寸较小装在摄像机上的变焦距镜头，其广角明显不足窄角（长焦）略显富裕。（

这是相对于135mm照像机常用镜头而言的）2-4摄像机的镜头三.倍率镜

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。2-5

摄像机的曝光控制3.瞬时光圈

瞬时光圈的使用方法因摄像机的不同而不同。但基本上都是小翱谙碌淖远馍

作方式。2-5摄像机的曝光控制

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，

此时摄像机立即转入“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，摄像机乂恢复“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。2-5摄像机的曝光控制

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。注：自动光圈和瞬时光圈是摄像机中两项方

便曝光的功能。2-5摄像机的曝光控制三.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。另

外，电子快门和光圈的配合使用，可以对曝光量进行控制，影响景深。2-5

摄像机的曝光控制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c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。2-5摄像机的曝光控制

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。2・5摄像机的曝光控制2.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，圈也要提高一档。2-5摄像机的曝光控制四.动态对比度控制电路（DCC）

动态对比度控制电路（DCC-DynamicContrast

Control）,又称自动拐点控制电路。

摄像机能够线件地反映景物亮度的范闱为一比数十,即动态范围为数十C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。2-5

摄像机的曝光控制使用该电路时，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电路M使用，可将被摄景物的亮度（动态）范围扩大到逼近电影胶片的对比

度范围——600o2-5摄像机的曝光控制五.增益控制

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。2-5摄像机的曝光控制

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

0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：2・5摄像机的曝光控制自动增益

摄像机根据入射光线的强弱在保证一定的信噪比的情况下，自动调整对信号的放大

量。这对摄像师来说是十分便利的。这是摄像机基本状态。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），在光线极暗

的情况下使用正增益，可得到