4摄像机原理与应用研究报告.ppt

第4章 摄像机原理与应用 摄像机是一种将景物图像变换成电视信号的装置，是电视系统中的关键设备。 摄像机的发展： 以电真空摄像管为摄像器件→以电荷耦合器件CCD为摄像器件； 模拟摄像机→数字摄像机； 黑白摄像机→彩色摄像机； 标清摄像机→高清摄像机。 4.1.1 摄像机的分类 1）按应用领域分，可分为广播级、业务级和家用级。 ENG（电子新闻采集） ESP演播室制作/EFP电子现场制作摄像机，以图像高质量性能为主，一般体积大、重量重，通常安装滚轮和云台。 ESP电子演播室制作 虚拟演播室的应用 专业级：体积小、重量轻、价格便宜，图像质量不如广播级，主要用于工业、医疗、交通、电教、监视等。 家用级：小巧灵活、价格低廉，多为摄录一体，图像比专业级差，主要用于家庭娱乐。 2）按摄像器件的尺寸分，可分为5/4英寸、1英寸、 2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等，CCD尺寸越大，像素数量越多，图像细节越丰富。广播级多采用三片2/3英寸，专业级一般采用三片1/2英寸或1/3英寸，家用级一般为单片1/3英寸或1/4英寸。 3）按摄像芯片数量分，三片CCD摄像机和单片CCD摄像机，前者图像质量好、清晰度高、信噪比高、价格贵，主要用于广播级和专业级。 4）按摄录功能分，普通摄像机、摄录一体机，后者既有摄像又有录像模块。 摄像机从工作原理的角度可分为由光学系统、光电转换系统、电路系统三部分。 光学系统包括变焦距镜头、分光棱镜、滤色片； 光电转换系统包括：CCD芯片及其附属电路； 电路系统分三部分：信号处理电路，自动控制电路和其它附属电路。 光学系统 摄像机的光学系统有三个主要功能：景物成像、基色分光和色温校正。 这三种主要功能分别由变焦距镜头、分色装置和色温滤色片来完成。 变焦镜头又称为外部光学系统，而分色装置和色温滤色片称为内部光学系统。 电视摄像机的光学镜头一般由多片正透镜和负透镜以及相应的金属零件组合而成，一般还带有自动光圈、电动变焦距等装置。 我们掌握镜头，主要是要掌握镜头的光学特性。 镜头的光学特性：是指由其光学结构所形成的物理性能，由焦距、视场角和相对孔径三个因素组成。 镜头的光学中心到成像平面上所形成的清晰影像之间的距离。电视摄像机装配的一般是变焦镜头。 变焦比：最长焦距和最短焦距之比。 标准镜头：焦距与像平面对角线接近或者相等的镜头称为标准镜头。 CCD对角线 ?英寸 ?英寸 1英寸 1/3英寸 标准镜头焦距 12.7mm 18mm 25.4mm 8.47mm 标准镜头（常用镜头）：40—50毫米焦距镜头；从标准镜头中观察的感觉与我们平时所见的景物基本相同 长焦距镜头（窄角镜头）：焦距大于50毫米的镜头；视角窄，能使远处的物体显的大而且近。 短焦距镜头（广角镜头）：焦距小于40毫米的镜头（可产生很宽的视角）。 变焦镜头的变焦比：最长焦距与最短焦距之比，即从长焦到广角的变化倍数 常见变焦比：15倍（如变焦范围为8mm-120mm）、16倍（如9mm-144mm）、17倍（如9.5mm-162mm）。 扩距器：这种光学器件实际上不扩大变焦范围，但是改变镜头向长焦端时的放大率，即远摄倍数。大多数为２×扩距器，假如一个变焦范围为8mm-120mm的变焦镜头，在使用２×扩距器时能把变焦范围扩大为8mm×2至120mm×2。扩距器减少了摄像机的进光量，这在光线不足的情况下拍摄时画面的清晰度会受损。 其他类型镜头 鱼眼镜头：可产生180度视角，使被摄体产生戏剧性变形。 潜望镜镜头：利用上下两面45度的全反射镜子，从低处可以拍摄高处景物。 科学家利用潜望镜在地下室中观察火箭的发射；在进行原子物理实验时，科研工作者利用潜望镜隔着厚厚的保护墙，就能观察到那些有放射性的危险实验。 潜水艇在水下航行的时候，也必须利用潜望镜观察海面的情况。 微距“Macro”环 摄像机移向景物过近时，有可能使摄像机不再聚焦。摄像机尽量靠近景物但仍能聚焦的那个点叫作镜头的最小目标距离。 变焦镜头有近摄功能，可以将焦点对准镜头前很近（小于90cm）的物体，通过调节镜头上有“Macro”标记的装置，仍能保持聚焦，并产生巨像效果，但这时不能再实现推拉拍摄了。 变焦调节方式 手动（Manul）：摄像机的变焦镜头可手动调节（变焦选择设于“M”） 自动(Auto)：也可自动调节（变焦选择设于“S”）。自动变焦开关W是缩小广角相片（广角变焦），T是放大长焦相片（长焦变焦）。变焦速度与按的压力成正比，使用电动马达自动变焦，要比手动变焦来得平稳。自动变焦时画面变化平滑，符合人的视觉习惯。手动变焦可以实现急推或急拉，遇到需给人们醒目、震惊的镜头时可以使用。 焦点前后清晰的范围叫做景深。 清晰的范围越大，我们就说