《數(shù)字攝影與攝像》 教案 2.1數(shù)字攝像機的分類與特點2.2數(shù)字攝像機的構造和原理2.3數(shù)字攝像機的調整

《數(shù)字攝影與攝像》課時教案課次第2周第2次課授課時間第2周星期x第1-2節(jié)授課地點xx授課方式講授[√]課堂討論[]講練結合[]其他[]學時2授課主題題目第二章數(shù)字攝像機及其使用2.1數(shù)字攝像機的分類與特點2.2數(shù)字攝像機的構造和原理2.3數(shù)字攝像機的調整教學目的要求目的及要求：通過該階段的學習,使學生了解攝像的相關概念及數(shù)字攝像機的種類與特點，理解專業(yè)數(shù)字攝像機的基本構造及工作原理，掌握數(shù)字攝像機常用參數(shù)的調整和設置方法，能使用各種執(zhí)機方式進行拍攝，并能將攝像的基本操作要領貫穿于拍攝過程中。教學重點難點重點：數(shù)字攝像機的分類特點、構造與原理以及調整難點：數(shù)字攝像機的調整教學資源教案、教學課件、教學圖片或視頻素材教學進程課程導入：對于處在專業(yè)學習起步階段的影視及數(shù)字媒體專業(yè)學子們來說，掌握攝像的基本功是非常重要的，不僅能為今后的拍攝提供技術保障，還能為日后專業(yè)水平的提高打下堅實的基礎。所謂“基礎不牢，地動山搖”，這句針對我國農業(yè)在整個國民經濟中的地位和作用的概括，同樣適用于攝像。本章將帶領學習者系統(tǒng)學習數(shù)字攝像機的相關技術、重要參數(shù)及基本概念，掌握數(shù)字攝像機的調整及使用方法。（5分鐘）2.講授新課：理論講解，結合案例分析，強化學生對概念及知識的理解。一、

數(shù)字攝像機的分類與特點1.數(shù)字攝像機的分類數(shù)字攝像機用途廣泛，種類繁多，分類方法也多種多樣，通?？梢园闯上褓|量、存儲介質、傳感器類型和清晰度進行分類。（1）按成像質量分類按照成像質量的高低，數(shù)字攝像機可分為廣播級、專業(yè)級和家用級3大類。它們在技術指標、價格等方面存在著明顯的差異，用途也各不相同。1）廣播級攝像機廣播級攝像機主要用于廣播電視領域，如大、中型電視臺。這類攝像機性能穩(wěn)定，信噪比通常為60dB以上，水平清晰度高達900電視線，但價格昂貴，體積也較大。根據(jù)其用途，又可分為以下3種。演播室專用（ESP）攝像機ESP攝像機主要用于演播室環(huán)境，需要三角架和CCU來配合使用，對照明強度、色溫等要求較高。ESP攝像機通常采用較大尺寸的成像器件，因而清晰度高，信噪比大，圖像質量好，但體積大，價格貴，通常高達幾十萬元。新聞采訪（ENG）攝像機ENG攝像機，由于其工作環(huán)境復雜多變，要求這類攝像機體積小，重量輕，便于攜帶，對非標準照明情況具有良好的適應性，在惡劣的氣候條件下（如溫差變化較大的環(huán)境）有良好的安全穩(wěn)定性，具有調試方便、自動化程度高、操控靈活等特點，其畫面質量比ESP攝像機稍低，價格也相對便宜些?，F(xiàn)場節(jié)目制作（EFP）攝像機EFP攝像機工作條件介于上述兩種攝像機之間，性能指標也兼顧到這兩個方面。它們的圖像質量與ESP攝像機相近，但體積小一些，能滿足輕便型現(xiàn)場節(jié)目制作的需要。廣播級演播室專用數(shù)字攝像機（BVP-E30P和BVP-900P）2）專業(yè)級攝像機專業(yè)級攝像機的水平清晰度一般在500~750電視線之間，信噪比低于60dB，價格一般在十萬元以內，代表機型為Sony公司的DVCAM系列機型。專業(yè)級數(shù)字攝像機（DSR-250P和DSR-PD198P）3）家用級攝像機這類機型主要應用在對圖像質量要求不高的非專業(yè)場合，比如家庭、娛樂等，體積小、重量輕，便于攜帶，圖像質量和信噪比均低于專業(yè)級攝像機。這類攝像機的最大特點是操控簡單，價格便宜，在發(fā)達國家已普遍進入家庭消費，由于其可單手操作的特性，有時被形象地稱為“手掌機”。家用級數(shù)字攝像機（2）按存儲介質分類數(shù)字攝像機使用的存儲介質種類較多，有錄像帶、DVD刻錄光盤、微型硬盤以及各種類型的存儲卡、記憶棒等。1）磁帶式這類攝像機使用金屬蒸鍍磁帶來記錄數(shù)字音視頻信號。磁帶種類較多，常見的有HDCAM、MEPGIMX、DigitalBetaCam、DVCAM、DVCPRO和DV等。由于其具有技術成熟，信號穩(wěn)定的優(yōu)點，被廣泛應用于各個領域，至今也是市場占有率最大的數(shù)字攝像機。常見的錄像帶2）光盤式光盤式即DVD光盤攝像機。這類攝像機采用DVD光盤（DVD-R，DVR+R，DVD-RW和DVD+RW）來存儲動態(tài)視頻圖像，操作簡單、攜帶方便，可快速分享視頻信息。拍攝中不必擔心重疊拍攝，更不用浪費時間去倒帶或回放，通過DVD播放器可直接播放，導入電腦就能進行后期編輯，省去了視頻采集的許多麻煩。DVD光盤是目前各種介質中安全性和穩(wěn)定性最高的，既不像錄像帶那樣容易掉磁，對防震也沒有苛刻的要求。DVD光盤攝像機3）硬盤式2005年，JVC公司率先推出了第一款微硬盤數(shù)字攝像機，首次采用微型硬盤作為存儲介質。第一款硬盤數(shù)字攝像機4）存儲卡式為了滿足視頻制作的高清晰、信息化、網絡化以及普及化的需求，閃存技術得到了空前發(fā)展，存儲卡式攝像機應運而生。它不但擁有存取速度快、體積小的特點，還繼承了硬盤攝像機拍攝時間長的優(yōu)點，極大地滿足了不同用戶的各種需求。如Sony公司2009年發(fā)布的PMW-EX1R存儲卡式攝錄一體機，所有數(shù)據(jù)被記錄在一張容量為16GB的SxS?存儲卡上。SxS?存儲卡及PMW-EX1R攝像機（3）按傳感器類型分類按數(shù)字攝像機的傳感器類型進行分類，可分為CCD攝像機和CMOS攝像機。1）CCD攝像機CCD芯片的用途有很多，其中最主要的用處之一就是數(shù)字攝像機。它被用來替代傳統(tǒng)攝像管，執(zhí)行光電轉換、電荷儲存和轉移等工作。CCD攝像機具有體積小、重量輕、壽命長、工作電壓低、圖像無失真以及抗灼傷等優(yōu)點。目前，廣播電視系統(tǒng)使用的攝像機大多都是以CCD作為光電轉換器件。CCD攝像機2）CMOS攝像機CMOS攝像機和CCD攝像機一樣，CMOS攝像機也有單片式和三片式之分。同時按照CMOS感光面積的不同，可分為1/5英寸、1/4英寸、1/2.88英寸、1/3英寸和1/2英寸幾種類型，前三種多應用于家用級數(shù)字攝像機，后兩種則主要出現(xiàn)在專業(yè)級攝像機。（4）按清晰度分類按清晰度分類，數(shù)字攝像機可分為標清攝像機和高清攝像機。二者在外觀結構、開關設置及操作使用上大致相同，最主要的區(qū)別在于分辨率。標清攝像機的圖像分辨率為576i（i表示隔行掃描），即720×576，畫幅長寬比為4：3或16：9，是現(xiàn)行電視制式下使用最廣泛的攝像機。而高清攝像機的圖像分辨率包括720p、1080i和1080p（p表示逐行掃描），即1280×720和1920×1080，畫幅長寬比一般為16：9，在畫面效果和色彩還原度上遠勝于標清攝像機。高清攝像機的高分辨率，意味著畫面的高清晰度，從而使得所拍攝的畫面細節(jié)層次表現(xiàn)更豐富。隨著高清電視和高清非線性編輯系統(tǒng)的逐漸普及，高清攝像機的應用范圍越來越廣。數(shù)字數(shù)字攝像機的特點（1）高清晰度由于模擬攝像機記錄的是模擬信號，所以畫面清晰度（也叫解析度或分辨率）不高，最好的家用級攝像機其清晰度也只有400線，廣播級攝像機最高也只能達到800線。而數(shù)字攝像機記錄的是數(shù)字信號，與同級別的模擬攝像機相比，畫面清晰度整體提高了30%，普通家用級數(shù)字攝像機的水平清晰度已經達到500線，廣播級攝像機也超過了900線。個別高檔的家用級數(shù)字攝像機的成像質量甚至已超過模擬的專業(yè)攝像機。（2）色彩更加純正數(shù)字攝像機所拍攝畫面的色度和亮度信號帶寬幾乎是模擬攝像機的6倍，而色度和亮度帶寬是決定畫面質量的最重要因素之一，因而數(shù)字攝像機的畫面色彩更加純正和絢麗，顏色還原更接近真實。（3）無損復制數(shù)字攝像機使用錄像帶、光盤、硬盤和存儲卡記錄信號，可以無限制復制，畫面質量絲毫也不會下降，這是模擬攝像機所望塵莫及的。二、

數(shù)字攝像機的構造和原理1.數(shù)字攝像機的基本結構數(shù)字攝像機是光學技術、微電子技術、數(shù)字信號處理技術與數(shù)據(jù)壓縮編碼技術相結合的產物。數(shù)字攝像機主要由6部分組成，即光學系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、存儲與輸出系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。數(shù)字攝像機基本結構框圖2.數(shù)字攝像機的基本原理數(shù)字攝像機的光學變焦鏡頭捕獲來自被攝物反射的光線信息，并將其聚焦成清晰畫面。經過聚焦的光線照射到圖像傳感器上，光能被轉換成相應的電荷。電流順序通過A/D轉換器后，被轉換成一系列的數(shù)字信號。該數(shù)字信號隨后又送到編碼解碼器，編碼解碼器利用壓縮算法壓縮各幀的比特數(shù)，但不丟失任何可視信息。由于每一幀是分別壓縮的，所以它可被用作一個單獨的快照。壓縮后的信號連同音頻接口電路輸出的數(shù)字音頻信號被寫入磁介質中，組成完整的視音頻信息。3CCD數(shù)字攝像機工作原理三、

數(shù)字攝像機的調整1.濾色片正確選擇濾色片是拍攝出滿意畫面的基礎。濾色片包括色溫轉換片（CCFILTER）和中密度濾光片（NDFILTER），色溫轉換片用于色彩校正，可改變經過攝像機鏡頭的光線的色溫；中密度濾光片不改變光線的色溫，只改變景物入射光的透光率。色溫各種攝像光源色溫概數(shù)比較人工光自然光光源色溫（K）光源色溫（K）蠟燭光1900日出日落1850煤油燈2000日出日落前半小時2350家用白熾燈20W260-28009時—15時5500家用白熾燈100W28509時前、15時后4800-5000家用白熾燈500W2960平均日光5400水銀燈5700夏季中午直射光5800碘鎢燈3200秋季中午直射光6000－6500鎢絲燈3200藍天陰影中12500照相強光燈3400藍天空光12500鏑燈5500薄云天空光13000萬次閃光燈500-6000云霧天空光7500-8500熒光燈4800陰天天空6400-7000在設計數(shù)碼相機和攝像機時，都考慮了光源色溫的因素。當光源的色溫與機器的平衡色溫相同時，畫面色彩還原正常；當光源的色溫與機器的平衡色溫不相同時，畫面的色彩還原不正常，這時就需要對色溫進行校正。廣播級數(shù)字攝像機濾色片選擇廣播級數(shù)字攝像機大多配備有雙光學濾鏡，即色溫轉換片和中密度濾光片，可方便地進行色彩和曝光控制。此外，有些攝像機還具有電子色溫校正功能，拍攝時，可根據(jù)需要，選擇光學方式或電子方式進行色溫校正。常見廣播級數(shù)字攝像機色溫轉換片和中密度濾光片對照表，分別見表。色溫轉換片對照表濾色片旋鈕CC濾色片類型描述A十字線濾鏡可把星星、燈光等發(fā)出的光修飾成十字光，增強圖像的感染力。B3200K在色溫為3200K光照條件下使用。C4300K在色溫為4300K光照條件下使用。D6300K在色溫為6300K光照條件下使用。中密度濾光片對照表濾色片旋鈕ND濾色片類型描述1直接通過不減小光照強度。21/4ND使入射光的透光率降低到1/4。31/16ND使入射光的透光率降低到1/16。41/64ND使入射光的透光率降低到1/64。實際拍攝時，要根據(jù)光照條件選擇不同的濾色片組合，以達到理想的拍攝效果。常見拍攝條件及濾色片組合舉例。拍攝條件及濾色片組合舉例拍攝條件CC濾色片ND濾色片日出和日落；演播室內B1晴朗的天空C或D2或3陰雨天氣D1或2非常明亮（雪地、高原或海濱）C或D3或4（3）專業(yè)級數(shù)字攝像機濾色片選擇常見的專業(yè)級數(shù)字攝像機，包括OFF檔在內，共有三檔中密度濾光片——OFF、ND1和ND2，如圖所示，選用的原則要根據(jù)現(xiàn)場光線的亮度而定。一般情況下，ND1表示1/4ND，相當于將光照強度減小到1/4；ND2表示1/32ND，相當于將光照強度減小到1/32。OFF則表示不減小光照強度，經過攝像機鏡頭的光線可全部通過。實際拍攝時，只需按照攝像機取景器中的提示信息操作即可。中密度濾光片選擇器2.黑平衡廣播級攝像機都有黑平衡（BLACKBALANCE）調整電路，它是攝像機的一個重要參數(shù)，指攝像機在拍攝黑色景物或者蓋上鏡頭蓋時，輸出的3個基色電平應相等，使在監(jiān)視器屏幕上重現(xiàn)出黑色。正確調整黑平衡對攝像機的最佳工作狀態(tài)非常重要。首次使用攝像機或長時間不使用攝像機，以及溫度突然變化時，都需要進行黑平衡的調整，以確保在拍攝時獲得最佳的影像質量。白平衡簡單的說，白平衡的調整就是攝像機根據(jù)光源中光譜成分的變化，通過調整圖像傳感器輸出的視頻信號電平，使紅、綠、藍三路信號電平保持1：1：1的狀態(tài)，以準確地重現(xiàn)白色。由于不同的光源會產生不同的光線色彩，而隨著光線的變化，處在光線照射下的被攝物表面顏色會發(fā)生變化。因此，每當主光源改變的時候，都需要對白平衡進行調整。所有數(shù)字攝像機都包含有自動白平衡調整功能，專業(yè)級以上攝像機還可進行手動調整，以達到更加精確的彩色還原。光圈目前的數(shù)字攝像機，在鏡頭光圈的控制上，通常采用自動控制和手動控制兩種方式。自動光圈一般是按景物的平均亮度來確定曝光值，它的效果和目的完全是出于技術上的考慮。當景物亮度分布比較均勻、明暗反差不大時，自動光圈可以獲得比較滿意的效果。由于現(xiàn)實景物和光線條件的復雜性，也由于攝像機在記錄光線反差較大景物時的局限性，純技術上的處理往往很難令人滿意。因此在特殊情況，比如明暗反差較大或逆光環(huán)境下，運用手動光圈進行人工處理就成為必要。通常情況，可以根據(jù)自動光圈所確定的曝光值，結合拍攝時的主觀想法，適當開大或縮小光圈，以充分表現(xiàn)景物亮部或暗部的層次細節(jié)。變焦變焦（ZOOM），即在拍攝過程中改變焦距，其作用是將鏡頭推出（遠攝）或拉近（廣角），以改變被攝物在畫面中的大小，使景物處于理想位置。當要拍攝特寫畫面時，將鏡頭推至遠攝端（T）；拍攝全景畫面時，將鏡頭拉向廣角端（W）。變焦對拍攝畫面的景深有所影響，推出時，景深變?。焕鼤r，景深變大。為使所拍景物在推或拉的過程中始終保持畫面清晰，拍攝前要對景物聚焦，正確的操作方法是將鏡頭推至特寫，聚焦清晰后再重新構圖，進行拍攝。聚焦目前的數(shù)字攝像機，都有自動聚焦和手動聚焦功能。自動聚焦受光線的影響很大，光線明亮時，自動聚焦能達到比較理想的效果。此時，攝像機光圈縮小，景深變大，對焦范圍變寬，容易得到清晰的畫面。這種情況下，即使被攝物移動或進行運動拍攝，也不會出現(xiàn)焦點不實的現(xiàn)象。而在光線較暗的環(huán)境下拍攝時，由于攝像機光圈開大，景深變小，自動聚焦將變得困難，應切換到手動聚焦。此外，在下述拍攝目標或拍攝條件下應使用手動聚焦：①被攝主體遠離畫面中心；②被攝主體位于布滿灰塵或水滴的透明體后面；③拍攝在欄柵、網格、成排的樹木后的景物；④拍攝表面光滑或高反光物體；⑤拍攝快速運動物體；⑥拍攝運動物體后面的景物；⑦拍攝反差太小或輪廓不明顯的景物；⑧在下雨、下雪天氣進行拍攝。后焦距后焦距的調整又稱為法蘭（F．B）焦距調整，主要是通過調整后焦環(huán)（F．B環(huán)）來調節(jié)攝像機鏡頭軸向定位面到焦平面之間的距離，使理想的像平面與圖像傳感器的靶面重合。拍攝的時候，如果鏡頭從長焦向廣角變焦時，畫面變虛，則需要對后焦距進行調整。變焦距鏡頭的后焦距的具體調整方法：①將星形后焦調整卡（如圖所示）放置于距離攝像機3米遠的位置，松開后焦環(huán)的鎖定裝置，將鏡頭的光圈開到最大，使用手動變焦并推至最長焦距。②調整聚焦環(huán)使星形卡的中心點在視覺感受中匯聚到最小（即最清晰）。③將焦距拉至廣角端，轉動后焦環(huán)（而非聚焦環(huán)）同樣也將星形卡的中心點調到最小。④反復上述調整，直到星形卡無論是在焦距處于最長焦的位置，還是處于廣角的位置都非常清晰時，調整完畢。鎖定后焦環(huán)，再次使用攝像機時無需調整。星形后焦調整卡其他調整增益通過增益（GAIN）電路可以提升畫面的視頻信號輸出電平，從而能在較暗的環(huán)境下得到較明亮的畫面效果。由于增益功能是不加