课件4光学镜头

1电视摄像影视多媒体专业2第四节光学镜头镜头是摄像机最主要的组成部分，是摄像机的眼睛，摄像机之所以能摄影成像，主要是靠镜头将被摄体结成的影像投在摄像管或固体摄像器件的成像靶面上。3一、变焦镜头变焦镜头(zoomlens)，技术上称为“可变焦距镜头”(variable-focal-lengthlens)，它是由一组光学透镜组成。实现从“广角镜头”到“标准镜头”以至“长焦距镜头”的连续转换变焦控制，可以不必移动摄像机而很快地调整构图，或者说，不必为了从广角变为特写，或者从特写变为广角而给摄像机换上不同的镜头，也不必移动摄像机就可拍摄各种景别的画面。4高档摄像机还有各种速度的变焦控制设定，能产生平滑的开始和结束以及均匀的变焦速度，或者在变焦中途改变速度，从而给摄像的操作带来了极大的方便。实现镜头变焦有两种控制方法：电动变焦、手动变焦。电动变焦靠电动推拉杆（T推－W拉）来控制，手在推拉杆上用力的大小可改变镜头运动的速度。电动变焦的特点是镜头在推拉的过程中变化均匀。手动变焦是通过直接用手拨动变焦环实现的，手动变焦一般是在镜头需要急速推拉时才能使用。5标准镜头、长焦距镜头和广角镜头。标准镜头(中焦距镜头)人眼的水平视角为24度左右。１／２英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为12mm１／３英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为8mm。焦距的长度视ＣＣＤ的尺寸而定。标准镜头视角与人眼的视角相近似。标准镜头的成像效果，诸如摄取景物的范围、前后景物的大小比例带来的透视感等，都与人眼观看的效果类似。画面影像较为真切自然，其成像质量相对来说比较高。凡是要求被摄景物必须符合正常的比例关系，均需依靠标准镜头来拍摄。标准镜头是使用最为广泛的一种镜头6广角镜头（短焦镜头）广角镜头的水平视角为6０度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头。广角镜头。普通广角镜头——视角为60－84度；超广角镜头——视角为94-118度。由于广角镜头的焦距短，视角大，在较短的拍摄距离范围内，能拍摄到较大面积的景物。7使用广角镜头拍摄，能获得以下效果：1、能增加摄影画面的空间纵深感；2、景深较长，能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。3、镜头的涵盖面积大，拍摄的景物范围宽广；4、在相同的拍摄距离处所拍摄的景物，比使用标准镜头所拍摄的景物在画面中的影像小；在画面中容易出现透视变形和影像畸变的缺陷，镜头的焦距越短，拍摄的距离越近，这种缺陷就越显著,但在某些电视作品中利用广角镜头可以产生丑化、讽刺、滑稽可笑等特殊效果。8窄角镜头（长焦镜头）指焦距长于标准镜头。使用长焦镜头可拍摄特写或大特写镜头。因摄像机远离被摄对象，可避免演员产生紧张心理，且便于照明布光。焦距特别长的镜头称为“望远镜头”，能摄取很远景物的某个细部成为特写镜头，造成远处景物被移近的银屏效果。但其所摄画面，缺乏空间感、纵深感和透视关系。在科教片中，运用望远镜头，可在隐蔽的远处摄取野生动物，避免动物受到惊扰，从而使画面显得自然真实。9焦距、变焦范围、焦点1、焦距焦距是指从镜头的光学中心到镜头中的影像聚焦的那一点之间的距离，那一点是摄像机的成像装置的成像面。操作上讲，焦距决定一个特定的摄像机有一个多么宽或多么窄的视域，决定对象被放大多少和以什么方式被放大。当变焦拉出(zoomout)到极限，镜头的焦距在最大的广角位置，摄像机将提供一个宽阔的视域。当变焦推(zoomin)到极限，镜头的焦距在最窄角度的位置，摄像机将提供一个狭窄的视线或视域。当把变焦设在两极的的中间位置，摄像机给与一个类似于肉眼实际看到的这个场景的视像。10焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小。在摄像过程中，摄像者经常变换焦距来进行造型和构图，以形成多样化的视觉效果。在对同一距离的同一目标拍摄时，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看大场面，就选择短焦距的广角镜头。一个摄像机镜头能涵盖多大范围的景物，通常以角度来表示，这个角度就叫镜头的视场角。被摄对象透过镜头在焦点平面上结成可见影像所包括的面积，是镜头的视场112、变焦范围当一个变焦镜头变焦拉到极限时能提供一个全景。例如，整个网球场和部分露天看台，当变焦推到极限时能提供一个运动员神情紧张的特写，那么这个镜头就有一个很好的变焦范围(zoomrange)。更准确地说，变焦范围是在变焦期间能够改变镜头焦距(由此改变视角或者视像)的程度。变焦镜头的变焦范围经常用比例来表述。例如家用摄录机的8：1或10：l，或者演播厅摄像机的14：l甚至40：l。一个10：1的变焦镜头，能够增加10倍焦距；一个40：1的镜头，能增加40倍焦距。这个比例被简单地表达为10×(10倍)或40×(40倍)123、焦点当被投射的图像是清晰的时候，这个画面是“在焦点中”。焦点(focus)取决于从镜头摄像机成像装置成像面的距离。只要调整从镜头到底片或成像装置的距离，就会把一个画面带入焦点或带出焦点。在电视变焦镜头中，这个调节是通过变焦聚焦控制机制移动某些镜头部件的相互位置完成的。13聚焦控制有不同的规格：便携式摄像机：镜头上有一个可以转动的聚焦圈演播厅摄像机：有一个附在摇移手柄上的聚焦控制器。家用摄像机：有一个自动对焦功能，称为自动对焦(auto-focus)。如果适当地作预先设定，并且摄像机和对象都不移动很大，一个变焦镜头能在它的范围内保持聚焦。如果扛着ENG／EFP摄像机走动，甚至跑动，就不可能一直预先设定变焦。在这种情况下，通过把变焦设在广角端位置，可以大大减少调焦的工作。14预设：首先把目标物变焦推近到最大位置，例如一个新闻播音场景中播音员的脸部；然后转动变焦镜头的焦点控制器聚焦于播音员的鼻梁或眼睛。当变焦退出到一个全景时，会注意到每一样东西都仍然在景深中。当再一次变焦推近，它们也仍然在景深中。但是，如果移动摄像机，或者在预先设定变焦镜头后对象移动了，就需要再一次校准变焦。15二、光圈摄像机镜头有一个控制多少光线通过镜头的控光装置，控光装置由一些列金属薄片组成，构成一个大小可变的均匀的圆孔——光圈。如果把镜头的光圈设定在它的最大值，它就能接纳最大量的光；如果设定在较小光圈，控光装置的金属刀片就构成一个较小的孔，这时光圈小了一点，只有较少的光通过镜头。16光圈越大，光线通过镜头的量就越多；反之，光圈越小，光线通过镜头的量就越少。大多数摄像机都设有自动光圈，可以做到从手动（M）到自动（A）的转换。至于在什么情况下用手动光圈，什么情况下用自动光圈要根据实际情况来定。例如要表现舞台上人物面部表情，可是背景却很亮，用自动光圈可能以舞台整体进行调节，那么人物面部就偏暗。这时最好将镜头推至人物面部调节光圈并设定为手动光圈。171、光阑系数--光通量即光通量的多少，用F值表示，以镜头焦距和通光孔径的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值和最小的F值，例如焦距为6mm，F值为1.4的光圈最大孔径约为4.29毫米。18光圈的F值用一系列数字来表示，例如F/1．4、F／2．8、．f／4、F/8、F／11和F／22。较小的F值指示一个相对大的光圈或者虹膜开口(镜头相对地开得大)。较大的F值指示一个相对小的光圈(镜头明显地关小)。一个设定在f／2的镜头有很大的虹膜开口，因此，它接纳比设定在F／16的镜头多得多的光线(为什么低的F值指示大的虹膜开口，而高的F值指示相对小的虹膜开口，而不是相反的方式呢?其理由是F值数字实际上表达的是一个比例。在这里，f／2实际上是F/1／2——读作：F一比二)。192、自动光圈大多数摄像机，特别是ENG／EFP和家用摄录机，都有手动光圈（MANUALIRIS）和自动光圈（AUTOIRIS），可以实现从手动调节转到自动光圈模式。使用自动光圈，摄像机将进入镜头的光线并自动地调节虹膜以达到摄像机最优化的工作状态。20然而在光线的反差较大和和不均匀的场合使用自动光圈，拍摄出的画面不太理想，在某些场合需要把摄像机调节到手动光圈控制上。拍摄一个在阳光中戴耀眼的白帽的妇女拍摄一个宽松的特写镜头时，自动光圈控制会调节到白帽，而不是帽子底下较暗的脸部。在这种情况下，应该设定在手动光圈控制上，变焦拉近脸部以去掉大部分白帽子，并对准脸部而不是帽子调节光圈。所以手动光圈适合亮度反差较大和光线较不均匀的场合。213、景深当镜头聚集于被摄对象的某一点时，这一点上的物体就能在电视画面上清晰地成像。在这一点前后一定范围内的景物也能记录得较为清晰。这就是说，镜头拍摄景物的清晰范围是有一定限度的。这种在摄像管或摄像器件成像靶面上聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被摄对象纵深的范围便为景深。当镜头对准被摄景物时，被摄景物前面的清晰范围叫前景深，后面的清晰范围叫后景深。前景深和后景深加在一起，也就是整个电视画面从最近清晰点到最远清晰点的深度，叫全景深。一般所说的景深就是指全景深22有的画面上被摄体是前面清晰而后面模糊，有的画面上被摄体是后面清晰而前面模糊，还有的画面上是只有被摄体清晰而前后者模糊，这些现象都是由镜头的景深特性造成的。可以说，景深原理在摄像上有着极其重要的作用。正确地理解和运用景深，将有助于拍出理想满意的画面。23决定景深的主要因素：光圈、焦距、物距景深与光圈的关系光圈在镜头焦距相同，拍摄距离相同时，光圈越小，景深的范围越大；光圈越大，景深的范围越小。这是因为光圈越小，进入镜头的光束越细，近轴效应越明显，光线会聚的角度就越小。这样在成像面前后，会聚的光线将在成像面上留下更小的光斑，使得原来离镜头较近和较远的不清晰景物具备了可以接受的清晰度。24景深和焦距的关系镜头的焦距是影响景深的最重要的因素。在光圈系数和拍摄距离都相同的情况下，镜头焦距越短，景深范围越大；镜头焦距越长，景深范围越小。这是因为焦距短的镜头比起焦距长的镜头，对来自前后不同距离上的景物的光线所形成的聚焦带（焦深）要狭窄得很多，因此会有更多光斑进入可接受的清晰度区域。25广角镜头和变焦镜头的广角位(短焦距)会有大的景深，窄角镜头和变焦镜头的窄角位(长焦距)会有一个小的景深。简单的规则：当焦距减少时景深在增加。当跟踪一个运动中的对象时，应该变焦成广角还是变焦成窄角?变焦镜头的广角位将至少显示给观众正在发生什么。广角的大景深将帮助我们把大部分被摄内容都保持在景深中，无论是靠近或者远离、无论摄像者或被摄对象事件是否在运动中，都能获得比较清晰的画面。26在镜头焦距和光圈系数都相等的情况下物距越远，景深范围越大；物距越近，景深范围越小。这是因为远离镜头的景物只需做很少的调节就能获得清晰调焦，而且前后景物结焦点被聚集得很紧密。这样会使更多的光斑进入可接受的清晰度区域，因此景深就增大。相反，对靠近镜头的景物调焦，由于扩大了前后焦点的间隔，即焦深范围扩大了，因而使进入可接受的清晰度区域的光斑减少，景深变小。由于这样的原因，镜头的前景深总是小于后景深。摄像机靠近对象越近，景深就越小；摄像机离开对象越远，景深就越大。（3）景深与焦距的关系27四、色温滤色镜色温转换滤色片包括色温滤色片和中性滤光片。色温滤色镜是经过处理的、带有一定色调的玻璃。它可被用来挡住(过滤掉)摄像机前被摄物体的某些色彩。色温滤色片用来校正色温，它将不同光源的色温变换为摄像机要求的3200K，使拍摄的图像色彩还原真实，避免偏色。专业彩色摄像机一般是将多片不同的色温滤色片和中性滤光片镶在一个圆盘上，摄像时可根据光源的色温和光线的强弱情况拨动圆盘，以取得合适的位置。家用摄像机一般不装有滤色片，主要通过电路调整来适应不同的光源。28实际上，由于光线的色温发生变化就是光线中的红光和蓝光比例在变化，因而摄像机输出的红、绿、蓝三基色信号的强度也产生相应的变化。要获得正常色温的图像，就要调整视频放大器的增益，使三基色信号电压相等。如果光源色温相差悬殊，调整基本色信号增益就无法使三基本色信号相等，这就要通