摄像机的基本结构和原理

第二章摄像机的基本结构和原理（2012年2月29日星期三）

第一节摄像机的原理及分类

一、摄像机的基本结构和原理：

１、基本结构：通常摄像机是由光学系统，光电转换系统，图像信号处理系统，自动控制系统组成。（其中，自动控制系统包括白平衡调整、自动光圈调整、自动变焦、自动增益、自动聚焦等装置。光学系统由变焦镜头、红绿蓝分光系统、滤色片组成，这里主要指的是镜头。光电转换系统主要由CCD或摄像管构成）另外摄像机还有一些附属部件，主要有录像机、彩条信号发生器、寻像器、电源等。

２、基本原理：通过摄像机光学系统对光学图像（光能）的摄取，经过分光、滤色等过程，可以得到成像于摄像器材（如CCD）靶面上的红绿蓝三幅基色光像。再由摄像器械（如CCD）为主体的光电转换系统，将成像于靶面上光像转换成电信号，然后经图象信号处理系统放大、校正和处理并同时完成信号编码工作记录在磁带或存储卡上，最终形成彩色全电视信号输出。光—电—磁—电视信号（电、光）

二、摄像机的分类和发展

从不同的角度出发，摄像机不同的分类方法，以下我们介绍几种常见的摄像机分类方法：

1、按质量分类：家用级、专业级、广播级。

（1）广播级，摄像机的各项技术指标最优，图像质量最好，适合各级电视台、电视传媒使用。一般要求其水平方向分解力达550线，垂直方向分解力达575线，信噪比达54分贝以上，在允许的工作范围内达到较低失真或无失真。价格比其他类型的摄像机昂贵，体积大，重量也比较重。索尼的BETACAM系列、BETACAMS—X系列，松下的DVCPRO050系列，JVC的数字D—9格式的产品都属于广播级的摄像机。

（2）业务级，图像质量较好，一般用于各单位的闭路系统中，多见于广播电视以外的专业领域。其清晰度达450线以上，信噪比达50分贝以上(信噪比：signal-to-noiseratio信号杂讯比，信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号s/n来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单位用db来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在agc（自动增益控制）关闭时的值，因为当agc接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。。典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。)，对于一些有特殊功用的专业级摄像机来说，需要有特殊的功能，如夜间监视交通的摄像机，要求对红外线有高灵敏度。索尼的DVCAM系列，DSR—250P/390P/570P系列，松下的DVCPRO系列、SG—

D410AMC/D610WA等，JVC的专业DVGY——DV5001EC/550EC等。

（3）家用级，主要用于家庭娱乐的摄像机，图像质量较低，与家用录像机、电视机相匹配即可。其清晰度为350线左右（清晰度：摄像机一般使用分解力一词来衡量它“分解被摄景物细节”的能力。单位是“电视行(TVLine)”也称线。意思是从水平方向上看，相当于将每行扫描线竖立起来，然后乘上4/3(宽高比)，构成水平方向的总线，称水平分解力。这个参数代表摄像机的实际拍摄能力，由摄像机的分辨率和码流两个参数来决定。水平清晰度可以通过测试卡来测试。像素：像素指的是摄像机摄像部分的分辨率，也就是标称值。通常由厂家根据光电器材的参数来提供。而任何一个画面都有水平、垂直两个方向的分辨率。像素中的PAL：500（H）*582（V）NTSC:(H)*492(V)，500H就是水平分辨率为500，582V就是垂直分辨率为582），清晰度同摄像机的像素相关。但对灵敏度要求较高，一般最低照度要求达2-3LUX，现在常见的家用机最低照度都在1LUX以下，这样一来，使家用机有了广泛的使用领域，方便了在没有专门灯光照明的家庭摄像。另外家用机自动控制能力很强，以便非专业人士的操作（如自动白平衡、自动聚焦等等）；在家用机上面往往有一些简单的特技拍摄功能，如淡变、划像、频闪等）。索尼、松下、JVC的掌上宝系列是典型的家用级摄像机。

如何选购家用数码摄像机?索尼的CX150、CX180，JVC的HM330、HM650，松下的SD80、SD90

1）、看镜头，光学变焦在10倍左右，最好介绍是专业厂家镜头。

2）、看像素，动态像素和静态像素较大的。

3)、看存储，现在用卡的较多，支持卡容量大为好。

4)、看电池，配的电池容量大小，整机拍摄时间。

5)、看整机，有的机头是进口的，电池等被换成国产的，不认真看发现不了。

6)、看价格，家庭DV选价位在7000元左右的，一分钱一分货。

7)、看产品，到店按价位看有何型号的产品，上网查最低价，了解产品功能，定可接受的价。

8)、看附件，网上看产品有何附件，砍价后是否给包或卡或磁带。

■用卡或用磁带有不同，各有优缺点，磁带的价格便宜，但如果想弄到电脑上去就比较麻烦，得用到视频采集卡，也就是1394卡，这个卡需要另外的投资。而存储卡的价格就很高，一般要达到1G级别的才能应付得了，要不拍的时间太短，但是卡的和电脑连接就相当方便了。用卡是日后的主流。

2、按节目制作方式，摄像机可分为ESP用、EFP用、ENG用摄像机。

（1）ESP用摄像机：在演播室使用，图像质量非常好，通常非常沉重，常采用长焦距、大口径的镜头，需要一些机架或其他类型的

摄像机底座设备来支撑，不方便随意搬动。它往往需要通过电缆把摄像机头和摄像机控制器CCU、同步信号发生器、电源等一系列制作高质量的图象所必须的设备相连接。

（2）EFP用摄像机：

EFP用摄像机往往是便携式的，相比较ESP方式摄像机，这种摄像机体积小，轻便，方便在现场进行移动拍摄，一般演唱会、晚会现场多会用此类摄像机。他的图像质量与ESP用摄像机相似。一般需要两台以上EFP用摄像机，加上一台切换控制台和一些特技设备就可进行现场录制编辑。

（3）ENG用摄像机：

一般也为便携式，甚至有的是摄录一体机。ENG用摄像机工作于复杂多变的环境中，要求体积小，重量轻，便于携带，对非标准的照明情况有良好的适应性，在恶劣的气候条件下有良好的工作稳定性，自动化程度高，在实际操作中调整方便。

目前摄像机都向高质量化、固体化、小型化、数字化、高清晰化等方向发展，所以以上三类摄像机的界限也在逐渐被打破。

3、按摄像器件，摄像机可以分为摄像管摄像机与CCD电子耦合器件摄像机。（1）摄像管摄像机：摄像管相当于此类摄像机的“心脏”，其靶面材料常采用氧化铅、硒砷碲等。因此摄像管摄像机可分为氧化铅管摄像机（好）与硒砷碲管摄像机（用于专业级）等。摄像管摄像机还可按管子数分为单管、两管、三管摄像机。两管趋于淘汰。摄像管直径的大小与图像质量有很大关系，有管摄像机可以按摄像器