理解摄像机.docx
- 文档编号:55077
- 上传时间:2022-10-01
- 格式:DOCX
- 页数:73
- 大小:71.25KB
理解摄像机.docx
《理解摄像机.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《理解摄像机.docx(73页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
理解摄像机
理解摄像机
邓
东
按:
这是一篇介绍摄像机相关知识的文章,旨在帮助DV创作爱好者正确认识摄像机,
从而能更理性地选择和使用摄像机。
水平有限,欢迎批评。
摄像机的几个关键部分..................................2
成像器件.....................................................3
采样编码.....................................................7
镜头........................................................10
一些应该知道的理论...................................11
MTF.........................................................11
奈奎斯特极限................................................18
景深与视角..................................................22
感光特性....................................................26
色彩深度....................................................31
摄像机的一些困惑.....................................33
清晰度高就等于分辨率高吗?
..................................33
像素高分辨率就一定高吗?
....................................34
如何评测摄像机.......................................35
色彩准确度..................................................35
感光特性....................................................37
分辨率......................................................39
采样编码....................................................40
实景拍摄....................................................41
选择什么样的摄像机...................................42
白平衡......................................................42
光圈和快门..................................................42
逐行还是隔行?
..............................................42
高清还是标清?
..............................................42
3CCD还是单CCD?
.............................................42
CCD尺寸还是CCD像点数量?
....................................42
哪种视频格式?
..............................................43
磁带?
硬盘?
卡?
............................................43
其他因素....................................................43
录音要求....................................................43
结束语...............................................44
理解摄像机
许多IT类或视频类网站的摄像机版块,经常会推出“某某摄像机评测”。
那些评测的大
致内容无外乎:
首先,描述一下机器外观如何如何,介绍一下这个那个新功能;然后拍一些
花花草草,展示一下该摄像机所拍摄的画面;末了把前面的内容总结一下。
我必须说,这种
评测实际上就是该摄像机的“非官方产品介绍”,充其量只能叫“评说”。
因为它仅是介绍
了机器,展示了特点,却没有“测”什么东西。
这样的评测,除了协助厂商忽悠消费者,并
没有起到什么积极作用。
凭什么这样说呢?
因为那些评测充满了主观判断,除了产品参数,
剩下的就是评测者依据自己观察得出的结论。
而评价一台摄像机,是有一套客观科学的判断
标准的。
既然我们用摄像机创作影像作品,就非常有必要了解一下如何正确评价一台摄像
机。
要评价摄像机,就要先了解摄像机到底是一个什么东西。
摄像机的几个关键部分
摄像机的历史不长,大约四五十年,数字摄像机的历史更短,90年代之后才进入我们
的视野。
在以前的文章中我们提到电影是电视他爹,那么摄像机与胶片摄影机就可以说是一
脉相承。
虽说这爷俩在原理上差别巨大,但干的活儿都是一样的,就是成像。
下面我们来对
比一下他们的工作方式。
胶片摄影机成像在胶片上,经冲洗,得到底片,再经底片扫描,得到数字文件。
这就是
电影生产的过程,跟我们玩胶片照相差不多。
相应的,摄像机的工作过程,就跟我们的数码
相机类似,CCD(或CMOS)成像,经过采样编码,获得数字文件。
胶片摄影成像质量的关键在镜头、胶片、以及后续冲洗、扫描等环节。
镜头不必多说,
有点摄影基础的同学都知道其重要性。
胶片也一样,由于胶片的素质是固定的,选择什么样
的胶片在很大程度上就选择了最终画面质量。
玩胶片摄影的同学都会有自己心仪的胶卷型
号,就是这个道理。
而后续环节在洗印厂完成,可以看成是工业标准,你控制不了,只能信
任它。
相应的,摄像机有镜头、成像件(CCD或CMOS)、采样编码,三个主要部分。
好像也不
复杂,但它跟摄影机相比,有一个“致命的”差别:
这三样东西都不能更换!
OK,一些摄
像机能换镜头,但是,正在读文章的您的摄像机可以换镜头吗?
或者有几个镜头可换呢?
因
理解摄像机
此,这种差别是“致命的”。
选择了摄像机可以说就选择了画面质量,从此买定离手愿赌服
输。
各位挣钱都不容易,在下注之前最好了解一下摄像机的猫腻,赔钱事小,影响工作、心
情、乃至夫妻和睦事大,故不可不察也。
成像器件
大家都知道,摄像机成像器件有CCD和CMOS两种。
CCD(ChargeCoupledDevice),学名叫“感
光耦合器”。
CMOS(ComplementaryMetal-Oxide
Semiconductor),学名叫“互补性氧化金属半导体”(好
拗口
)。
从原理上讲,它们都是将光信号转换成电信号
的器件。
右图就是CCD和CMOS,从外观看起来它们没什
么不同。
它们的表面是由像点(Photosite)组成的矩阵。
像点
是成像器件的基本单位。
简单地说,像点有点类似太阳能电
池,当光照到像点上时,像点就将光能转换为电信号。
摄像
机收集全部像点产生的信号,处理之后生成画面。
描述成像器件的像点数量的方式是:
水平
数量X垂直数量,如960X540。
为了不混淆概念,我们把CCD上的成像单位叫像点,把画面单位叫像素,把显示设备
的单位叫显点。
当然,你都叫“像素”也没问题。
CCD和CMOS像点的光电理论我们就不展开说了,总之他们都是感光元件。
从我们
使用者的角度来讲,可以不考虑CCD和CMOS在技术细节上的区别。
(为了省事,下文用
“CCD”作“成像器件”的代名词)
无论是CCD还是CMOS,它们都有一个非常重要的特性:
它们的像点只能感受光的强
度,不能感受光的色彩。
意思就是说,CCD和CMOS拍到的都是黑白画面,就像黑白胶卷
那样。
这对于早期的摄像机是没有问题的,那时的电视都是黑白的。
但彩色电视的出现要求
摄像机必须能拍摄彩色画面。
我们都知道,彩色胶卷实现彩色画面的方式是片基上有红
绿蓝3层感光剂(左图)。
每层感光剂分别对红、绿、蓝光谱感
光,然后叠加在一起就形成了彩色。
但CCD无法叠在一起成像,
况且CCD本身也不感受色彩。
我们还知道,一个彩色画面是由若干像素组成,每个像素又
由红绿蓝三个参数组成(详细理论请参阅《理解视频格式》)。
只要能分别获得像素所需的红绿蓝信息,就可以“组合”出彩
色画面。
最终,CCD采用棱镜分光的方式实现了分别获取红绿蓝信息(看下页图)。
光经
过一个分光棱镜,被分成了红绿蓝3束光,然后使用3个一模一样的
CCD分别接收这三束光。
3个CCD上的像点分别记录1种颜色的信
息。
然后,再把3个CCD像点的颜色信息合并到1个画面像素中,那
么,画面像素就有了红绿蓝信息而成为彩色画面。
右图是一个3CCD
的外观照片。
可以说,3CCD非常好地解决了获取红绿蓝信息的问题,并且
理解摄像机
每个CCD所获得的红绿蓝信息都是入射光线本身所带的信息,是“原装的”。
哦?
什么意
思?
意思是,有些CCD生成彩色画面的红绿蓝信息不是“原装的”而是“改装的”,我们
后面会讲。
3CCD虽然成功解决了分色的问题,但它并不完美。
首先,它必须有一个棱镜,这就使
得它的体积很难减小。
如果CCD的尺寸要加大,那么棱镜的尺寸也必须加大。
并且棱镜本
身也是光学器件,它的光学失真会直接造成画面失真。
这种天然的障碍使得3CCD的成像方
式很难实现大尺寸成像画幅。
目前3CCD的最大画幅也就做到2/3英吋,再往上,效果和成本
都令人无法接受。
这也是为什么3CCD只应用在摄像机而无法应用在照相机上的原因,想想
135相机的画幅,如果做成3CCD会巨成什么样子。
同时,棱镜对摄像机镜头也造成了影响。
由于光经过棱镜才到达CCD,那么棱镜本身
就占据了镜头后焦距的空间。
什么意思?
你看看照相机,镜头屁股到胶片之间是空的(单反
的反光镜占的地方也不大)。
当镜头变焦至广角端时,镜头的后镜片可以很接近成像平面。
但如果有一个棱镜,镜头尾端到CCD的距离就“天然地”被加长了。
这种情况造成的后果
就是,3CCD摄像机的广角镜头的制造难度被加大。
因为广角就意味着焦距短,但有个棱镜
挡着,想短可不容易。
这就不难理解,为什么大部分摄像机的镜头在长焦端可以“慷慨地”
做到200mm、300mm(等效135相机),而在广角端却连35mm都很少见。
当摄像机需要更大CCD的时候,3CCD的方式就显得捉襟见肘无法应付。
最终,CCD
又选择了原来的方式:
单片CCD。
前面讲过,CCD的像点都是色盲,因此,单片CCD的关
键就是如何识别色彩。
要让单片CCD能实现彩色画面,就必须能分别输出画面所需的红绿蓝信息,就像3CCD
做到的那样。
于是,在70年代末,诞生了滤色片阵技术(ColorFilterArray,简称CFA)。
所
谓滤色片阵,就是在CCD上方覆盖一层滤色片矩阵,告诉每个像点:
“您现在看到的是这
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 理解 摄像机
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)