摄像技术概论-摄影摄像技术课件

1、摄像技术概论2014一 什么是摄像摄影-电影-摄像-电视-数码影像-网络影像-多媒体影像-新媒体-1 活动影像与电影电视1900年代前后，路米埃尔兄弟依据摄影（照相）术而发明了电影技术(图1)，从而将人们观看真实、连续影像的愿望变为现实（图2）。从此，人类进入了电影时代，也开创了科学与艺术相结合的现代社会。伴随科技的发展，电影从无声到有声、从黑白到彩色，成为世界各地最时尚最受欢迎的科技产品和艺术门类。也就是在这一时期电影的影响下，科学家又设想和研究采用光电感光成像（电子成像）来代替胶片感光成像（化学成像），记录连续影像画面的技术。这就是摄像技术的启蒙阶段。电影电视就是连续的活动的一系列影像画面

2、二 摄像技术发展四阶段电影电视录像机磁带数码摄像多媒体1 电视影像的诞生1930年代前后，随着现代物理学研究的深入和电子管科技产品的成熟，科学家根据光电效应（图3）的原理，发展出图像扫描技术、生产出光电摄像管等实用科学技术。两者的综合应用，就可以对一个实物对象进行即时拍摄并输出视频影像，这样直接促成了电视的诞生。2 一个特殊的日子1936年11月2日，是摄像技术史上值得庆祝的日子。这一天，英国广播公司打破传统的声音播报形式，在伦敦向公众播出了有史以来第一个电视节目（图4），让人们同时看和听到了鲜活的视频画面（动态画面和声音），正式宣告了电视的诞生。1940年代至50年代中期，电视节目一直采用“

3、直播”（05）的方式进行播放，因为当时的录像技术没有充分发展，不能进行后期编辑加工等处理，摄像机的功能作用比较简单，类似于现在的摄像探头。这就是摄像技术的电子直播阶段。3 录像机与磁性材料到了1950年代中后期磁带录像机的问世并逐步完善。这样就可以使摄像机拍摄的视频画面很好地存储下来，打开了后期的剪辑加工的大门，也促成了录像和后期剪辑的交互发展。从1970年代开始，电视节目的制作播放基本实现录播方式，电视荧屏因此变得丰富多彩了。摄像技术从单一的摄取到摄录的转变，在拍摄的同时对拍摄的内容进行存储(06）。这一磁录摄像时期，在摄像技术历程中是非常重要的一环，它既是摄像工作自由、便捷和丰富的开端，也

4、是后来数码摄像的重要基础。4 数码摄像时代从1990年代开始，摄像技术入了数码时代。摄像机所拍摄的音视频影像等信息直接转换成数码化信息，并快捷地储存于电脑硬盘或软件中，使拍摄、制作和传播更加方便。跨入21世纪后，数码摄像占据了摄像技术发展和市场消费的主流，成为人们摄像工作的首选。数码时代摄像器材日新月异，当今摄像机的技术指标和功能非常强大。就拿影像清晰度这个最重要的技术指标来说，几十年前最好只有VCD的初级清晰度，十年前就提升到DVD的标清清晰度，五年前又飞跃到720P的高清和1080P的全高清清晰度。而且还在不断升级。5 摄像技术的发展历程从手动到自动、从机械到智能、从人工到电脑、从分离到合

5、体的过程，存储介质也是从电子到磁录、从磁带到光盘、从光盘到硬盘、从有带到无带的变化。近些年摄像技术又有了全面的拓展，摄像不再局限于摄像机本身所为，而是发展到了诸多日用工具上。如手机摄像、数码相机摄像、交通监控摄像等等。摄像进入每个人的日常生活里，人人都可以是摄像师。三 影像是如何形成的光学成像原理摄像工作原理摄影摄像的基本原理，主要源于小孔成像原理（针孔成像）（图1)，这是人们最早发现的成像原理。小孔成像原理是指景物的影像可以通过一个小孔，在小孔另一侧的封闭空间里形成倒立的影像。小孔成像原理最早被画家应用在绘画方面。7世纪时，在欧洲就有一些画家利用小孔成像的原理制造了绘画暗箱（Camara）,

6、暗箱把外界景物折射到箱子里的玻璃板上，画家就按此勾描景象的轮廓（图2）。1 光学成像原理随着人类的探索发现，人们又发现了凸透镜的成像原理。凸透镜成像原理是指景物反射出的影像光线透过凸透镜的汇聚，可以在凸透镜另一侧成一个倒立的正像（图3）。凸透镜成像原理是所有摄影摄像工作的基础，也是各种镜头的设计基础。凸透镜成像原理2 摄像机的工作原理通过镜头形成的影像，必须固定和显示出来，才能保证人们自由方便观赏，这就要靠摄像机内的光电感光元件来记录、转换、存储影像。从实质上看，摄像机成像工作过程是一个光电接收与转换的处理过程（图4）。首先参与的是摄像镜头的成像，摄像镜头根据凸透镜成像原理，将景物的影像投射到

7、感光元件所在的焦平面上，位于焦平面的感光元件通电后接收影像光线，将影像处理成不同信号的电路输送到摄像机的中心处理器，处理器对收到的信号进行再处理，然后存储到存储介质上。这时如果存储介质是磁带，摄像机要将信息数据转化成电磁信号存储到磁带上。如果介质是闪存卡之类的现代存储设备，则以数据形式存储到介质，完成摄和录两部分过程。3 人眼与摄像机成像的异同一是调节光线有不同。摄像机镜头靠人工调节进光量、或由自动曝光程序控制进光量；人眼可以自动化调节明暗，如从黑暗的室内到强烈阳光下时，会睁不开眼睛，闭眼片刻后，就能逐渐看清强光下的景物。反之亦然。 二是视觉感受差异大。人眼可以在白雪到黑炭这样明暗差距极大的范

8、围内（以上）工作，并能迅速调整获得合适的视觉影像。而摄像机感光元件就做不到，只适宜以下的明暗差距。若被摄景物的明暗亮度之比超出了影像明暗比值范围，就得不到理想的影像。过亮部分雪白一片，过暗部分漆黑一片，两者都缺乏影像的层次和细节。三是光源色相白平衡。不同光源（色温不同）照射到白色物体上，呈现不同的颜色，如钨丝灯下会偏橙黄色，日光灯下会偏浅蓝色。人眼观看不同光源的照射，可以自我调节，克服色差，将不同灯光下的白色物体都视为白色（实际上有差别）。摄像机感受光色时，如果不进行光源的白平衡调整，就会出现白色不白的问题。现在数码摄像机可以通过白平衡装置调节，来适应不同光源光色的变化，保证白色的正确还原。四

9、 影像的基本知识太阳光经过三棱镜折射后分散出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。这七种单色光称为光谱色，不可再分。将七色光混合后又可还原为白色的太阳光。现代物理学认为，光是电磁辐射的一部分。电磁波谱范围很广，包括波长为数百米的无线电波至波长为10-13的射线。肉眼可见的光，是电磁波的一部分。雷达波、X射线也是电磁波的一种，这些光按波长来区分，便可看见彩虹颜色的变化（图5）。1 光的常识人眼可见光与光谱人眼只对波长在380纳米至760纳米这一狭窄范围内的光敏感，这一范围内的波谱就是光谱，不同波长的光呈现出不同的颜色（图6），如波长在380430纳米之间的光为深紫色，波长在450485纳米之间

10、的光为蓝色，485495纳米之间的光为青色，随着光波由短到长的变化，光色也发生相应的色彩变化。不同波长的色光均匀混合后，就形成人们常见的白光（如日光）。 七色光中，红色光波长最长，紫色光波长最短。红色光之外有肉眼看不见的电磁波光线，叫红外线，紫色光之外有肉眼看不见的电磁波光线，叫紫外线。光线的波长越长，越偏向红色，波长越短，越偏向青色。2 视觉残留原理视觉残留又称余晖效应，最先由英国伦敦大学教授皮特1842年所提出。它是指人眼在观察事物时，外界光信号传入大脑神经需要经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不会马上消失（图10）。这种残留的视觉称为“后像”，视觉的这一现象就被称之为“视觉残

11、留”。也就是说，当物体在快速运动时，我们人眼所看到的影像消失后，人眼仍然能够继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像视觉残留现象。这是由视神经的反映速度造成的，其时值为1/24秒，是动画、电影、电视等视觉媒体形成与传播的根据。3空间透视在立体空间的展示上，透视关系非常重要。透视有两种表现形态，即线条透视和空气透视。线条透视也称几何透视，其特点是物体的形体近大远小、近高远低（图11），物体在空间延伸向远方最终汇聚在一点消失。空气透视也称梯度透视，其特点是物体的色彩明暗近深远浅、近浓远淡（图12），物体在空间延伸向远方最终混与空气一体。近浓远淡空气透视也称梯度透视，其特点是物体的色彩明暗近深远浅、

12、近浓远淡（图12），物体在空间延伸向远方最终混与空气一体。空间透视的形成与空气的洁净程度有直接的关系，雾霾可以让空气透视更容易出现和强化。4 镜 头影片中所指的镜头，并非物理含义或者光学意义上的镜头，而是指摄像机不间断录制的一段画面（图13）。镜头是承载影像、能组成整部影片的基本单位，任何一部影片都是由一个个“镜头”（画面）组成的。孤立的一个个镜头，经过编辑有机连接起来，构成一个段落或场面，若干个段落或场面构成完整统一的影片。在前期拍摄中，镜头是指摄像机从开启到关闭之间不间断摄取的一段画面的总和；在后期编辑时，镜头是两个剪辑点间的一组画面；在完成片中，一个镜头是指从前一个光学转换到后一个光学转换之间的完整片段。5 像素与画面质量数码摄像机采用的感光元件不是胶片，而是数码化的图像传感器光电芯片。这块光电芯片