摄像机的取景系统是用来观察景物和聚焦成像的重要部件,主要包括镜头、取景器(包括显示屏)两大部分。
一.镜头
镜头是摄像机的眼睛,通过它可以观察景物并形成影像。对于摄像机来说,它是非常重要的部分。摄像机的镜头有各种类型和参数,直接决定摄像画面的技术质量与艺术效果。我们应充分认识它。
1.镜头焦距
摄像机镜头虽然有很多种类型,但都是由透镜系统组合而成,包含许多不同的凹凸透镜,整体上可以看作是一个焦距不同的凸透镜,用来对景物进行成像。在镜头的镜圈上可看到一组数据:如F=50mm,或f=28mm等,这就是镜头焦距(FOCAL LENGTH)的标志。
什么是焦距?我们只要用一个放大镜(凸透镜),将阳光汇聚到一张白纸或枯叶上的一点,这一点就会烧焦,在光学上就将这一点叫焦点。从焦点到透镜中心的距离,在光学上称为焦距。因为镜头是由一组透镜组成的,所以焦距不是从镜头透镜中心点到焦点成像(聚焦)平面的距离,而是由透镜的主点算起。因此镜头焦距的定义即从镜头主点到成像聚焦平面的距离。每个镜头都有自己的焦距,焦距的不同决定了景物成像大小的不同。焦距越长,景物成像越大
2.镜头类型
在镜头的分类中,从焦距的固定与否来看,有焦距固定不变的定焦镜头,也有焦距可灵活变动的变焦镜头。从焦距的长短上来划分,则有长焦距镜头、标准焦距镜头和短焦距镜头三大类型。
(1)标准镜头
在镜头设计和制造中,与人眼视角大致相同的镜头(视角约为46°)被称为标准镜头。标准镜头的焦距长度与摄像机画幅对角线长度相近。例如,全画幅摄像机标准镜头的焦距范围一般为50mm左右。
标准镜头成像有三个特点:一是与人眼视觉感受相似;二是没有夸张变形;三是成像质量好。这类镜头很适合拍摄视觉感正常的画面,因此在要求真实、正常的记录类(新闻、资料)题材中用得很多。
(2)广角镜头(短焦距镜头)
焦距短、视角广于标准镜头的镜头为广角镜头。例如,全画幅摄像机的广角镜头焦距在9mm~38mm、视角在60°~180°。其中焦距在20mm左右、视角在90°左右的为大广角镜头。而焦距在10mm左右、视角接近180°的为“鱼眼镜头”。广角镜头拍摄的画面,视野宽阔,空间纵深度大,可以展示强烈的立体感和空间效果。同时,对被摄物体的成像具有较大的透视变形作用,造成一定的扭曲失真。这种变形失真会随着视角的增大而加剧,所产生的影像效果近于奇特怪。
(3)长焦距镜头(望远镜头)
焦距长、视角小于标准镜头的镜头为长焦距镜头。例如,全画幅摄像机的长焦距镜头从100mm一直可到1000mm不等,视角从5°~30°不等。其中100mm左右的镜头称为中长焦镜头;200mm以上的镜头称为长焦镜头。这类镜头又称为长焦望远镜头,因为其具有放大成像的特点,能将远距离对象拉近,获得较大的影,而且拍摄时不会惊动被摄人物,很适合抓拍自然生动的画面。长焦镜头也有一种变形,就是会将景物压缩在一起,减弱景物原有的立体感和空间感。
(4)变焦距镜头
现在摄像机一般都会安装一个可变换焦距的镜头——变焦镜头,通过连续的焦距变化来获得不同的拍摄范围,在取景构图的操作变化上非常实用方便(图3-10)。同时,一般摄像机的变焦镜头上都装有电动变焦(自动伺服装置),可以使用电动马达驱动镜头变焦,操作更轻便。
目前摄像机用变焦镜头的变焦比都很大,一般在10倍(光学)左右,有不少的家用机甚至达到30倍(光学)以上。从广角到超长焦的工作范围,为我们的拍摄提供了极大的便利。
二. 取景器与显示屏
取景器和显示屏都是用来观察景物和安排画面构图的成像装置。当前摄像机常见的取景装置有三种。
1.电子寻像器
电子寻像器其实是一个小监视器,外面带有眼罩,以减少环境光线对摄像师取景的干扰。采用电子寻像器取景的优点是观看影像画面不会受到干扰,在室外强光下拍摄时很有用,而且非常省电,但也有取景误差和屏幕较小的缺点。
电子寻像器的显示画面有黑白与彩色两种。黑白寻像器可以让摄像师注意力更集中,便于构图的简化处理,黑白寻像器还可以调整画面亮度和反差来方便摄像师进行对焦取景。彩色寻像器的优点是更真实地反映景物的原貌,及早发现影像画面黑白与景物本身真彩色的误差,以便及时调整和准确处理画面色彩效果。因此,彩色寻像器已逐渐成为市场主流。
2.彩色液晶显示屏
彩色液晶显示屏是当前最广泛使用的取景装置,无论是专业、非专业的摄像机,还是照相机和手机,都是以彩色液晶显示屏为主导,有些摄像机只有这一种寻像取景装置。彩色液晶显示屏用以取景有很多优点,画幅较大便于观看,图像色彩逼真,而且可以多角度翻转调整,方便摄像师取景和拍摄画面。另外,它不仅能用于取景,还能察看所拍摄的完成影像和“菜单”功能。如果说缺点也很突出,就是强光直射下容易受到干扰,难以看清楚画面影像。
3.外接监视器
外置液晶监视器(包括电视机)是高级和专业的取景装置,通常只有专业电视台、影视公司才会使用。外接监视器的屏幕尺寸较大,一般在20英寸左右,类似于小电视机。只要将摄像机的视频输出端口和外置液晶监视器连接后就可工作,摄像师通过监视器的画面来操控拍摄。超大面积的监视器无论是观察取景,还是回看画面,都能看得清晰而准确,很好地保证了摄像工作的成功率。
三. 感光成像装置
感光元件负责接受镜头获取的光学影像、转换固定并保存下来,当镜头吸纳摄取外界的光学影像后,需要由摄像机内的感光元件(感光成像装置)来接收处理、转换固定并保存下来,以便观看和加工制作。
1.感光元件
数码摄像机的感光成像装置就是图像传感器(光电芯片、光敏芯片)。它是一块布满千万个光敏点(像素点)的几何形硅晶体片,通光、曝光时可感受和记录外界光线的信息,并转换为电参数,同时转换为数字信息。之后再经过计算机运算处理,就得到一幅数字影像的数据文件。
图像传感器主要有CCD或CMOS两,两者各有优缺点。但近年来科技研究的突破,使得CMOS芯片在工作效率和制造成本上都有明显的优势。所以在目前市场上,安装CMOS芯片的摄像机已占据主导地位。图像传感器的面积大小、数目多少(像素)决定了摄像机的成像质量,也能反映出机器的档次和性能。在高档和专业摄像机上,图像传感器的面积大、像素高。同时,图像传感器的数目有1个和3个之分,以3个为最佳,一般低档摄像机上只有1个芯片。
2.图像传感器的规格
数码摄像机有各种品牌和样式,但在像素相同的前提下,感光元件大的摄像机,比感光元件小的摄像机可接受更多的信息和细节。所以,感光元件的面积越大越好。
感光元件大小的单位是英寸,常见的有1/3英寸、1/2.5英寸、1/2英寸、1/1.8英寸、1/1.7英寸,其分母越大,芯片的面积越小。有时也会用长×宽的具体数据(如22.7mm×15.1mm)来表示感光元件的实际大小。
当前数码摄像机的感光元件芯片绝大多数是微小画幅和135画幅两种(图3-16)。若把这些数码摄像机的感光元件面积尺寸,按从大到小排列起来,就很容易看清它们之间的大小区别了。以135全画幅芯片尺寸为100%,APS-C芯片在50%左右、4/3系统芯片约占25%、1/1.7英寸芯片以下只占其5%左右。
3.等效焦距与画幅尺寸
需要提醒的是,凡是非全画幅芯片的摄像机,镜头焦距都应按全画幅来计算和转换(即等效焦距值)。芯片尺寸与镜头焦距(变化倍率)的对应关系是:如果是全画幅尺寸的摄像机,镜头焦距不变;如果是1/2.5英寸的摄像机,镜头焦距×6倍也就是说,只要是非全画幅尺寸的各类摄像机,标记镜头焦距要放大相应的倍率——等效焦距,才是该镜头的实际焦距。这一点,在每一台摄像机的说明书上都有相关的标示。
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