高清摄像机几个技术难题的解决方法—以松下AJ-3700高清摄像机为例

蔡月忠

广东技术师范学院 广东广州 510665

高清摄像机几个技术难题的解决方法—以松下AJ-3700高清摄像机为例

蔡月忠

广东技术师范学院 广东广州 510665

高清电视相对标清电视技术标准上有很大差异，一方面表现为高清设备操作要求更为科学、严格，需要更多辅助设备对摄像机进行控制；另一方面高清设备同时也给创意者更大的自由发挥空间，但前提是创作者必须熟悉设备的技术特点。结合松下AJ-HPX3700MC就高清摄像机技术及其应用问题进行探讨。

高清设备；曝光；聚焦；变频记录；伽玛选择

从电视摄像的发展历史看，它经历了胶片机、模拟机、数字机不同技术发展阶段。从模拟到数字、从标清到高清，总的看来电视摄录像设备走的还是实用性路线，即在实用的基础上提档升级，追求更高品质的画质、音响以及效果。可以看出电视正在从实用再现艺术形态向假借表现艺术形态靠近，即电视在艺术上向电影靠近。因此技术的进步是电视在艺术上向电影靠近的基石。

1 构图问题

松下公司AJ-HPX3700MC高清晰度摄像机除了具有P2卡、数字电影模式、直接生成数字反转片等优势之外，在很多方面也兼具高清设备的其他特点。在画面构图方面，高清电视和标清电视的差异，主要表现为画幅的不同，即16:9画幅和4:3画幅的不同，为了兼顾标清的播出，一般高清机都在画幅上增加了可选择性，即在高清机中配套了4:3画幅的选择性。同时从电视台播出现状看，高清拍摄，即16:9画幅往往要在标清频道播出，这样就需要在使用高清机拍摄时注意高清16:9画幅转为标清4:3画幅时的模式要求，这里一共有3种播出模式，即信箱模式、压缩模式和切边模式。不同题材、体裁的作品需要采取不同的播出方式，譬如电视散文就适宜于信箱模式，因为它属于抒情类的，所以要尽可能发挥16:9画幅视角宽的优势；电视新闻类一般对视频质量要求不高，往往采用压缩模式，它突出的是内容而不是形式；对于电视剧来说，强调的是特写艺术，所以往往可以采用切边模式播出。在播出时也要具体问题具体分析，不能强求一致。AJ-HPX3700MC在寻像器上具有16:9和4:3拍摄模式切换功能，拍摄时要考虑到播出的习惯以及拍摄作品的风格。摄像人员心中有了3种模式，可以在高清拍摄运用16:9画幅构图时，参考标清4:3画幅，然后思考如何兼顾二者。在用信箱模式时就要注意纵向构图要松，横向构图要紧，便于纵向压缩；压缩模式与前者相反，横向构图要松，纵向要紧；切边模式一定要在安全框内构图。实际上松紧的把握要充分利用好安全框，这样操作效果会较好。另外在AJ-HPX3700MC机身上，有寻像器和液晶屏，构图一般选用寻像器和外接大的监视器，而液晶屏主要是用于P2卡缩略图的剪辑。传统理论把电视看做是“特写的媒介”，但那是标清时代的观念，进入高清时代，人们所关注的不仅是“特写”，还有“特写”对象所存在的环境。因此摄像师必须转换观念，拍摄时给人的不仅是对象和细节，还要交代情境。此外，由于使用了16:9模式取景，在镜头处理上与常规的4:3模式也有较大的区别，水平方向视角的变大导致水平运动的物体在屏幕上停留的时间变长，考虑到人眼的视觉感受，可能要求摄像师加快摄像机镜头的摇摄速度，以加快镜头节奏。

2 焦点问题

高清摄像机的焦点不易聚实是习惯使用标清机的摄像师们共同的感受。原因很简单，高清镜头的模糊圈相比标清镜头的模糊圈变小了，在Z轴画面的纵深方向上，对焦区域变小了，导致镜头聚实精确性增强了。实际上，胶片摄影师、摄影爱好者以及通常使用定焦镜头的拍摄者，就不会有以上“误会”。所以采用定焦拍摄，改变拍摄习惯，增加外加的跟焦器，对于高清机的创作拍摄是有着重大帮助的。

松下AJ-HPX3700MC高清机在解决焦点不实方面，主要采用以下几种方式，一是采用定焦拍摄方式，即选择该镜头的最佳焦段进行拍摄；二是利用辅助聚焦功能，放大被拍摄对象的细节，增加肉眼的监控聚实能力；三是使用示波器进行监控；四是尽可能外接较大的监视器，突出被拍摄对象的细节；五是用皮尺量距离，保证成像最佳效果。以上方法中任何一种方式都可以单独使用，也可以综合运用几种方法，主要根据拍摄要求和效果指标而定，具体问题具体分析。

变焦镜头与定焦镜头的成像质量差别是很大的，主要原因是变焦镜头的屈光度产生像面漂移，而从镜头的生产角度看，没有一个生产者可以生产出每一个焦段都很标准的变焦镜头。一般情况下，变焦镜头的最佳焦段是50mm左右标准镜头部分。正确的调焦方法如下：不要采用标清预变焦的方法，而把高清变焦镜头当定焦镜头使用。即拍摄时，应把变焦镜头变焦至某挡焦距处(即适当景别)，直接在该挡焦距状态下精确调焦，直到寻像器中被摄主体的影像最清晰为止。

3 曝光问题

作为摄像摄影设备，实现光电转换的必备条件就是准确测光，可以通过设置功能键实现增加或删减光通量来达到要求。曝光问题与光圈、速度、感光度和感光材料伽玛特性有关。曝光问题主要集中在三方面，一是光源的问题，其中包括光的方向、强弱、饱和度、布光均匀性等要素，其中光的性质、色温、布光效果、强弱、方向和光比等问题是制约曝光的重要因素；二是光的感受材料，譬如CCD，CMOS等感光材料，涉及该材料的质量、大小、技术等问题，譬如感光度的设定；三是镜头，包括光圈、速度和镜头的质量等都会影响到曝光。同时光电转换还有一个伽玛校正电路转换特性，这些都构成了影响曝光的核心问题。摄像人员在使用数字摄像、摄影设备时，要实现准确曝光，主要是从光的性质，即光的色温、光的强弱即直射光或衍射光、光的光比，即对比度、光的减弱速度、光的饱和度即布光均匀效果等方面入手。所以摄像员运用摄像机拍摄对象时，必须意识到光照环境、光电转换的特性、光电转换的设备镜头和光电转换的记录方式和材料。从AJ-HPX3700MC设备来看，该设备的高灵敏度即2000流明时灵敏度为F10，低照度为0.021流明即可变帧频为1fps、增益为+30dB。动态范围扩展(DRS)既实现了更宽的动态范围，又减小了强光造成的影响，新设计的两个(ND-CC)光滤色镜把摄像机的曝光控制范围扩大了。但是与SONY900相比，该设备在色温控制方面不够准确和合理，SONY900在色温微调方面比较方便、准确，能够很好地用色调表现创作主体的意愿。

对于高清设备来说，合理地使用自动曝光与手动曝光的转换是很重要的。一味依赖自动曝光控制往往会出现曝光不准确的问题，原因是自动曝光控制只是对半挡光圈以上光感有反应，在半挡光圈内摄像机自动曝光功能就显得非常迟钝，所以在利用自动曝光的基础上，还需要通过手动转换，依据示波器来实现更精确的曝光。同时通过不同斑马纹的设定作为辅助测光的手段，保证拍摄曝光均匀和细节层次感突出。保证摄像机正确曝光并且有层次和细节，还需要借助18%灰度板来实现。反射率为18%灰度板的作用主要是测定拍摄现场布光效果，而布光效果即光照是否均匀，光照是否过强过硬等直接决定高清机曝光的层次效果。

合理使用大屏幕的监视器也是实现摄像机曝光值准确的一个非常可行的办法。如果条件允许，尽可能采用高清晰度大屏幕，通过目测就可以正确控制曝光，这种措施是一个综合的解决办法。当然，监视器的正确调整是实现摄像机曝光值准确的保证。但在实际工作中，用示波器、大型监视器比较麻烦，尤其在高清发展的初级阶段，视频指标要求还不是很严格，而示波器加上测试卡，往往是一笔很庞大的开支，在户外也很麻烦，所以实际上只有拍摄造价比较高的广告片时才使用。

需要说明的是：视频信号的幅度为IRE 0%～110%，而在电视信号中可以使用的幅度为3%～100%，所以斑马纹的设定要依照电视信号的幅度来设定。

4 画面的清晰度

画面清晰度可分为垂直清晰度和水平清晰度。垂直清晰度主要取决于有效的扫描行数，实际上垂直清晰度相当于有效行数的70%(特效数)。水平清晰度又被称为绝对清晰度，即水平方向上实际显示的线条数，以线数来表示。一般来说电视清晰度由亮度、色域覆盖率大小、可视角、对比度、动静态清晰度和灰度等级等一系列指标共同决定。在实际操作中，我们认为电视画面的清晰度主要受以下几方面影响：一是照度，其中包括明暗对比度和保证充分曝光的光通量；二是镜头，其中包括镜头的透光性、镜头的遮光效果、镜头的结构和工艺材质等；三是感光材料大小、工艺和设计；四是防噪处理技术；五是数字处理技术。

其中人为可以控制的：一是照度，二是数字处理技术的调整，三是镜头的使用和调整。总的说来，设备本身的特点基本上决定了画面清晰度，譬如4000像素的摄像机比2000像素摄像机的清晰度高，逐行扫描的摄像机比隔行扫描的摄像机画面清晰度要高，而有防噪处理技术和防抖处理技术的摄像机就比相同档次没有此功能的摄像机画面清晰度要高，感光材料越大越好，工艺和设计越先进图像质量越好。所以创作时，对画面清晰度要求高的，譬如广告，就要选择硬件最好的设备，其次才是人为的控制和调整。

当然，人为的控制和调整也会进一步改善画面清晰度。主要原则就是布光要均匀，降低光线的对比度，同时光线的性质要柔软，才能增强对象表面的质感性。主要方法就是合理利用照相设备的测光表和反射为18%的灰度板，这些辅助手段都可以较好地改善画面清晰度。

AJ-HPX3700高清机在画质上与AJ-HPX3000一致，并没有新的突破，提高画质的办法主要是运用定焦拍摄的办法和利用灰度板调整布光效果，增加画面的层次感。

5 特效问题

在电影摄影机里，有一个必需的功能—可变帧频拍摄，类似胶片的可变速录像机的变速记录。AJHPX3700就具备这个特效功能，即可以模仿胶片摄影机的“快拍”和“慢拍”技术。帧频每秒1～30帧可调，可以拍摄出多种具有电影胶片感的特技效果。公司为该机专门开发的胶片伽玛曲线可以为视频摄像机带来如胶片那种自然的纹理和丰富的色彩。操作者可以通过菜单选择或调节伽玛曲线、反扫描开关、画面软硬度、暗部层次和宽容度来满足不同风格作品的要求。基本实现了以低成本再现胶片摄影机的全部功能，AJ-HPX3700MC有望在今后被更广泛地应用到如电影、电视戏剧、纪录片、广告、商业节目、音乐电视等领域中。

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Discussion about solution of some technological problems from HD camera: take the Panasonic AJ-3700 for example

Cai Yuezhong
Guangdong polytechnic normal university, Guangzhou, 510665, China

It's a great difference from the technical standards of HDTV and SDTV. On one hand, the performance of high-def nition equipment operating requires more scientif c and rigorous, it needs more auxiliary equipment to control the cameras. On the other hand, HD devices also provide greater creative freedom play space for creators. But only if the creator must be familiar with the technical characteristics of equipment. This article will unity Panasonic AJ-HPX3700MC on the high-def nition camera technology and the application, such as HD exposure problem, focus problem, lighting problem, composition and other problems carries on the discussion.

high-def nition equipment; exposure; focus; frequency records; Gamma selection

2011-03-04 稿件编号：1103017

蔡月忠，本科，实验师。