1、光圈的作用

光圈控制是攝像機(jī)的基本功能之一，攝像機(jī)所面對的景物亮度變化范圍很大，因此要隨時隨地調(diào)整光圈，才能保證圖像質(zhì)量，否則就會破壞畫面的彩色平衡，失去度層次的變化。

景物重現(xiàn)的亮度不僅與本身特征有關(guān)，而且與照明光源的照度有關(guān)。由于攝像機(jī)中的CCD器件所能承受的明暗強(qiáng)度是有限的，而且這個限度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自然界景物亮度和光線的變化范圍。為適應(yīng)不同的照明條件，在攝像機(jī)的變焦距鏡頭中裝有限制入射光束大小的可變的圓形光闌（俗稱光圈），通過改變光闌孔徑控制進(jìn)光量。光闌孔徑越大，進(jìn)光量越多，反之進(jìn)光量越少。進(jìn)光量的多少與孔徑的面積成正比。此外，投射到CCD器件上的實(shí)際亮度還與鏡頭的焦距有關(guān)。在一定的照度下，焦距長則亮度低，焦距短則亮度高。通常用光圈的實(shí)際孔徑與焦距之比來表示鏡頭的實(shí)際透光系數(shù)（即相對光圈，用F值的分?jǐn)?shù)表示）。F值有F1.4、F2、F2.8、F4、F5.6、F8、F11、F16、F22，并按平方根的倍數(shù)遞增，相應(yīng)的光圈面積每檔減少一半，進(jìn)光量也減少一半，也就是說，攝像機(jī)鏡頭所成像的照度與光圈值的平方成反比，光圈值越小，照度越大，像就越亮。為滿足F值的要求，變焦距鏡頭中就光圈與變焦距環(huán)是連動的，只要光圈F值相同，投射到CCD器件上的亮度就相等。此外，光圈也影響著景深的表現(xiàn)，光圈小景深范圍大，光圈大景深范圍小。由于有了一系列的光圈值控制著鏡頭的進(jìn)光量，因此攝像機(jī)能在亮度變化較大的范圍內(nèi)靈活選擇和正常工作。

2、調(diào)整原理及方法

攝像機(jī)有自動光圈和手動光圈兩種控制方式。自動光圈的基本原理是：根據(jù)被攝景物的照度，利用視頻信號的反饋，使光圈作相應(yīng)的擴(kuò)大或縮小，保持合適的進(jìn)光量，從而得到規(guī)定的輸出信號強(qiáng)度，使攝像機(jī)視頻信號的白色電平保持在規(guī)定的數(shù)值上。當(dāng)所攝取的景物照度大時，攝像機(jī)的視頻信號幅度隨之增大，若超過規(guī)定的信號電平，自動光圈電路將產(chǎn)生相應(yīng)的電壓去控制鏡頭光圈，使其關(guān)小，直至視頻信號輸出幅度符合要求為止；若景物照度變低，自動光圈電路將調(diào)整光圈使其開大，增加視頻信號的輸出幅度。

被攝取的光像通過分色棱鏡成為紅、綠、藍(lán)三個基色光，經(jīng)各自的CCD器件轉(zhuǎn)換為基色信號，通過信號處理電路后，將紅、綠、藍(lán)三個視頻信號同時送入非相加電路，選其電平最大值作為自動光圈控制的輸入視頻信號，然后送到檢測電路，利用峰值檢波或平均值檢波測其最大幅度或平均值，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓（因拍攝環(huán)境千變?nèi)f化，檢測電路的輸出多數(shù)采用以平均值為主，峰值為輔的折中值），最后送往比較電路，將檢測電路輸出的直流電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，用其誤差信號來控制光圈的電動機(jī)進(jìn)行光圈調(diào)整。若高于基準(zhǔn)電壓，誤差信號為負(fù)，使光圈關(guān)小，直至誤差值為零；反之，誤差信號為正，光圈變大，從而使視頻制作信號保持在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)電平上。

目前，專業(yè)級或廣播級的攝像機(jī)采用自動光圈調(diào)整和手動光圈調(diào)整以及即時自動光圈調(diào)整等控制方式，以處理不同條件下的景物亮度變化。

自動光圈調(diào)整是將光圈選擇開關(guān)置于自動（A）處，攝像機(jī)則根據(jù)被攝景物的亮度及時跟蹤，自動調(diào)整光圈，控制鏡頭的進(jìn)光量，避免圖像的亮處失去灰度層次和破壞彩色平衡，能適應(yīng)一般條件下的景物亮度變化。手動光圈調(diào)整是將光圈選擇開關(guān)置于手動（M）處，并根據(jù)畫面的需要調(diào)整光圈環(huán)，對于逆光、亮度突變、對比度極強(qiáng)以及畫面要求特殊效果等情況，能獲得較好的效果。即時自動光圈調(diào)整是將光圈選擇開關(guān)置于手動（M）處時，持續(xù)按下即時自動光圈調(diào)整鈕，光圈將臨時性地切換成自動光圈調(diào)整方式，利用自動光圈調(diào)整電路檢測被測景物的亮度變化來調(diào)整光圈，松開按鈕后返回手動狀態(tài)，光圈將固定在被調(diào)整好的數(shù)值上。

3、調(diào)整技巧

光圈的調(diào)整是攝像人員在拍攝過程中的一項(xiàng)基本操作。攝像人員肩扛攝像機(jī)，右手操作變焦和錄制開關(guān)，左手調(diào)整聚焦環(huán)，既要對焦又要構(gòu)圖，在難以顧及環(huán)境亮度的變化情況下進(jìn)行實(shí)地拍攝。由于拍攝環(huán)境和條件的復(fù)雜性，攝像人員往往采用自動光圈控制方式來處理被攝景物的亮度變化。

特殊條件下自動光圈調(diào)整技巧

自動光圈不需要事先進(jìn)行測光來調(diào)整光圈，解決了攝像人員在拍攝過程中難以隨時把握環(huán)境亮度變化而及時調(diào)整光圈的矛盾，有助于集中精力尋找拍攝角度。特別是對于不同亮度的景物進(jìn)行緩慢的推、拉、搖、移等技巧性拍攝時，能根據(jù)被攝景物的亮度變化自動調(diào)整光圈；對于人物的特寫或者反差不大的景物進(jìn)行順光、側(cè)光或逆光拍攝時，能獲得曝光質(zhì)量很好的畫面效果。但是，自動光圈調(diào)整電路是根據(jù)一般的拍攝條件來確定視頻信號平均值檢測和峰值檢測的折中值。在實(shí)際使用中，因受設(shè)備條件和工作環(huán)境的限制，兩者的比值不能隨意調(diào)整，而且它不能檢測前景與背景亮度反差的面積比（即在同一畫面中亮度高的面積與亮度低的面積之比）。在同樣亮度反差的環(huán)境下，若面積比不同，光圈的調(diào)整也不同，所以自動光圈很難適應(yīng)同一畫面中出現(xiàn)亮度反差過大的情況。

在被攝主體亮度低而周圍景物亮度高的環(huán)境下，若使用自動光圈進(jìn)行拍攝，主體將曝光不足，色彩損失。例如，拍攝以陰天為背影的樹木，由于天空的亮度很高，樹木的亮度很低，因而樹木嚴(yán)重曝光不足，色彩損失殆盡而變黑，綠色的樹木將是黑白圖像。在被攝主體亮度高而周圍景物亮度低（如舞臺上演員的亮度比背景的亮度通常高出3～4倍）的環(huán)境下，則主體曝光過度，色彩損失殆盡而變白。在運(yùn)用推、拉、搖、移等技巧拍攝平均亮度不一致的景物時，光圈將隨著景物的亮度變化而作相應(yīng)的擴(kuò)大或縮小，使畫面的亮度不斷變化，造成忽明忽暗的效果。例如，鏡頭從室外轉(zhuǎn)向室內(nèi)，畫面將出現(xiàn)先暗一下再重新亮起來的現(xiàn)象；在拍攝談話場面過程中，若一個穿著白色服裝的人進(jìn)入，光圈就會縮小，好像環(huán)境中的亮度突然下降，從而影響畫面的藝術(shù)效果。由此可見，自動光圈不適應(yīng)在任何環(huán)境下使用，它存在以下不足：①因?yàn)槭且云骄炼葋砜刂乒馊?，所以?dāng)拍攝高反差的景物或進(jìn)行逆光拍攝時，會有一部分景物明顯曝光不足，畫面的色調(diào)層次受到破壞；②當(dāng)表現(xiàn)運(yùn)動的情景時，由于某些淺色物體的移動會使光圈忽大忽小，畫面的亮度不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；③由于是利用反饋信號進(jìn)行比較放大再通過驅(qū)動電機(jī)來改變光圈的大小，因此當(dāng)景物的亮度發(fā)生變化時，光圈也隨之改變，這個變化過程影響了藝術(shù)的表現(xiàn)效果。所以，近期生產(chǎn)的攝像機(jī)采取如下方法來提高拍攝圖像的質(zhì)量。

（1）設(shè)立自動光圈檢測窗口。在自動光圈檢測電路之前加入有關(guān)檢測窗口，即僅檢測窗口以內(nèi)的視頻制作信號的平均值或峰值，而忽略窗口以外的景物，有利于提高逆光拍攝的圖像質(zhì)量。但在拍攝運(yùn)動的明亮物體時，若主體進(jìn)出檢測窗口的瞬間，會使窗口區(qū)域的亮度發(fā)生變化，造成光圈的改變，從而導(dǎo)致畫面的亮度也出現(xiàn)較大的變化。

（2）增加逆光和聚光功能。在復(fù)雜的環(huán)境下，攝像人員難以掌握好手動光圈的調(diào)整技術(shù)，有些攝像機(jī)增加了逆光和聚光的自動光圈補(bǔ)償功能。在背景明亮的逆光環(huán)境拍攝時，按下逆光補(bǔ)償鈕，光圈將在自動光圈的基礎(chǔ)上加大一檔左右。在高亮度的聚光燈前拍攝時，按下聚光補(bǔ)償鈕，就能得到亮度電平減少的圖像，以免亮度過強(qiáng)而出現(xiàn)白熱化的效果。

（3）附加自動光圈微調(diào)功能。演播廳中使用的攝像設(shè)備常具有自動光圈微調(diào)功能。在自動光圈的基礎(chǔ)上，通過選擇視頻峰值和平均值的比例，用遙控單元進(jìn)行光圈調(diào)整，有助于提高圖像質(zhì)量，但這只能在拍攝在條件和工作性質(zhì)允許的情況下使用。