高速摄像（共10篇）
高速摄像 篇1
0 引言
轴流脱粒装置的性能优越、适应性广、脱粒较完全、籽粒与颖壳等分离充分, 在实际生产中得到广泛的应用。因此, 对轴流脱粒装置进行深入研究显得十分必要[1 - 4]。近些年来, 国内外的一些研究学者在轴流装置脱粒过程中的高速摄像分析方面做了很多的研究。国外在这方面有所建树的研究学者有李昇揆、川村登、P. I. Miu及Heinrich等[5]。我国的研究学者在这方面也取得了显著的研究成果, 如2010 年, 衣淑娟教授以螺旋叶片、板齿组合式轴流脱粒与分离装置为研究对象, 利用高速摄像在线拍摄技术, 对在不同滚筒转速条件下, 稻谷运动的方向、速度等与滚筒转速之间的关系进行了深入的研究并得出重要的结论, 为水稻联合收割机脱粒滚筒的改进提供了理论依据。但是, 和国外发达国家相比, 我国在水稻收割机的研究方面虽然已经有了很大的进步与提高, 还远远达不到发达国家的研究水平, 仍然在喂入量与脱分装置的能力不匹配、脱净率很低和籽粒破碎程度很高等方面存在一些不足之处[6]。为此, 综合分析了国内外水稻轴流收获技术研究的现状, 在前人研究的基础上, 利用高速摄像机在线拍摄技术, 对自行研制的板齿式轴流脱粒与分离装置稻谷的整体运动过程、断穗的脱粒过程和不同滚筒转速下自由籽粒的运动过程进行分析与研究, 旨在为进一步改进脱离滚筒性能提供参考。
1 试验装置
试验装置由平皮带输送机、过桥、螺旋叶片带板齿滚筒、凹板、摄像窗口、高速摄像系统、支撑架、出料口、接料车、电动系统、笔记本电脑、数据采集系统, 以及电控柜等组成[7 - 9], 如图1 所示。
试验在滚筒转速500r /min、喂入量0. 5kg /s、板齿间距16cm、导向板导角45°、顶距30mm、凹板间隙30mm、凹板栅格尺寸16mm × 50mm、凹板包角180° 的条件下进行。试验材料为空育131, 对选取的试验材料进行测量: 平均茎秆长度68. 2cm, 含水率为21. 5% ; 谷物与杂草的比例为1. 5 ∶ 2. 1; 籽粒含水率18. 7% 。
在线拍摄的高速摄像机的具体参数如下: 产地是美国 ( 拍摄的频率和分辨率分别为500 帧/s和1 024* 1 024 ) ; 两侧的光源采用的均是1 300W; 脱分装置前部的顶面拍摄 ( 与拍摄位置的距离为1 156mm) ; 存储在线拍摄的高速摄像数据采用的是金士顿133X高速CF卡 ( 容量和读取速度分别为32GB和20MB /s) 。高速摄像图像观察和数据转存的计算机选用的是CPU为P4 2. 6GHz处理器、内存为512MB; 利用的是MIDIAS和Excel软件对采集的数据进行分析和绘图;距离和长度的测量采用的是卷尺和直尺[8 - 11]。
2 试验结果与分析
2. 1 稻谷整体运动过程分析
在脱离滚筒转速为500r /min、稻谷的喂入量为0. 5kg / s、板齿间距为16cm、谷物的含水率为21. 5%的条件下, 对高速摄像机采集到的视频图像进行慢放得知: 谷物流在进入轴流脱分空间以后, 错综复杂地交织在一起, 随着导向板的推动再加之受到板齿的抓起力的共同作用, 形成具有一定厚度的稻谷层; 稻谷层沿滚筒轴线方向螺旋向前涌动, 在向前运动的过程中, 一部分籽粒在脱粒板齿的打击力下被脱离, 一部分籽粒的脱粒过程是在齿侧间、脱粒板齿顶部与凹板弧面上的揉搓作用下进行的。由于此脱粒过程反复的进行, 最终99% 以上的籽粒实现了与茎秆之间的分离落入接料车内。同时, 在整个脱粒的过程中还产生了大量的短茎秆、碎叶等轻杂物和少量的断穗[12]。
2. 2 断穗运动和脱粒过程分析
2. 2. 1 断穗运动过程分析
在滚筒转速500r /min、喂入量0. 5kg /s, 利用高速摄像机从脱分装置前部拍摄口拍摄到的板齿式轴流脱粒脱分空间内断穗脱粒过程的一组图片, 如图2 所示。
对高速摄像机采集到的视频图像进行分析之后把断穗的脱粒过程分为脱离前、脱粒中和脱粒后。对图像慢放可以观察到: 断穗脱粒前在脱分滚筒内的运动轨迹为抛物线; 当断穗第1 次被滚筒中高速旋转的板齿打击之后产生翻转, 1 号籽粒在外力的作用下克服了枝梗的拉力实现了与茎秆之间的分离; 接着断穗继续向前运动, 当第2 次与滚筒内高速旋转的板齿碰撞之后, 2、3 号籽粒从断穗上被脱下来[13]。
2. 2. 2 籽粒运动的正交分析
利用MIDAS采集软件和EXCEL作图工具将断穗上籽粒的运动轨迹和速度进行了采集和处理。得出3个籽粒的运动轨迹及速度图, 如图3 所示。由籽粒的的轨迹图3 ( a) 知, 3 个籽粒各自的运动曲线与脱粒滚筒轴线方向的夹角可以判断出籽粒受打击的力度以及打击后沿切线方向的运动能力。其中, 1、2、3 号籽粒与轴线方向的夹角分别为80. 02°、40. 90°、45. 58°。可见, 1 号籽粒的夹角最大, 说明1 号籽粒切线方向的运动能力要比2、3 号籽粒的切向运动能力强。
图3 ( b) 、 ( c) 、 ( d) 为断穗脱粒前后籽粒运动速度的曲线变化图, 图3 中的vt、vz和v分别代表切线方向速度、轴线方向速度和合成速度。通过对这3 个速度图的观察和分析可知, 3 个籽粒在脱粒前后的速度和方向都有所改变。下面分析这3 个籽粒的碰撞前后的运动情况: 1 号籽粒在受到滚筒内高速旋转的板齿的打击之后速度由脱粒前的8. 87m /s急剧增加至1616m / s, 大约增加了2 倍; 当速度达到17. 46m / s时籽粒的运动区域平稳。此时, 切线方向的速度vt为20m / s左右, 轴向速度约为6m / s, 切向速度是轴向速度的3 倍多, 可见切向速度vt是构成合速度的主导因素。2 号籽粒碰撞前后的速度和运动的方向都发生明显变化, 平均速度由碰撞前的11. 32m /s迅速增加至22. 65m / s; 碰撞后, 切向速度vt随着时间的增加而快速增加, 当约达到16. 78m /s时趋于平稳, 轴向速度v在碰撞前后的速度的变化范围在8 ~ 15m /s之间, 变化幅度小于切线方向的速度。因此, vt是构成合速度的主导因素。此时3 号籽粒碰撞后速度由碰撞前的15. 98m / s增至120. 87m / s。可见, 脱粒后3 号籽粒的运动速度变换范围最大, 运动的平稳性要好于脱粒前[14]。
2. 3 不同滚筒转速下自由籽粒运动过程分析
在喂入量为0. 5kg /s的条件下, 当滚筒转速分别为500、600r /min时, 在稻谷脱分空间内各采集10 个自由籽粒, 轨迹和速度图如图4、图5 所示。由图4 ( a) 、图5 ( a) 自由籽粒的运动轨迹可知: 1在无外界干扰的情况下, 板齿式轴流脱分空间内大多数自由籽粒的运动轨迹为直线, 且与轴向成一定的夹角不断地沿着滚筒轴向向前运动, 夹角各不相同差异较大。2多数自由籽粒在脱分空间内作正向运动, 少数自由籽粒的运动方向为反向[15]。
由图4 ( b) 、图5 ( b) 可知: 在脱分空间内3 种滚筒转速下自由籽粒的运动状态可以分为3 种形式: 高速运动、中速运动和低速运动。在脱分空间内大部分自由籽粒作中速运动。当滚筒的转速发生变化时, 自由籽粒的运动速度也随之变化, 当滚筒转速由原来的500r / min增加至600r / min时, 自由籽粒的速度变化范围由10 ~ 20m /s增加至12 ~ 30m /s。可见, 自由籽粒的合成速度随着滚筒转速的增加而增大[16]。
3 结论
1) 谷物流在进入板齿式轴流脱分空间以后, 谷物流错综复杂地交织在一起, 随着板齿的推动再加之受到高速旋转的滚筒上板齿的抓起力的共同作用下, 形成具有一定厚度的稻谷层。稻谷层沿滚筒轴线方向螺旋向前涌动, 在向前运动的过程中, 一部分籽粒在脱粒板齿的打击力下被脱去; 之后的脱粒过程是在齿侧间、脱粒板齿顶部与凹板弧面上的揉搓作用下进行的。谷物在脱分空间内运动主要是受切线方向、轴线方向以及径向3 个方向的速度矢量的影响, 在这3 个方向速度影响的结果下, 使一部分籽粒克服了茎秆的拉力实现了与茎秆之间的分离。
2) 断穗在脱分空间内的运动方式为翻转运动, 运动轨迹近似抛物线, 断穗在脱分空间内的运动不稳定, 由于碰撞、揉搓等因素的影响断穗的速度易出现波动。随时间的变化, 断穗的速度有减小的趋势, 断穗脱下来的籽粒与整穗脱下来的籽粒运动状态相似。
3) 在无外界条件干扰时, 自由籽粒在脱分空间运动中基本作直线运动。一定条件下, 多数自由籽粒在脱分空间内作近似匀速直线运动, 多数自由籽粒处于中速运动状态。当籽粒经常与板齿等发生碰撞之后, 运动轨迹、运动速度与运动方向都有所改变。同时, 籽粒的运动速度与滚筒转速有关系, 滚筒转速增大, 运动速度有所增加。
高速摄像 篇2
高速摄像机凭借着其高频率的拍摄速度进而能够捕捉到一些高速移动物体的运动轨迹，从而能够得到一些人们肉眼所无法观察到的画面，如运动员入水的一瞬间、乒乓球擦边、气球爆裂的一刹那等，人们发现高速摄像机下的镜头进入可以看得如此细致，清晰，这样高速摄像机被人们应用的越来越广泛，有着越来越多的需求，工业、农业、军事、航天航空、科学研究等领域也都有涉及。
高速摄像机用来观察材料动态变形破坏过程是最好的不过的了，我们都知道物体在变形的过程中一般太快或者太慢都让你无法捕捉，而高速摄像机便很好的解决了这一问题。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置对高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行动态拉伸和压缩加载。利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对不同加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析。
闪电摄像之谜 篇3
有个小男孩爬到树上去掏鸟窝取蛋，这时树被雷电劈了。小男孩的胸前清晰地烙上他爬过的树的图像，还有一只呆在枝头的鸟和旁边的鸟窝。
1892年7月19日，两个黑人在宾夕法尼亚州被闪电击毙，当时他们在公园的一棵树下躲雨。
当人们脱下他们身上的衣服时，死者的前胸留下了闪电发生地点的照片，上边还有一片略带棕色的橡树叶以及藏在青草中的羊齿草。树叶和羊齿草的图像如此清晰，连肉眼也能看见最细小的筋络。
1976年夏季的一天中午，黑云密布，大雨欲来。美国密歇根州农民阿莫斯·皮克斯见到院子里有成群的黑猫在狂叫，他拾起棒子轰走它们，就在皮克斯高举着棒子朝猫群劈下来的一刹那，电闪雷鸣，黑猫全都惨死在地。与此同时，皮克斯也感到周身剧痛，手脚痉挛，他踉跄地奔回屋中。
妻子见他左腿的裤筒连同长统靴已被雷电自上而下撕裂，再一望丈夫的秃头，秃头上赫然印出一只清晰的黑猫的影像，活灵活现，令人心惊。
皮克斯的妻子立即拿来肥皂、洗涤剂、刷子，打算把丈夫头上的影像清洗掉，可是黑猫影像怎么也去不掉，牢固地印在丈夫的秃头上。第二天，皮克斯头上那奇怪的“黑猫像片”却自行褪色变淡，至中午时分全部消失了。
1957年，美国一位牧场女工在雷雨中工作，忽然巨雷一响，她虽未被劈死，但感到胸部作痛。解开上衣才发现，竟有一头牛的影像印在胸前。
在俄罗斯，有一个行人遭到雷击后，全身上下的衣服全都不见了，只找到了一只衬衫的袖子和几个皮靴上的铁钉。10分钟以后，他恢复了知觉，看到自己全身一丝不挂，感到非常奇怪。
在奥地利，一位医生下班回家后，发现钱包被人偷走了。他的钱包是用玳瑁制成的，上面有用不锈钢镶着的两个互相交叉着的“D”字，这是他名字的缩写。当晚，医生被人请去抢救一个被雷击的外国人，那人躺在树下，已经奄奄一息。医生在检查时突然发现那人大腿皮肤上清晰地印有同他钱包一模一样的两个“D”字，结果，就在这个外国人的衣服口袋里找到了那个钱包。
这种“雷电摄像”在现实生活中曾多次发生。1766年在法兰西的一个村庄，有一个人对着一棵刚遭雷击的树站着，他忽然发现自已的胸膛上竟有这棵树的图像。
1853年8月26日，美国也发生了类似现象：一个女孩站在一扇窗前，窗外有一棵小枫树，一道闪电过后，人们发现这个小女孩的身上印上了这棵小树的图像。俄罗斯也发现过一个孩子身上在雷雨天印上精细的树枝和树叶的图像。
1984年7月10日，辽宁省鞍山市郊区一位85岁、失明14年的老大娘王小妹，在一阵雷鸣电闪之后，居然重见光明。类似的例子在国外也发生过。1980年6月4日，失明9年的美国人罗宾逊，他正在屋外一棵大树下避雨，却不幸被闪电击中，醒来后，他拖着无力的双腿回家睡了一觉，傍晚睡醒后，他竟能看到屋里的一切。1980年，印度一位双目失明的老人，在一声炸雷后，也重见了光明。
1956年夏季的一天，美国肯辛顿地区发生了强烈雷击，一个落地雷垂直打在一个畜牧场地上，掘出一个直径30厘米、深9米的深洞。这个洞后来成为当地居民饮用的一口水井。
探索闪电摄影现象的形成原因，据资料介绍有人从地球是一个大磁场这一事实出发，推测在磁场强度较大的环境里，在适宜的温度、湿度条件下，大自然能够以某种未知的机理，储存人物和动物的形象，在同样的条件下，像录像机一样重新放出来。
高速摄像 篇4
风筛式清选装置是联合收割机的重要组成部分,它直接影响整机的工作性能。近年来我国已经研制出多种新型清选装置,尽管在参数设计和优化方面进行了许多工作,但清选性能差异很大,还需做很多的理论和试验工作[1]。
目前已有的基本理论是物料在筛面上的定常运动理论,即清选筛采用不同的运动学参数时,便可使物料在筛面上出现以下4种运动形式:相对静止、正向及反向滑动、抛掷运动。但定常运动规律,由于没有考虑颗粒与筛面之间的碰撞作用,只适用于物料初始速度为零的情形[2]。有文章对振动筛面上单颗粒运动规律进行了分析,发现其具有非线性运动规律[3,4,5]。
本文采用非线性运动理论对物料在清选筛面上的运动规律进行分析,并采用高速摄像结合数字图像处理的方法对分析结果进行了试验验证。
1 物料与清选筛面的碰撞运动模型
1.1 物料与清选筛面的碰撞模型
假设物料颗粒为小球体,筛面运动规律为:y=Asinωt。A为筛面振幅,ω为筛面振动频率。物料与筛面之间为弹性碰撞[2]。建立物料运动模型如图1所示[7]。其中,τ为筛面切向,n为筛面法向,F为气流对物料的作用力,即
式中m—物料质量;
kp—物料漂浮系数;
v—气流与物料相对运动速度。
根据动量守恒定理得
式中1V—物料与筛面碰撞前速度;
V2—物料与筛面碰撞后速度;
W1—筛面碰撞前速度;
W2—筛面碰撞后速度。
分析:(1)沿筛面切向,对碰撞不起作用,动能守恒,在该方向速度分量保持不变,即
(2)由于清选筛为刚性连接,且物料质量远小于筛子质量,碰撞过程不会影响筛面运动速度,即
1.2 物料与清选筛面的运动模型
设物料在第j次与筛面碰撞的时间为tj,由Holmes弹跳球模型可知
式中Un(t j)—tj时刻物料碰撞前法向速度;
Vn(t j)—tj时刻物料碰撞后法向速度;
Wn(t j)—碰撞前后筛面法向速度;
µ—碰撞恢复系数(0≤µ≤)1。
物料在第j+1次趋向筛面的速度近似等于第j次离开筛面的速度,即
若物料与筛面碰撞时间与其上升、下落时间相比可以忽略不计,则有
式中g*—物料法向加速度;
β—气流场方向倾角。
由式(7)和式(8)可以得出第j+1次碰撞和第j次碰撞的非线性迭代关系
式中—振动方向线与筛面的夹角。
对式(10)和式(11)进行变换可得到如下映射
2 物料周期运动稳定性分析
颗粒在筛面上周期跳动稳定性和映射式(12)的不动点是等价的。所以讨论不动点P的稳定性就可以用映射式(12)的Jacobi矩阵的特征值来判断。其Jacobi矩阵为
根据其特征方程解得
本文采用的物料颗粒为大豆,筛面材料为钢板,通过试验得到大豆颗粒碰撞筛面的恢复系数µ=0.43。通过数值分析可得:
(1)当r=3,循环值为0.289329和-0.289329,省去负值,为周期分叉;
(2)当r=4.749,循环值为-3.13602,3.14542,-3.14723,3.13782,省去负值,为1倍周期分叉;
(3)当r=4.793,循环值为-3.0733,3.04035,-3.23298,3.27135,-3.07141,3.02653,-3.24883,3.2883,省去负值,为2倍周期分叉;
(4)当r>4.81,经过2000次迭代求解之后,仍然是混乱无规律的,表现出混沌状态。
3 物料非线性运动规律的讨论
定义非线性振动指数
1)当0
2)当颗粒跳动出现两个稳定的不动点,由于负值不符合筛分的实际情况而舍去,所以颗粒最终以稳定速度在筛面上跳动,即周期分叉运动;
3)当颗粒跳动出现4个稳定的不动点,舍去负值,颗粒在筛面上跳动两次作为一个周期,即倍周期分叉运动;
4)当颗粒运动呈现混乱状态,不存在稳定的不动点,物料在筛面上的运动呈现混沌运动状态。
4 试验研究
为了验证上述理论的可靠性,采用高速摄像机对物料在筛面上的运动进行拍摄并采用图像处理方法[8,9,10]得出物料在筛面上的运动轨迹。
4.1 试验装置
采用的高速摄像系统是美国Redlake公司产的CR2000高速数字摄像系统及小型物料清选试验台和辅助光源等。
小型物料清选试验台试验参数:筛面宽度为260mm,筛面长度680mm,振动筛面倾角α为4.65°,振动方向角为42°,筛面初始前水平振幅为40mm,筛面初始前垂直振幅为10.7mm,筛面初始后水平振幅为38.7mm,筛面初始后垂直振幅为25.6mm,离心风机出风口倾角β为25°。
高速摄像系统试验参数如下:
摄像机到筛板距离/mm:700
焦距/mm:12.5
曝光时间/µs:1998
帧速/帧·s-1:250
图片尺寸:512×384
试验系统示意图如图2所示。
4.2 试验分组
由前面物料非线性运动规律的讨论,选取了曲柄转速分别为205r/min,235r/min,260r/min,285r/min。其具体分组情况如表1所示。
已测得离心风机转速800r/min,贯流风机转速为950r/min,离心风机在出风口倾角为25°情况下筛面前段的气流速度v为8.41~8.58m/s,取平均值8.5m/s。
4.3 试验结果及分析
图3(a)~(d)为在不同曲柄转速,物料颗粒在筛面上的运动情况。
图3(a)中曲柄转速为205r/min,物料颗粒从抖动板落在筛面上以后,由于弹性碰撞作用在筛面上进行了几次小幅度的跳动,并最终稳定在筛面上与清选筛面一起运动。
图3(b)中曲柄转速为235r/min,物料颗粒在筛面上做几次幅度较小的跳动并最终紧贴在筛面上做前后滑行运动,未能出现近似周期分叉运动。分析原因:理想的周期运动状态应该是物料与清选装置系统的一种共振现象,而实际情况是筛面摩擦状态并非处处一样,共振条件不易满足。
图3(c)中曲柄转速为260r/min,物料颗粒在筛面上做以一大一小两次跳跃作为一个周期的跳动,近似出现倍周期分叉运动。
图3(d)中曲柄转速为285r/min,物料颗粒在筛面上的运动为先经过一个幅度由大到小的跳跃期间出现了向后跳跃的情况,然后跳跃幅度突然增大,并夹杂了在筛面前滑和后滑的运动,处于混沌运动状态。
5 结论
1)以物料周期运动稳定性分析为基础对物料非线性运动规律进行讨论,得出物料在筛面上的整个运动过程体现了定常运动规律和非线性运动规律的结论。
2)搭建高速摄像系统对物料在筛面上的运动过程进行拍摄,通过对摄像机进行标定处理及采用数字图像处理的方法得出物料在筛面上的运动轨迹图,分析发现物料颗粒运动能近似遵循非线性运动规律。
3)物料在筛面的运动规律是影响透筛率的重要因素,混沌运动状态对于提高透筛率是有益的。
本文的研究内容对于风筛式清选装置的结构调整和工作参数优化设计具有指导意义。
参考文献
[1]李耀明,邓玲黎,丁为民.小型联合收割机清选装置的技术分析[J].农机化研究,2004(3):55-56.
[2]闻邦椿,刘树英.振动机械的理论与动态设计方法[M].北京:机械工业出版社,2002:28.
[3]Feanti?ek Peterka,Tadashi Kotera,Stanislav?ipera.Explanation of appearance and charac-teristics of intermittency chaos of the impact oscillator[J].Chaos,Solitons and Fractals,2004,19:1251-1259.
[4]Guanwei Luo,Jianhua Xie.Bifurcations and cha-os in a system with impacts[J].Physica D,2001,148:183-200.
[5]刘初生,赵越民.振动筛面上单颗粒运动的非线性特性的研究[J].矿山机械,1999(1):45-46.
[6]李耀明,林恒善,陈进,等.基于神经网络的风筛式清选气流场研究[J].农业机械学报,2006(7):203-204.
[7]孙进.基于高速摄像的风筛式清选装置中物料运动规律的研究[D].镇江:江苏大学,2007.
[8]Rafael C.Gonzalez,Richard E.Woods,Steven L.Eddins.Digital Image processing Using MAT-LAB.[M].北京:电子工业出版社,2006:283-289.
[9]N.Nishino,K.Takahashi,H.Kawazome.High-spee-d-2-D image measurement for plasma-wall inte-raction studies[J].Journal of Nuclear Mater-ials,2005,337-339:1073-1076.
特殊探头摄像 篇5
使用设备
索尼HVR- Z1C摄像机
HPR-804P摄影探头 3.7MM
电池电源12伏 120mA
HPR-804P摄影探头
DV机操作灵活，轻巧方便，单车手在骑的过程中就可以拍摄一些难度较大的画面 。即使这样仍然不能满足单车高难度的飞、跳、攀、跃、定立和旋转360度的拍摄要求。单车手手持拍摄，既有一定的危险性，画面又晃动得非常厉害。而我们采用的摄像探头加DV机录制的办法，就是把DV机的放像部分当成录机使用，VCR REC双键就是开始的录制键，由摄像探头部分引出两根线，其中一根视频与DV机录像部分连接，另一根需要和供电（12伏蓄电池）部分连接，它起到为摄像探头供电的作用。
因为摄像探头体积小，只有火柴盒大，所以可以很方便地安放在单车车架和人体的任何部位，我们第一个机位就是把摄像探头放在单车后轮插架的位置，调整好拍摄角度，探头用大力胶固定粘牢，录像机和蓄电池一起放在单车手的后背包里，就OK了。它可以拍到单车和地面急速行进时的关系，又可以拍到脚踩单车时的状态，因为镜头和车体绑在一起是同步的，所以拍出来的画面非常稳定，同时拍摄的单车前轮、地面的景物和脚蹬的前后转动又非常有冲击力。第二个机位是把镜头粘在单车手的下巴上，虽然被贴的人有些难受，但镜头可以对着前轮的方向拍摄，仿佛自己主观镜头一样，带着观众一起飞跑，让观众从另外一个角度真切体验和感受单车手疾驰、跳跃、腾空、攀爬和旋转360度惊心动魄的全过程。
拍摄经验
摄像头型号的种类很多，可根据自己的需要和拍摄对象的不同在市场选择适合自己的摄像头，摄像头在安放时一定要用大力胶粘好，为了减少镜头晃动，可在镜头和被粘物体之间贴一块双面胶来减轻镜头的震动，镜头和DV的连接线既不能太长也不可太短，太长容易被剐掉太短容易被拉断，所以也要用胶带粘好，尤其线和机器的插头部分最好也用胶带粘好，防止掉线和虚接影响录制。
高速摄像 篇6
随着国家经济的强盛,我国电视转播技术和节目制作水准已与国际高水平接轨,逐渐步入了高端制作的阶段。国内电视观众对电视节目的关注,也从单纯关注事件结局逐渐向关注事件信息和高质量的内容细节发展。比如对于高等级的体育赛事转播,电视观众在注重赛事进程和结果的同时,还希望对赛事中的关键点得到多角度、多方位、多种表现手段的直播和情景再现。
对于电视转播系统构建而言,要满足电视受众多角度、多方位的视觉需求,可以通过增加系统中的摄像机讯道数量、配置适应各种景别拍摄的摄像机镜头,在特殊位置安置特种摄像机,包括在空中架设索道、地面布设轨道等手段获得。但是,即便是添加了这些手段,受众得到更多的是视觉角度,并不能满足受众对于高速运动中稍纵即逝的关键点进行精细再现的视觉需求。
如何对高速运动实现高清晰的精细重放,电影制作中“慢镜头”的拍摄方式给了电视很大启示。正常情况下电影放映机和摄影机的转换频率同步,即每秒拍24幅,放映时也是每秒24幅,这时银幕上出现的影像是正常速度。如果摄影师在拍摄时加快拍摄频率,如每秒拍48幅,而放映时仍为每秒24幅,银幕上就会出现慢动作,这就是通常所谓的“慢镜头”。由此可见,“慢”画面的实现是通过“多”内容的拍摄而实现的。对于电视图像慢动作的实现,为了保持图像清晰度同样需求足够的图像信息。图像信息记录得越精细,越能得到高质量的慢速重放图像效果。
上世纪70年代初期,英国Videologic公司设计出第一个高速记录视频系统,其应用领域主要集中在科学研究与工业测试上。随着电子技术的发展,应用于广播电视的高速摄像机以及相应配套的多通道视频重放设备逐渐推出。汤姆逊公司研发出世界第一台可用于广播电视转播制作的高清高速摄像机——LDK6200,并在2004年雅典奥运会上得到成功应用。随后其他厂家二倍速,三倍速摄像机及重放系统的出现,在很长时间内应用至今,对体育赛事以及其他相关节目的制作起到了画龙点睛和锦上添花的作用,成为了高等级体育赛事以及大型转播系统必备的设备,可谓不可或缺。
但是,重放速度能否更慢、图像质量能否更好,一直是从事广播电视工业研发人员和各家电视台及制作公司的关注目标。电影和电视工程师协会(SMPTE)定义要进行平滑流畅的慢动作重放至少需要的帧率为128FPS,速度远超过三倍速,在业内也形成了高速摄像机,超高速摄像机的划分。在2008年北京奥运会中,应用于高等级体育赛事、帧率可达到2600FPS的超高速摄像机首次以实验使用的形式引入中国。
近年来,随着大规模集成电路、数字压缩技术以及光纤传输技术的发展和成熟,超高速高清摄像机从实验阶段进入了标准化和规模化生产阶段,在高等级赛事得到了普遍采用。比如“2010年足球世界杯”的电视转播,超高速摄像机的慢放镜头在赛事转播上得到了大量使用,并且给电视观众留下了深刻印象。
另外,由于超高速摄像机可以具备超高帧率的记录方式,除了在体育赛事中展现赛事进程的运动细节外,还可以展现任何物体的运动细节,比如:鸟类、昆虫、动物以及水滴等运动过程的全部细节展现。这些高质量的超高速慢放镜头使电视观众享受到了无法用肉眼直观感受的效果,更具视觉冲击力。因此,超高速摄像机除了被较好地应用于体育赛事转播中,还被专题类、文艺节目以及广告制作,片花等节目编导的广泛关注。
二、超高速摄像机与高速摄像机的比较与构成
1.超高速摄像机与高速摄像机的区别
(1)记录帧率
●由于高速摄像机是标准摄像机的三倍速,它是以帧率为每秒75帧(25帧x3)的速度记录动态图像,其最佳慢动作回放速率是实时标准速率的1/3。因此,也被称为三倍速高速摄像机。
●目前,不同品牌的超高速摄像机有着各自的最高记录帧率。如:比利时I-MOVIX公司的Sprintcam VvsHD超高速摄像机.其最高记录帧率可达2600 FPS,堪称“最慢”,其回放速率约为实时标准速率的1/100。因此,称为超高速摄像机。可进行超高速拍摄,实现超慢速重放。
(2)工作原理
●高速摄像机:可将摄像机拍摄的三倍速实时数据,通过摄像机光缆实时传输给摄像机控制单元(CCU)进行信号处理。经过CCU处理好的三路HD-SDI,传输到与之对应的第三方硬盘服务器(如EVS)各自的记录通道中。慢动作重放时,三路信号合成,构成三倍速慢动重放效果。
●超高速摄像机:由于该摄像机采取高帧率拍摄,大数据量的图像信息传输受到了传输带宽的限制。因此,在信号接收端(CCU)无法实时得到摄像机捕捉到的信号数据。为此,超高速摄像机通常在摄像机机头内部建立高速缓存器,所摄取的图像信息在该存储器里进行循环存储。传输到CCU端的图像信号是从存储器调用的一路HD-SDI回放信号,此路片段回放信号传输给EVS,进行慢放处理和精彩编辑。另外,在CCU和EVS之间还可通过RS422接口控制,实现超高速摄像机与EVS在片段上调用上的联动。当缓存器溢出之后,缓存器会“删掉”旧的图像信息,“补捉”新的图像信息。应该说,超高速摄像机与高速摄像机的不同点,除了帧率高、速度慢、图像细节精细外,其片段记录方式也是超高速摄像机的特点。
2.超高速摄像机硬件构成
目前,世界上超高速摄像机的主流品牌有多家。中央电视台现有比利时I-MOVIX Sprintcam VvsHD超高速摄像机和日本NAC-IKEGAMI Hi-motionⅡ超高速摄像机两种品牌。其硬件构成大致相同,均是由摄像机机头、摄像机控制单元CCU、控制面板OCP以及慢动作控制单元JOG/SHUTTLE等四部分组成。
下面以NAC-IKEGAMI Hi-motionⅡ超高速摄像机(以下简称NAC超高速摄像机)为例,介绍其主要工作原理。基本系统构成如图2所示。
(1)摄像机头
光敏度是超高速摄像机是否具有高图像分辨率的决定因素之一。根据摄像机成像原理,摄像机记录帧率越高,每帧图像可用的光就越少。NAC超高速摄像机采用可变速3CMOS光学器件,利用3CMOS技术,增强型影像处理器以及画面闪烁校正功能等先进技术,实现了高影像分辨率.使摄像机更加灵敏并且能更为真实地进行色彩还原;最高记录帧率为1000帧/秒;机头内部存储器为96GB。
镜头使用方面并无特殊要求,根据摄像机拍摄范围选择大倍率箱式镜头、普通广角及标准镜头,能适应各种场景的拍摄需求。
(2)摄像机控制单元CCU和控制面板OCP
NAC超高速摄像机与标准摄像机一样,也是通过一条摄像机通用高清光缆与CCU相连。CCU为标准的3U机架尺寸,可以便捷地安装到转播车标准机柜内。
其OCP控制面板也与标准摄像机的控制面板类似。可以方便进行自动白平衡/黑平衡(AWB/ABB)调整;记录帧速调整整体增益调整红绿蓝通道增益(RGB Gain)调整色温调整;传感器增益调整;以及图像伽玛、拐点、色度、饱和度、光圈、底电平调整、画面闪烁校正调整等等。
实际使用时OCP控制面板的主要调整及使用经验;
●白平衡(AWB)调整:在色温选择正确时进行调整。保证超高速摄像机与转播系统标准讯道摄像机基础色彩一致。然后通过RGB分路增益的细调,实现整体参与制作的讯道色彩的一致性;
●记录帧速(FPS)选择:根据拍摄内容,现场照度以及呈现效果选择合适的记录帧速。根据使用经验.对于体育赛事的足球、篮球一般为300FPS、跳水一般为500FPS;
●黑平衡(ABB)调整:由于可变速度CMOS的特殊性,每次在进行与CMOS相关参数(如电子色温值、记录帧速、AWB等)调整之后,都必须做ABB调整;
●增益调整:通过光圈、传感器增益《SENSOR GAIN)及通道增益(GAIN)调整可使画面成像质量达到最佳状态。在正常照度下,图像亮度依赖于手动光圈调整图像信号幅度。当光圈调整不能解决问题时,可通过增益的微调解决图像亮度与标准讯道一致的问题。但是原则必须是图像噪波能够容忍为前提。由于传感器增益调整造成的图像噪波小于通道增益调整,因此,在增益调整时应先增加传感器增益SENSOR GAIN,再考虑调整通道增益GAIN;
●画面闪烁校正(FLCR):通常把该功能打到ON,之后调整FLGA增益,增益越高,闪烁越小,通常在+3dB或+5dB即可。
(3)慢动作控制单元JOGSHUTTLE
在JOG/SHUTTLE方面,NAC超高速摄像机与常用的EVS操作面板有些不同,其面板设计更像是早期的录像机面板设置,如图3所示。
NAC超高速摄像机可以将记录时间分成若干段,方便慢动作操作员更好地选择存储。摄像机机头存储器最多可分成8个BLOCK。选取的BLOCK太多,每个BLOCK存储的视频片段时间就越短,可能会出现无法表现选取片段全过程的现象;但若选取的BLOCK太少,虽然每段视频的记录时间变长了,但可能会错过精彩瞬间。所以二者是相互矛盾的,实际使用时,一般选取3-4个BLOCK即可。
3.不同品牌特点分析
对于标准摄像机而言,它主要的性能指标有:分辨率,灵敏度、信噪比、色彩还原特性及自动控制功能(如黑白平衡调节、自动增益控制、电子快门设置等等)。一台优质的超高速摄像机应在满足广播级摄像机性能指标的基础上,还拥有以下优势:
●尽可能高的记录帧率能力;
●在高帧率的记录方式下保证尽可能高的回放图像质量;
●独立的记录通道,确保实时记录和回放不遗失节目信息;
●与现有转播系统中硬盘慢动作重放系统(EVS)有效连网,实现素材共享。
现对Ⅰ-MOVIX Sprintcam VvsHD和NAC-IKEGAMI HimotionⅡ两种品牌超高速摄像机进行性能指标比较,如表1所示。
(1) I-MOVIX Sprintcam VvsHD超高速摄像机
优点:
●最高记录帧率可达2600FPS,处于世界领先地位,凸显超高速特征。中央台在该摄像机使用初期,在“2010年中国网球公开赛”的赛事转播中捕捉到昆虫展翅、网球运动员挥拍、网球与球拍接触变形以及外表面绒毛的瞬间洒落等瞬间,这些精彩细腻的图像展现,是人肉眼无法觉察和观看到的,如图4所示;
●与现行慢动作回放系统(EVS)可实现素材片段自动推送,所推送片段可在EVS指定位置逐一自动生成,且片段推送时间极短,方便操作人员及时调用;
●慢动作控制单元JOG/SHUTTLE与常用的EVS操作面板设计相似,操作简便易行。
缺点:对环境照度要求高,尤其在室内低照度条件下,回放图像暗淡,闪烁,无法令人满意。
近期,I-MOVIX公司加快产品更新步伐,最新推出新一代超高速摄像机一—双模式超高速摄像机,拥有极致慢速模式和10倍速慢速模式等两种工作模式。针对不同节目需求选择适合的工作模式。在帧率要求一般、室内低照度的条件下,显著提高了回放画面质量。
(2) NAC-lKEGAMl Hi-motion ll超高速摄像机
优点:
●采用3CMOS成像原理并使用增强型影像处理器,其色彩还原能力与成像方面较为突出;
●利用频闪校正设计以及高灵敏度,有效提高低照度条件下回放图像的质量;
●与EVS XT3服务器搭配使用时,使用EVS XT3操作面板即可替代原超高速慢动作控制单元JOG/SHUTTLE,实现联动。
缺点:
●最高记录帧率只到1000FPS,适用一般帧率的节目需求,慢动作回放效果不能足够“慢”;
●在与除EVS XT3以外版本的服务器(如XT2)搭配使用时,需要手动进行回放素材片段存储。
应该说,两种摄像机性能各有优势:以欧系厂家为代表的I-MOVIX Sprintcam VvsHD摄像机,着重体现高帧率记录性能,适用于高帧率要求,环境照度好的应用场合,如:射击,飞碟、龙舟、高尔夫以及纪录片特写镜头的超高制作和外场录制。以日系厂家为代表的NAC-IKEGAMI Hi-motionⅡ摄像机着重体现画面质量,适用于一般帧率要求,环境照度有限的场合。如:体操、篮球、游泳、乒乓、花样滑冰等室内赛事的超高制作。由此可见,中央电视台针对不同制作需求配置了两种超高摄像机产品,在外场转播制作中实现了相辅相成的功效。
三典型应用
近年来,超高速摄像机使用日趋频繁,在体育、文艺、专题类节目中发挥了重要的作用。
1.体育节目——2012年伦敦奥运会体操比赛
自从中央台引进超高速摄像机至今,已经在多个大型综合体育赛事中的重点项目以及国内举行的重要单项国际体育赛事中成功使用。如:2010年广州亚运会、2011年深圳大运会、2012年上海世界游泳锦标赛、2013年全运会以及2010-2013年中国网球公开赛、上海田径钻石联赛、国际马拉松等多项重大体育赛事的转播制作。
由于积累了以上大赛的使用经验,在2012年伦敦奥运会体操赛事公共信号制作中,超高摄像机在转播制作中得到了很好的应用,为信号制作添色不少。
(1)制作背景
中央电视台自承担2004年雅典奥运会赛事公共信号以来,多次承担了国际大赛的公共信号制作任务,具备了相对成熟的专项赛事制作队伍。鉴于2008年北京奥运会的制作水准,奥组委广播电视制作公司(OBS)委托中央电视台承担伦敦奥运会体操公共信号制作任务。
通常一般规格的体操赛事转播(如全运会)只使用一套转播系统,采用“项目选择”和“机位转移”的方式对赛事进行有选择性的赛事转播。但对于高等级的体操赛事(如奥运会、世界锦标赛等,为最高A等级赛事),鉴于赛事本身的等级和规格以及各国持权转播商对自家参赛运动员在赛场表现的关注程度,电视转播的公共信号要求覆盖到每个项目和每个运动员。因此,针对个体持权转播商的分项赛事信号以及多数持权转播商需要、能够体现赛场赛事精华的综合信号成为了高等级赛事信号制作的必须。相应国际公共信号制作等级,标准和技术投入也为最高等级(A级)。
●信号制作方面:采用体操赛事最高级别制作形式,即“6+1信号模式”。即对同一场地的同一时间内举行的6个单项赛事进行独立制作。与此同时,在6个单项赛事信号基础上制作1路综合信号;
●系统配置方面:使用欧洲4辆大型高清转播车,采取“一车两制”的制作方式(三辆转播车做6个单项信号,一辆转播车制作综合信号),完成7个信号的制作;
●设备配置方面:7套系统使用了包括标准、高速、超高、无线、微型、轨道、升降臂、遥控等54台摄像机。其中对3台超高速摄像机采用了“矩阵分配”、“时段分配”。“集中操作”的运作方式。
(2)应用特点
由于系统设计合理,指挥和调度系统畅通,特别是超高速摄像机操作员对使用设备的熟悉以及三年多在超高岗位的练兵,应该说,三台超高速摄像机在各个单项赛事的成功运用,为奥运体操电视转播增色不少。
●整体信号制作使用了3台超高速摄像机。在系统设置上首先进入I系统,其调控和信号分配均在I系统进行。也就是说,I系统具备调用三台超高速摄像机的权限。由于场地的限制,三台摄像机各自对应3个分系统,每台超高速承担两个(或两个以上)赛事项目。根据比赛进程和精彩程度及时调整机位与拍摄项目,在充分表现比赛进程的情况下兼顾赛场花絮与观众画面的扑捉,并进行精彩重放;
●由于采用的是“一车两制”的方式,进入分系统矩阵的超高速摄像机信号分别参与了两个不同赛事的制作,赛事导演通过信号分配、通话调度和EVS慢动操作的通道分配,参与到自己分管项目的制作中;
●对7套系统中的19台EVS进行连网编辑,各个系统,特别是综合信号最大限度地对三台超高速拍摄素材充分利用;
●针对不同比赛项目特点以及导演的制作需求,调整记录帧速,呈现最佳图像效果;
●在展现运动员某些动作(如羊跳、劈腿、空翻等)时,适时采取变速方式播放片段,着重强调动作关键点,增加可视性;
●以超高速回放片段为主,进行赛事精彩编辑,达到电影蒙太奇效果。
具体如图5、图6所示。
2.文艺节目——第七届CCTV全国电视舞蹈大赛
(1)制作背景
CCTV全国电视舞蹈大赛是央视品牌大赛之一,是唯一的全国性电视舞蹈大赛。以其权威性、丰富性闻名,凭借其舞蹈的电视化呈现优势获得了很多舞蹈演员和编导的青睐,在舞蹈界和观众中颇受好评。第七届全国电视舞蹈大赛于2013年10月14日至20日在中央电视台一号演播大厅隆重举行,每晚全程直播。
本届舞蹈大赛在转播技术方案制定初期,节目导演就多次与转播技术人员充分沟通,共同探讨在文艺类晚会上使用超高速摄像机的可能性。并从艺术体操、花样滑冰等竞技与欣赏并举、且富有艺术表现力的体育项目入手,借鉴超高速摄像机在体育转播中的使用模式。首次在文艺类晚会上恰当使用超高速摄像机,达到锦上添花的效果。
(2)应用特点
●首次在文艺类节目中使用超高速摄像机。借鉴体育节目使用经验,将超高速摄像机的慢放与普速EVS精彩编辑以及在线包装系统有机结合，超高速摄像机对每位选手参赛作品的精彩点进行超慢重放,与标速EVS在作品中选取的精彩片段重放合理组接,为专家评委、主持人现场播报提供具备技术含量的高质量点评素材,最大限度丰富了评委点评与主持人现场报分两个环节的画面信息量,增加了直播的可视性;
●用超高慢放的形式对参与每场直播的每个选手作品的精彩点进行精彩编辑,并与片尾人员字幕滚条有机结合。最大程度地展现节目的精彩点加强节目的感染力。如图8所示;
●超高慢动操作员与摄像师充分沟通,事先观看舞蹈彩排,记录每个舞蹈的独有特点,将最精彩的瞬间呈现给广大观众;
●室内演播室、舞台光照变化较大,适当增加频闪校正增益、及时多次进行黑平衡(ABB)调整,确保低光照的情况下图像的质量。
3.超高速摄像机回放经验
如何使用好超高速摄像机,制作出令人惊艳的回放效果,笔者认为有以下几点经验:
●充分了解不同品牌超高速摄像机的技术特点和性能,为节目制作提供最佳的设备配置和系统构成;
●熟悉各个机型的操作规程。根据制作环境和系统特点,合理设置摄像机记录帧速、及时调整摄像机技术参数,如色温、AWB、ABB、增益等。调整出最佳超慢重放图像质量;
●最大限度地发挥超高速摄像机的技术特点,在镜头取景、慢放速度上有别于传统普速,高速摄像机慢动作回放。着重体现高速运动中的细节,碰撞、运动员表情,肌肉颤动等,在文艺节目中则更应注重美的展现,包括旋转、大跳以及灿烂的表情等;
●超高速制作人员应参与并重视节目彩排过程,充分了解导演意图,并与超高速摄像师及时沟通、相互配合,不错过节目的关键点,达到最佳回放效果;
●制作人员要培养自己的综合素质,无论对于体育赛事还是文艺节目的制作,都要具备灵敏的洞察力和精彩采集点的预判能力。
我们相信,随着科技水平的不断提高,电视制作理念的不断更新,特别是参与技术制作的水准不断攀升,超高速摄像机会在电视转播制作中发挥更好的作用,为不同的节目制作增光添色。
摘要：超高速摄像机在不同类型电视节目制作中的逐渐推广,给电视观众带来了全新的视觉体验,为电视传播起到了锦上添花的作用。本文详细介绍了超高速摄像机的工作原理、组成及应用现状,并简述了其在体育、综艺节目中的操作要点和应用实例。
高速摄像 篇7
工程实践中经常需要对快速移动小目标进行监视。在某些特定的场合,环境孤立且本身可能受到快速移动小目标的破坏,此时监视系统必须在环境内部安装且费效比成为设计的关键。因此,相比雷达等系统,视频监视系统成为最理想的选择,但高速摄像由于费效比太大而不适合此消耗性环境。
本文通过选择合适参数的非高速摄像机,在需监视环境周边合理布局,实现对快速移动小目标的视频信号采集。通过实时网络传输、视频记录黑匣子设计,构成一完整的监视系统。
1 系统功能设计
对于实际需求,系统具有如下功能:
a) 图像采集。对环境周边实施全方位监视,系统的摄像部分需配备指向不同方位的多台摄像机同时进行拍摄。同时,应保证目标通过单一摄像机视场的时间,以便可靠成像。
b) 图像记录。系统提供实时图像记录功能,系统的实时图像记录设备需要同时记录多路图像。当发生断电、短路、设备被毁等情况时,记录设备可自动停止记录并从电气上保证已记录的图像数据不被损坏。
c) 网络传输。系统提供实时图像网络传输功能,网络传输可单对单、单对多、也支持多播方式,管理主机可通过网络下载硬盘的文件,也可通过远程回放网络硬盘记录仪上记录的文件。
d) 数据保护。系统数据存储采用黑匣子,在冲击、水淹等恶劣环境下可保护数据完好无损。同时,黑匣子应便于寻找。
e) 数据恢复。系统提供地面数据恢复和处理设备,用于黑匣子内数据的事后恢复。
2 系统组成与原理
监视系统由图像记录分系统、网络监控分系统以及地面数据恢复与处理分系统组成。图像记录分系统主要包括多台摄像机、数字图像记录仪、电源、电缆等;网络监控分系统主要包括管理主机、显示系统、传输信号缆等;地面数据恢复与处理分系统主要包括地面数据恢复设备和图像处理计算机(含处理软件)。
分布于被监视环境各处的摄像机采集的图像信号经电缆送给数字记录仪并进行实时记录,通过H.264(MPEG-4.PART.10)全硬件压缩以及TCP/IP 协议进行实时网络传输[1]。若环境孤立实时传输有困难,可采用事后数据恢复与处理的方式解决。方案原理如图1所示。
3 摄像机选型及参数估算
采用多台摄像机同时摄像的方式实现全方位记录,摄像机和镜头的参数配置将直接影响系统的摄像机数量、复杂度和造价。
具体地,CCD(电荷耦合器件)摄像机的靶面尺寸和镜头的焦距决定系统所需摄像机的数量。按照目前可选用产品的参数,CCD摄像机的靶面尺寸与视场角的关系如表1所示。
注:-表示无此型号的产品;2/3英寸、1/2英寸和1/3英寸为靶面尺寸。
系统设计选型时主要考虑以下因素:
a) 在CCD靶面尺寸相同的情况下,选择较大的镜头焦距可增大监视距离(目标图像更大)。
b) 在镜头焦距相同的情况下,选择较大的CCD靶面可增大水平视角。
c) 摄像机数量不应过大,以降低系统的复杂度和成本,同时应兼顾现有成熟数字硬盘记录仪的通道数量。
d) 选型应兼顾可靠性、成熟度和市场情况。
若选择镜头焦距6 mm,按直径400 mm成像1个像素考虑,系统可监视的最远距离约280 m。若要提高监视距离,则需增大镜头焦距。
保持系统其他参数不变,可监视的最远距离提高4倍(至1 km)时,所需镜头焦距为:
焦距21 mm的镜头水平视角为:
若不考虑重叠,则至少需要的摄像机数量为:
焦距长、视角小,则目标通过单一视场(一台摄像机的视场)的轨迹长度短,结果是成像帧数少。
通过以上分析,有效监视距离和系统复杂度以及图像帧数互为矛盾。增大焦距(监视距离变大),必然会造成系统复杂度的增加和图像帧数的减少。
同时,标准PAL制摄像机的帧率为25帧/s,为保证目标通过视场时至少成2帧图像,视场的跨度应保证目标在其中运动的时间超过80 ms,则目标在单个摄像机视场内的运动轨迹长度和摄像机的快门速度就由目标速度决定。
因此,系统摄像机选型时应考虑快速移动小目标的速度。对高速目标,一般采用6 mm镜头,其可监视的最远距离为280 m。
4 摄像系统布局
摄像系统应覆盖整个被监视环境及周围区域,由多台彩色工业摄像机、镜头、护罩和同步控制器等组成。布局的关键在于使摄像机的监视区域尽量大。任何情况下,目标在至少一个单一监视区域内的运动轨迹长度大于20 m,以保证目标图像被可靠地拍摄。
图2是一实际应用的海上船舶监视摄像机布局图。摄像机分别位于船体中心线两侧且高于甲板,其中,摄像机C1、C2和C3、C4分别错开一定角度对准船中心,摄像机C5、C6对准船的两侧用于添补C1～C4未能覆盖的海域。
5 数据记录与保护
系统的数字图像记录仪选用慧宝科技的DVR8000型全实时8路数字硬盘记录仪,可实现视频信号和音频信号的实时H.264(MPEG-4.PART.10)全硬件同步压缩与记录,并将代码固化在Flash存储器中。硬盘上文件可以选择循环记录和非循环记录[2]。
图像数据保护采用黑匣子结构,其截面图如图3所示。
黑匣子由存储器和黑匣子结构组成,存储器采用小型化、适应高G环境的耐冲击硬盘,并封装在黑匣子结构中,以保护其不受外部环境的破坏。黑匣子结构由高强度钢制成,结构整体密封、防热、抗震缓冲处理,外部有浮标连接接口,方便在海洋环境中应用时的事后搜寻工作。
6 实时网络监视
系统采用的DVR8000型数字硬盘记录仪含有一个10 Mbit·s-1/100 Mbit·s-1自适应以太网口。网络功能支持TCP/IP 协议;网络传输可单对单、单对多,也支持多播方式;传输采用H.264 压缩方式;管理主机可通过网络下载硬盘的文件,也可通过远程回放网络硬盘记录仪上记录的文件。可方便地实现实时网络传输、远程文件回放和下载[3]。
系统支持流协议(RTP/RTCP、RTSP),并具有远程维护(可以通过应用软件或浏览器设置参数)和在线升级(可以通过网络在网络硬盘记录仪工作时升级其控制软件)功能。
7 事后数据恢复与处理
系统配备地面数据恢复设备和数据处理计算机。恢复设备用于从黑匣子中恢复图像数据,数据处理计算机内安装有图像处理软件,可对图像数据进行格式转换和编辑等后处理工作。
事后若数字记录仪仍可正常加电工作,则操作人员可直接用便携机通过记录仪的数据端口下载图像数据,并进行数据的事后处理;若记录仪已遭到破坏,则操作人员可取出黑匣子,并通过地面数据恢复设备恢复所记录的图像数据,恢复的图像数据通过数据端口可以下载到处理计算机,并进行数据的事后处理。
8 实际应用效果分析
8.1 对象
被监视环境为一艘海上船舶,约50 m长、7 m宽;快速移动小目标速度为900 km/h(250 m/s)。
8.2 应用
为了对船舶周边实施全方位监视,系统采用6台摄像机的方案,每台摄像机采用6 mm镜头,靶面尺寸为1/2″。摄像机选用SONY DC50工业彩色摄像机,镜头为日本AVENIR公司的自动光圈镜头,数字图像记录仪选用HBT DVR8000。因快速移动小目标对被监视环境可能造成的破坏很大,系统采用现场存储、事后处理的模式运作。
8.3 结果
本系统可监视的最远距离为280 m。经事后地面数据恢复及处理,成功发现了目标靠近、穿过、远离被监视船舶的3帧视频图像。
实际使用证明系统使用效果良好,实现了预期的目的。
摘要：工程实践中经常需要对快速移动小目标进行监视。在某些特定的场合,视频监视是一种较好的选择,但常用的高速摄像由于成本较高,所以不适合在消耗性环境中应用。在本设计中,利用非高速CCD(电荷耦合器件)摄像,通过实时网络传输以及视频记录黑匣子设计,实现了对特定环境中快速移动小目标的监视。方案还对系统指标及参数进行了估算,对摄像机的布局进行了论证,并分析了实时数字图像的记录与保护方法,介绍了数据恢复与处理的方法。实际应用效果证明,此方案合理可行。
关键词：视频监视,网络传输,黑匣子,数据恢复
参考文献
[1]曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,1996.
[2]北京中科惠宝科技有限公司.HBT DVR8000技术手册[Z].2003.
高速摄像 篇8
为了提高生产线的生产效率和生产规模,普通的机械手冲压线以及机器人冲压线的生产节拍已不再能满足轿车行业飞速发展的需要。为此在保证质量的前提下,考虑到提高机械化生产线的节拍,公司引进了2条德国Müller Weingarten的高速自动化(Speeder BAR)生产线。在本系统的拆垛工位配备KUKA机器人进行生产不停歇拆垛,板料对中一改往日的机械挡快定位,而采用目前较为先进的光学摄像系统进行板料对中定位,可以杜绝板料在与机械挡块撞击的过程中造成变形。为适应高速机械化的节拍,在拆垛站设置了2个机器人和一套高速机械臂装置,以便于板料更快速的进行传输(如图1)。
2 自动化形式的比较及优势选择
在规划冲压生产线时,进行方案比较至关重要。经过综合比较,选择了高速机械化系统(Speeder BAR),该系统具有以下的优势和劣势。
优势:较高的产量(约大于1 0%);减少端拾器费用(节省约60%);减少面积需求(约减少25%);较大的灵活性,运动曲线自由编程;较少的制件传输过程降低了制件损坏的危险;横梁结构导致制件传输振动最小;与紧凑型多工位压机兼容;土建费用节省10%;机械臂费用节省60%。
劣势:模具费用高;横杆的旋转角度及位移量相对于传统的机械手式自动化较小;与传统的机械手式自动化的端拾器(Tooling)不通用。
经过严格的经济性比较,决定选用高速机械化方案,比较方案如表1(供参考)。
由此可见,Speed BAR自动化传输装置速度快,压机线之间无中间传输工位,因而减小了压机间距,节省了端拾器的数量。
每条冲压线由1台拉延机械压机、5台后续机械压机和7个高速机械臂(Speed BAR)构成,如图2。
3 Speed BAR的先进技术特点
高速机械化单元的工作原理如图3。在自动化生产线,内板料和零件的传输通过一个横杆传输系统来实现。横杆上带有左右布置的Speedbar-模块构成一个传输单元。每个横杆上带有4组吸盘式端拾器。运动形式可以直接从一台压机上取件后直接送到下一台压机中,无需中间的传输工位。
用Speedbar-自动化装置进行板料和零件的传输相应于一个2-轴的传输系统,它具有以下两种主要运行模式:进给(向前行驶–返回行驶);举升行程(举升–下降)。
除了上述两种主要运动模式接。模块通过一个臂梁固定在立柱上。举升行程运动起到将零件从模具中抬起并将零件放入下一个模具中的作用,以及将带着端拾器的吸盘横杆举升以便绕过零件及模具的外形轮廓。带板料及零件进行传输运动要求一个很大的举升行程,因为零件要被从模具中抬起和放入模具中。在回程运动中,使用较小的举升行程,因为在向外运行时,模具已经准备重新闭合,向里运行时正好才打开,其通过性非常小。
当在一个机械手上零件的取件位置和(或)放件位置有偏差时,举升行程驱动也是Speedbar的一个附加运动,相应于不同的零件位置高度。为了简化通过性检查,只在板料及零件模具以外传输期间进行升程补偿,即结束举升后和开始下降前。不带零件的举升行程很小的严格的返回运动,在从模具中出来和进入模具期间不进行升程补偿。在吸盘横杆的等待位置运动要求不严格,因此在那里进行补偿运动。倾斜运动是Speedbar的一个可能的附加运动。吸盘横杆可不带/带零件倾斜,这相应于沿物流方向看横杆的一个倾斜位置。为了使零件位置适合于模具要求,有时要求零件进行不同程度的倾斜。吸盘横杆的倾斜运动由左和右Speedbar-模块的不同举升行程运动产生。摆动运动相应于吸盘横杆的一个附加运动,它在整个进给运动和返回运动期间都可以进行,在模具中也可以进行。通过摆动运动使吸盘横杆及零件适合于模具中的零件位置。此外不带/带零件的摆动,以便绕过模具中的干扰轮廓,以及避免端拾器及零件与下模或上模干涉。摆动运动完全是自由可编程的,因此对可通过性非常有利。
所有运动都通过伺服驱动来运行,完全可以编程控制。为了使机械臂在模具冲压过程中能够快速柔性通过,需要在模具设计时就进行干涉曲线的检查,如图5。
4 摄像系统及机器人在拆垛站上的应用
拆垛系统的构成:1个双料片小车,2个左右布置的拆垛小车,2个磁性皮带组分别布置在清洗机和涂油机的前后,2个机器人分别用于板料拆垛和料位修正输送,2套摄像定位系统分别布置在第2条磁性皮带上,在1号拉延压机前方布置1个片料储料台和一个上料机械臂。
自动化生产线的先锋为板料拆垛单元,而拆垛站的节拍必须大于生产线的节拍,所以本项目引入了机器人不停歇拆垛和摄像定位系统。本次拆垛系统中与传统拆垛站的区别如下。
在拆垛小车上进行拆垛时,使用了单排磁力分层器和吹气装置,既避免了料垛在夹持过程中所产生的变形,又防止了双片料产生的可能,还能分层铝料片。
在拆垛小车旁应用了可以左右移动的机器人进行左右不间断取料。既节约了成本,又不影响整线节拍。
在节拍皮带机的上方设置了2套摄像定位系统,并且配有一个机器人,它可以根据程序进行板料输送过程中的自动修正,并且将修正后的板料放在储料台中。然后,由上料机械臂取走,放入第一台拉延压机中,进行冲压。
板料输送方向一改平常的宽度送进,而采用板料长度方向送进,这样清洗机和涂油机的宽度就会缩小很多,既节约大量的成本,避免了传输过程中由于宽料运行时产生的夹料,又提高了清洗和涂油的质量。拆垛站由两个沿物流方向布置在节拍皮带机左右旁边的拆垛小车及一个机器人组成。机器人在一个平台上通过一个线性单元在两个拆垛位之间移动。传输过程中板料的丢失和错移可能导致端拾器、节拍皮带或设备的损坏。吸盘的选择和布置要保证它与整个平面接触,下面不能有开口且一圈要密封。在横杆上还安装了3个可根据零件选择的双料传感器。最多可以预选两个任意的传感器用于测量,如果感应到双料,机器人会直接送入到双料小车上,然后进行不停歇生产。吸盘和双料传感器设计成弹簧结构,以此补偿在从料垛拾取板料-分层和再次顶起时小的偏差并避免损坏。尤其在进行双料垛拆垛,当两个料垛高度有差别时,以及对激光焊板料尽管有平衡措施但料垛仍有倾斜时,该弹簧结构可以实现一个补偿。注意:为了使吸盘不出现损坏,两个料垛之间存在的高度偏差不允许超过所给定的公差范围。具有光学摄像定位系统的机器人拆垛站如图6。
摄像定位系统更是在同行业中处于领先地位。影像系统由2个摄像机组成,它借助参考点识别节拍皮带机停止后板料的实际位置。从与存储位置(相应于板料要求的位置)比较结果中产生修正值,修正值被继续传输到机器人。对于单板料的位置识别,两个摄像机一起工作,两张板料时,一个摄像机分配一张板料。
板料在对中台之内的传输都通过吸盘真空度的监控来监测。如果真空度低于一个确定值,设备马上停止。在横杆上也安装了3个可根据零件选择的双料传感器。吸盘和双料传感器同样设计成弹簧结构,这样补偿在板料拾取过程中小的偏差,避免损坏。
对中台机器人在两个参考位置之间传输板料,这两个参考位置是节拍皮带机2和储料台的中心。
当在拆垛站中输入一个垂直于物流方向的修正时,板料的拾取在修正的位置上进行。放料在储料台上时,修正被重新取消。
料垛偏差和拆垛以及不同设备部分之间的传递和所涂拉延油导致板料在节拍皮带机2上位置的改变。机器人在拾取板料时修正这些改变,对于两片料之间的偏差首先拾取一张板料,经过一个修正后拾取另一张板料,准确无误地送到储料台上。但是进行双片料拾取时,节拍会略低于单片料拾取。
5 几点体会
(1)在进行模具设计时,一定要考虑在那条线上生产,以及该生产线的机械化形式。在方法图设计的同时,模具结构图纸设计之前,就需要进行机械化通过性分析图设计,以便于选择理想的曲线,常规机械手自动化形式取件的空间要大于高速机械化生产线,在高速机械化生产线中应选择最有利于提高节拍的曲线。为方便编程,规定了3种标准曲线,行程分别为280、380、430 mm。为了更好地进行节拍优化,尽量选用280 mm的标准曲线进行模具的干涉检查。
(2)如果所冲压的零件不足6工序,则需要考虑空工位装置,以便于机械传输装置的全行程应用。
(3)在规划过程中进行压机数量选择,尽量考虑每个零件的工序数。为了节约成本,在确定模具工艺时,应尽量考虑减少工序数。这样,每条生产线上就可以相应减少压机的数量,不仅可以大大的降低成本,又可以节约能源、人工数量,还可以提高生产效率。
(4)在规划自动化生产线时,尽可能考虑与现有生产线的通用性,这样生产线会互为备用。即使一条生产线故障停台很长时间,也不会影响生产。
高速自动化生产线及光学摄像系统的引进缓解了公司冲压车间能力不足的问题,提高外表面件的零件质量;减少了2/3的生产线工作人员;提高了日产量,满足多品种、大批量生产及市场的需求。
高速摄像 篇9
关键词：高速摄像,MATLAB,图像处理,高尔夫球,引线键合
0 引言
引线键合是当前最重要的微电子封装技术[1]。
目前,90%以上的芯片均采用引线键合技术进行封装。引线键合就是用非常细的线把芯片与引线框架(或基板)连接起来[2]。当前,芯片功能不断增强,引线越来越多,而体积却变得越来越小,焊盘在整个芯片中所占的面积比不断上升,实现更小间距的键合就是要缩小焊盘的间距,即要求更细的金线、更小的金属球(FAB)和键合球(bonded ball),这可能造成键合质量问题,如第一键合点处键合强度的下降。焊盘间距缩小,金球偏斜,尤其是出现的高尔夫球(golf_ball)现象,可能导致相邻键合球相接处的电路短路。因此金球的大小和形状不仅仅影响第一焊点的质量,而且影响低弧度线环形成的可行性[3]。为此有必要设置合适的参数以形成大小及形状一致的金球。
文献[4]研究了FAB形状与金线直径和FAB尺寸的关系;文献[5]的研究表明,电子打火(electronic flame-off,EFO)的电流和时间是FAB形成的两个最重要因素;文献[6]的研究表明,铜线打火时,打火杆与铜线间的复杂电场可能是形成高尔夫球现象的原因。但是这都是针对球形成后的研究,却没有对球形成的整个过程即打火过程的研究。本实验用高速摄像系统记录尾丝熔化成球的全过程,有规律地改变打火参数,分析不同参数条件下,球心与尾丝中心线的偏距,分析得到高尔夫球现象出现的原因。
1 实验设备和方法
1.1实验设备
1.1.1 打火设备
以Kulicke&soffa公司的8028S型全自动金丝球焊线机为打火成球设备。实验只对一焊打火成球过程进行研究,故只设置打火参数,其他参数与打火过程无关,球参数如表1所示。
实验选用2mm×4mm的叠成芯片,金丝直径为25.4μm(1mil)。实验中,打火杆位于尾丝左侧,其位置关系如图1所示。
1.1.2 图像采集设备
使用Photron公司的FASTCAM SA1.1型的高速摄像系统记录打火成球的全过程。在该实验中拍摄速率为20 000帧/s,图片大小为512pixel×512pixel,整个记录过程持续1s。由于打火时间极短,约为1ms,100张图像就可覆含尾丝熔化成球的全过程,故只保存大约100张。图1中,尾丝直径约为27pixel,为了方便计算,以下计算尺寸、偏距以pixel为单位。
1.2实验方法
实验用自动键合机中的打火电压信号来触发高速摄像采集系统。打火电压约为-0.4V,小于高速摄像采集系统触发电平3.7V。为此使用OP37芯片设计反向放大10倍的电路,将打火电压信号接到电路中,用输出电压信号触发高速摄像机记录采集打火过程,从而实现了打火与采集图像的同步,获得了打火熔化成球过程的图像资料。OP37芯片的传输延迟时间为纳米级,对于约为1ms的打火时间可以忽略不计。
选择150W的卤素灯,通过光纤传输,对尾丝打背光,拍摄到清晰的尾丝熔化成球过程的序列图像。
2 实验分析
2.1打火成球初步的图像处理
通过高速摄像系统在不同预设电流和预设球直径条件下,采集到尾丝熔化成球的全部过程。图2所示为预设打火电流为30mA,预设球直径为50.8μm(2.0mil)条件下尾丝熔化成球的过程,其中,预设球直径为预先在自动键合机上设置的球直径。对所得到的图像进行滤波处理、二值化后,提取出尾丝和球的边界点,其效果如图3a所示,虚线以上的点称之为外点;虚线以下的点称之为内点,从边界点中提取出内点,而后运用最小二乘法对内点进行圆拟合,可以精确得到球的半径和球心坐标,如图3b所示。
同时也对未熔化前的尾丝进行图像处理,得到尾丝中心线与焊球球心位置,由此算得球心与尾丝中心线的偏距,如图4所示。
从图4可看出,形成的球明显偏离尾丝中心线,这时认为偏差过大,已形成高尔夫球现象,影响引线键合质量,经计算,二者偏距约为3.2pixel,故定义当球心与尾丝中心线的距离超过3pixel时,形成高尔夫球现象。
2.2打火电流对球径的影响
实验中保持其他打火参数不变,预设打火电流范围为10～60mA,预设球直径范围为40.64～71.12μm(1.6～2.8mil)。在相同参数条件下,实验重复20次。利用MATLAB处理图像,得到最终成球的直径、圆心坐标及其与尾丝中心线的偏差。
图5、图6所示分别为预设直径为50.8μm(2.0mil)和60.96μm(2.4mil)时,不同的预设打火电流条件下,最终得到的球直径真实值。当预设打火电流较小(10mA)时,球直径的真实值比预设值小;预设打火电流在20～60mA间,球径真实值与预设球直径较为接近,其偏差可以忽略,具体情况如图5、图6所示。
2.3打火电流对高尔夫球现象形成的影响
预设球直径为50.8μm,打火电流为10mA情况下球心与尾丝中心的偏差要比20～50mA预设打火电流条件下的大一些,但相差不大,约为0.3pixel。20～50mA预设打火电流条件下,球心偏差相差无几。出现这种的原因可能是,10mA预设打火电流条件下形成的球直径真实值与预设值相比偏小。在较大电流条件(60mA)下,形成的球心与尾丝偏距较大,达2.5pixel左右,且偏心标准差也较大,如图7所示。由此说明在大打火电流条件下形成的球不平稳,易形成高尔夫球现象,严重影响引线键合的质量,对整个芯片封装造成破坏。
图7、图8中,正数表示球心偏向于尾丝中心线的左侧,负数表示球心偏向于尾丝中心线的右侧。如图7所示,球心基本上都偏向于尾丝左侧,这可能是由打火杆位于尾丝的左侧所造成的。
预设球直径为50.8μm,预设打火电流在10～50mA范围内时,球心与尾丝中心偏距约为1pixel,焊球球心基本偏向于尾丝中心线左侧,偏距标准差也较为稳定。但当预设打火电流改为60mA时,偏左偏右的球都大量存在,且球心与尾丝中心线的偏距的标准差较大,如图8所示。这说明在大电流(60mA)条件下,形成的球不稳定,易产生高尔夫球现象。出现这种情况可能是在预设球直径较大情况下,打火电流越大,球的成长速度越快,导致最终成球的不稳定。从图5～图8可以明确看出,当电流在20～50mA时,形成的球直径与预设球直径相近,而且球心偏差小,球心偏差标准差也较小,在这段范围内,所形成的球较为稳定;在60mA打火电流条件下,形成的球很不稳定,极易出现高尔夫球现象。因此高尔夫球现象出现的一个原因是大的打火电流。
2.4预设球直径对高尔夫球现象形成的影响
当预设打火电流为30mA时,球直径的真实值与预设值基本一致。有规律改变预设球直径,得到球心偏差的平均值及其标准差,如图9所示。从图9明显可以看出,当预设球直径较小(40.64μm(1.6mil))时,实验结果分析得出球心偏斜较大,大于2pixel;预设球径在45.72～71.12μm(1.8～2.8mil)范围内时,球径偏斜较小,约为1pixel。故较小的预设球直径也是产生大的球心偏斜的一个原因,此时也易产生高尔夫球现象,影响引线键合质量。
注:1mil=25.4μm
3 结语
(1)焊球的真实直径值,除与预设球直径参数相关外,还与预设打火电流有关。当预设打火电流较小(10mA)时, 球直径的实际值达不到球直径的预设值;在20～60mA预设打火电流下,实际值与预设值相差无几。
(2)影响球心位置的因素有预设球半径和预设打火电流。当预设球直径较小40.64μm时,相对于较大的预设球直径(50.8μm、60.96μm),球心与尾丝中心线的偏距偏大,在该条件下产生高尔夫球现象的几率要大;当预设打火电流为20、30、40、50mA时,形成的球直径值与预设球直径值相近;当预设打火电流增大至60mA时,球心与尾丝中心线的距离极不稳定。预设球直径为50.8μm时,球心基本偏向于尾丝左侧;预设球直径为60.96μm时,出现许多左右偏斜的球,所得偏距也较大,这种情况下,易产生高尔夫球。
参考文献
[1]Wang Fuliang,Li Junhui,Han Lei,et al.Effect of Ul-trasonic Power on Wedge Bonding Strength and Inter-face Microstructure[J].Transactions of NonferrousMetals Society of China(English Edition),2007,17(3):606-611.
[2]Chiu S S,Chan H L W,Or S W,et al.Effect of Elec-trode Pattern on the Outputs of Piezosensors for WireBonding Process Control[J].Materials Science andEngineering,2003,99(2):121-126.
[3]Levine L,Osborne M,Clabber H,et al.Improving In-termetallic Reliability in Ultra-fine Pitch Wire Bond-ing[C]//Advanced Packaging Technologies Seminar,SEMI Technology Symposium.Singapore,2004:1-5.
[4]Hong Sung-Jae,Cho Jong-Soo,Moon Jeong-Tak,etal.The Behavior of FAB(Free Air Ball)and HAZ(Heat Affected Zone)in Fine Gold Wire[C]//Inter-national Symposium on Electronic Materials and Packa-ging.Jeju Island,Korea,2001:52-55.
[5]Chen Jau-Liang,Lin Yeh-Chao.A New Approach inFree Air Ball Formation Process Parameters Analysis[J].IEEE Transfer on Electronic Packaging Manufac-turing,2000,23(2):116-122.
婚礼摄像实战 篇10
三大法宝“诊治”五大弊病
首先我们要分析一下原图,有以下几个问题:
1. 主体不突出,与背景分不开(分不出主次,混成一片)。
2. 景深拉不开(图片没有深远的感觉,没有空间感)。
3. 对比太差,细节不清楚(图片灰秃秃的一片)。
4. 色彩层次不够丰富(缺少色彩细节,我们知道胶片比
普通磁带记录的色彩要多得多)。
5. 边缘过度不柔和。
在After Effects中,颜色校正主要是依靠效果下面色彩校正下的“三大法宝”来进行调整,我们先来看看是哪“三大法宝”:Levels(色阶)、Curves(曲线)、Hue/Saturation(色调/饱和度)。
我说出这“三大法宝”,你也许会说“这三个我都见过”,尤其是对平面软件Photoshop比较熟悉的朋友,确实如此,这三个在Photoshop中也常见。尽管我们的软件更新速度很快,每年都会有很多新的颜色工具来提高我们的调整颜色的能力,但是不管是After Effects还是Photoshop软件,ADOBE都依然保留着这三大工具。对After Effects中的颜色匹配而言,这3种颜色校正工具做了绝大多数的工作。在使用中你会发现实际上Levels(色阶)和Curves(曲线)的功能是重叠的,事实上在许多情况下,我们只要善用其中两大法宝,就可以改善画面中的问题。这次我们主要用色阶和色调/饱和度。
选取了一段视频素材,我们可以先来看看。这段视频是已经编辑过的视频的节选。(素材——是颜色校正前的AVI。)
看完这段视频你会觉得,这段视频还挺好的,呵呵,那让我们一步步试试看看调色之后画面会变成怎样。
下面先用色阶进行调整,再来说明调整理由。
对比(05-1和05-2)的两张图像的截图,可以看到我们对色阶中的输入黑色和输入白色进行了调整,调整时我主要看的是峰值和相对应图像。再暗些视频中暗部的细节就没有了。再亮些婚纱就曝光过度。现在的范围内仔细对比截图你会发现层次拉开了些,似乎也清晰了些。主题突出了,与背景拉开了些关系。这就是利用色阶,解决了开始时提出的第一个问题。
我们再来回头看看色阶:Levels色阶是After Effects中最常见的一个工具,看上面的截图中它有5个基本控件组成,每个控件都可以分别控制,只要通过在下方数字滑块,或者通过拖动各自直方图上的三角形调节滑块就可以进行调整。
色阶中的1和2决定亮度和对比度,再结合5提供了比使用亮度和对比度Brightness&Contrast这个特效所能实现的更为准确的调整。这是我们选择它而非其他特效插件的关键。
现在选中时间线上的素材复制一层或使用快捷键Ctrl+D,然后更改复制层的叠加方式。如果你看不到叠加方式点选切换开关模式,然后选择时间线上素材名称后面有一个小三角,旋开后便可看到很多叠加模式,在这里我们选择柔光模式。
叠加方式改变后在预览视频时发现有些镜头过暗,选择复制的这层按住键盘的T键,透明度被展开,我们更改透明度为33%。这个值是我在不断试验的过程中得到的,您也可以根据自己的情况来决定值的大小。柔光叠加模式的好处是可以迅速拉开对比度,帮我们解决了对比差的问题。
再新建一个合成组(Ctrl+N),起名压角。把我们刚才做好的两个层的合成文件从项目窗口中拖入新建的合成组。
选择时间线上的素材,然后鼠标双击工具栏中的椭圆形遮罩,相应视频预览中会有黄色线并且有部分画面被椭圆遮挡。选中时间线素材前的三角点后打开,你可以看到视频多了一个遮罩。
现有的遮罩边缘太过规则,并且像被剪子剪的纸片一样,我们现在对这个遮罩进行调整。首先用鼠标框选视频中的一个黄点会出现曲柄,我们对曲柄进行调整,也可以对遮罩的点进行位置移动。移动和调整你可以在画面中选择压住三个角,其中一个远离画面。
勾选遮罩实际,是让画面中亮的东西吸引人的视觉,自然会成为我们的视觉中心。周围被我们压掉了,近处的就会更为突出。但是我们需要注意的是:压角不要太黑,这样我们刚刚调整的细节就没有了。一定不要四个角都压,要留出透气的地方。四角全压,画面看上去比较压抑,失去我们调整的意义。
这是调整后的形状,调整后我们发现边缘过硬,像剪子剪取的一样,我们再对这个画面的遮罩进行调整。
我们可以看到,在预览的窗口内的视频画面在遮罩周围有了些模糊,但是画面中心的位置没有丝毫的改变,依然很清晰。如果不选反选,画面的中心会出现模糊,但是遮罩外保持原有的清晰。这样实际我们是在增加画面的细节。利用这个调节层的高斯模糊,我们加深了镜头的景深。
到现在我们的视频发生了些改变,但是画面的颜色依然是以前的样子。下面我们对画面的颜色进行调整。
我们对色相位饱和度进行调整,主饱和度为43,主亮度为10。调整时如果你的机器可以连接视频的显示器,最好可以对视频的显示器进行调整,计算机的显示器和电视视频的显示器显示图像会有差别。我们平常要在电视上收看视频,所以最好能在视频的监视器上看到自己校正的颜色。如果没有,计算机的显示器也可以做一个参考。
调整完后观看视频时,发现婚纱的颜色不是特别的干净,想让婚纱干净,我选择了一个AE的外接插件DFT Composite Suite 下的CS Color Correct。
外接插件安装位置在你软件的安装盘安装目录下的Support Files的Plug-ins下。有些需要安装号,有些直接把解压后的文件拷贝进来即可。DFT Composite Suite 下的CS Color Correct直接拷贝后重启就可以使用了。
DFT Composite Suite 下的CS Color Correct可以对画面中的亮部、中间部分、暗部分别进行颜色上的调整。我们都知道白色肯定是属于亮部,其他部分我不想进行调整,只对画面中亮的部分进行微调,这时我可以选择Highlights高亮部分的蓝色进行增加,即把Blue值加大到45。
你会发现只有画面中的高亮部分发出幽幽的蓝色,放画面时也会发现人物脸上亮的部分也有蓝的成分,而整个人脸或婚纱看上去更干净了。我们又增加了颜色部分的细节,使画面更耐看。我们使用了饱和度和DFT Composite Suite 下的CS Color Correct都是让色彩层次更丰富,而有变化。
后期合成人员主观对视频的印象,会对视频的校色有很大的影响。通常校色是剪辑前最后一位修改剪辑的人,充足的视频素材,以及单调的黑白静态图片,因有创意的校色和调整工作,而给我们的视频注入活力、清晰、戏剧化的效果。它能将观众的注意力吸引到视频想要表现的地方。这些实在潜移默化中进行,而观众却感觉不到后期合成人员的存在。
富有创意而又有艺术化的颜色工作不会有特定的一个标准,它需要后期人员的“好眼力”,颜色匹配也是一种技巧,即使你对图像调整一点感觉也没有,也可以通过练习来提高。另外我们也可以利用After Effects和Photoshop软件都是ADOBE公司的下属软件,软件间文件可以“无缝连接”的特性,利用Photoshop软件的一些功能进行校色,然后将校正好的图片导入After Effects进行替换的方式,这种方式比较快速,简便。