大型电视摄像摇臂的原理与使用

大型电视摄像摇臂的原理与使用

出处：依马狮广电资讯网 作者：郭嵘 扬州广电总台 责任编辑： 日期：2009-3-26 14:36:38 所属期刊：200903

【摘 要】 本文简要介绍了大型电视摄像摇臂的种类与在电视节目中的运用，重点阐述了大型电视摄像摇臂的控制原理、安装与调整、维护与维修。

随着电视业的不断发展，大型摇臂在电视制作中的运用越来越普及，摇臂摄像技术在综艺、专题、谈话类等节目中发挥了越来越大的作用。它极大丰富了电视节目的镜头语言，增加了镜头画面的动感和多元化，给镜头画面增添了磅礴的气势和纵深空间感，使观众有身临其境的感觉。 摄像机的摇臂分为很多种，一般是按电影应用和电视应用来划分。电影摇臂相对于电视摇臂来说技术含量更高，同时价格也要高出许多倍，不过其种类相对较少；而由于电视节目类型较为丰富，所以应用于电视的摇臂种类也比较多，主要可分为带座位、全遥控及全手动三种，其中只有部分摇臂具有臂杆收缩的功能。目前，世界上的电视类主流摇臂主要有：德国Movietech 大型摇臂、德国ABC 大型摇臂、美国JimmyJib 大型摇臂、英国Polecat 鱼竿式摇臂、Power Jib小摇臂。

本文根据笔者多年来使用Jimmy Jib大型电视摄像摇臂的经验与心得，对大型电视摄像摇臂的原理与使用作如下探讨与介绍。

一. 大型电视摄像摇臂的电子控制原理

电视摄像摇臂的电子控制部分包括供电电源、控制器、连接电缆、操控手柄、执行驱动装置等。电控原理如图1。

由供电电源提供±12V 稳定直流电源，通过控制器和电缆，把操作手柄的操作意向传输给执行驱动装置，完成控制动作。

驱动装置是12V 直流齿轮减速电机，通过齿轮转动，其中12V 电机是无惯性高速高性能电机，特点是启动快，转速高，无转动惯性，即转即停。其机头吊臂单元水平、俯仰电控原理如图2。

当手柄操作时(水平、俯仰转动) ，使X 点的电位偏离0基准，通过运算放大器。则Y 点输出或正或负的电压以驱动电机D 正转或反转，使机头出现水平或俯仰的转动，直到手柄回置中心位置时，电压消失，电机D 停止转动，机头停在当前位置。其中输出Y

点电压值的大小，可以

通过控制器内部调整，以实现电机转速的控制及水平、俯仰执行速度调整。

聚焦的控制原理中，增加了位置反馈。如图3所示。

这是一种跟随控制。静态时，X 点、Z 点的电位是相等的，Y 点无电压输出，当手轮转动一个角度时，X 、Z 点的电位差使Y 点输出一个正或负的电压，使得电机D 转动，同时驱动Z 点电位随之变化。当Z 点电位与X 点又相同时，Y 点输出归零，电机停转，恢复为新的静止状态。这样随手轮的转动，聚焦随之转动，这种跟随控制，使转动手轮像转动聚焦一样，即转随转，即停随停。

推拉控制相对简单，是由推拉开关与摄像机内置推拉开关并联相接，由摄像机自身机构控制执行。

了解了摇臂的电子控制原理，出现故障时，就能快速、简洁地判断出故障所在。

二. 大型电视摄像摇臂的安装与调整

JimmyJib 摇臂的每一节臂杆(Tube)长度大约为0.9m 。根据安装长度的不同，分为9个级别。 安装摇臂，关键在于平衡调整。

首先调整三脚架的腿长，使其基本水平；再调整云台上的4颗螺栓，观察云台水平仪，使其精确水平。需要注意的是，只有松开高端的螺栓，才能抬高低端的螺栓，旋紧4颗螺栓，使其受力均匀。

当臂杆连接好后，要配用相应长度的钢索。斜拉钢索较粗，容易辨认。而侧拉钢索和平衡钢索直径相同，容易混淆，可以根据每根钢索的一端贴有的标记来辨认：标有“*** side”的有两根(例如Super Side)是侧拉钢索；标有“*** pulley”的是平衡钢索(例如Super Pulley)。

臂杆安装好后，再将拍摄所用的摄像机装在机头吊臂单元(Head Assembly)上。

下一步用水平尺测量头部支撑杆(Head Support Tube)的水平度，调整平衡钢索与前端钢索(Front Cable)的连接螺管，使水平尺指示水平状态。接着测量机头吊臂单元的竖直度。将水平尺靠在机头吊臂单元的侧面，用内六角扳手松开锁紧螺栓，调整竖直度，再旋紧螺栓。

接下来要调整聚焦伺服组件(Focus Servo)。将聚焦伺服组件正确安装在镜头上，注意：齿轮暂时不要与镜头聚焦环接触。给控制盒(Control Box)加电，旋转聚焦旋钮至无穷远端，手动旋转镜头聚焦环至无穷远端。然后再使齿轮与聚焦环弹性啮合。这里关键是要使聚焦电机的行程与聚焦环的行程吻合。如果安装不当，那么就会发生：(1)聚焦环已经旋转到底，而电机仍可转动，这样容易损坏齿轮、聚焦环和电机；(2)电机反向旋转到最末端，但聚焦环没有到位，无法实现聚焦。

光圈伺服的安装和聚焦伺服相类似。

然后，调整摄像机的平衡。调整前连接好所有的电缆。首先移动摄像机托板的前后位置，直到摄像机达到水平状态，不翘头不倒栽，旋紧托板螺栓。接着，将旋转臂(Swing Arm)转90°使之呈水平状态，此时摄像机呈垂直状态。松开旋转臂旋钮(Swing Arm Knob)，调整旋转臂的前后位置，使其能保持水平，旋紧旋钮。至此，不论摄像机被手动旋转到什么位置，都能保持水平状态，不会因重力作用而转动。如果有摄像机倒栽或翘头的情况发生，说明平衡没有调整好，

需要重新

进行以上两步的调整。

最后给整个摇臂配重。添加适当重量的杠铃盘，使臂杆保持水平状态，要求无论摇臂运动到任何位置，松手后它都能保持不动，不翘头、不倒栽。至此，摇臂的所有平衡调整就完成了。 考虑到大型电视摄像摇臂的体积和重量都很大，摇臂的安装一定要以安全为主导思想，安装时要在安全的情况下有条不紊地进行；此外还应考虑到：

1. 若安装在马路上，要注意来往行人和车辆以及路灯杆等路政设施，避免发生碰撞；

2. 要注意风力对设备安全的影响，一般摇臂加长至7米以上就容易受风力影响，风力的增强不但影响摇臂的安全性, 而且给摇臂师增加了操作难度, 影响镜头的稳定性, 对摇臂师的臂力提出了更高的要求；

3. 若安装在游轮上，要注意轮船左右摇摆带来的不安全因素；

4. 若安装在农田里，还要注意地基的坚硬度，根据地形不同，可灵活选择装大炮轮或不装车轮而直接靠三角架的支撑；

5. 若安装在工厂车间里，要先清扫地面，避免铁屑等扎破轮胎。

三. 大型电视摄像摇臂的维护与维修实例

由于大摇臂经常在室内、室外各种环境中频繁使用，会导致机头吊臂单元的水平和俯仰不灵活，影响到整个摇臂的使用效果。在对整个机头吊臂单元的机械部分拆卸时，注意以下几点：

1. 注意电控部分的联线，由于电控连线是附着在吊臂内，机械拆装时，如果不注意，很容易造成电控联线的损伤．造成不必要的麻烦；

2. 注意金属螺栓的拆卸，由于摇臂经常在室外使用，金属机件都有不同的锈蚀，要特别注意拆卸螺栓的方式、方法，避免螺栓滑丝、断裂等；

3. 注意清洁润滑，由于摇臂使用日久，水平和俯仰转轴内的润滑油已干涸，在轴口处还有各种杂质，这都影响转轴的转动，水平转轴是塑料平垫的，俯仰转轴是金属滚珠的，清洁时要用不同的清冼剂，以免影响清洁效果，清洁干净后，均匀涂上润滑油，按顺序恢复；

4. 注意调整紧固螺栓，清洁保养各部分转轴、安装紧固螺栓时，一定不要太紧造成转轴转动困难，要多次调整紧固螺栓的松紧度，以免影响电控电机的使用寿命。

下面再介绍一例电气故障。在一次摇臂的安装调试中，出现加电后在无操作时，机头吊臂水平、俯仰同时自转的现象。首先，断开各部分连接，检查供电电源，±12V 直流电压稳定正常。再检查控制器，未发现异常情况。电路板、元件、连线各处焊点完好；外壳密封严禁。内部洁净，无氧化、锈蚀现象；也无过热、高温迹象。检查操控手柄，内部连接、电位器、开关焊点等无异常。用万用表检测水平、俯仰、聚焦驱动电机装置，也未发现不良情况。只能再次加电检测故障。 恢复各部分连接，加电，故障现象依旧，同时，测量发现12V 电源下跌到6V 以下，这说明有过载现象。再断开各部分连接，依次供电，控制器12V 正常，操控手柄12V 正常，水平、俯仰、推拉正常，只有连接聚焦时，12V 电源电压才跌至6V 以下，说明聚焦电机故障，由于电机的直流电阻较低，在前面的万用表测电阻时，没有发现。

由电子控制原理可知，控制器内各项操作功能使用同一±12V 电源。当12V 电压非正常下降时，正、负对称的电源失衡，0基准偏离，所以使得水平、俯仰功能失控，造成单方向转动不停，无法进入“静态”。故障清楚了，这时用相同的聚焦电机替换试用，摇臂工作正常。

四. 大型电视摄像摇臂在电视节目中的应用

大型电视摄像摇臂在节目中的应用水准很大程度上取决于摄像和导演之间的沟通。在节目录制前，摇臂摄像人员一定要和导演对节目录制流程进行充分的沟通，并预先熟悉录制节目的内容，设计节目录制中需要用到摇臂的镜头画面，使摇臂摄像技术能够发挥出最佳作用。对于演播室录制的大型电视节目或直播节目来说，还有必要在节目排练过程中，尽可能根据节目要求演练一遍所有的镜头运用。

在现代电视节目制作中，大型电视摄像摇臂已经越来越成为一部好的电视作品所不可缺少的

摄制工具，被广泛应用于演唱会类节目、体育节目、谈话类节目、资料片、形象片及电视剧中。 在电子技术高速发展的今天，各种高新技术不断应用于广播电视领域，先进新颖的设备、仪器层出不穷。作为广播电视行业的工程技术人员，要努力使用、维护和保养好大型电视摄像摇臂，以延长其使用寿命，提高其使用效率，在提高电视节目质量的同时，降低电视节目的制作成本，从而创造最大的社会效益和经济效益

摇臂的使用技巧

摇臂在电视节目制作运用越来越广泛的同时，由于使用不当，或者使用经验不足，造成事故

的事例也越来越多。摇臂在日常使用中应注意的事项：

在野外使用过后，不要急着收工，防止在拆卸过程中遗失小配件。摆放配件的时候，一定要按正常摆放的位置摆放，特别是连接线，在运输的途中防止重件压伤连接线。每使用一段时间后，要检查摇臂的各个连接螺丝、连接线、机头各个电机齿轮间的灰尘及阻力。长时间不使用的时候，不要嫌麻烦，要将摇臂拆卸归箱，考虑到一般摇臂设备的体积和重量都很大，摇臂的安装一定要以安全为主导思想，安装时要在安全的情况下有条不紊地进行。如

果在室外安装还应考虑到：

一、若安装在马路上，要注意来往行人和车辆。

二、若安装在大楼顶上，要注意风力对设备安全的影响。一般摇臂加长至7米以上就

容易受风力影响。

三、若安装在轮船上，要注意轮船左右摇摆带来的不安全因素。

四、若安装在农田里，还要注意地基的坚硬度，根据地形不同，适当增加地基的坚硬

强度，也可灵活选择装大炮轮或不装车轮而直接靠三角架的支撑。

在实际使用中，注意天气的变化，特别是在夏天。摇臂的安装与拆卸需要较长的时间，要预防突发的雷阵雨。如果有障碍物，最好安排一个人专门提醒空中障碍物，防止摇臂撞上

障碍物而造成损失。最危险的是电线，最好避开，一不留神，容易出现险情。

摇臂架设好以后应该检查一下摇臂设备各部位云台的水平和动态平衡情况，确认无误后再把摄像机安装上去，并及时调整好摄像机的水平和动态平衡；然后拖至导演要求的位置，锁定摇臂，这样安装过程就完成了。动态平衡调整不好，摄像机在上下左右转动时不仅不流畅，而且会造成电机及电机驱动负担的加重，长时间在这种情况下使用，容易造成电机，电机驱动的过早损坏。对于我国来说，摇臂技术的应用比较晚，特别是在地级城市电视台，相

对的技术应用水平也较落后，所以国内存在着许多使用误区，主要有：

一、实际运用中一般由单人操作，但从安全角度来说，应该有两个人同时操作摇摄像机，其中一人控制方向和位置并保证摄像机的安全，另一人控制操作手柄、保证画面的质量。

二、经常有导演与摇臂摄像师沟通不足，导致配合上的不默契和镜头画面的不衔接。

三、虽然电视节目的类型丰富，但是所使用的摇臂型号过于单一，影响镜头画面的表

现力。

四、由于人员配备和安全措施不足，导致摇臂设备不必要损坏较普遍。

摇臂摄像机在节目中的应用水准很大程度上取决于摄像师和导演之间的沟通。在节目录制前，摇臂摄像人员一定要和导演对节目录制流程进行充分的沟通，并预先熟悉录制节目的内容，设计节目录制中需要用到摇臂的镜头画面，使摇臂摄像技术能够发挥出最佳作用。对于演播室录制的大型电视节目或直播节目来说，还有必要在节目排练过程中，尽可能根据

节目要求演练一遍所有的镜头运用。

在实际拍摄中，摇臂摄像人员还应尽可能地利用现场环境，比如现场布景、灯架等来掩饰庞大的摇臂设备对其他摄像机镜头画面的影响，并尽量不要影响到观众的视线。

摇臂使用技巧:摄像摇臂的水平调整和摄像机的重心调整

出处：睿智数码网 发布日期：2010-01-19 15:01:16 浏览次数：343【返回】

摄像摇臂的水平调整是摇臂架好之后首先要做的事情。它是关系到拍出的画面是否相对水平的关键因素，如果把摄像机的因素排除在外，也是唯一的因素。

水平调整分三步

第一步：三脚架的水平调节

三脚架的水平调节比较简单，和一般三脚架的水平调整相同。一般厂家的三脚架的三根腿都是可以调整的，只是有的没有水平仪。没有水平仪时可以用水平尺放到三脚架的圆盘上使其在0度和90度方向上水平就可以了。

第二步：云台上臂的水平调节

云台上臂的水平调节分两步。第一步先调节花篮螺丝使云台上臂水平（90度270度方向），

如果没有水平仪，可以找一个参照物（如楼房的房顶等）。第二步调节云台上臂左右方向上的水平（0度180度方向），这个在第一次调节时一定要使用水平仪（一般厂家出厂时已经调节过），一般一次调节后不需要每次使用时都调节，但如果臂杆有安装误差或者碰撞变形时就必须调节。云台上臂的左右水平调节，各个厂家的调节方法不同（也有一部分不能调节）。但都需要松开调节部位螺丝左右扭动云台上臂，使其水平。重新压紧螺丝即可。

第三步：云台托板架的水平调节

云台托板架的水平调节一般需要装上摄像机后进行调节。调节之前首先要回来检查云台上臂在0度90度方向上的水平。如果云台上臂不水平，调节托板架的水平是无用的。大家可能经常遇到托板架的水平调好了，旋转云台，摄像机在其它方向上又不水平了。这个原因就是云台上臂没调好造成的。如果旋转臂杆又不水平了，那就是三脚架没调水平造成的。

摄像机重心调整

在摇臂使用中。摄像机重心的调整至关重要，它决定了摄像机在重直方向的转动是否均匀平滑。

一、重心调整原理。

1． 摄像机重心的位置。

所谓摄像机重心，也就是摄像机在X 、Y 、Z 轴上三条重力平衡中线切面的交汇点。当然这里还要把托板架和托板的重量考虑在内。

X 轴上的平衡中线切面位置在摄像机及托板架总重量的二分之一处。也就是说如果把摄像机从重量平衡中线切面切开，摄像机前后两部分的重量相等。

Y 轴上的重量平衡中线切面同理于X 轴上的。

Z 轴上的重量平衡中线切面同理于X 轴上的。

X 、Y 、Z 轴上的这三条中线切面的交汇点就是摄像机重心。

2． 调整原理。

调整时要使X 、Y 轴上的中线切面交汇形成的一条直线与托板架旋转轴中心线的位置重合。

使云台水平旋转轴心垂线与重心交汇。

二、调整方法。

一般水平旋转轴中线与重心位置不用考虑。

1、 松开电机固定螺丝，使电机齿轮与托板架齿轮脱离。

2、 移动摄像机托板在托板架上的前后位置，使摄像机与地位保持平衡，不低头、不仰头。转动摄像机180度，托板架底面朝上，摄像机仍然能保持静止不动。

3、调整摄像机在托板架上的上下位置，使摄像机在头朝下和朝上的时候仍能保持静止不动。

4、转动摄像机在360度任何度数上都能保持静止不动。如果不能保持静止，重复2、3项调整。直至摄像机在任何度数上都能保持静止不动。

5、更换摄像机需重新调整。因为不同摄像机的重心位置不一样。