高清电视画面的色彩调控技术

作者：孙伟杰 周伶 辽宁大学广播影视学院

【摘要】高清电视画面的色彩调控技术是实现画面情感传达的重要手段。高清电视画面色彩调控技术随着摄像机科技水平的发展，画面色彩调控的方法越来越多样化，本文就高清电视摄制流程，按摄制前期和摄制后期两个阶段,简述高清电视画面色彩调控技术。

【关键词】高清电视色彩调控色彩表现

　　我们从高清电视画面上感知一个视觉形象主要依靠两个因素:形状和色彩。通过形状我们判断出它是一个什么物体。换句话说,形状告诉我们的是关于这个形象的信息。色彩虽然也能传递信息，但在这方面它的能力远不如形状。它的优势在于传递情感，通过它我们感知的是摄制者所要表现的情绪。

　　一.摄制前期画面色彩调控技术

　　高清电视摄制前期是指电视现场拍摄阶段。在电视摄制阶段，由于现场拍摄环境的不同，照明光线条件的差异，剧情情感表达的需要，画面色彩调控有多种技术方法。

　　1.利用白平衡调整技术控制画面色彩
　　高清摄像机的白平衡调整技术是实现画面彩色真实再现的先决条件。在调整白平衡时，摄像师依据现场照明光源的色温条件，拍摄白色物体，通过调节摄像机内滤色片和红、绿、蓝信号电路的参数，实现摄像机的白平衡。

　　(1)白平衡调整电路工作原理
　　自动白平衡电路工作原理如图1所示。当摄像机在某一光源色温下摄取白色物体时，3个感光器件输出的R（红信号）、G（绿信号）、B（蓝信号）三种基色信号经处理后被送到自动控制电路的输入端口。开关电路K受CPU的K脉冲控制选择输入信号R。差分放大器用来检测输入R、G两路信号的电平之差，它的输出称为误差电压。这个误差电压经过钳位电路、取样保持电路后被转换为8位数字信号，送到CPU中，在那里误差电压（R-G）与初始设置基准电压(G-G)作减法操作，差值为Δb。若Δb数值不为零，则表明白平衡电路处于调整之中。然后Δb以8位数据再被转换为模拟信号，被送到R/B路增益控制电路。改变R/B路的增益，在3个场信号推动周期后，得到一个新的8位误差控制数据，又会得到新的Δb，再次去改变R/B路增益，这样的调整一直保持到Δb=0，使R/B路与G路的输出信号具有相同的幅度，即R-G和B-G为零,红、绿、蓝三路基色信号电平相等。视频信号输出仅为亮度电平、幅度为1。这样白平衡自动调整结束。

　　（2）白平衡的几种调整方法

　　①自动白平衡调整
　　自动白平衡的调整分两个步骤，即粗调和细调。粗调是根据光源色温选择摄像机上的滤色片，使摄像机光感光器的色温与光线的色温达到平衡。细调首先将摄像机的光圈状态选择自动，镜头对准顺光照明的纯白色物体，使白色物体充满画面，拨动白平衡调节开关“WHT”向上，寻像器显示“WHT：OP”，几秒钟后，“WHT：OK”字样出现，白平衡调整工作即告完毕。

　　②用机内预置调整白平衡
　　摄像机在出厂前，都在其内电路中设置一个调整好的，适应3200K色温的白平衡值，它由PRESET（预置）开关控制。当拍摄中遇到光源色温变换频繁，没有时间调整白平衡时，只要选择摄像机与光源色温相一致的滤色片，将白平衡状态开关拨到PRESET位置，就可立即拍摄，并能保证获得色彩还原满意的画面。此法可用于新闻、纪实类节目的摄像。

　　③自动跟踪调整白平衡
　　当你现场拍摄没有时间调整白平衡时，摄像机频繁的在不同光线色温条件的场景轮换拍摄时，这种调整方式是非常方便的。遇到以上情况，只要把摄像机上的ATW（自动跟踪白平衡）开关打开。但是，要注意自动跟踪白平衡调整方式，不能对超出调整范围的拍摄物体提供最佳的白平衡值，例如当场景中只包含单一色彩或目标是不十分白的颜色时。自动跟踪白平衡调整的准确程度不及自动调整白平衡方式。自动跟踪白平衡的调整过程大约需要几秒钟左右的时间，在此期间不要进行拍摄记录，因为这段时间白平衡电路正在调整，画面色彩还原不正常。

　　④为画面色彩创作需要有意调偏白平衡
　　为了作品艺术的创作需要，有时要有意识的调偏白平衡，以达到使画面色彩偏向某一种色调的目的。调整白平衡的程序与正常调整一样，只是调整白平衡的纸卡不再是白色，而是红色或者是蓝色。如果要想获得夜晚气氛偏青蓝色调的画面效果，就用红色纸卡调整白平衡。如果要想获得日出时红霞满天偏红色调的画面，就用蓝色纸卡调整白平衡。需要注意的是红、蓝纸卡颜色的深浅，对画面的偏色程度有直接的影响。操作时要注意严格掌握，以保证画面的彩色质量。电视剧《亮剑》画面的蓝色基调就是用调偏白平衡的方法调控的，见图2。

图2

　　2.利用调整伽玛曲线控制画面色彩
　　外景拍摄在自然光照射的环境下，景物实际的光比会远远大于高清摄像机的感光动态范围，要想在一幅画面中同时展现出亮部和暗部的影调和色彩层次，就需要通过伽玛调整技术达到控制画面色彩的目的。

　　在拍摄过程中，根据场景的需要，通过调整伽玛拐点及斜率参数，改善高亮度区域感光特性；通过调整BLACKGAMMA技术参数，来提高画面中暗部区域的色彩质量。通过调整伽玛曲线的动态范围，能有效地扩展高清摄像机的感光能力，充分表现画面中亮部区域和暗部区域的色彩。摄像机伽玛曲线调整原理如图3所示。

图3

　　（1）调整拐点参数控制画面色彩
　　拐点是亮度电平开始被压缩的起点，伽玛曲线拐点设在位置1时,当入射光强度达到2.5级光圈时,白峰值达到100%,假设将拐点调整到位置2时,再看入射光强度达到2.5级光圈时,原峰值白低于100%,也就是说，高亮度区域的信号电平被压缩，亮度电平降低，超出曝光范围的部分收缩在摄像机动态范围之内。进一步降低拐点，高亮度还会被压缩,会有更多地色彩层次被表现出来，这种效果称为KNEE拐点校正功能。应该注意,过度降低拐点数值，会使画面显得不够明亮。

　　在实景拍摄中，会遇到了许多背景是窗外，天空等高亮度部分区域的图像，为了人物的正确曝光，背景高亮度区域就会过曝光过度，画面局部色彩往往白光一片,这种情况下，我们通过改变拐点参数和斜率数值，将背景高光区的亮度降下来，从而显示出背景高光区的色彩层次。

　　调控时，在KNEE（拐点）校正页面将KNEE设置ON，KNEEPOINT数值通常在80-95之间,可以降低到60，设定KNEESLOPE数值可以改变伽玛曲线在拐点之后的斜率，进一步压缩高亮度区域，正数值越高斜率越小，高亮度电平压缩越大，负数值越大斜率越大，高亮度电平压缩变小。启动拐点校正功能，对于画面颜色的饱和度也有所压缩，为此,提高KNEESATURATION数值可以改善色彩饱和。