高清电视画面的色彩调控技术

【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BLACK GAMMA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，KNEE POINT数值通常在80-95之间,可以降低到60，设定KNEE SLOPE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KNEE SATURATION数值可以改善色彩饱和。

图4

　　在光线较差的环境中拍摄，BLACK GAMMA功能实用有效，大大提高了高清摄像机的低照度性能，可以很好地反映出暗部区域人物脸上的质感，再通过提升MASTER BLACK GAMMA数值，相对提高了画面对比度，色彩效果真实。电视剧《新上海滩》画面是采用调整伽玛曲线控制画面影调和色彩的，见图4。

　　3.利用滤色镜控制画面色彩
　　滤色镜是装在镜头上的光学镜片，每一种滤色镜都好比是一个过滤器，它只允许与自身颜色相同的光或相似的色光通过，而阻止和减少其它色光的通过，这样就可以使画面的色彩和影调发生不同程度的改变。滤色镜滤色原理见图5、6、7。

图5

图6

图7

　　滤色镜可以改变连续光谱成分,从而改变光线色度。密度大的滤色镜，色彩很重，一般用在黑白片中调节画面影调。在彩色片中使用，它们会彻底改变画面色彩，使色彩丰富的画面变成色彩单一的画面。只有在特殊的情况下才能运用，如拍摄日出时就是在镜头前加红滤色镜，把画面“染成”红色，失去了景物色彩原来的属性。用红色滤色镜拍摄的画面效果见图8。

图8

　　大面积的改变画面局部色彩，还可以使用有色的渐变滤色镜。例如，拍摄晚霞天空不够红时，可以用红色渐变滤色镜，加在镜头前，有色部分遮挡天空部分，把天空染红。同样方法也可以调节黄土地、绿草原的色彩。常用滤色镜的作用见表1。

　　4.利用调整摄像机的彩色矩阵参数控制画面色彩
　　在许多场景的拍摄中，利用摄像机的彩色矩阵MATRIX调整功能可增强画面中景物色彩饱和度。此项调整有两项功能:USER MATRIX打开以后，可分别调整红、绿、蓝三路信号颜色的饱和度；MULIT MATRIX打开以后，让你能改变16种颜色的饱和度，画面中每一种局部颜色都可以调整色度范围。在外景拍摄时，绿色是自然风光的主题，为了展现绿色的魅力，适时调整绿色信号参数，使得树林、树叶、稻田、作物的绿色更加饱和。在对色彩丰富的景物拍摄中，选择彩色矩阵预设值，可以加强画面中相应的色彩饱和，在拍摄陈旧的古代建筑场景时候，通过调整彩色矩阵MATRIX菜单来加大色度饱和度，能很好地改善画面色度效果，使得古建筑拍出亮丽的色彩。调整彩色矩阵绿色信号参数拍摄的画面见图9。

图9

 　二. 摄制后期画面色彩调控技术

　　摄制后期编辑阶段进行画面色彩调控也叫“调色”，“调色”这项技术已经随着它在高清电视领域的普及被越来越频繁的使用，它的制作方法和工作目的其实是借鉴了电影后期制作中的“配光”工艺，并在此基础上发展、扩充而来的。调色，也称为拉色，顾名思义，是将画面颜色校准，是摄制后期校正画面色彩的重要工艺。

　　1.后期画面调色的目的
　　在摄制前期，为了加快拍摄进度，很多剧组使用多机拍摄，不同的光照角度影响了镜头间的色调统一。为了比较完美地表现高清电视应有的色彩效果，或者说，不让高清电视的画面色彩过于跳跃，让人看起来比较舒服，对各个镜头间的亮度和色调反差进行一定程度的调整，使得各镜头之间的色调差异趋同，是高清电视调控画面色彩的主要目的。

　　2.后期画面调色的依据原则
　　摄制后期苹果公司的Final Cut画面色彩调控系统，不但可以整体调色，还可以进行分级调色。一级色彩校正可进行基础调整，二级色彩校正用来更精细地微调，图像的增益、伽玛、饱和度可以分别、分区域调整，选择方式自由灵活，这样的调色方法，为作品多场景多片段的色调和谐统一提供了方便的工具。

　　从后期调色的技术目标来看，主要是为了弥补前期拍摄中产生的镜头间的差异或瑕疵。我们从工作实践中发现，镜头间的差异主要产生在对曝光量的控制上。为了减少这些差异在调色过程中，主要集中在改善光比和色彩差异上。一般情况下摄像机的曝光数值受曝光电路自动控制，高光和黑暗部分都不会产生误差，图像上的光比差异一般都表现在中间层次上，消除光比的差异就是尽量在中间层次上减小差异。依照上述原理，调色需要掌握的原则就是在保证图像整体效果不变的条件下，局部地、细微地调整各种中间层次和中间色调的比例关系。这种不破坏原有图像各种细节的基本关系，只进行小范围的比例修正就是调色工艺的基本技术原则。

　　综上所述高清电视艺术，在画面色彩处理上有了较大的进步，摄制中画面色彩调控技术的运用都能从剧作因素出发，努力去创造典型环境和气氛，去塑造和突出主体形象。但是，如何结合电视造型艺术的特点，把色彩运用得挥洒自如，在对比的色彩中求和谐，在不和谐的色彩中求统一，使色彩真正成为一种情绪元素去感染观众，还有待于电视造型艺术家们去不断地探索与创新。B&P