高清摄像机在节目录制中的调整方法
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时间：2008-2-20 16:13:09 来源：依马狮广电资讯网 作者：衡阳市广播电视局 傅焱平 李远新 阅读669次
【摘要】 本文对高清摄像机的技术特点作了介绍，为了实现高清电视节目录制技术的高质量，重点介绍了高清摄像机重要参数的调整方法，对技术人员在实际工作中具有一定帮助和指导作用。
【关键词】 高清录制 伽玛特性 曝光值 聚焦 轮廓清晰度 构图 调整
一. 引言
随着电视技术的发展，电视观众对电视节目的技术质量要求也就越来越高，部分电视台的电视制作设备，己经使用高清制作设备，在高清拍摄中总觉得图像质量不十分理想，遇到很多棘手的问题。这对于已经熟悉标清电视摄像技术的技术人员来说，要想用高清设备拍摄高质量的高清电视节目，必须要了解高清电视的技术标准和高清电视摄像机的技术特点，同时还要具备高超的高清电视摄像的技术和解决在高清电视摄像中出现的一些技术问题的能力。如：曝光问题、焦点问题、照明问题、构图问题等。这些技术问题在标清电视摄像中要求不是很高，但是在高清电视摄像中就必须精心对待、认真解决，否则就会影响高清电视画面的质量。高清电视节目的摄像不同于标清电视摄像，高清精细的画面细节、细腻的层次、丰富的色彩，尤其是可以使用超大尺寸的显示设备，会把摄像的不足或失误淋漓尽致的表现出来。因此，在前期摄像过程中，要严格按照技术标准、高清图像质量要求，进行操作和设备调整，精益求精，才能拍摄出较完美的图像画面。
二. 高清电视摄像机的技术特点
不论是高清还是标清电视，现代电视摄像机中使用最多的摄像器件是电荷耦合器件（CCD），CCD是一种有限像素摄像器件，因此其清晰度受到像素数量的限制。目前高清摄像机使用的CCD水平方向像素大约是2000个（实际是1920个），标清摄像机大约1000个（实际是980个）。因此，高清晰度摄像机能够达到的水平清晰度为2K，标准清晰度摄像机是1K。不过，由于传输带宽的限制高清摄像机输出信号的清晰度只有1.55K，标准清晰度摄像机只有0.64K。由于技术水平的限制，目前实用的高清录像机采用了带宽限制技术，高清电视摄像机实际记录的电视信号水平清晰度大约相当于1.25K。因此，在高清拍摄时较难把握的是光线照度问题。高清摄像机对景物光线照度要求比标清摄像机高的原因有二：
一是同样尺寸的高清摄像器件成像面积比标清摄像机小。以2/3英寸CCD为例，像面的对角线为11mm，HDTV的像面宽高比为16:9，像面尺寸为：9.6mm2×5.4mm2=51.84mm2。SDTV的像面宽高比为4:3，像面尺寸为：8.8mm2×6.6mm2=58.1mm2。由于高清的成像面积小，导致摄像机灵敏度降低约为10%。
二是高清图像的象素比标清多，导致高清摄像机的灵敏度下降。以1920×1080为例，HDTV一帧画面的像素约为207万个，而SDTV一帧画面的像素约为720×576＝41万个。显然，HDTV的像素约为SDTV的5倍，就意味着HDTV的灵敏度将是SDTV的1/5。
以上两点表明，高清拍摄要求提高景物照度，或者加大光圈。实际上为了提高高清摄像机的灵敏度，高清镜头采用了更高超的多层镀膜技术，高清摄像机通过提高光系统和CCD的性能，以及加强信号处理等措施，对景物照度的要求已经降低了，但一般来说，高清拍摄所需照度比标清要高一些。高清演播厅演区灯光照度按2000Lx设计，要求布光范围大、层次多、布光均匀、柔光灯比例多等特点。
三. 高清摄像机重要参数的调整方法
1.高清图像技术质量指标
为了能达到期望的高清电视节目的录制技术质量指标，高清摄像机提供了非常详细的参数菜单调整功能，使用出厂设置进行拍摄。但在环境光线反差较大的情况下，容易出现画面明、暗部层次不清楚，暗部发黑而亮部发毛，是由于摄像机中与信号动态范围和画面明暗对比有关的参数：如伽玛曲线、拐点控制和黑电平等，其初始设置针对的是光照条件好而光比适中的情况，在这种情况下拍摄的画面层次丰富、色彩均衡、图像通透。但实际上在户外拍摄时，光照条件经常不理想，明暗对比不是过强就是过弱，采用出厂设置拍摄难以获得令人满意的结果，必须实时调整摄像机的相关参数并做好记录。摄像机的白平衡在光照色温或者更换镜头后都需要重新调整；黑平衡在环境温度变化大、改变了增益设置后或者更换了镜头都需要重新调整。
2.白平衡的调整方法
在拍摄前都须要进行色温校对。首先在调节白平衡时分两步：粗调和细调。粗调就是选择正确的滤色片，大范围地进行粗略的调节。然后进行细调，具体做法是：选择标准的白纸置于同一光源照射下，采用顺光照明，镜头对准白纸并使其充满画面，先调整黑平衡，再进行白平衡调节。在高清拍摄中，有几种情况需要注意：（1）外景。在自然光下拍摄，主要存在色温的问题。色温主要受太阳光与周围漫反射光的影响，为了使色彩正确还原，调节白平衡时，白纸应放在呈45°角，能反射阳光和周围漫反射光。在阴天时，白纸要压低点，让它既能反射阳光，又能反射景物周围漫反射的光线，以达到较好的色彩还原。白平衡调整完毕，在光线变化不大的情况下，不必重复调节，这能使画面的色调保持流畅。（2）演播室内，一般灯光色温较统一，比较好处理。如果同时使用彩色灯光照明，调整白平衡时应注意不要受其影响。（3）自然光和人工光环境下拍摄。如果人工光是高色温光，可以直接用5600K进行白平衡调整；如果人工光是低色温光，则只能在灯光上加升温的色片，再进行白平衡调整与拍摄。在使用低色温灯时，如果直接调整白平衡，自然光照到的景物就会偏蓝，拍摄主体色彩还原正常，背景中小部分的偏蓝是可以接受的。画面中不同色调的存在如果控制得好，可以增加画面的层次，加大图像景深，增强空间透视感。 高清摄像机的灵敏度与标清摄像机基本相同，为了充分表现高清晰的画面，更需要发挥照明的作用。如果光用得不好，画面上有可能会使粗糙凸显，这类似于焦点不实的现象。特别是如何有效地利用画面水平方向的扩展部分，这就更需要合理运用灯光照明技术。在阴天或多云天气下拍摄时，需要灯光辅助，达到较高的成像效果。在亮度反差很大的晴天拍摄时，使用反光板等会得到效果较好的图像。但在实际创作中，有时为了强调某种气氛，或者表现一种特殊气氛，增强画面的艺术感染力，常常有意识地去改变画面的色调，以达到主观表现景物的意图，实现理想的画面影调效果。
3.伽玛特性调整方法
摄像时，有时场景中有高光部分，它会超出CCD的感光动态范围,拍摄成的画面在高光部分不能反映景物的质感，这就要通过调整伽玛特性，来取得最佳曝光效果。
在正常亮度范围内，CCD呈现理想的线性光电转换特性，光导电特性在有限范围内，景物亮度与输出电平呈现正比例关系，能如实再现景物亮度，再现值总是与被摄对象的亮度、色调成正比。在超过上限幅电平（0.7V）或下限幅电平（0V）以外时，景物亮度、色调就会突然再现成一片空白或者是一片漆黑。光导电曲线的直线部分是陡直上升的，故表示被摄体亮度范围较窄，动态范围（电影为宽容度）有限或偏低。
弧线表示伽玛特性。伽玛特性是非线性电路（伽玛校正电路）处理后形成的曲线特性，经过伽玛校正电路处理的光导电特性呈现非线性特征，特别是对比度被压缩了的高光部分增强了感光能力（从点划线到虚线范围），在高清摄像机技术中把高光部分的斜率处理称为拐点处理。高清摄像机采用了精密的数字处理电路，摄像师可以通过设置菜单精确地分段调整摄像机的伽玛特性，以实现不同的曝光意图，以达到控制画面的影调层次和高清晰度的目的。
4.聚焦调整方法
高清摄像机的焦点不易对准是大家反映的一个普遍问题。其实高清的焦点问题是由高清的高清晰度引起的，因为高清的分辨率高，水平视场角比标清大，画面包容的景物多，景深比标清小很多，所以聚焦时要格外小心。
在外景拍摄时高清摄像机的寻像器与标清的一样，要想找到准确高清晰的焦点确实比标清困难。如果摄像师把握不准，建议还是使用标准监视器，而且越大越好。
高清电视拍摄时，为了获得最佳清晰的影像，高清摄像的聚焦技术与标清摄像的聚焦技术有所不同。正确的调焦方法如下：
高清拍摄静态镜头时，应把变焦距摄影镜头变焦至某挡焦距处（即适当景别），当作定焦距镜头使用，则具体使用哪一挡焦距拍摄，就应直接在该当焦距状态下精确调焦，直到寻像器中被摄主体的影像最清晰时为止，或直至调焦基线所指示的刻度值刚好等于用皮尺所直接测量出的调焦距离值时为止。
标清拍摄静态镜头时，往往习惯于先将变焦环变焦至最大焦距处精确调焦，然后再将其变至预选短焦距处拍摄。这种方法不适合高清摄像技术的调焦要求，因为变焦距镜头在变焦时，普遍存在着微量的像面漂移现象，不同焦距处的最佳焦点位置未必精确一致，此外，使用推拉式变焦距镜头时，还容易在调焦完毕后的变焦过程中，使调焦位置在无意中被误触动而改变。故此，在高清摄像时，为了获得被摄主体的最清晰影像，就必须在所用焦距状态下直接精确调焦后拍摄，否则画面的焦点将变软而影响画面的清晰度。
5.曝光值调整方法
在拍摄现场为了精确曝光，可以通过彩色监视器和示波器来观察、调整曝光值。这是保证高清电视画面质量的有效措施。因此，监视器和示波器参数的调整就显得非常重要。
监视器的调整：为了调整颜色，首先要给监视器输入彩条信号，大家知道，蓝色成分是分布在彩条信号左边的白、黄、兰、绿四个条里，在标准的75%彩条里，相应的蓝信号在这四个条里的幅度是完全一致的。监视器上一般都有一个只看蓝色的按键，按下去以后，只有蓝色的信号在屏幕上显示出来，只需要调整色度，使相应的四个条亮度一致就可以了。用这种方法，可以使监视器能比较准确地再现画面的色彩和影调。亮度和对比度的调整：亮度调整是进行黑电平调整，对比度调整是将亮度层次拉开。调整亮度电平时，亮度信号是整体提升或下降。如果不正确地调整亮度，可能在亮的区或比较暗的区，信号发生重叠，细节分辨不出来。相反，如果把对比度放大或缩小，暗部的基点是不动的，各个彩条的灰度发生亮度程度变化。
为了调整亮度的信号，需要输入三电平调整信号（PLUGE），三电平调整亮度的信号包括-3%黑、0%黑、＋3%灰。调整时，使-3%黑与0%黑两个条都相对一样，但是＋3%的灰条一定要看到，这就是正确的亮度信号。对比度调整，实际上没有一个相应的严格标准，可以根据环境以及感觉调到一个合适的电平。但是，高对比度可能会使相应的清晰度下降。每一台监视器都有一个相应预置的对比度值，把对比度值调整到这个位置即可。示波器提供了图像的一系列窄角测光表的读数，它是对相应的被摄体亮度的准确表达。设置示波器要相对容易些。将黑色电平调校在示波器上7.5IRE的位置。这表明，最暗的被摄体影调在7.5IRE处而不是在0.0IRE刻度处。
其次是决定场景的曝光值。将18%的灰板的亮度信号安排在50IRE单位，这是通过设置摄像机的光圈，并保证照明强度与该摄像机光圈值相适宜而实现的。设置光圈可利用灰板，或基于使用入射光型测光表，事先计算好摄像机的曝光系数当量。这样,就得到了位于7.5IRE处的黑色电平和该场景的光圈值。对场景中的高光部分，可以用摄像机的拐点设定使它位于100IRE处。简而言之，设置示波器首先要设置黑色电平在7.5IRE，并将灰色曝光为50IRE。然后通过照明或拐点处理，使重要的高亮度落在示波器的100IRE单位上。
6.轮廓清晰度调整方法
由于CCD上的感光单元在水平方向和垂直向都是分离的，所以它在这两个方向上都是以抽样的方式传送图像信息的，这样，在重现图像时沿着水平和垂直方向的黑白突变处就变模糊了，同时因为高频信号幅度下降而使图像细节变模糊，这种现象也称为孔阑失真。
孔阑失真的特点是只有高频幅度降低，而没有相位失真。因此，它必须用特殊电路进行校正，这种电路就是轮廓增强电路，通过提高图像信号上升沿和下降沿的陡度，以增强图像黑白突变处的对比度，甚至给图像勾画边沿，实现改善图像轮廓清晰度的目的。轮廓增强电路，能明显的提高画面中景物的轮廓清晰度。高清摄像机都设有轮廓清晰度（DETAIL）开关和菜单调整项。
在拍摄高清电视时，有的人为了画面更“柔和”一些，关闭摄像机上的轮廓清晰度开关，以达到接近胶片的画面效果。觉得如果是拍摄带人物的中近景，高清对于人的面部和服装的沟边现象很突出，容易给人以生硬的感觉，出现这种情况就要关掉轮廓清晰度开关。但对风光画面就不一定非得这样做，因为高清的焦点本来就“软”，再关掉轮廓清晰度开关，和胶片比起来画面就会显得更加模糊。必要的轮廓细节反差增强还是必要的。关键是如何把握好尺度，一般使轮廓清晰度参数值控制在30～75之间，规律是这样的，如果要拍全景或日景，会调高一些。如果拍近景或夜景就要调低一些。特别是低照度的时候，发现轮廓清晰度值提高的同时，把杂波也提高了，这一点要特别注意。
7.高清画面构图方法
高清主要采用16:9的画幅比，而标清主要采用4:3的画幅比。初用高清摄像机的时候，第一感觉就是视角很宽，16:9的构图方式显得大气，而且包含了更多的信息量，这在拍摄大场面或大全景时非常有表现力，更接近电影的视觉效果。在镜头的选择方面，高清镜头是以电影镜头为参考，画面不仅柔和，而且清晰度高；景深小，立体感强；对镜头的透光率要求也高。在相同焦距段时，高清镜头比标清摄像机镜头的视角大。高清摄像机所用的标准镜头近似于标清4:3摄像机的小广角镜头。
再谈一下构图创作：构图创作在主观上并没有什么条条框框。从电视画面的角度看，构图就是镜头语言，通过画面讲述拍摄者要表达的内容。在视觉效果上，须要掌握一些规律，尤其是使用16:9画幅比进行构图时。从突出主题出发，画面离不开线、形、色调、影调这4大元素。根据上述要求，在16:9的构图中，由于水平视角的增大，更需要留意线条在画面上的延伸感，形成视觉上的透视感；形状上要注意主体和陪衬体的合理位置，既要有对比、又不失平衡，虚实的比例也要控制恰当；在色调处理上，要根据色彩的特性、变化、位置及色彩间的相互关系，发挥自己的创意；影调的处理将直接关系到画面的层次。还有一点，高清摄像机16:9的取景也可设置为4:3的画幅比，这时可以采取原来的构图方式。
四. 总结
高清节目的拍摄，一定要对高清设备的各个参数认真仔细地调整，才能拍摄出高质量的画面，这一点对高清的发展至关重要，对于高清摄像技术的运用，仍然处于尝试和探索中。随着高清摄像技术的发展与成熟，电视技术保障工作将伴随摄像技术的进步，与时俱进，在创作实践中积累经验，迈向技术和艺术的新境界，达到理想的效果。在各类摄录设备日新月异的今天，要真正掌握电视节目的录制技术，提高高清电视节目录制技术质量，不但要掌握坚实的基础理论知识，而且还需要努力学习与此项工作相关联的各类知识，温故知新，不断进步。 (DVOL本文转自：中国DV传媒 http://www.dvol.cn)
