由《最强大脑》看数字高清摄像机的彩色匹配调整

侯伟佳

【摘要】 最强大脑作为在我台播出的国内首档大型科学真人秀，以传播脑科学知识、专注脑力竞技为立足点，一经推出广受好评。数据显示，2014上半年首季播出，便打破了季播综艺节目的收视新记录。在同时段排名全国第一。目前，第五季节目已完美收官，我台技术团队全程提供技术支持，这其中便包括前期的彩色匹配调整。本人即以《最强大脑》节目为例，详细介绍彩色匹配的原理与过程。

【关键词】 彩色匹配 彩色矩阵 彩色校正

一.何为彩色匹配

当前电视节目制作正朝向大规模、复杂化、精细化趋势发展，大型节目中越来越多地采用多个EFP视频系统级联的方式，将多个公司、多个型号摄像机共同进行画面采集。在上述应用环境中，将不可避免地出现不同公司不同型号摄像机彩色还原的差异。实践证明，人眼在对多个电视图像画面主观评价时，彩色还原程度是最敏感的指标之一，在镜头切换时这种差异将表现得尤其明显。节目制作中摄像机彩色一致性的差异严重影响了节目图像制作技术质量，由此，有必要对这些摄像机进行彩色匹配调整，使它们的彩色还原趋于一致，在主观上让观者得到相同的视觉感受。

以《最强大脑》第五季为例，现场我们采用十台左右的池上HDK-79GX（以下简称池上）数字高清摄像机作为面对舞台的EFP，采用2台松下AJ-HPX3100（以下简称松下）摄像机配合无线微波作为斯坦尼康游机拍摄，还有四台索尼HDC-2580（以下简称索尼）作为面对嘉宾的跟踪拍摄。

三种不同厂家不同型号的摄像机在出厂值状态下，使用同一型号镜头拍摄输出的图像彩色差异是很明显的。以下图1为例，左为池上出厂状态彩色输出图像，右为松下出厂状态彩色输出图像，它们都是在700mv标准信号幅度下拍摄标准高清晰度彩色校正卡TE188。可以看出，无论是彩色的饱和度还是色调都是有较大区别的。

由于节目实际情况池上摄像机占绝大多数，所以我们的思路是调整松下和索尼摄像机的彩色矩阵和彩色校正，以接近池上摄像机的彩色风格，从而达到彩色匹配的目的。

二.原理介绍

彩色匹配的方法一般有校正和合成两种。修正法是略去光谱响应的负区而只保留其正区，并将正区适当压缩以使重现彩色的失真程度限制在容许范围内。但该法除了不够精确以外，还因减少CCD入射光的能量而使摄像机灵敏度有所下降。合成法是把光电器件丢掉的光谱响应曲线负区设法用矩阵电路给予近似恢复。当今的专业摄像机均采用了该种方式来补偿没有光谱响应负区所造成的彩色失真。另外，为了加强拍摄艺术效果，有时需要人为地改变某种颜色的饱和度或色调，也需要由矩阵来进行可变的彩色校正，这实际上是扩大了彩色校正的适用范围。

1.线性矩阵（MATRIX）

我们知道，根据公式计算得出，摄像机色差信号校正电路只需要调整6个色差（R-G、B-G、G-R、B-R、G-B、R-B）的系数，便可补偿光谱响应所引起的失真，从而有助于解决不同彩色摄像机的彩色匹配问题。借助高清晰度色度检测卡CDM28，我们可以得到图3的矩阵图形。

2.多区彩色校正（COLOR CORRECTION）

随着技术的不断发展，现在的高清晰度摄像机已经可以将色度信号根据彩色相位分为多个区域，分别在这些区间内进行色调和饱和度的控制，通过对选择的颜色进行增加或者减少，达到多摄像机之间的彩色匹配调整。如松下公司的12相位调整和索尼公司的16相位调整，而且单独调整其中一个相位的颜色，并不会影响其他相位。下面就以松HPX3100为例，详细介绍具体过程。

三.实际调整过程

1.搭建标准的彩色匹配环境

在标准的照度和色温条件下（调整后的摄像机在实际场景使用中彩色匹配效果不会发生改变），将基准摄像机和待调整摄像机同时拍摄测试卡，使用泰克WFM7120波形监视器观察输出画面，并使用高清监视器监看实际主观感受。

2.状态确认及Gamma匹配调整

·关闭基准摄像机和匹配摄像机光圈，调整两台摄像机的黑平衡；

·设定基准摄像机和匹配摄像机的工作状态，即滤色片设置为3200K、增益设置为0dB、GAMMA設置为ON（0.45）、DTL设置为ON，自动拐点设置为OFF，电子快门设置为OFF，黑电平设置为10mv；

·开启基准摄像机和匹配摄像机光圈，拍摄高清灰度卡，调节白平衡；

·调节光圈，使摄像机输出信号中灰度卡白块处的电平为0.7V（100%电平）并保持。

·W F M7120波形监视器选择基准摄像机波形，利用WFM7120的CaptureVu捕获功能冻结池上摄像机波形（黄色波形），同屏同时显示松下摄像机波形（绿色波形）将WFM7120波形监视器的显示方式由“波形”显示变换为“矢量”显示，并选择75%彩条菜单。调整松下摄像机菜单中Gamma数值，使其与池上摄像机波形接近一致。见图4.

3.彩色矩阵Matrix匹配调整

将池上摄像机和松下摄像机拍摄CDM 28高清晰度色度检测卡，松下摄像机确认接入彩色矩阵（彩色矩阵参数可调状态），WFM7120波形监视器选择池上摄像机CDM 28卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕获功能冻结摄像机矢量波形（黄色波形），同屏同时显示松下摄像机矢量波形（绿色波形），调整松下摄像机菜单中Matrix各项数值，使其与池上摄像机矢量波形接近一致。调整顺序按先调整“RG”、“B-G”参数，而后调整其他参数（G-R、GB、B-G、B-R）进行。

在操作上，打开松下3100工程师菜单后，进入PAINT→MATRIX菜单，可以看到六轴的参数调整，通过慢慢耐心的反复调整，使其尽量接近池上摄像机的矢量波形即可。见图5。

通過调整对比发现，在匹配前，两者差别较大，尤其R-B和B-G差别显著，通过菜单调整，在进行彩色矩阵匹配后，可以看出两者已经极为接近，效果比较明显，见图6.

4.彩色校正COLOR CORRECTION匹配

将池上摄像机和松下摄像机拍摄TE188高清晰度彩色校正卡，打开松下摄像机彩色校正为ON，WFM7120波形监视器选择池上摄像机TE188卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕获功能冻结其矢量波形（黄色波形），同屏同时显示松下摄像机矢量波形（绿色波形），调整松下摄像机菜单中COLOR CORRECTION各项参数（SAT为幅度、PHASE为相位）数值，使其与基准摄像机矢量波形接近一致。调整顺序按先调整“G”和“Mg”彩色分区，而后再调整“B”、“R”、“YI”、“Cy”及其它彩色分区进行。

与此同时，也可以在高清彩色监视器上切换池上摄像机和松下摄像机的TE188卡图像输出，对两者的彩色匹配效果进行主观评价，结合矢量波形一起，相互参照和兼顾，从而达到理想彩色校正效果。见图8。

摄像机彩色匹配调整过程中，需要有足够的耐心，如果一种彩色调整不正确可能会影响到相关的彩色空间，需要对匹配摄像机进行反复多次调整，以达到匹配摄像机与基准摄像机的最佳彩色匹配。

在做完以上工作后，恢复自动拐点为ON工作状态，将匹配摄像机的调整数据分别存储到摄像机场景文件和存储卡中，以供摄像机调用。由此推广到索尼2580摄像机，方法一致。

四.实际效果

经《最强大脑》节目组反馈，在进行彩色匹配调整之后，各职能机位输出画面主观感受高度一致，差异性极小，即使频繁切换不同景别不同还原也感觉较为平滑，可以说达到了很好的预期效果，带给观众更好的视觉体验。B&P;