4K超高清电视节目画面调色技术研究

2024-06-11陈辉

电视技术 2024年3期

陈辉

（湖州市新闻传媒中心，浙江湖州 313000）

0 引言

在4K超高清电视节目拍摄和制作过程中，为获取更丰富的色彩和更大的动态范围，拍摄及后期制作团队往往采用Raw或者Log格式记录文件。但不同厂家的摄影设备成像器件具有不同的光电转换特性，其记录模式多样，存在不同的Log曲线，因此所拍摄的图像往往具有不同的色域[1]。在此情况下，就需要对4K超高清电视节目进行画面调色，从而保证节目播出与观看效果。本文主要探讨4K超高清电视节目的画面调色技术。

1 4K超高清电视概述

1.1 相关定义

4K超高清（Ultra High Definition，UHD）电视是指具有至少3 840×2 160像素分辨率的电视设备，其像素密度是传统1 080p高清电视的4倍。这种先进的显示技术能够提供更加细腻和清晰的画面，使得色彩更加鲜明，对比度更高，图像细节更为丰富。4K电视在提升视觉体验方面设立了新的标准，尤其在大屏幕电视上，观众能够感受到更加沉浸式和逼真的观看效果。随着内容制作和传输技术的不断进步，4K超高清电视已经成为消费者追求高质量家庭影院体验的首选。

1.2 4K超高清电视的特点

4K超高清电视技术的核心在于其卓越的分辨率能力。3 840×2 160像素的显示分辨率，是全高清（Full HD）1 080p分辨率的4倍。这种分辨率提升带来了更高的像素密度，极大地增强了图像的清晰度和细节再现能力，即便在大屏幕显示中也能保持图像的锐利度和深度，几乎消除了视网膜分辨极限下的像素颗粒感。

4K电视通常采用高动态范围（High Dynamic Range，HDR）技术，不仅提高了显示设备的亮度峰值，还扩展了色彩和亮度的动态范围，实现了更高的对比度和更广的色域覆盖。HDR技术通过对元数据的动态处理，优化了画面的暗部细节和高光细节，使得图像在高对比度场景下能够保留更多的信息和层次感。大部分4K超高清电视应用了有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）技术，在色彩准确性和视角依赖性方面得到了显著提升。OLED能够通过自发光特性，实现无须背光源的纯黑显示和更广的视角。

在智能化方面，4K电视集成了先进的操作系统，支持多种流媒体协议和编解码标准，如高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）确保了4K内容的高效传输和兼容性。智能平台提供了个性化的内容推荐、云服务同步以及与智能家居生态的无缝连接，提升了用户的互动体验和便捷性。

2 对4K超高清电视节目进行画面调色的意义

调色是图像视频节目制作过程的重要环节，可分为技术性调色与艺术性调色两种类型。技术性调色属于制作范畴，是从技术指标上对图像进行调整，使图像呈现正确的光色效果，提升人眼的舒适度[2]。艺术性调色属于创作范畴。操作员除了要掌握图像技术外，还必须具备艺术审美力，为图像显示赋予美学内涵。艺术性调色具有主观性，难以量化，技术性调色则具有普适性，能够广泛适用于绝大部分调色工作。本文主要针对技术性调色进行分析。

2.1 提升视觉冲击力

在4K超高清电视节目的制作过程中，画面调色是至关重要的一环。通过专业的色彩分级技术，调色师能够精确地调整色彩的亮度、对比度和饱和度，使得色彩更加鲜明和层次分明。在4K分辨率的细腻画面上，这种调整尤为重要，因为它能够充分利用4K电视高像素密度的优势，极大地增强图像的视觉冲击力。色彩的深度和丰富性得到显著提升，使得每一帧画面都能以更加生动和真实的方式呈现，从而吸引观众的注意力，提升整体的观看体验。

2.2 增强情感表达

在4K超高清电视节目的后期制作中，色彩分级以及色彩校正等画面调色工作不仅能够提升视觉冲击力，而且能够帮助塑造情感氛围，增强情感表达。通过对色温、色调、饱和度以及亮度等参数的精细调控，调色师可引导观众情感的投入。例如，暖色调可营造亲近、舒适的感觉，冷色调则能传达孤独或忧郁的情绪。色彩对比的调整能够强化视觉动态，进一步加深情感的强度。在4K超高清的广阔色域和高分辨率画面中，细腻的色彩变化更能够细致地表达导演的艺术意图，使情感表达更加精准，为观众提供一个沉浸式的情感体验空间。

2.3 统一视觉风格

在4K超高清电视节目的色彩管理中，维持一致的视觉风格是至关重要的。色彩分级的过程中，通过对色调曲线、色相、饱和度以及亮度的综合调校，可以确保画面在色彩上的连贯性。这种连贯性对于构建节目的品牌识别度和艺术表现力至关重要。在4K分辨率的精细画质下，色彩一致性的控制更加考验调色师的专业技能，因为任何微小的色彩偏差都会在高清晰度的显示中被放大。通过精确的色彩校正，不仅可以确保视觉风格的统一性，还能够提升整体的视觉质感，使节目在视觉上呈现出专业和高品质的感觉。

2.4 提高细节层次感

在4K超高清电视节目的色彩调校中，动态范围的优化是关键步骤，涉及对画面中明暗部分的精细处理。通过使用高级色彩分级技术，如局部色阶调整和高光/阴影恢复，调色师能够增强画面的细节层次，使得原本可能丢失的细节信息得以保留和凸显。在4K分辨率的细腻画质下，这种调整尤为重要，因为它能够充分利用高像素密度带来的细节优势，提升画面的深度感和立体感。通过精确控制色彩动态范围，可以实现更加真实的光照效果和视觉冲击，为观众带来更为丰富和引人入胜的视觉体验。

2.5 适应不同显示设备

随着科学技术的不断发展，能够播放4K超高清图像的显示设备类型愈发多样，显示面板类型愈发多元。通过对色域的精确映射和伽马校正（Gamma Correction），调色师确保节目在各种型号的4K电视上均能呈现一致的色彩效果。这一过程涉及转换不同色彩配置文件和执行设备校准，以适应各种显示技术的特性，如液晶（Liquid Crystal Display，LCD）、OLED。

3 调色技术及应用

3.1 HDR调色及应用

HDR调色全称高动态范围调色，是一种旨在扩展可视亮度和色彩范围的先进影像处理技术。在4K超高清电视节目制作中，HDR调色通过采用更广阔的色彩空间和更高的亮度峰值，实现了从深邃的暗部细节到明亮区域的高光细节的无缝展现，极大地增强了画面的视觉冲击力和真实感[3]。

在HDR调色的应用过程中，调色师首先需要对原始材料进行分析，评估其动态范围和色彩潜力，随后利用专业调色软件中的HDR工具，如色调映射（tone mapping）和色彩增强（color gamut mapping），对画面进行调整。色调映射能够在不丢失画面细节的情况下调整亮度级别，使得高亮部分和阴影部分都能在4K显示器上精确呈现。

HDR调色过程中还需考虑不同的HDR标准，如HDR10、HDR10+、HLG（Hybrid Log-Gamma）和Dolby Vision。这些标准定义了不同的亮度级别和色彩元数据，调色师需根据目标发布平台的特定HDR格式来优化内容。

3.2 达芬奇调色系统及应用

达芬奇调色系统（DaVinci Resolve Color Grading）是一款集成了高级调色功能的后期制作软件，广泛应用于电影、电视节目和广告行业。该系统以其强大的色彩控制能力、精确的调色工具和灵活的工作流程著称，尤其适用于处理4K超高清内容的复杂调色需求[4]。

技术层面上，达芬奇调色系统提供了一系列专业工具，如三向色轮、RGB混合器、曲线调整器、定性和定量色彩选择器以及先进的节点工作流。这些工具允许调色师进行精细的色彩校正，从基本的色温调整到复杂的视觉效果创造。节点工作流是达芬奇系统的核心特色，允许调色师构建复杂的调色路径，每个节点可以包含一系列的调色操作，从而实现非线性的调色过程。

在应用层面，达芬奇调色系统的使用始于原始画面的导入，随后进行初步的色彩平衡，以确保画面在不同设备上的一致性。此后，调色师要利用系统中的色彩管理功能来适配不同的色域，如Rec.709、Rec.2020、DCI-P3等，确保色彩的准确再现。在创意调色阶段，调色师可通过系统提供的创意LUTs或手动调整工具来塑造特定的视觉风格或情感氛围[5]。

3.3 伽马校正及应用

伽马校正是调整图像输出以适应人眼对亮度感知的非线性响应的过程。在4K超高清电视节目的调色中，伽马校正确保了画面亮度的连续性和细节的保留，特别是在中间色调区域。这一技术通过调整伽马曲线来实现。伽马曲线描述了像素亮度的输入值与输出值之间的关系。在实际应用中，调色师要使用专业调色软件中的伽马调整工具来细致地调整伽马曲线，以匹配特定的显示标准或观看环境。