浅析电视摄像机的控制与调整
浅析电视摄像机的控制与调整
林华淼
摘要：本文主要介绍了电视摄像机的控制以及摄像机画面需要控制的几个重要参数和细节的调整。
关键词：摄像机；控制；调整；GAMMA；DETAIL
电视画面的清晰度高，亮度层次丰富，画面柔和细腻，色彩清晰、自然，肤色正常等是衡量画面质量好坏的关键。为了达到这些要求，对摄像机的控制是关键，这其中包括对摄像机白平衡的设置、轮廓和细节的控制、光圈的控制、伽玛值和拐点的控制等。根据拍摄环境的变化、不同节目的要求，合理调整设置摄像机的参数，来获得满意的画面质量和效果。本文以SONY摄像机为例，主要介绍演播室摄像机的控制和一些摄像机参数的调整对图像的影响以及我台一些使用心得。
一、电视摄像机的控制
在日常中，演播室摄像机和转播车摄像机一般是通过摄像机的遥控面板来控制的。摄像机与摄像机控制单元（CCU）之间通常是用一根三同轴电缆连接，来传输视音频信号、摄像机控制信号、通话对讲信号、提示（TALLY）信号等等。而摄像机控制单元与其遥控面板是通过SONY厂家提供的九芯双通线来传输数据信号。如图1所示。
图1
所谓三同轴就是用单根芯线，一层信号内屏蔽线和一层外屏蔽线，可以传送多种信号以及电源等。它的内部结构如图2所示。SONY厂家提供的九芯双通线的管脚定义如图2所示。
图2
在我们演播室录制节目时，最常调整的是光圈的大小和黑电平的高低。RCP750的光圈和黑电平调整原理如图3所示。当我们调整光圈或黑电平时，电路板上的可变电阻大小发生改变，使其各自输出点的电压值发生改变。在RCP750的发送端，又把连续的电压信号转换成数字（编码）信号进行传输。在发送端主要由抽样、量化与编码三部分组成，其中，量化与编码共同完成模拟---数字转换（A/D变换）功能。抽样就是利用抽样脉冲序列从连续信号中“抽取”一系列的离散样值，量化就将此信号转换成离散时间离散幅度的多电平数字信号，这些数字经编码产生二进制的数字序列，也就是逻辑电平“0”和“1”。该数据信号通过九芯双通线发送到CCU上，在BS INCOM板经过用调制频率3.0MHz调频后，成为RF CAMERA CONTROL信号（射频摄像机控制信号）。此信号经3.0MHz的带通滤波，与RF INCOM及APC CARRY信号混合，然后送到BS RF滤波器，经三同轴电缆传输到摄像机机头，在机头端RF CAMERA CONTROL信号被滤出后经解调还原成CAMERA CONTROL信号，此信号被放大、整形，由门电路送到摄像机的REAR PANEL MPU CONTROL板，CCU或RCP就可以实现光圈的大小调节、黑电平调整。CCU或RCP还可以实现摄像机的开关、彩条的开关、增益控制、自动黑、白平衡、RGB三路的单独调节等等。总的来说，摄像机与基站之间的数据传输可以实现各种常规控制。
图3
二、电视摄像机画面的调整
电视摄像机画面的调整主要有画面层次的调整、画面轮廓细节的调整和画面色彩的调整，下面将一一介绍。
1、画面层次的调整
对于任何电视画面，我们都可以将它分成亮部与暗部，以及亮暗中间的中灰区域来考虑。主要调整有GAMMA（伽玛）、BLACK（黑电平）、FLARE（杂散光）、BLACK GAMMA（黑伽玛）和KNEE（拐点）等。
GAMMA和BLACK GAMMA的调整可以在照度不够的环境中拍摄出色彩逼真的画面，呈现出多层次且有纵深感的暗部细节，从而创造出有丰富色彩的视觉效果。而KNEE的调整主要涉及到拍摄图像高光部分时如何避免出现曝光过度、高亮环境下如何拍摄出色彩艳丽的画面、如何真实还原物体表面的光泽和质感以及如何在不增加颗粒感的情况下，提高画面清晰度。黑电平的大小则直接影响画面对比度的高低，可以得到合理的反差。
打开“PAINT”菜单中的GAMMA，当降低GAMMA校正的数值时，会加重画面颜色浓度。相反，将GAMMA值设定到较高数值，会使拍摄的画面具有
较浅的色调。不同GAMMA值选定要根据画面的明暗、对比选择。黄昏的时候可以拍出不同黄昏的效果或者在阳光明媚的时候可以通过GAMMA变成阴暗的天气，这就是艺术创造包含在技术调整里面更深层次的问题。
在较暗的环境中，打开“PAINT”菜单中的BLACK GAMMA，调整黑伽玛的范围，得到所需的暗部层次。通过调整黑色区域信号的电平(BLACK GAMMA)能更好地把握整个图像，再现出更丰富的视觉印象。通过对BLACK GAMMA的调整，再现出的画面是在不影响中等色调和高亮度区域图像的情况下只对暗部和接近暗部的区域进行信号调整。将BLACK GAMMA电平设为负（—）值可使画面色调变暗而颜色更饱和，设为正（+）值则使黑色对比度变亮，但会产生褪色现象和噪点，为使噪点保持最小状态，推荐与挖芯校正（CRISPENING）功能一起使用。
人的眼睛拥有非常宽的动态范围（人眼可以处理的亮度电平的范围），所以可以捕捉图像中明亮的色彩。摄像机在拍摄明亮区域时出现感光过度和“褪色”现象，这是因为明亮区域的亮度信号超过了摄像机的动态范围。在这种情况下，先打开“PAINT”菜单中的KNEE选项，设定拐点(KNEE POINT)的范围，以增加高亮部分的层次和细节。通过压缩画面高光区域的信号，使它们进入到摄像机的动态范围之内，便可以使画面避免感光过度，从而真实再现本来面貌。摄像机具有的KNEE拐点校正功能，可以使调整的画面信号不被压缩到极限最大值(KNEE POINT)，以及决定信号被压缩程度的压缩比率(KNEE SLOPE)。降低KNEE POINT拐点值和提高KNEE SLOPE拐点斜率，明亮的物体就可真实再现，而不会出现感光过度现象。
拐点的功能是用来压缩信号高亮区域，使它们降低到视频信号的动态范围以内（近似109%：白切割点）。在大多数情况下，拐点通常设定在85.0到100.0之间（近似等于黄种人的皮肤的亮度电平）。提高KNEE SLOPE拐点斜率到正（+）值（使拐点斜率变小），增大压缩比率，可以得到更大的摄像机动态范围。但是非常需要注意的是压缩高亮区域（较大的KNEE SLOPE拐点斜率值）会使得画面颜色看起来苍白和“褪色”，这是因为色差信号(R-Y，B-Y)与亮度信号一起被压缩了。
FLARE：杂散光。它可以将摄像机里的杂散光压掉，抑制从三棱镜到CCD 过程中光产生的反射而造成图像变灰，将色彩保持较黑，压掉高光。它有两个用处，一是要将画面向胶片效果调整时，将MASTER FLARE调高，画面会像胶片一样暗部较重。二是云雾天气、空气透度不是很好的状态下，将MASTER FLARE 调高，使画面的暗部还原更好，画面的雾状会减轻。FLARE的调整是在“PAINT”菜单中的BLACK/FLARE，MASTER FLARE的调整主杂散光抑制，R/G/B FLARE 调整杂散光造成的暗部偏色。
2、画面轮廓细节的调整
轮廓和细节的校正主要是可以细致地重现处于高光下的物体、增强低照度区域的色彩以及避免图像暗部区域的颗粒化。
DETAIL细节调整功能可以再现锐利的画面，但是细节的调整会造成画面暗部区域的部分变得粗糙。这是因为，细节功能的调整会使画面暗部的噪点同样被着重表现出来。要注意的有两点，一是在拍人物中近景时，如果调的过高，化妆又不是很好时，人脸上的色斑、瑕疵就特别明显；二是在低照度情况下，如果调的过高，图像噪波会更加明显。DETAIL的调整是在“PAINT”菜单中的DETAIL，将DETAIL至于ON，DETAIL LEVEL：调整画面的锐化程度。CRISPENING：
抑制整个画面的噪点（调节过度会损失小细节）。LEVEL DEPEND：在画面暗部不添加细节信号，使得暗部噪点不被突出。DETAIL FREQUENCY：调节细节频率，可以有效减弱画面水平摇移造成的拖尾。
SKIN DETAIL：肤色细节，它可以选择三种不同的颜色，控制肤色细节信号的电平、色调饱和度等。对拍摄人物时很有用，你可以选择演员皮肤肤色，让它变的更加柔和舒服。SKIN DETAIL的调整是在“PAINT”菜单中的SKIN DETAIL选项。LEVEL：调整区域内的细节幅度，SAT：调整选区范围的饱和度，PHASE：调整选区范围的色调，WIDTH：调整选区范围的宽度。
在虚拟演播室中，将蓝幕前的人物从背景中抠出（色键）合成到计算机生成的虚拟背景中，如果拍摄蓝幕区的摄像机细节轮廓较重，有可能造成抠出的人物边缘出现明显黑色边缘的现象，叠加背景之后感觉浮再上面一样，此时，可以调整细节菜单的DTL BLACK LIMIT细节黑限幅来弱化黑色边缘。
3、画面色彩的调整
画面色彩的调整，主要通过调整摄像机色温控制和颜色矩阵。颜色矩阵常用的有USER MATRIX（用户矩阵）和MUTIL MATRIX（多区彩色矩阵）。
通过色温控制，可以将整个画面变为暖调或者冷调。比如，拍摄早霞时，可以用偏蓝的颜色调白平衡，本来是白色的早霞，就会变成红彤彤的魅力彩霞。
在彩色电视系统中，为了正确重现被摄景物的彩色，摄像机的光谱响应特性应与接收端显像三基色的混色曲线相一致。混色曲线有负值存在，然而从摄像机镜头到摄像管，各部分的光谱响应曲线却都只有正值。为了克服由此带来的彩色失真，必须加入彩色校正。另外，为了加强艺术效果，有时需要人为地改变某种颜色的饱和度或色度，这种彩色处理称为可变彩色校正。专业摄像机均采用矩阵电路给予近似恢复这种方式来补偿没有光谱响应负区所造成的彩色失真。在SONY的摄像机中采用的是6色差系数调整方式，即在G路中调节R-G、B-G 的系数，在R路中调节G-R、B-R的系数，在B路中调节G-B、R-B的系数就可以进行彩色校正。
线性矩阵的种类就有USER MATRIX、MULTI MATRIX、PRESET MATRIX 及OHB MATRIX等，各不相同；其功能十分强大，但调整也相当复杂。在实际拍摄过程中能够有意识地使用线性矩阵(MATRIX)来校正彩色，往往能获得出人意料的效果。常用的是USER MATRIX、MULTI MATRIX。USER MATRIX（用户矩阵）在PAINT菜单里，可像传统摄像机一样调整线性矩阵(R-G、R-B)、(G-B、G-B)、(B-R、B-G)六组系数的大小；MULTI MATRIX（多区彩色矩阵）在PAINT 菜单里，将整个色调区间分为十六个区间，可在每个区间内单独调整其色调(HUE)和饱和度(SAT)。实际操作，可以先对USER MATRIX做粗调，定下大概的影调；然后再MULTI MATRIX中精调，达到最终满意的效果。
但是实际使用中矩阵调整是很麻烦的，特别是在外拍现场对着监视器做矩阵调整，很费时，而且在外景地看监视器，由于阳光等因素看到的图像和最后在编辑线上看到的图像也会有偏差，这样反而会出现画面偏色等问题，所以做矩阵的调整应当慎重。我们在实际操作中，通常是在拍摄开始之前按照导演的要求，大概预先设定几组矩阵参数，在拍摄过程中按不同场景直接调用。
三、我台摄像机使用心得
在2010年度全国电视灯光节目创优评析活动中，泉州电视台制作的《泉州新闻联播》荣获新闻类评比二等奖。首先我们针对主持人的特点调整灯光，做到合理布光，突出特点，掩盖缺点，保证主持人出镜形象清新靓丽、真实自然。另
外新闻演播室是以BACRO DLP大屏作为《泉州新闻联播》主持人背景。由于DLP大屏幕是主动发光体，我们对大屏幕和灯光反复调整取得较好效果，但是由于大屏幕使用时间比较久，拍摄画面中的大屏幕图像效果有点灰白，我们通过调整摄像机的黑电平得以解决，但调整时，还要以主持人的效果为主，所以我们把MASTER BLACK（主黑电平）调为-3。由于主持人化妆不是很好，为了让她皮肤肤色变得更加柔和和舒服，我对画面进行肤色细节调整，而调整选区范围的宽度(WIDTH)主要集中在脸上，所选区域会出现条纹。调整的幅度(LEVEL)要适当，过小会使图像看起来模糊。具体做法：现在机头PAINT菜单中，把SKIN DETAIL设成ON，然后在RCP750面板上点亮SKIN DETAIL、DTL GATE、PAINT2，在触摸屏上点亮SKIN DETAIL，即可做相应调整。调整参数如图4所示。调整完后，画面看起来更加柔和细腻。
图4
另外，福建广播电视奖电视类评奖中，纪录片获奖作品《探索泉州·海之传说》中有一个用摇臂拍德化龙窑的镜头。这个镜头是从窑床两边的几十个烧制陶器的窑仓摇起，最后顺着窑尾（烟囱）摇到大景。而龙窑边有座小山，傍晚的时候刚好挡住窑床的光线，这样起幅跟落幅的光圈差别较大，而用的摇臂没光圈控制系统，用自动光圈效果又不好。接着我们先取好大景，把镜头变焦到某档焦距处得到适当景别，利用景深的效果调整光圈，发现所要的效果，光圈有点过，就适当提高快门来达到好的曝光效果。然后从一个个窑仓摇起到先前所取的大景，结果发现画面还不错，窑仓和烟囱都黑乎乎的，画面有点神秘感，到大景才看出是个龙窑，只是黑暗部分缺少细节和大景的色彩饱和度有点欠缺，我们通过调整BLACK GAMMA和DETAIL解决了暗部细节，但BLACK GAMMA太大会产生噪点。还把MUTL MATRIX（多区矩阵）设为ON，这样可以提升画面的色彩饱
总之，不同节目对于画面色彩、色调、细节的要求也是多种多样的，有的需要色彩艳丽，色调温暖；有的希望画面沉稳朴实，还有的希望获得胶片的质感和层次感；这些都可以通过摄像机的调整获得的。而一幅好的电视画面，总是艺术与技术相得益彰。所以，我们要熟练掌握电视摄像机的控制与调整，才能更好服务于艺术，让我们获得满意的画面质量和效果。
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单位：泉州电视台
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