【摘要】 最強大腦作為在我臺播出的國內首檔大型科學真人秀,以傳播腦科學知識、專注腦力競技為立足點，一經推出廣受好評。數據顯示，2014上半年首季播出，便打破了季播綜藝節目的收視新記錄。在同時段排名全國第一。目前，第五季節目已完美收官，我臺技術團隊全程提供技術支持，這其中便包括前期的彩色匹配調整。本人即以《最強大腦》節目為例，詳細介紹彩色匹配的原理與過程。

　　【關鍵詞】 彩色匹配  彩色矩陣  彩色校正

一．何為彩色匹配

　　當前電視節目制作正朝向大規模、復雜化、精細化趨勢發展，大型節目中越來越多地采用多個EFP視頻系統級聯的方式，將多個公司、多個型號攝像機共同進行畫面采集。在上述應用環境中，將不可避免地出現不同公司不同型號攝像機彩色還原的差異。實踐證明，人眼在對多個電視圖像畫面主觀評價時，彩色還原程度是最敏感的指標之一，在鏡頭切換時這種差異將表現得尤其明顯。節目制作中攝像機彩色一致性的差異嚴重影響了節目圖像制作技術質量，由此，有必要對這些攝像機進行彩色匹配調整，使它們的彩色還原趨于一致,在主觀上讓觀者得到相同的視覺感受。

　　以《最強大腦》第五季為例，現場我們采用十臺左右的池上HDK-79GX（以下簡稱池上）數字高清攝像機作為面對舞臺的EFP,采用2臺松下AJ-HPX3100（以下簡稱松下）攝像機配合無線微波作為斯坦尼康游機拍攝，還有四臺索尼HDC-2580（以下簡稱索尼）作為面對嘉賓的跟蹤拍攝。

圖1 各種不同廠家不同型號擔當不同職能的攝像機

　　三種不同廠家不同型號的攝像機在出廠值狀態下，使用同一型號鏡頭拍攝輸出的圖像彩色差異是很明顯的。以下圖1為例，左為池上出廠狀態彩色輸出圖像，右為松下出廠狀態彩色輸出圖像，它們都是在700mv標準信號幅度下拍攝標準高清晰度彩色校正卡TE188?？梢钥闯?，無論是彩色的飽和度還是色調都是有較大區別的。

圖2   各機型出廠狀態下畫面對比

　　由于節目實際情況池上攝像機占絕大多數，所以我們的思路是調整松下和索尼攝像機的彩色矩陣和彩色校正，以接近池上攝像機的彩色風格，從而達到彩色匹配的目的。

二．原理介紹

　　彩色匹配的方法一般有校正和合成兩種。修正法是略去光譜響應的負區而只保留其正區，并將正區適當壓縮以使重現彩色的失真程度限制在容許范圍內。但該法除了不夠精確以外，還因減少CCD入射光的能量而使攝像機靈敏度有所下降。合成法是把光電器件丟掉的光譜響應曲線負區設法用矩陣電路給予近似恢復。當今的專業攝像機均采用了該種方式來補償沒有光譜響應負區所造成的彩色失真。另外，為了加強拍攝藝術效果，有時需要人為地改變某種顏色的飽和度或色調，也需要由矩陣來進行可變的彩色校正，這實際上是擴大了彩色校正的適用范圍。

　　1.線性矩陣(MATRIX)

　　我們知道，根據公式計算得出，攝像機色差信號校正電路只需要調整6個色差(R-G、B-G、G-R、B-R、G-B、R-B)的系數，便可補償光譜響應所引起的失真，從而有助于解決不同彩色攝像機的彩色匹配問題。借助高清晰度色度檢測卡CDM28，我們可以得到圖3的矩陣圖形。

圖3 松下HPX3100拍攝彩色矩陣圖形狀

　　2.多區彩色校正（COLOR CORRECTION）

　　隨著技術的不斷發展，現在的高清晰度攝像機已經可以將色度信號根據彩色相位分為多個區域，分別在這些區間內進行色調和飽和度的控制，通過對選擇的顏色進行增加或者減少，達到多攝像機之間的彩色匹配調整。如松下公司的12相位調整和索尼公司的16相位調整，而且單獨調整其中一個相位的顏色，并不會影響其他相位。下面就以松HPX3100為例，詳細介紹具體過程。

三．實際調整過程

　　1.搭建標準的彩色匹配環境

　　在標準的照度和色溫條件下（調整后的攝像機在實際場景使用中彩色匹配效果不會發生改變），將基準攝像機和待調整攝像機同時拍攝測試卡，使用泰克WFM7120波形監視器觀察輸出畫面，并使用高清監視器監看實際主觀感受。

　　2.狀態確認及Gamma匹配調整

　　·關閉基準攝像機和匹配攝像機光圈，調整兩臺攝像機的黑平衡；

　　·設定基準攝像機和匹配攝像機的工作狀態，即濾色片設置為3200K、增益設置為0dB、GAMMA設置為ON(0.45)、DTL設置為ON，自動拐點設置為OFF，電子快門設置為OFF，黑電平設置為10mv；

　　·開啟基準攝像機和匹配攝像機光圈，拍攝高清灰度卡，調節白平衡；

　　·調節光圈，使攝像機輸出信號中灰度卡白塊處的電平為0.7V（100%電平）并保持。

　　·WFM7120波形監視器選擇基準攝像機波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結池上攝像機波形（黃色波形），同屏同時顯示松下攝像機波形（綠色波形）將WFM7120波形監視器的顯示方式由“波形”顯示變換為“矢量”顯示，并選擇75%彩條菜單。調整松下攝像機菜單中Gamma數值，使其與池上攝像機波形接近一致。見圖4.

圖4 GAMMA匹配

　　3.彩色矩陣Matrix匹配調整

　　將池上攝像機和松下攝像機拍攝CDM 28高清晰度色度檢測卡，松下攝像機確認接入彩色矩陣（彩色矩陣參數可調狀態），WFM7120波形監視器選擇池上攝像機CDM 28卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結攝像機矢量波形（黃色波形），同屏同時顯示松下攝像機矢量波形（綠色波形），調整松下攝像機菜單中Matrix各項數值，使其與池上攝像機矢量波形接近一致。調整順序按先調整“R-G”、“B-G”參數，而后調整其他參數（G-R、GB、B-G、B-R）進行。

　　在操作上，打開松下3100工程師菜單后，進入PAINT→MATRIX菜單，可以看到六軸的參數調整，通過慢慢耐心的反復調整，使其盡量接近池上攝像機的矢量波形即可。見圖5。

圖5 松下3100菜單進入及矩陣數據

 通過調整對比發現，在匹配前，兩者差別較大，尤其R-B和B-G差別顯著，通過菜單調整，在進行彩色矩陣匹配后，可以看出兩者已經極為接近，效果比較明顯，見圖6.

圖6彩色矩陣對比圖形

　　4.彩色校正COLOR CORRECTION匹配

　　將池上攝像機和松下攝像機拍攝TE188高清晰度彩色校正卡，打開松下攝像機彩色校正為ON，WFM7120波形監視器選擇池上攝像機TE188卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結其矢量波形（黃色波形），同屏同時顯示松下攝像機矢量波形（綠色波形），調整松下攝像機菜單中COLOR CORRECTION各項參數（SAT為幅度、PHASE為相位）數值，使其與基準攝像機矢量波形接近一致。調整順序按先調整“G”和“Mg”彩色分區，而后再調整“B”、“R”、“YI”、“Cy”及其它彩色分區進行。

圖7  彩色校正菜單及數據

　　與此同時，也可以在高清彩色監視器上切換池上攝像機和松下攝像機的TE188卡圖像輸出，對兩者的彩色匹配效果進行主觀評價，結合矢量波形一起，相互參照和兼顧，從而達到理想彩色校正效果。見圖8。

圖8 彩色校正對比矢量圖形

　　攝像機彩色匹配調整過程中，需要有足夠的耐心，如果一種彩色調整不正確可能會影響到相關的彩色空間，需要對匹配攝像機進行反復多次調整，以達到匹配攝像機與基準攝像機的最佳彩色匹配。

　　在做完以上工作后，恢復自動拐點為ON工作狀態，將匹配攝像機的調整數據分別存儲到攝像機場景文件和存儲卡中，以供攝像機調用。由此推廣到索尼2580攝像機,方法一致。

四．實際效果

　　經《最強大腦》節目組反饋，在進行彩色匹配調整之后，各職能機位輸出畫面主觀感受高度一致，差異性極小，即使頻繁切換不同景別不同還原也感覺較為平滑，可以說達到了很好的預期效果,帶給觀眾更好的視覺體驗。