【摘要】 最強(qiáng)大腦作為在我臺(tái)播出的國(guó)內(nèi)首檔大型科學(xué)真人秀,以傳播腦科學(xué)知識(shí)、專注腦力競(jìng)技為立足點(diǎn)，一經(jīng)推出廣受好評(píng)。數(shù)據(jù)顯示，2014上半年首季播出，便打破了季播綜藝節(jié)目的收視新記錄。在同時(shí)段排名全國(guó)第一。目前，第五季節(jié)目已完美收官，我臺(tái)技術(shù)團(tuán)隊(duì)全程提供技術(shù)支持，這其中便包括前期的彩色匹配調(diào)整。本人即以《最強(qiáng)大腦》節(jié)目為例，詳細(xì)介紹彩色匹配的原理與過程。

　　【關(guān)鍵詞】 彩色匹配  彩色矩陣  彩色校正

一．何為彩色匹配

　　當(dāng)前電視節(jié)目制作正朝向大規(guī)模、復(fù)雜化、精細(xì)化趨勢(shì)發(fā)展，大型節(jié)目中越來越多地采用多個(gè)EFP視頻系統(tǒng)級(jí)聯(lián)的方式，將多個(gè)公司、多個(gè)型號(hào)攝像機(jī)共同進(jìn)行畫面采集。在上述應(yīng)用環(huán)境中，將不可避免地出現(xiàn)不同公司不同型號(hào)攝像機(jī)彩色還原的差異。實(shí)踐證明，人眼在對(duì)多個(gè)電視圖像畫面主觀評(píng)價(jià)時(shí)，彩色還原程度是最敏感的指標(biāo)之一，在鏡頭切換時(shí)這種差異將表現(xiàn)得尤其明顯。節(jié)目制作中攝像機(jī)彩色一致性的差異嚴(yán)重影響了節(jié)目圖像制作技術(shù)質(zhì)量，由此，有必要對(duì)這些攝像機(jī)進(jìn)行彩色匹配調(diào)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(qiáng)大腦》第五季為例，現(xiàn)場(chǎng)我們采用十臺(tái)左右的池上HDK-79GX（以下簡(jiǎn)稱池上）數(shù)字高清攝像機(jī)作為面對(duì)舞臺(tái)的EFP,采用2臺(tái)松下AJ-HPX3100（以下簡(jiǎn)稱松下）攝像機(jī)配合無線微波作為斯坦尼康游機(jī)拍攝，還有四臺(tái)索尼HDC-2580（以下簡(jiǎn)稱索尼）作為面對(duì)嘉賓的跟蹤拍攝。

圖1 各種不同廠家不同型號(hào)擔(dān)當(dāng)不同職能的攝像機(jī)

　　三種不同廠家不同型號(hào)的攝像機(jī)在出廠值狀態(tài)下，使用同一型號(hào)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(tài)彩色輸出圖像，右為松下出廠狀態(tài)彩色輸出圖像，它們都是在700mv標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)幅度下拍攝標(biāo)準(zhǔn)高清晰度彩色校正卡TE188。可以看出，無論是彩色的飽和度還是色調(diào)都是有較大區(qū)別的。

圖2   各機(jī)型出廠狀態(tài)下畫面對(duì)比

　　由于節(jié)目實(shí)際情況池上攝像機(jī)占絕大多數(shù)，所以我們的思路是調(diào)整松下和索尼攝像機(jī)的彩色矩陣和彩色校正，以接近池上攝像機(jī)的彩色風(fēng)格，從而達(dá)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(yīng)的負(fù)區(qū)而只保留其正區(qū)，并將正區(qū)適當(dāng)壓縮以使重現(xiàn)彩色的失真程度限制在容許范圍內(nèi)。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(jī)靈敏度有所下降。合成法是把光電器件丟掉的光譜響應(yīng)曲線負(fù)區(qū)設(shè)法用矩陣電路給予近似恢復(fù)。當(dāng)今的專業(yè)攝像機(jī)均采用了該種方式來補(bǔ)償沒有光譜響應(yīng)負(fù)區(qū)所造成的彩色失真。另外，為了加強(qiáng)拍攝藝術(shù)效果，有時(shí)需要人為地改變某種顏色的飽和度或色調(diào)，也需要由矩陣來進(jìn)行可變的彩色校正，這實(shí)際上是擴(kuò)大了彩色校正的適用范圍。

　　1.線性矩陣(MATRIX)

　　我們知道，根據(jù)公式計(jì)算得出，攝像機(jī)色差信號(hào)校正電路只需要調(diào)整6個(gè)色差(R-G、B-G、G-R、B-R、G-B、R-B)的系數(shù)，便可補(bǔ)償光譜響應(yīng)所引起的失真，從而有助于解決不同彩色攝像機(jī)的彩色匹配問題。借助高清晰度色度檢測(cè)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(qū)彩色校正（COLOR CORRECTION）

　　隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的高清晰度攝像機(jī)已經(jīng)可以將色度信號(hào)根據(jù)彩色相位分為多個(gè)區(qū)域，分別在這些區(qū)間內(nèi)進(jìn)行色調(diào)和飽和度的控制，通過對(duì)選擇的顏色進(jìn)行增加或者減少，達(dá)到多攝像機(jī)之間的彩色匹配調(diào)整。如松下公司的12相位調(diào)整和索尼公司的16相位調(diào)整，而且單獨(dú)調(diào)整其中一個(gè)相位的顏色，并不會(huì)影響其他相位。下面就以松HPX3100為例，詳細(xì)介紹具體過程。

三．實(shí)際調(diào)整過程

　　1.搭建標(biāo)準(zhǔn)的彩色匹配環(huán)境

　　在標(biāo)準(zhǔn)的照度和色溫條件下（調(diào)整后的攝像機(jī)在實(shí)際場(chǎng)景使用中彩色匹配效果不會(huì)發(fā)生改變），將基準(zhǔn)攝像機(jī)和待調(diào)整攝像機(jī)同時(shí)拍攝測(cè)試卡，使用泰克WFM7120波形監(jiān)視器觀察輸出畫面，并使用高清監(jiān)視器監(jiān)看實(shí)際主觀感受。

　　2.狀態(tài)確認(rèn)及Gamma匹配調(diào)整

　　·關(guān)閉基準(zhǔn)攝像機(jī)和匹配攝像機(jī)光圈，調(diào)整兩臺(tái)攝像機(jī)的黑平衡；

　　·設(shè)定基準(zhǔn)攝像機(jī)和匹配攝像機(jī)的工作狀態(tài)，即濾色片設(shè)置為3200K、增益設(shè)置為0dB、GAMMA設(shè)置為ON(0.45)、DTL設(shè)置為ON，自動(dòng)拐點(diǎn)設(shè)置為OFF，電子快門設(shè)置為OFF，黑電平設(shè)置為10mv；

　　·開啟基準(zhǔn)攝像機(jī)和匹配攝像機(jī)光圈，拍攝高清灰度卡，調(diào)節(jié)白平衡；

　　·調(diào)節(jié)光圈，使攝像機(jī)輸出信號(hào)中灰度卡白塊處的電平為0.7V（100%電平）并保持。

　　·WFM7120波形監(jiān)視器選擇基準(zhǔn)攝像機(jī)波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結(jié)池上攝像機(jī)波形（黃色波形），同屏同時(shí)顯示松下攝像機(jī)波形（綠色波形）將WFM7120波形監(jiān)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(diào)整松下攝像機(jī)菜單中Gamma數(shù)值，使其與池上攝像機(jī)波形接近一致。見圖4.

圖4 GAMMA匹配

　　3.彩色矩陣Matrix匹配調(diào)整

　　將池上攝像機(jī)和松下攝像機(jī)拍攝CDM 28高清晰度色度檢測(cè)卡，松下攝像機(jī)確認(rèn)接入彩色矩陣（彩色矩陣參數(shù)可調(diào)狀態(tài)），WFM7120波形監(jiān)視器選擇池上攝像機(jī)CDM 28卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結(jié)攝像機(jī)矢量波形（黃色波形），同屏同時(shí)顯示松下攝像機(jī)矢量波形（綠色波形），調(diào)整松下攝像機(jī)菜單中Matrix各項(xiàng)數(shù)值，使其與池上攝像機(jī)矢量波形接近一致。調(diào)整順序按先調(diào)整“R-G”、“B-G”參數(shù)，而后調(diào)整其他參數(shù)（G-R、GB、B-G、B-R）進(jìn)行。

　　在操作上，打開松下3100工程師菜單后，進(jìn)入PAINT→MATRIX菜單，可以看到六軸的參數(shù)調(diào)整，通過慢慢耐心的反復(fù)調(diào)整，使其盡量接近池上攝像機(jī)的矢量波形即可。見圖5。

圖5 松下3100菜單進(jìn)入及矩陣數(shù)據(jù)

 通過調(diào)整對(duì)比發(fā)現(xiàn)，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(diào)整，在進(jìn)行彩色矩陣匹配后，可以看出兩者已經(jīng)極為接近，效果比較明顯，見圖6.

圖6彩色矩陣對(duì)比圖形

　　4.彩色校正COLOR CORRECTION匹配

　　將池上攝像機(jī)和松下攝像機(jī)拍攝TE188高清晰度彩色校正卡，打開松下攝像機(jī)彩色校正為ON，WFM7120波形監(jiān)視器選擇池上攝像機(jī)TE188卡矢量波形，利用WFM7120的CaptureVu捕獲功能凍結(jié)其矢量波形（黃色波形），同屏同時(shí)顯示松下攝像機(jī)矢量波形（綠色波形），調(diào)整松下攝像機(jī)菜單中COLOR CORRECTION各項(xiàng)參數(shù)（SAT為幅度、PHASE為相位）數(shù)值，使其與基準(zhǔn)攝像機(jī)矢量波形接近一致。調(diào)整順序按先調(diào)整“G”和“Mg”彩色分區(qū)，而后再調(diào)整“B”、“R”、“YI”、“Cy”及其它彩色分區(qū)進(jìn)行。

圖7  彩色校正菜單及數(shù)據(jù)

　　與此同時(shí)，也可以在高清彩色監(jiān)視器上切換池上攝像機(jī)和松下攝像機(jī)的TE188卡圖像輸出，對(duì)兩者的彩色匹配效果進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，結(jié)合矢量波形一起，相互參照和兼顧，從而達(dá)到理想彩色校正效果。見圖8。

圖8 彩色校正對(duì)比矢量圖形

　　攝像機(jī)彩色匹配調(diào)整過程中，需要有足夠的耐心，如果一種彩色調(diào)整不正確可能會(huì)影響到相關(guān)的彩色空間，需要對(duì)匹配攝像機(jī)進(jìn)行反復(fù)多次調(diào)整，以達(dá)到匹配攝像機(jī)與基準(zhǔn)攝像機(jī)的最佳彩色匹配。

　　在做完以上工作后，恢復(fù)自動(dòng)拐點(diǎn)為ON工作狀態(tài)，將匹配攝像機(jī)的調(diào)整數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到攝像機(jī)場(chǎng)景文件和存儲(chǔ)卡中，以供攝像機(jī)調(diào)用。由此推廣到索尼2580攝像機(jī),方法一致。

四．實(shí)際效果

　　經(jīng)《最強(qiáng)大腦》節(jié)目組反饋，在進(jìn)行彩色匹配調(diào)整之后，各職能機(jī)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(dá)到了很好的預(yù)期效果,帶給觀眾更好的視覺體驗(yàn)。