高清电视摄像中几个技术问题的解决方法
日期：2009/10/22 网络
在高清摄像中，因由于高清电视相对标清电视技术标准上有很大差异，所以对高清电视摄像技术要求更加严格。如果继续循规蹈矩地沿用标清电视的摄像技术，那么在拍摄高清电视节目时，就会遇到一些影响高清晰度画面质量的技术问题，如曝光问题、焦点问题、照明问题、构图问题等。本文就以上问题浅谈一些解决方法和建议。
【关键词】
电视清晰度光导电特性伽玛特性光阑失真
对于已经熟悉标清电视摄像技术的摄像师来说，你要想拍摄高质量的高清电视节目，首先要了解高清电视的技术标准和高清电视摄像机的特点，其次你还要具备高超的高清电视摄像的技术和解决在高清电视摄像中出现的一些技术问题的能力。如：曝光问题、焦点问题、照明问题、构图问题等。这些技术问题在标清电视摄像中要求不是很高，但是在高清电视摄像中就必须精心对待、认真解决，否则就会影响高清电视画面的质量。
一高清电视摄像机的特点
高清摄像机与标清摄像机的主要不同在于扫描格式上，其他如外观结构，开关设置和操作使用等大致相同。以下介绍SONY公司HDW-750CE高清晰度摄像机的一些特点。
HDW-750CE数字摄录一体机是SONYHDCAM高清节目制作系列产品中的新成员。作为1080/50i的高清节目制作前期设备，HDW-750CE是继1080/24P的HDW-F900之后推出的全新的前期设备，尤其适合中国广播电视用户的要求。其主要特点如下。
HDW-750CE采用了最先进的220万像素的CCD，高质量的10比特数模转换以及最新的数字电路处理技术（DSP），所以它们具有更高的灵敏度，更好的信噪比，以及极小的垂直拖尾电平。即使在恶劣的环境中，它们也能保证再现出逼真的图像。
HDW-750CE能提供许多先进的图像处理功能，如：多点彩色矫正矩阵，增强色温平衡功能，增强对比度控制，增强高亮度控制和三通道皮肤细节调整。这些手段使得摄像师通过简便的调整就可以更加充分体现导演的意图。
HDW-750CE内置HD-SDI输出接口，可以满足摄录一体机高清信号现场回放的要求。如果通过选购的下变换板，它们也可提供SDI和复合视频信号输出，以适合众多现有用户的需要。
二高清电视与标清电视清晰度的比较
电视的清晰度是指画面再现物体细部的能力，即对不同色调物体的极小的相邻面积，极其细节部分的分辨能力。清晰度的高低直接影响着电视的画面质量。电视画面的清晰度除了受电视系统的设备影响外，还受照度、明暗对比度、光线性质和光线方向等各种因素的影响。
不论是高清还是标清电视，现代电视摄像机中使用最多的摄像器件是电荷耦合器件（CCD），CCD是一种有限像素摄像器件，因此其清晰度受到像素数量的限制。目前高清摄像机使用的CCD水平方向像素大约是2000个（实际是1920个），标清摄像机大约1000个（实际是980个）。因此，高清晰度摄像机能够达到的水平清晰度为2K，标准清晰度摄像机是1K。不过，由于传输带宽的限制高清摄像机输出信号的清晰度只有1.55K，标准清晰度摄像机只有0.64K。由于技术水平的限制，目前实用的高清录像机采用了带宽限制技术，高清电视摄像机实际记录的电视信号水平清晰度大约相当于1.25K。
三曝光技术
摄像师站在摄像机前，面对所要拍摄的景物，观察在一定的光线照明条件下，根据被摄景物所反映的明亮程度以及明亮程度分布的范围，然后确定曝光量，确定光圈的大小，调整伽玛特性等措施，将景物亮度范围最有效的部分摄取到感光器件（CCD）的界面上，形成色度饱和、明暗适中的视频图像。
在实际拍摄中，景物亮度范围有时比较大，超过了CCD所能容纳的亮度范围。这时正确地曝光是决定画面成像质量的关键。曝光过度，画面反映泛白甚至限幅，导致画面的高亮部分层次丢失。曝光不足，画面的层次少，尤其是暗部的层次不能主动体现。对于高清摄像来说，我认为正确的曝光量应该控制在±0.5档光圈的范围内。
摄像机的曝光值一般是根据寻像器中的斑马线和自动光圈来确定的。但在实际工作中我们发现，摄像机寻像器中的光圈检测值与镜头的刻度不能完全一致，不能反映出半档光圈的变化。所以在曝光的精度方面，建议在拍摄现场增加标准监视器和示波器。特别是在照度比较大的外景拍摄时，应注意对高光部分层次的保留。
1.伽玛特性的调整
摄像时，有时场景中有高光部分，它会超出CCD的感光动态范围，拍摄成的画面在高光部分不能反映景物的质感，这就要通过调整伽玛特性，来取得最佳曝光效果。
在正常亮度范围内，CCD呈现理想的线性光电转换特性，如图1所示。图中的直线表示光导电特性。光导电特性在有限范围内，景物亮度与输出电平呈现正比例关系，能如实再现景物亮度,再现值总是与被摄对象的亮度、色调成正比。在超过上限幅电平（0.7V）或下限幅电平（0V）以外时，景物亮度、色调就会突然再现成一片空白或者是一片漆黑。光导电曲线的直线部分是陡直上升的，故表示被摄体亮度范围较窄，动态范围（电影为宽容度）有限或偏低。
弧线表示伽玛特性。伽玛特性是非线性电路（伽玛校正电路）处理后形成的曲线特性，经过伽玛校正电路处理的光导电特性呈现非线性特征，特别是对比度被压缩了的高光部分增强了感光能力（从点划线到虚线范围），在高清摄像机技术中把高光部分的斜率处理称为拐点处理。高清摄像机采用了精密的数字处理电路，摄像师可以通过设置菜单精确地分段调整摄像机的伽玛特性，以实现不同的曝光意图，以达到控制画面的影调层次和高清晰度的目的。
2.确定曝光值的参考工具
在拍摄现场为了精确曝光，我们可以通过彩色监视器和示波器来观察、调整曝光值。这是保证高清电视画面质量的有效措施。因此，监视器和示波器参数的调整就显得非常重要。
监视器的调整。为了调整颜色，我们首先要给监视器输入彩条信号，大家知道，蓝色成分是分布在彩条信号左边的白、黄、兰、绿四个条里，在标准的75%彩条里，相应的蓝信号在这四个条里的幅度是完全一致的。监视器上一般都有一个只看蓝色的按键，我们按下去以后，只有蓝色的信号在屏幕上显示出来，我们只需要调整色度，使相应的四个条亮度一致就可以了。用这种方法，可以使监视器能比较准确地再现画面的色彩和影调。
亮度和对比度的调整。亮度调整是让我们进行黑电平调整，对比度调整是使我们将亮度层次拉开。调整亮度电平时，亮度信号是整体提升或下降。如果我们不正确地调整亮度，可能在亮的区或比较暗的区，信号发生重叠，细节分辨不出来。相反，如果我们把对比度放大或缩小，暗部的基点是不动的，各个彩条的灰度发生亮度程度变化。
为了调整亮度的信号，需要输入三电平调整信号（PLUGE），三电平调整亮度的信号包括-3%黑、0%黑、＋3%灰。调整时，我们使-3%黑与0%黑两个条都相对一样，但是＋3%的灰条一定要看到，这就是正确的亮度信号。
对比度调整，实际上没有一个相应的严格标准，我们可以根据环境以及感觉调到一个合适的电平。但是，高对比度可能会使相应的清晰度下降。每一台监视器都有一个相应预置的对比度值，把对比度值调整到这个位置即可。
示波器提供了图像的一系列窄角测光表的读数，它是对相应的被摄体亮度的准确表达。设置示波器要相对容易些。我们将黑色电平调校在示波器上7.5IRE的位置。这表明，最暗的被摄体影调在7.5IRE处而不是在0.0IRE刻度处。
其次是决定场景的曝光值。我们将18%的灰板的亮度信号安排在50IRE单位，这是通过设置摄像机的光圈，并保证照明强度与该摄像机光圈值相适宜而实现的。设置光圈可利用灰板，或基于使用入射光型测光表,事先计算好摄像机的曝光系数当量。这样，我们就得到了位于7.5IRE处的黑色电平和该场景的光圈值。对场景中的高光部分，可以用摄像机的拐点设定使它位于100IRE处。简而言之，设置示波器首先要设置黑色电平在7.5IRE，并将灰色曝光为50IRE。然后通过照明或拐点处理，使重要的高亮度落在示波器的100IRE单位上。
四聚焦技术
高清摄像机的焦点不易对准是大家反映的一个普遍问题。其实高清的焦点问题是由高清的高清晰度引起的，因为高清的分辨率高，水平视场角比标清大，画面包容的景物多，景深比标清小很多，所以聚焦时要格外小心。
在外景拍摄时高清摄像机的寻像器与标清的一样，要想找到准确高清晰的焦点确实比标清困难。如果摄像师把握不准，建议还是使用标准监视器，而且越大越好。
高清电视拍摄时，为了获得最佳清晰的影像，高清摄像的聚焦技术与标清摄像的聚焦技术有所不同。正确的调焦方法如下：
高清拍摄静态镜头时，应把变焦距摄影镜头变焦至某挡焦距处（即适当景别），当作定焦距镜头使用，则具体使用哪一挡焦距拍摄，就应直接在该当焦距状态下精确调焦，直到寻像器中被摄主体的影像最清晰时为止，或直至调焦基线所指示的刻度值刚好等于用皮尺所直接测量出的调焦距离值时为止。
标清拍摄静态镜头时，往往习惯于先将变焦环变焦至最大焦距处精确调焦，然后再将其变至预选短焦距处拍摄。这种方法不适合高清摄像技术的调焦要求，因为变焦距镜头在变焦时，普遍存在着微量的像面漂移现象，不同焦距处的最佳焦点位置未必精确一致，此外，使用推拉式变焦距镜头时，还容易在调焦完毕后的变焦过程中，使调焦位置在无意中被误触动而改变。故此，在高清摄像时，为了获得被摄主体的最清晰影像，就必须在所用焦距状态下直接精确调焦后拍摄，否则画面的焦点将变软而影响画面的清晰度。
五照明技术
电视画面的清晰度除了受照度而引起的光圈、景深影响外，还受照明的明暗对比度和光线的性质等
【关键词】
电视清晰度光导电特性伽玛特性光阑失真
对于已经熟悉标清电视摄像技术的摄像师来说，你要想拍摄高质量的高清电视节目，首先要了解高清电视的技术标准和高清电视摄像机的特点，其次你还要具备高超的高清电视摄像的技术和解决在高清电视摄像中出现的一些技术问题的能力。如：曝光问题、焦点问题、照明问题、构图问题等。这些技术问题在标清电视摄像中要求不是很高，但是在高清电视摄像中就必须精心对待、认真解决，否则就会影响高清电视画面的质量。
一高清电视摄像机的特点
高清摄像机与标清摄像机的主要不同在于扫描格式上，其他如外观结构，开关设置和操作使用等大致相同。以下介绍SONY公司HDW-750CE高清晰度摄像机的一些特点。
HDW-750CE数字摄录一体机是SONYHDCAM高清节目制作系列产品中的新成员。作为1080/50i的高清节目制作前期设备，HDW-750CE是继1080/24P的HDW-F900之后推出的全新的前期设备，尤其适合中国广播电视用户的要求。其主要特点如下。
HDW-750CE采用了最先进的220万像素的CCD，高质量的10比特数模转换以及最新的数字电路处理技术（DSP），所以它们具有更高的灵敏度，更好的信噪比，以及极小的垂直拖尾电平。即使在恶劣的环境中，它们也能保证再现出逼真的图像。
HDW-750CE能提供许多先进的图像处理功能，如：多点彩色矫正矩阵，增强色温平衡功能，增强对比度控制，增强高亮度控制和三通道皮肤细节调整。这些手段使得摄像师通过简便的调整就可以更加充分体现导演的意图。
HDW-750CE内置HD-SDI输出接口，可以满足摄录一体机高清信号现场回放的要求。如果通过选购的下变换板，它们也可提供SDI和复合视频信号输出，以适合众多现有用户的需要。
二高清电视与标清电视清晰度的比较
电视的清晰度是指画面再现物体细部的能力，即对不同色调物体的极小的相邻面积，极其细节部分的分辨能力。清晰度的高低直接影响着电视的画面质量。电视画面的清晰度除了受电视系统的设备影响外，还受照度、明暗对比度、光线性质和光线方向等各种因素的影响。
不论是高清还是标清电视，现代电视摄像机中使用最多的摄像器件是电荷耦合器件（CCD），CCD是一种有限像素摄像器件，因此其清晰度受到像素数量的限制。目前高清摄像机使用的CCD水平方向像素大约是2000个（实际是1920个），标清摄像机大约1000个（实际是980个）。因此，高清晰度摄像机能够达到的水平清晰度为2K，标准清晰度摄像机是1K。不过，由于传输带宽的限制高清摄像机输出信号的清晰度只有1.55K，标准清晰度摄像机只有0.64K。由于技术水平的限制，目前实用的高清录像机采用了带宽限制技术，高清电视摄像机实际记录的电视信号水平清晰度大约相当于1.25K。
三曝光技术
摄像师站在摄像机前，面对所要拍摄的景物，观察在一定的光线照明条件下，根据被摄景物所反映的明亮程度以及明亮程度分布的范围，然后确定曝光量，确定光圈的大小，调整伽玛特性等措施，将景物亮度范围最有效的部分摄取到感光器件（CCD）的界面上，形成色度饱和、明暗适中的视频图像。
在实际拍摄中，景物亮度范围有时比较大，超过了CCD所能容纳的亮度范围。这时正确地曝光是决定画面成像质量的关键。曝光过度，画面反映泛白甚至限幅，导致画面的高亮部分层次丢失。曝光不足，画面的层次少，尤其是暗部的层次不能主动体现。对于高清摄像来说，我认为正确的曝光量应该控制在±0.5档光圈的范围内。
摄像机的曝光值一般是根据寻像器中的斑马线和自动光圈来确定的。但在实际工作中我们发现，摄像机寻像器中的光圈检测值与镜头的刻度不能完全一致，不能反映出半档光圈的变化。所以在曝光的精度方面，建议在拍摄现场增加标准监视器和示波器。特别是在照度比较大的外景拍摄时，应注意对高光部分层次的保留。
1.伽玛特性的调整
摄像时，有时场景中有高光部分，它会超出CCD的感光动态范围，拍摄成的画面在高光部分不能反映景物的质感，这就要通过调整伽玛特性，来取得最佳曝光效果。
在正常亮度范围内，CCD呈现理想的线性光电转换特性，如图1所示。图中的直线表示光导电特性。光导电特性在有限范围内，景物亮度与输出电平呈现正比例关系，能如实再现景物亮度,再现值总是与被摄对象的亮度、色调成正比。在超过上限幅电平（0.7V）或下限幅电平（0V）以外时，景物亮度、色调就会突然再现成一片空白或者是一片漆黑。光导电曲线的直线部分是陡直上升的，故表示被摄体亮度范围较窄，动态范围（电影为宽容度）有限或偏低。
弧线表示伽玛特性。伽玛特性是非线性电路（伽玛校正电路）处理后形成的曲线特性，经过伽玛校正电路处理的光导电特性呈现非线性特征，特别是对比度被压缩了的高光部分增强了感光能力（从点划线到虚线范围），在高清摄像机技术中把高光部分的斜率处理称为拐点处理。高清摄像机采用了精密的数字处理电路，摄像师可以通过设置菜单精确地分段调整摄像机的伽玛特性，以实现不同的曝光意图，以达到控制画面的影调层次和高清晰度的目的。
2.确定曝光值的参考工具
在拍摄现场为了精确曝光，我们可以通过彩色监视器和示波器来观察、调整曝光值。这是保证高清电视画面质量的有效措施。因此，监视器和示波器参数的调整就显得非常重要。
监视器的调整。为了调整颜色，我们首先要给监视器输入彩条信号，大家知道，蓝色成分是分布在彩条信号左边的白、黄、兰、绿四个条里，在标准的75%彩条里，相应的蓝信号在这四个条里的幅度是完全一致的。监视器上一般都有一个只看蓝色的按键，我们按下去以后，只有蓝色的信号在屏幕上显示出来，我们只需要调整色度，使相应的四个条亮度一致就可以了。用这种方法，可以使监视器能比较准确地再现画面的色彩和影调。
亮度和对比度的调整。亮度调整是让我们进行黑电平调整，对比度调整是使我们将亮度层次拉开。调整亮度电平时，亮度信号是整体提升或下降。如果我们不正确地调整亮度，可能在亮的区或比较暗的区，信号发生重叠，细节分辨不出来。相反，如果我们把对比度放大或缩小，暗部的基点是不动的，各个彩条的灰度发生亮度程度变化。
为了调整亮度的信号，需要输入三电平调整信号（PLUGE），三电平调整亮度的信号包括-3%黑、0%黑、＋3%灰。调整时，我们使-3%黑与0%黑两个条都相对一样，但是＋3%的灰条一定要看到，这就是正确的亮度信号。
对比度调整，实际上没有一个相应的严格标准，我们可以根据环境以及感觉调到一个合适的电平。但是，高对比度可能会使相应的清晰度下降。每一台监视器都有一个相应预置的对比度值，把对比度值调整到这个位置即可。
示波器提供了图像的一系列窄角测光表的读数，它是对相应的被摄体亮度的准确表达。设置示波器要相对容易些。我们将黑色电平调校在示波器上7.5IRE的位置。这表明，最暗的被摄体影调在7.5IRE处而不是在0.0IRE刻度处。
其次是决定场景的曝光值。我们将18%的灰板的亮度信号安排在50IRE单位，这是通过设置摄像机的光圈，并保证照明强度与该摄像机光圈值相适宜而实现的。设置光圈可利用灰板，或基于使用入射光型测光表,事先计算好摄像机的曝光系数当量。这样，我们就得到了位于7.5IRE处的黑色电平和该场景的光圈值。对场景中的高光部分，可以用摄像机的拐点设定使它位于100IRE处。简而言之，设置示波器首先要设置黑色电平在7.5IRE，并将灰色曝光为50IRE。然后通过照明或拐点处理，使重要的高亮度落在示波器的100IRE单位上。
四聚焦技术
高清摄像机的焦点不易对准是大家反映的一个普遍问题。其实高清的焦点问题是由高清的高清晰度引起的，因为高清的分辨率高，水平视场角比标清大，画面包容的景物多，景深比标清小很多，所以聚焦时要格外小心。
在外景拍摄时高清摄像机的寻像器与标清的一样，要想找到准确高清晰的焦点确实比标清困难。如果摄像师把握不准，建议还是使用标准监视器，而且越大越好。
高清电视拍摄时，为了获得最佳清晰的影像，高清摄像的聚焦技术与标清摄像的聚焦技术有所不同。正确的调焦方法如下：
高清拍摄静态镜头时，应把变焦距摄影镜头变焦至某挡焦距处（即适当景别），当作定焦距镜头使用，则具体使用哪一挡焦距拍摄，就应直接在该当焦距状态下精确调焦，直到寻像器中被摄主体的影像最清晰时为止，或直至调焦基线所指示的刻度值刚好等于用皮尺所直接测量出的调焦距离值时为止。
标清拍摄静态镜头时，往往习惯于先将变焦环变焦至最大焦距处精确调焦，然后再将其变至预选短焦距处拍摄。这种方法不适合高清摄像技术的调焦要求，因为变焦距镜头在变焦时，普遍存在着微量的像面漂移现象，不同焦距处的最佳焦点位置未必精确一致，此外，使用推拉式变焦距镜头时，还容易在调焦完毕后的变焦过程中，使调焦位置在无意中被误触动而改变。故此，在高清摄像时，为了获得被摄主体的最清晰影像，就必须在所用焦距状态下直接精确调焦后拍摄，否则画面的焦点将变软而影响画面的清晰度。
五照明技术
电视画面的清晰度除了受照度而引起的光圈、景深影响外，还受照明的明暗对比度和光线的性质等
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