论影响电视画面色彩还原的因素

2018-01-27王京池徐立明

演艺科技 2017年12期

王京池+徐立明

【摘要】电视画面色彩还原是决定电视画面质量的一个重要因素。影响电视画面色彩还原的因素包括光源、灯具、布光、摄像机、后期制作、显示器等诸多方面。为了获得色彩还原准确的电视画面，灯光师须了解光源特性，分清灯具优劣，懂得摄像机原理，掌握正确的布光设计。

【关键词】电视画面；色彩还原；光源；灯具；摄像机；后期制作

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.12.001

电视画面质量的好坏取决于很多方面，电视画面色彩还原是否准确就是其中的一个重要因素。正确色彩还原的电视画面，会让人感到真实、自然、舒适，反之会让人生厌。影响电视色彩还原的因素很多，笔者从光源、灯具、布光、摄像机、后期制作、显示器等几个方面，做一简单探讨。

1 优质的光源

电视色彩还原是从拾取光信号到还原光信号的过程，优质的光源是正确色彩还原的基础。

1.1 阳光是最理想光源

人类眼睛的进化是在阳光下进行的，摄像机跟人的眼睛一样最适合在阳光下拍摄。阳光光谱从长波到短波分布均匀，光谱能量的分布是连续的，其显色指数CRI的数值（量用Ra表示）定义为100，是最理想的光源，见图1。

光源的色温和显色性是影响电视画面色彩还原的最重要的参数。色温和显色性是由光源的光谱成分决定的。如果光源中含有红色成分较多，那么光源色温就会较低，偏红；如果光源中含蓝色光成分较多，则光源色温较高，偏蓝。

电视画面的色彩还原最注重的是肤色，也就是对面光光源提出了要求。显色性是光源正确显示物体颜色的性能。照射后，如果颜色失真，光源显色性不好；如果颜色正常，光源显色性就好。阳光是色彩还原最理想的光源。图2是在阳光下拍摄的电视画面，色彩还原非常好。

1.2 电光源对色彩还原的影响

电视节目制作所用的电光源主要有卤钨灯、氙灯、金卤灯、三基色荧光灯以及LED等。如果光源色温不匹配，显色性再好，画面也会出现色彩失真，所以几种光源同时使用时必须要色温匹配。

卤钨灯曾经是照明的主流光源。图3是卤钨灯光谱图和显色指数值，光谱能量分布是连续的，显色指数Ra高达98，色温可达3 000 K以上，是色彩还原比较理想的光源。

氙灯光源的追光灯，色温约为6 000 K，接近日光，连续性光谱类似于阳光，显色指数大于95，能在整个寿命期内维持光色特性，亮度高，也是理想的电光源。

金卤灯色温在5 600 K左右，显色指数也在80以上，目前是电脑灯的主要光源。过去电脑灯作为效果灯使用，对显色性要求不高，现在作为面光使用时其显色性就要求高一些，显色指数已经能达到94。

三基色荧光灯一般色温有3 200 K和5 600 K两种，显色指数在85以上，完全可以还原正常的电视画面。

LED光源具有节能环保、光效高等特点。不同厂家的LED灯具差距很大，有的还原好，有的还原后人物脸色发青、发绿，有色差。LED光源的光谱分布是非连续性的，特别是用RGB混合产生的白光，用显色指数CRI来评价是不太合适的——有的LED显色指数不高，但还原效果很好。为了寻找好的评价方法，色质指数CQS和TLCI等方法应运而生，已经越来越准确地评价LED的特性。图4就是RGB三色混合LED光源的光谱分布图。

有些LED灯具通过一定的技术手段根据实际情况进行色温可调，避免因色温不同引起的色彩还原不准。随着LED技术的不断发展，LED光源的显色性越来越好，完全能达到电视录制的需求。图5是《生活圈》画面的截图。

2 合适的灯具

有了好的光源，还要选择好的灯具，合适的灯具对电视画面色彩还原影响很大。常规灯具主要影响到人物肤色的还原，效果灯具则主要影响到整个画面的氛围好坏，但有时候二者也可能互相影响。

2.1 聚光灯和柔光灯

卤钨光源聚光灯为低色温，显色指数高。LED聚光灯色温可调，有高低色温可分，显色指数高低不一。柔光灯光线柔和，色温高低由光源而定。

色散是LED聚光灯经常出现的问题，会造成光斑中心与边缘色温和显色指数的不一致，这是当光经过透镜时各单色光折射率不同造成的，边缘单色光正好照射到主持人脸上，就出现肤色“花斑”或者是肤色不正。光路设计合理的灯具能很好地解决色散问题。

螺纹聚光灯可控制光斑大小，能准确定位，控制光线方向就更加有效，可实现聚光和散光效果。柔和的散光对电视照明来说必不可少，光线过硬会使得脸部过曝甚至化妆粉底都被表现出来，画面色彩还原后脸色看起来很不正常，而柔光效果可以很好地避免这个问题，这就是要应用柔光灯的原因之一。

追光灯属于聚光灯的范畴，可控制光圈大小，可控制光线亮度，可控制光斑虚实变化，具有高显色性，是现在电视演播室必不可少的灯具。这些特性对电视画面色彩还原是很有利的。因此，综艺节目中都是以氙灯追光灯作为面光。

柔光灯的散光面比较大，不容易控制方向，通常需要不同角度的格栅来控制出光方向。杂散光一旦太多，不仅使画面显得杂乱，还会严重影响电视画面的色彩还原。杂散光如果照射到大屏上，会使大屏发灰，所放内容色彩就很难还原正确；杂散光“飞”到景片上，也会导致景片自发光的颜色或者是用灯具渲染后的色彩饱和度降低，电视画面就会变得色彩还原欠佳。

要选择合适的灯具，以保证电视画面色彩还原正常。图6是常用的以LED为光源的聚光灯和柔光灯。

2.2 效果灯

效果灯主要用来烘托气氛。使用时一定要注意色光或者图案不要“飞”到演员脸上。否则，会严重影响演员肤色还原。

近些年，电脑灯开始做面光使用。电脑灯功能很多，可利用灯光控制台控制变焦、光斑缩放、光斑切割等达到录制要求。但要注意，电脑灯的显色指数有高有低，为了得到色彩还原正常的电视画面，一定要选择显色性高的灯具。高显色性的切割图案灯、染色灯都可以作为面光的選择。endprint

优质的光源加上合适的灯具，是电视画面色彩还原正常的基本要求。

3 灯光设计最重要

灯光设计是影响电视画面色彩还原最重要的一个因素。灯光师在电视节目制作过程中对于色温、光位以及照度光比的应用，直接影响着电视画面质量的好坏，也就决定了电视画面色彩还原的好坏。

灯光师的任务就是利用手中的灯具创造出最美的电视画面。设备的应用是影响电视节目色彩还原是否准确的关键因素。灯光师要了解灯具，了解光线的基本特性，要选择合适灯具，利用自己的知识和经验布好光，按照摄像机对照度的要求布好光，按照电视照明的特点控制好光比。

3.1 色温的应用

要还原好颜色，首先要做好色温的平衡。灯具与大屏色温的平衡，灯具间色温的平衡，整体与局部的色温平衡，光与摄像机的色温平衡等。

灯光师可利用色温手段调整电视画面的色调。使用高色温会感觉电视画面相对明亮些，选用低色温感觉暗淡些。如果想要画面偏暖，就用高于现场光源色温的预置色温调白；想要画面色调偏冷，就用低于现场光源色温的预置色温调白。使用黄卡纸来做白平衡，使黄种人肤色经电视还原后变白，就是这个道理。

当演播室内高低色温灯具混合使用时，就涉及到各光源间色温的平衡问题。可通过加色纸等技术手段将现场光源色温统一。有时候，会遇到灯具显色指数符合录制要求但实际色彩还原效果欠佳的问题。这时，可通过测试分析光源的光谱成分找原因，可在灯具出光口加装不同色纸改变光源的光谱组成成分，来达到正确还原画面色彩的目的。

3.2 合适照度

只有在选择合适照度的情况下，电视画面的色彩还原才能够正常。

一般情况下，照度越大，同一被照物体反射的光线就越多，物体越明亮；反之，照度不够，物体就显得发灰，甚至发黑。为了将画面内元素真实呈现到电视屏幕上，灯光师要根据现场的实际情况选择合适的照度使得画面曝光准确，色彩还原正常。

照度的高低直接影响着光圈开值。如果照度过低，光圈过大，画面噪点增多，画面质量就会降低。照度的选取也有主次之分，一般是以正常还原主持人面部肤色为主，其他为辅，保证关键因素色彩还原正常。例如，某场景下，当主持人身穿较亮的黄色衣服时，脸部色彩还原正常需要的照度可能是800 lx，而此时黄色衣服的色度值可能已经超标，但仍旧会定800 lx的照度值。没有表现色彩还原的合适照度，高质量的电视画面也就不存在。

3.3 控制光比

受摄像机宽容度的限制，光比控制是电视拍摄布光有别于舞台布光的重要内容。舞台上光比可以很大，电视拍摄却不行。光比利用合理，制作出的画面质量高，色彩还原好。

光比表达的是被照射体所接受光照的明暗对比度。严格控制光比，会使得画面层次、色彩呈现有一个好的效果，从而提高电视画面质量。根据实际情况确定主持人面光照度，结合主持人与大屏、景片等物体位置亮度关系确定逆光等光型的照度。当遇到主持人衣服反射系数高造成与人脸对比度过大的情况时，保证人脸正常曝光，衣服就会过曝；衣服正常，人脸会显得光照不足，肤色还原欠佳。这种情况下，灯光师会适当控制光比，保证主体人物肤色还原正常的前提下，对衣服尽量减少光照，最大程度提高其色彩还原程度。

使用LED屏幕、灯带等一系列的自发光体作为舞台背景时，对控制光比提出了挑战。LED屏幕亮度高，分布面积大，在镜头中呈现的多少直接关系到前景人物面光照度的高低。要针对每个机位进行适当的布光调整，控制光比。这就大大增加了布光的难度。光比控制好，这些元素会增加画面感染力，提升画面质量；光比控制不好，画面层次不明显，色彩还原差，就会降低画面质量。

3.4 选择合适光位

光位指的是光源相对于被拍摄物体以及摄像机的摆放位置和角度。光位一旦确定，也就意味着灯具的投射角度和投射距离，以及光线所要呈现的造型效果确定。灯光师对于光位选择的合理性最终会体现到画面质量上，合适光位的画面干净通透，色彩还原准确；反之，画面就会显得杂乱沉闷，色彩还原效果差。光位布置不好，杂散光控制难度加大，反射进摄像机会使得整个电视画面发灰，照射到LED屏幕或者景片会降低色彩饱和度，影响色彩还原质量；光位不好，有时会导致主持人脸部两侧光线分布不均，出现阴影或者两侧明暗不一，如果人脸两侧明暗不同可能会导致主持人面部两侧色彩还原的差异。

光位的不同可以刻画人物的美丑。使用正前下方光位进行人物造型会使得人物看上去显得怪异，丑化人物形象；使用正前上方的光位视觉效果良好，人物造型舒适。主持人都希望将自己最好的形象呈献给观众，灯光师对于光位的选择直接影响到这一点。

3.5 专业间的配合

要制作出高质量的电视画面，需要各专业间的密切配合和合作，尤其是灯光与视频、化妆等直接与肤色还原有关的技术人员的沟通配合。

画面出现整体偏色时，首先应该考虑白平衡的问题，画面曝光过度时，要适当减小光圈，这就是灯光与视频的合作。了解摄像机工作原理，合理运用灯具，是灯光师提高画面色彩还原质量的基础。

同一光环境，同一摄像机，不同的人物肤色还原效果也可能不一样，这就需要同化妆师的沟通。在E07演播室录制《生活圈》时，就出现过这种情况，两个主持人一人肤色还原正常，一人肤色偏青。经与化妆师沟通后，在肤色偏青的主持人粉底里加了适量偏粉色的粉底，就成功解决了问题，图7所示为与化妆师沟通后得到的色彩还原正常画面。

4 電视摄像机

把美好的场景人物呈献给电视观众离不开摄像机。摄像机实现了光信号到电信号的转换，实现了实景到电视画面的转换。摄像机的好坏对获得正确的色彩还原举足轻重。

4.1 摄像机色还原基本原理

彩色摄像机的工作原理可以理解为被拍摄物体所发出的光信号被摄像机接收，进入摄像机后经过光电转换（一般为CCD）系统转换为电信号并被记录，再经过视频信号处理系统对其进行校正补偿处理，最后输出呈现在电视屏幕上的过程。endprint

摄像机结构分为光学系统和电子电路处理系统。光学系统由镜头、滤色片和分色系统组成。镜头主要是摄取图像，滤色片主要是用来校正色温，使现场光源色温尽量贴近电视摄像机的需要。分色系统中光线经过分色棱镜将彩色图像分为红绿蓝三基色图像再分别送到三组成像元件上。视频信号处理系统对三基色图像信号进行预放大处理后再进行校正补偿，最后三组信号进入彩色编码处理得到包含色度信号和亮度信号的彩色全电视信号。

4.2 黑白平衡

除了摄像机本身质量的好与坏，黑白平衡的正确调整也是能否获得色彩还原正常的电视画面的一个因素。

在录制节目之前，首先做的就是摄像机白平衡调整。调白平衡的目的就是使被拍摄物体的色彩还原准确。调白平衡是将白色物体反射的光线在摄像机内部进行色温变换，最终等效为3 200 K色温的光图像。这一过程是通过摄像机内部预置的滤色片和自动电路调整R和B通道的增益来实现的。调白一般又分为粗调和细调，粗调靠的就是滤色片，微调靠的就是电子电路。

调白平衡时，一般要将大屏等一些色光关掉，只保留白光照明环境，并且要求摄像机对准标准灰卡至少90%的面积，以防止杂散光进入到摄像机，影响白平衡的准确性。另外，在调白平衡之前，一定预置合适的滤色片，否则，会导致画面偏色。比如说，现场光源色温为3 200 K，用5 600 K来调，那么画面肯定会偏黄；同样，现场光源为5 600 K，用3 200 K来调，画面肯定会偏蓝。白平衡调整完后，可以通过矢量示波器检查调节是否准确，如果色度信号为0，仅仅坐标原点有一个白点，则代表调节准确。如果白点偏离原点，就说明调节是失败的。

为了得到色彩还原准确的电视画面，除了要调节摄像机白平衡外，黑平衡也是需要调节的。黑平衡也是影响被拍摄对象能否色彩还原正确的一个因素，特别是画面的黑色部分，例如主持人的头发。在调黑平衡时，电视摄像机一般置于自动光圈档，再启动自动黑平衡开关。

4.3 色域

摄像机色域可以简单理解为设备所能表达的颜色数量构成的范围区域。图8所示为摄像机所能还原的色域。从中可见，不管是高清摄像机还是超高清摄像机，所能还原的色域都是有限的。

举例说明。图9和图10分别是摄像机用标清色域和高清色域拍摄的画面。图10中景片的蓝色饱和度明显比图9中的要高，而这是在同一光环境下、同一机器拍摄的，区别就是摄像机所使用的色域不同。从中可以看到摄像机的色域对于画面的色彩还原有很大影响。

随着电视技术的发展，从标清到高清再到4K超高清，它们的色域是越来越广，更广的色域带来更鲜艳的画面，也就是色彩饱和度越来越大。这正是因为高清模式下的色域比标清的要大，才导致两幅画面看起来蓝色的饱和度相差不少。

5 后期校色

电视节目从录制到播出，中间有一个环节是绕不过的，那就是后期制作。后期制作中，除了对视频进行剪辑，做一些特效外，校色也是一项很重要的工作。电视节目录制前期，无论制作工作做得如何充分，画面都有可能出现色偏，一旦出现色偏，就需要通过后期校色来达到画面的色彩平衡，使电视画面色彩还原正常。色彩校正一般分为一级校色和二级校色。

5.1 一级校色

一级校色是对整个电视画面进行调色的基础，在电视节目后期制作中用到相对较少。

一级校色一般会用在电视画面呈现整体偏黄或者偏蓝的时候，出现这种情况的主要是电视摄像机白平衡调整不准确导致的。调白时，摄像机操作步骤不规范或者是现场光源色温不匹配，用的滤色片不合适等等都会出现这种情况。在对其进行一级校色时主要是调整画面的红蓝增益。如果画面偏黄，就微调蓝色的增益；反之画面偏蓝，就微调红色增益，有时候二者都需要微调。

图11和12是用EDUIS进行一级校色的前后效果。从图11中，可以看到整个画面颜色偏黄，矢量图中色彩偏向黄绿方向，而经过对整体画面的蓝色增益和饱和度调整后，可以很清楚地看到画面色彩变得相对正常，矢量图中色彩也基本已经回到原点。

5.2 二级校色

二级校色是对电视画面进行的一个局部校色。如果说一级校色是一个调色基础，那么二级校色就是一个对细节的调色修饰。二级校色在电视画面调色中主要是调节主持人肤色。受灯光、摄像机以及主持人自身肤色的影响，电视节目在录制中，经常遇到现场景片以及主持人服装等色彩还原都正常但是肤色不正常的问题。有时候，现场受一些条件限制，可能解决不了这个问题，因此只能放到后期进行二级调色将其恢复回来。

在图13中可以看到，整个画面中除了主持人脸色偏黄外，其余的色彩还原程度还是可以接受的。这种情况下需要用到二级校色，对主持人脸部进行局部的色彩校正。首先，在EDUIS中利用色度滤镜选出主持人脸部轮廓，然后进行色彩平衡校正，通过调节蓝色增益和色度，将主持人脸色恢复到正常颜色，图14和图15就是校正后画面。通过这个例子，可以清楚地看到，二级校色对电视画面的色彩还原有很大的帮助，它可以有效修补节目前期录制时出现的画面色彩还原不正常现象。

6 电视机和显示器

电视节目归根结底都是要输送到千家万户去的，如果家中的电视机色彩还原能力一般，那么我们为了得到色彩还原好的电视画面所做的努力就成了无用功。

图16是一台老电视机呈现的效果，明显还原不正常，画面偏蓝色，图17是显示器正常的显示效果，颜色还原相对正常。这是因为不同的电视机色域是不一样的。

目前，国际上主要有三大色域标准，sRGB，AdobeRGB和NTSC。NTSC主要应用在广色域的电视标准。为了更加简单明了地表示色域，CIE制定了一个简单方法：CIE-xy色度图。在色度图里，各设备所能表现的色域范围是靠RGB三点围成的三角形来表示，三角形越大，表示该设备的色域范围越大。目前的电视节目就是应用这三个色域标准中的一个。

出现这种现象的原因，除了电视机本身色域较窄外，还牵扯到灯具、摄像机以及显示器这三者色域重合度的问题。在CIE的色度图里三者色域重合部分越大，则电视机出现图16这种畫面的概率就越小。图18中的灰色部分就是LED灯具、摄像机和以Adobe RGB为色域标准的显示器三者在色度图上的重合部分，理论上三者重合越多，画面色彩还原越好，也就是说三者的色彩特性匹配更好。因此，选择一个色域合适的电视机，对于获得色彩还原好的电视画面是很有帮助的。

总之，在电视节目制作过程中，光源、灯具、布光、摄像机、后期制作、显示器等，多项因素都会影响电视画面色彩还原。要获得色彩还原正常的电视画面，灯光师了解光源特性，分清灯具优劣，懂得摄像机原理，掌握正确的布光设计是必要的。

参考文献：

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