數字攝像與數字視頻的彩色還原一致性研究

一使用時長為610d,aj-hpx-u作為一個具有重要影響力的省級平臺，圖像采集需要多種著名的視頻攝像機。但不論是轉播車、演播室還是EFP或ENG模式,單一品牌或單一型號的數量都是有限的。另一方面隨著現代電視節目制作的復雜化、精細化程度越來越高、規模越來越大,經常出現很多攝像機訊道一起使用的情況。例如,現已頻繁出現的狀況是有線訊道和無線移動訊道共同使用的情況。這種時候即使是一個公司的產品,也必然是有線訊道是演播室攝像機而無線訊道是便攜式攝像機,甚至出現了兩個不同公司生產的眾多有線訊道一起使用的情景。以江蘇臺最近某著名娛樂性節目為例,同時使用的攝像機有:12臺池上公司的HDK-79GX,8臺索尼公司的HDC-1580,2臺日立公司的SK-HD1000,8臺松下公司的AJ-HPX3100MC、4臺AJ-HPX3000MC、2臺AJ-HPX3700MC。這給節目制作圖像的彩色還原一致性帶來巨大挑戰。如果彩色差異明顯則后期校色成為必然,且工作量很大。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。在上述場合就出現了不同公司不同型號的攝像機彩色還原一致性差異的問題。在不能全部換成同一品牌同一型號的情況下,解決辦法就是調整這些攝像機,使他們的彩色還原趨于一致。二圖像傳感器的要求決定廣播級攝像機系統色彩還原質量有四個關鍵因素,分別是高清鏡頭的光譜響應、攝像機的分光系統、圖像傳感器的光譜響應和攝像機制造商設計的線性矩陣。由于高清鏡頭的光譜響應、攝像機的分光系統和圖像傳感器的光譜響應這三部分只取決于制造商的制造安裝水平,一旦完成,沒有可以調整的余地。采用小于等于2/3英寸三片圖像傳感器的數字攝像機均采用棱鏡分色系統。其色域取決于分色棱鏡的光譜特性。所以這里我們假設以上三部分條件完全符合甚至超過相關標準,不在本文探討和分析的范圍。而能夠進行調整的就是攝像機內的電路部分,故本文只是我們對這部分進行探索和實踐的總結。三攝像機的指標一致性世界上各主要攝像機生產廠家在分光棱鏡、編碼器以及彩色校正電路的設計等方面都有自己專利技術,形成了自己的彩色還原風格,也造成了相互之間差異。在這些年來多次的攝像機測試工作中我們已深刻感受到這一點。即使是一個品牌的攝像機,由于產品定位不同、檔次不同,其設計團隊和生產地點都不同,實現的電路和器件也不盡相同,所以不同型號之間也會存在色彩還原的差異。進入數字時代,超大規模數字電路較好地解決了同一型號電路之間差異問題,軟件菜單調整代替了原先模擬電路時代大量使用的可調電阻、電容和電感元件,使得攝像機的指標一致性大幅度的提高。盡管如此,由于彩色還原一致性調整的項目涉及到攝像機的絕大部分性能指標參數,其難度還是堪稱攝像機調整的最高峰之一。尤其是不同公司的產品要調整到一致的水平更是難上加難。四攝像機四彩色還原一致性這里指的所謂廣播級彩色攝像機,是具備彩色矩陣調整功能和多通道彩色校正功能的高端設備。彩色還原一致性是指使得任意兩種不同品牌或相同品牌不同型號攝像機之間的彩色還原指標(色調和色飽和度)趨于一致。主觀評價色彩無差異或只有極細微差異。33.ct/ms檢測卡●燈光的照度和色溫指標:2000Lux、3200K;●測試卡:灰度方面調整使用TE223高清晰度16:9對數灰度卡(反射率89.9%)。彩色方面調整使用CDM28高清晰度色度檢測卡、TE188高清晰度彩色校正卡,后兩張卡見圖1、2;●監視儀表:泰克WFM7120波形監測儀;●基準攝像機:指的是狀態指標作為基準的設備。匹配攝像樣機:指的是指標向基準機靠攏的樣品設備。五主觀指標調整為了規范今后江蘇臺攝像機彩色還原一致性的調整工作,我們在多次實踐中、摸索并制定如下出流程。客觀指標調整歸納起來可以分為三個步驟:第一步:使用灰度卡將匹配樣機的灰度部分(從100%到600%動態范圍內)盡可能調到與基準機一致。第二步:使用色度檢測卡將匹配樣機的彩色矩陣度部分(形狀均勻度)盡可能調到與基準機一致。第三步:使用彩色校正卡將匹配樣機的多軸彩色部分(相位和幅度)盡可能調到與基準機一致。客觀指標調整完后進入主觀比較評價,如果不理想,應從客觀指標測試第一步開始重新確認和調整。具體流程見圖3。六彩色還原一致性調不理想圖4到圖12為攝像機彩色還原一致性調整案例圖,圖中黃色軌跡為基準機,綠色軌跡為匹配機。●基準和匹配攝像機要盡可能靠近在一起、使用同級別鏡頭,嚴格按照攝像機測試的條件標準擺放;●調整對燈光要求很高,無論是照度還是色溫要在一個較長的時間段內保持恒定。現場不能有雜散光源,否則對顏色影響較大;●所有設備應該開機預熱10分鐘以上,以達到各電路部分進入穩定狀態;●彩色調整前的灰度調整絕對必要且非常重要。很多時候彩色還原一致性調的不理想,原因就在于灰度沒有調好。為什么呢?因為灰度調整實際功能是三個:一是對彩色處理電路前(編碼為Y、U,V分量信號前)RGB三路信號的一致性調整;二是對動態范圍內極限區域(如2.5倍標準光圈)RGB三路信號的一致性調整;三是對增加的各種必要特殊校正(如輪廓校正、拐點等)的一致性調整。所以這些部分如果沒有調好,后面的彩色調整要么調不理想,要么即使看上去似乎還可以,但到實際使用中彩色還原效果就會大打折扣;●彩色矩陣調整講究均勻性,不能為了某一個指標的完美而把它的調整值置于調整范圍的兩端。若這種情況在多個指標上發生,就會發生下一步的多軸彩色偏離過大的現象,導致無法調到最佳值;●多軸彩色校正的調整要考慮敏感度最高的顏色成分,當無法使某些色軸調入最佳狀態,就要左右兼顧,重點避免某種顏色偏離太大;●有時調整多次仍不盡人意,要考慮鏡頭部分的原因。特別是使用年限已經比較長的機器更要注意鏡頭因素;●調整完畢,要將數據及時采集到相應存儲單元中,以備后用。理論上同一型號機器可使用同一套數據。但使用前要求基本設置要與匹配樣機一致。導入數據時要考慮各個廠家設備菜單的具體情況,確認導入完成并每次開機都使用該套數據;●彩色還原一致性調