淺析演播室混合光源的色溫與光圈控制

葉德

（福建省廣播影視集團電視技術(shù)中心，福建福州350004）

淺析演播室混合光源的色溫與光圈控制

葉德

（福建省廣播影視集團電視技術(shù)中心，福建福州350004）

針對演播室高低色溫光源混合運用造成的混合光場景錄制節(jié)目所表現(xiàn)出來的圖像畫面色彩還原不理想，混合光色溫變化不均勻一致造成畫面顏色偏色以及怎樣把控好光圈曝光量的問題進行了淺析。通過了解所用光源的特性，利用雷登紙來改變不同光源的色溫使混合光場景的色溫趨于相對一致，通過攝像機白平衡等技術(shù)的調(diào)整和與多部門的配合，通過了解鏡頭特性、把控光圈曝光量的大小來獲得清晰、柔和、富有層次感圖像，這樣在混合光場景中就可得到滿意的畫面。

混合光；色溫；白平衡；光圈構(gòu)造；曝光量

【本文獻信息】葉德.淺析演播室混合光源的色溫與光圈控制［J］.電視技術(shù)，2015，39（10）.

電視是團隊合作的藝術(shù)，畫面是電視的基本元素。一臺優(yōu)美的節(jié)目需要精美的舞臺設(shè)計、導(dǎo)演精巧的構(gòu)思、攝像師的優(yōu)美構(gòu)圖、合理的燈光照明來烘托，還要滿足攝像機的技術(shù)指標(biāo)。電視照明設(shè)計需要了解攝像機的特性，利用先進的照明設(shè)備去創(chuàng)作高畫質(zhì)的電視圖像；演播室錄制的因素不僅僅有光源色溫、鏡頭光圈、攝像機白平衡的問題，還有如場景、效果燈、電子屏幕等的影響，需要各部門的合作才能在混合光源照明的舞臺上錄制出色彩還原真實、清晰的電視圖像。電視照明的設(shè)計理念在不斷更新，設(shè)計也越來越先進，使用的燈具類型多種多樣，有輻射型低色溫的燈具也有氣體放電型高色溫的燈具，各種效果光源（電腦燈、LED大彩幕等）的應(yīng)用，而人眼觀看的效果豐富多彩、層次分明的場景，經(jīng)電視錄制完成后的畫面色彩還原不夠理想，層次不夠分明，究其原因就是混合光布光的不均勻性造成的，各種光源在場景中的照度混合不均勻，所引起的光色溫不一致。通常而言，人的膚色、布景色彩、燈光自身的色彩等方面的問題是畫面色彩還原的主要表現(xiàn)，因此，光色溫是非常重要的問題。

1　混合光色溫與白平衡

通常，演播室電視照明基本上是高低色溫混合的狀態(tài)，在混合光錄制節(jié)目，面臨光的色溫平衡問題。如果攝像機的色溫比光源的色溫低，拍攝出來的畫面就會偏藍；如果攝像機的色溫比光源的色溫高，拍攝出來的畫面就會偏紅。也就是說，如果以3 200 K作為色溫校正基準(zhǔn)，那么高色溫?zé)艟蜁?dǎo)致色彩還原失真偏藍；如果以5 600 K作為色溫校正基準(zhǔn)，那么低色溫?zé)艟蜁?dǎo)致畫面人物膚色偏紅、偏黃。由于攝像機的特性無法解決這種混合光色溫，所以，影視照明技術(shù)及攝錄像技術(shù)通常將色溫標(biāo)定有5 600 K的高色溫和3 200 K的低色溫。根據(jù)高、低色溫的光譜結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出了改變色溫的燈光紙，通常稱“雷登紙”，對于低色溫的光源可以加雷登82紙（即藍紙），使其產(chǎn)生的光線增加藍色成分以提高色溫，近似日光效果；在高色溫光源前增加雷登85紙（即橙黃紙）使其增加橙黃成分減少藍色成分降低色溫，近似燈光效果。改變色溫實際上是協(xié)調(diào)各種光源的光譜成分，低色溫的光源相對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)高色溫的光源的光譜成分缺少藍色成分，要使低色溫的光源和高色溫的光源相互光譜協(xié)調(diào)相對一致，達到物體色彩還原一致。變色溫?zé)艄饧埑Ｓ玫挠刑嵘珳氐睦椎?2系列（藍紙），包括“82系列：3 200 K↑6 000 K”，“82A：3 200 K↑5 000 K”，“82B：3 200 K↑4 000 K”；有降色溫的是雷登85系列（橙黃紙），包括“85系列：6 000 K↓3 200 K”，“85A：5 000 K↓3 200 K”，“85B：4 000 K↓3 200 K”。一般演播室內(nèi)采用方法是將所有作為正面光的低色溫光源前加雷登82紙來提升光的色溫，這樣處理的“光源”與高色溫?zé)粢黄鹱鳛楣庠磳鼍熬鶆蜾伖猓瑫股珳靥嵘褂眠@種方法能使混合光色溫達到相對平衡。

在錄制節(jié)目過程中常提到色溫這個詞，光源的色溫是描述光源的光譜分布的物理量，不同的光源有著不同的光譜能量分布。物體的顏色不僅與自身反射特性有關(guān)，還與光源的色溫有關(guān)，不同時間、地點、環(huán)境，色溫是不同的。景物的色溫影響電視色彩還原，不同色溫的光源造就不同的場景氣氛，色溫高偏藍綠色，色溫低偏紅黃色。在這種混合光色溫的環(huán)境中錄制節(jié)目，關(guān)鍵是怎樣通過攝像機將優(yōu)美場景燈光效果最終顯示在電視屏幕上。攝像機的彩色還原與光源色溫有關(guān)，為了能夠正確拍攝不同色溫環(huán)境的景物，攝像機就必須調(diào)整白平衡，調(diào)整攝像機的白平衡是電視錄像一個非常重要的工作。白平衡調(diào)整的目的是為了保證攝像機獲得所需要的標(biāo)準(zhǔn)白光，使所得拍攝畫面色彩還原正常，否則畫面就會發(fā)生彩色失真。調(diào)整白平衡包含調(diào)黑平衡和調(diào)白平衡兩個部分，黑平衡是要求攝像機在無光線輸入情況下（如鏡頭蓋帽），使RGB三路電平輸出一致，而保證黑色部分無彩色干擾，白平衡是調(diào)整攝像機內(nèi)RGB三路電平信號混合比例與當(dāng)前實際光源的光譜成分相協(xié)調(diào)一致，使景物色彩正常還原，調(diào)整的方法：黑→白→黑。攝像機對光源的色溫要求較嚴格，掌握色溫與白平衡的關(guān)系很重要，攝像機又是在一定色溫環(huán)境下使用的，攝像機內(nèi)部設(shè)立了以3 200 K色溫為標(biāo)準(zhǔn)的色溫校正系統(tǒng)，所以光源的色溫改變，攝像機就必須進行白平衡。光源有可能帶有高色溫的藍色光譜，也有可能不帶，而攝像機不可能同時兼顧高低色溫的光源，于是在攝像機上更配置了相對應(yīng)的不同色溫的轉(zhuǎn)換擋的色溫擋片，攝像機的色溫擋通常設(shè)有3 200 K，4 700 K，5 600 K，6 500 K。演播室每次錄像前為了調(diào)整攝像機的色溫與當(dāng)前照明光源的色溫協(xié)調(diào)一致，選擇攝像機的相應(yīng)色溫擋片進行白平衡調(diào)整，如果光源用的是高色溫?zé)簦梢赃x用5 600 K擋位調(diào)白，如果光源用的是低色溫?zé)簦梢赃x用3 200 K檔位調(diào)白，所有機位的攝像機調(diào)白統(tǒng)一對準(zhǔn)白色平衡色譜卡。在整個節(jié)目的攝制過程中，必須使用同一種白紙進行白平衡，以保證色彩還原的一致性。依攝像機手冊，為了在不同色溫條件下使用自動白平衡，使所拍攝的不同場景畫面的彩色相一致：

1）使用同一種白紙進行自動白平衡，掌握如何根據(jù)白紙的“顏色”校正彩色。用藍色調(diào)白紙白平衡，畫面往往呈現(xiàn)琥珀色；用舊白紙白平衡，畫面往往呈現(xiàn)青藍色。

2）在混合光的照明下進行自動白平衡時，要將白紙放在被攝目標(biāo)處進行白平衡。

3）在晴朗的天氣進行戶外拍攝時，將白紙與太陽光成45°角進行白平衡。在多云的天氣拍攝時，調(diào)整白紙的角度，使之接受從地面反射的光進行白平衡。

2　光圈構(gòu)造及其作用

在電視節(jié)目拍攝中，實際上只用鏡頭光圈來調(diào)節(jié)對畫面曝光的控制，光圈是由若干金屬葉片重疊構(gòu)成，組成一個可根據(jù)需要來調(diào)節(jié)光圈圓孔的大小從而控制到達感光器上進光量的器件（如圖1所示）。光圈是曝光系統(tǒng)中的最基本單元之一，在鏡頭的設(shè)計中變焦距鏡頭的光圈組與透鏡組平行地安裝，光圈環(huán)與變焦距環(huán)一起連動，這是為了滿足光圈系數(shù)f值的要求，同時調(diào)光圈時電子快門速度一般是固定的。鏡頭光圈的變化同燈光照明有著最直接的關(guān)系，可以手動或自動放大和縮小，放大時進入鏡頭的光線就多，反之則少；鏡頭的光圈變化一檔，燈光照明的工作量就將“成倍”的增減，鏡頭光圈是構(gòu)成鏡頭透光率的主要因素之一，透光率決定著錄制圖像的明亮程度。光圈有“有效口徑”與“相對口徑”之說。“有效口徑”就是每只鏡頭開足光圈時前鏡的光束直徑與焦距的比數(shù)，有效口徑的系數(shù)是以焦距對光束直徑的比例數(shù)字定出來的，一般稱為f系數(shù)。“相對口徑”一般指同一只鏡頭不同光圈孔徑的口徑，每只鏡頭只有一個有效口徑，而有多個相對口徑，相對口徑就是縮小光圈后的光束直徑和焦距的比數(shù)，同樣是f系數(shù)，相對口徑在一般常用鏡頭上都有明顯的標(biāo)號，如f1.4，f2.8，f4，f5.6，f8，f11，f16等，數(shù)值越大表示相對口徑越小，f1.4表示這只鏡頭的有效口徑，光圈系數(shù)的每個數(shù)字代表不同的通光量，每只鏡頭的f系數(shù)通常只具備有其中連續(xù)的7～8擋，如f1.4～f16，f2.8～f22等，并以幾何級數(shù)排列。數(shù)值最小的一級系數(shù)就是該鏡頭通光量最大的光圈，每級光圈系數(shù)之間通光量約差1倍。

圖1　光圈結(jié)構(gòu)示意圖

每個鏡頭都有光圈，最主要的功能是調(diào)節(jié)鏡頭光圈孔徑，改變光圈孔徑來控制通光量，光圈對圖像的明亮程度起著決定作用，在不改變光線亮度和焦距時，光圈愈大圖像愈明亮，同時圖像亮度與鏡頭的焦距也有關(guān)，當(dāng)光束通過口徑相同焦距不同的兩個鏡頭時，由于像面大小不同，在單位面積上分布光線也不同，反映的亮度也必然不同［1］。當(dāng)光線變化大時，要及時調(diào)節(jié)攝像機光圈，在錄制中景別的變化，畫面的光線也是動態(tài)變化的，畫面的層次、細節(jié)、色彩、影調(diào)受光圈大小的影響，拍攝時要把握好光圈曝光量，曝光量除了與攝像機的光圈有關(guān)外，還與電子快門速度有關(guān)。光圈與電子快門速度的組合就形成了曝光量，不同的組合所拍攝出來的攝像效果是不同的。攝像機的ND濾光鏡可以調(diào)節(jié)進光量，從而可以控制景深，可以拍攝出不同的藝術(shù)攝像效果。曝光不足或曝光過度都不能獲得滿意的影像，尋像器中的斑馬紋（ZEBRA）指示是控制曝光的一個很好的辦法，斑馬紋就是一種電平超標(biāo)指示器。斑馬紋一般分兩種，一種是100%斑馬紋，一種是70%斑馬紋。對于100%斑馬紋來說，當(dāng)斑馬紋出現(xiàn)時，有斑馬紋的地方表明曝光達到最大值，說明這個區(qū)域的畫面曝光過了，必須調(diào)低亮度，否則高光區(qū)將失去層次，盡量減少斑馬紋的出現(xiàn)，對于70%斑馬紋來說，有斑馬紋的地方表明曝光將要過度，一般拍攝要保證畫面的20%左右的面積上存在斑馬紋。在場景的燈光照明有明暗的地方，這就要視頻技術(shù)監(jiān)看示波器上電平幅度的同時適時對畫面曝光量進行調(diào)節(jié)控制。光圈在鏡頭中除了控制透過鏡頭的光線外，還可以改善鏡頭的成像質(zhì)量和改變景深，對同一焦距的鏡頭來說，f系數(shù)的數(shù)字越小，表示光孔越大，數(shù)字越大，表示光孔越小。光圈具有以下作用：1）調(diào)節(jié)進光照度（控制曝光量），這是基本作用。光圈調(diào)大，進光量增加；光圈調(diào)小，進光量少。2）調(diào)節(jié)景深效果（控制景深），這是光圈的重要作用。光圈大，景深小；光圈小，景深大。3）影響成像質(zhì)量（減少像差與色差），這是光圈容易被忽略的作用。任何一只鏡頭都有某一擋光圈的成像質(zhì)量是最好的，即像差和色差影響最小，又稱“最佳光圈”。一般來說，最佳光圈位于該鏡頭最大光圈縮小3擋左右處；優(yōu)質(zhì)鏡頭約是縮小2～3擋處；或鏡頭最大和最小光圈中間的幾擋光圈（如圖2所示）。

圖2　光圈與景深的關(guān)系圖

3　高清鏡頭的特點

在電視制作中高清的制作在逐步增加，因而需要對高清鏡頭的特點有所認識。高清的像素（1 920×1 080）要比標(biāo)清的像素（768×576）高約5倍，高清畫面16∶9的寬高比比標(biāo)清畫面4∶3的寬高比要寬很多；標(biāo)清鏡頭采用球面鏡面，廣角會產(chǎn)生中心區(qū)域與邊緣部分匯聚不好的問題，高清鏡頭采用非球面鏡面，廣角能通過中心區(qū)域與邊緣部分光線匯聚而增加了視角并校正了像差；高清鏡頭的抖動要比標(biāo)清鏡頭大得多，一個普遍的問題是高清攝像機的焦點不易對準(zhǔn)，在用長焦拍攝時輕微晃動都會影響畫面焦點；高清的水平視場角比標(biāo)清大、景深比標(biāo)清小很多。在高清攝像中對曝光、焦點、構(gòu)圖和伽馬等問題應(yīng)認真對待，否則就會影響高清畫面的質(zhì)量，高清拍攝時曝光量的控制應(yīng)根據(jù)被拍攝景物的明暗程度和明暗部分的分布情況以及與拍攝主體的關(guān)系確定亮部與暗部的取舍，必須使得拍攝的景物亮暗適應(yīng)感光器件CCD所能記錄的范圍［2-3］。

4　結(jié)語

演播室節(jié)目錄制大都是多機位的拍攝，場景復(fù)雜，布光復(fù)雜，光線也復(fù)雜，拍攝方式多樣（肩扛式、軌道移動式、搖臂式等）。在光影變化強烈的節(jié)目中，各處景物空間的光照度有較大的差別，這就使得光圈控制難度增加，光圈調(diào)節(jié)有手動和自動兩種形式，通常在演播室光圈調(diào)節(jié)都采用手動調(diào)節(jié)方式，手動方式光圈調(diào)節(jié)范圍廣、幅度大，可以隨時改善畫面質(zhì)量，在對不同亮度場景拍攝時，光圈的調(diào)節(jié)既能保證燈光在畫面的藝術(shù)效果，也能保證技術(shù)指標(biāo)，在拍攝中當(dāng)景物亮度很亮?xí)r，曝光過度，容易導(dǎo)致畫面的高亮部分層次丟失甚至限幅；曝光不足，畫面的層次少，尤其是不能體現(xiàn)暗部的層次，在演播室拍攝時有標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器和示波器的監(jiān)測，曝光控制就容易的多，應(yīng)該使得除了黑電平以外其他信號幅度盡量大，但又不超過規(guī)定的指標(biāo)，有足夠的層次和眀暗的細節(jié)。需要注意，在混合光中不同色調(diào)的光很容易造成不同機位在不同光線下色彩還原不同，這樣每個機位還原同一景物色彩參考文獻：

就會不同，這就需要注意各種因素對調(diào)白的影響；有些節(jié)目使用多彩燈具，舞美用大色塊的布景等，在調(diào)白時要避開大色塊、關(guān)閉彩燈、大屏幕等，在錄制節(jié)目開始前都要對攝像機進行色溫的校對，視頻技術(shù)選用合適的攝像機色溫擋片進行白平衡調(diào)整，選用白色平衡色譜卡，置于主體區(qū)域在同一光源進行調(diào)白，并觀察各機位是否有偏色；同時視頻技術(shù)應(yīng)了解節(jié)目場景光的變化，對黑電平、輪廓清晰度做必要的調(diào)整，確保整場節(jié)目影調(diào)上一致。電視畫面彩色還原的重要指標(biāo)是人的膚色還原，在多機位拍攝時應(yīng)注意不同機位面光和輔助光的一致性，通過白平衡、黑平衡、雜散光、伽馬等技術(shù)調(diào)整，使畫面顏色完美還原。

［1］張琦.彩色電視攝像機［M］.北京：中國廣播電視出版社，1988.

［2］袁奕榮.電視攝像與高清攝像技術(shù)［M］.上海：上海大學(xué)出版社，2009.

［3］韓叢耀.攝像師手冊［M］.北京：中國廣播電視出版社，2010.

Color Temperature and Aperture Control of Studio Hybrid Light Source

YE De

（TV Technology Center，F(xiàn)ujian Provincial Broadcast&TV Group，F(xiàn)uzhou 350004，China）

Program image color rendition is not ideal in hybrid optical scene caused by mixture of low and high color temperature，the change of mixed light color temperature is not uniform causing the picture color cast and how to control the exposure of aperture，above problems are analyzed.Through understanding the characteristics of the light source，using the radon paper to change the different light source color temperature make the mixed light scene temperature tends to be relatively consistent，through the camera white balance adjustment and such as the multi sectoral cooperation，through understanding the characteristics of the lens aperture，exposure amount to get clear and soft sense image，satisfied pictures can be got in the mixed light scene.

mixed light；color temperature；white balance；aperture structure；exposure

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.10.025

閆雯雯

2014-08-09