1、,關(guān)于演播室攝像機(jī)圖像與燈光照度關(guān)系的測試分析,（二） 2009年6月,測試情況簡介,一、測試背景 二、測試設(shè)備的選擇 三、拍攝場景的選擇 四、測試方法和要求 五、測試步驟 六、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論,測試設(shè)備的選擇,原則 突出設(shè)備的代表性和應(yīng)用的普遍性 大型錄制演播室高清、標(biāo)清攝像機(jī) 靈敏度技術(shù)標(biāo)稱值盡可能相同 鏡頭安裝口徑一致,測試設(shè)備的選擇,使用設(shè)備 松下高清攝像機(jī)，型號： AK-HC930MC； 池上標(biāo)清攝像機(jī)，型號： HK-388PW， 2臺攝像機(jī)使用相同的佳能鏡頭HJ17e*7.7BIRSE，,測試設(shè)備的選擇,監(jiān)測設(shè)備和儀器： 兩臺高/標(biāo)清兼容監(jiān)視器BVM-D24 1臺波形矢量監(jiān)視器LV-

2、5750 照度表、色溫表、測距儀等,拍攝場景的選擇,為了使測試場景更加貼近目前大型節(jié)目錄制的場景要求，我們選擇了錄制綜藝節(jié)目的演播室高清800平米演播室進(jìn)行測試 燈光系統(tǒng)為鹵鎢光源,拍攝場景的選擇,場景特點(diǎn)： 背景的層數(shù)多、呈半圓形狀， 有真實(shí)材質(zhì)的圖案 前臺兩側(cè)放置盆形樹 具有較多的細(xì)節(jié)層次 從不同的拍攝角度 增強(qiáng)了圖像構(gòu)成的復(fù)雜程度,測試方法,為了保證測試的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性： 在光圈一定的情況下，先后調(diào)整景區(qū)布光使得高清、標(biāo)清圖像分別達(dá)到5分級別主觀評價質(zhì)量， 監(jiān)看圖像信號波形符合錄制規(guī)范（700 mv)的要求, 測量景區(qū)內(nèi)11個點(diǎn)的照度數(shù)值， 計(jì)算出高清及標(biāo)清攝像機(jī)光圈相當(dāng)?shù)那闆r下演播室景

3、區(qū)的平均照度。,測試方法,布光要求： 按照基礎(chǔ)光布置，不考慮燈光藝術(shù)創(chuàng)作成份， 過程： 首先調(diào)整光圈使得標(biāo)清圖像達(dá)到5分級別主觀評價質(zhì)量，監(jiān)看圖像信號波形符合錄制規(guī)范（700 mv)的要求。 布光不變，調(diào)整高清攝像機(jī)光圈，達(dá)到上述要求。 分別記錄高清、標(biāo)清攝像機(jī)光圈，計(jì)算差值。,測試方法,現(xiàn)場監(jiān)看： 使用波形矢量監(jiān)視器，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和波形存儲 使用高清監(jiān)視器和標(biāo)清監(jiān)視器進(jìn)行現(xiàn)場圖像監(jiān)看 現(xiàn)場邀請編導(dǎo)、技術(shù)等專家15人進(jìn)行主觀評價， 根據(jù)主觀評價圖像確定拍攝光圈。,測試步驟,1. 確定拍攝機(jī)位和測試點(diǎn)： 按照大型綜藝節(jié)目制作的常規(guī)，對完整的實(shí)際景區(qū)進(jìn)行布光 選擇兩個機(jī)位進(jìn)行拍攝 機(jī)位1位于舞臺正

4、面位置 機(jī)位2位于舞臺側(cè)面，用來著重表現(xiàn)舞臺前景與背景的透視關(guān)系 按照舞蹈表演區(qū)域，確定11個照度值測試點(diǎn) 機(jī)位和測試點(diǎn)分布參照圖,測試步驟,2. 核實(shí)高清、標(biāo)清攝像機(jī)的靈敏度 ： 為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，首先核實(shí)參加測試的高清與標(biāo)清攝像機(jī)的靈敏度是否與指標(biāo)一致。 當(dāng)實(shí)際靈敏度不相同時，通過調(diào)整電子快門取值，求得高清與標(biāo)清攝像機(jī)相當(dāng)?shù)撵`敏度數(shù)值，作為相關(guān)測試的假設(shè)條件。,測試步驟,核實(shí)靈敏度的方法 ： 使用高清測試卡 調(diào)整現(xiàn)場布光，使得高清灰度測試卡照度達(dá)到2000lx， 關(guān)閉高清攝像機(jī)伽瑪/細(xì)節(jié)等參數(shù)開關(guān)，調(diào)節(jié)光圈使得 輸出幅度達(dá)到700mv，此時顯示的光圈值是實(shí)際靈敏度 F9 與靈敏度指標(biāo)對照

5、記錄實(shí)際光圈值即攝像機(jī)實(shí)際靈敏度。 使用標(biāo)清灰度測試卡，核實(shí)標(biāo)清攝像機(jī)靈敏度的方法同上,測試數(shù)據(jù),攝像機(jī)靈敏度 經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測量， 高清攝像機(jī)松下AK-HC930MC靈敏度為F9 標(biāo)清攝像機(jī)池上HK-388PW靈敏度為F8.1 當(dāng)高清攝像機(jī)松下AK-HC930MC電子快門設(shè)置為1/59.1時， 靈敏度為F8.2，與標(biāo)清攝像機(jī)相當(dāng)。,測試步驟,3.按照正常標(biāo)清節(jié)目要求布光 記錄景區(qū)布光數(shù)據(jù)見圖 記錄每個燈光設(shè)備的位置分布圖、燈具使用的數(shù)量 標(biāo)注每個燈聚光、柔光、額定功率和實(shí)際使用功率 等用電參數(shù)。 在正常標(biāo)清燈光環(huán)境下，使用標(biāo)清攝像機(jī)和高清攝像機(jī)同時同機(jī)位拍攝 景別：按照大型綜藝節(jié)目包括歌唱者、

6、舞蹈演員和演區(qū)， 每個機(jī)位取全景、人全、中景、近景、特寫5個景別。5個景別照片,測試步驟,測試步驟,調(diào)整標(biāo)清攝像機(jī)光圈，使機(jī)位1的5個景別的圖像波形幅度 均為700mv，現(xiàn)場主觀評價圖像為5分，分別記錄光圈 值， 使用DVW錄像機(jī)記錄圖像。 調(diào)整高清攝像機(jī)光圈，使機(jī)位1的5個景別的圖像波形幅度 為均700mv，現(xiàn)場主觀評價圖像為5分，記錄光圈值，使 用HDCAM錄像機(jī)記錄圖像。,測試步驟,測量并記錄11個測試點(diǎn)的照度，得出以標(biāo)清拍攝為主時的 平均照度， 平均照度=N1+N2+N3+.+ N11 11 在正常標(biāo)清燈光環(huán)境下，使用標(biāo)清攝像機(jī)和高清攝像機(jī)同時在機(jī)位2拍攝，取全景、人全、中景、近景、特

7、寫5個景別,測試步驟,9. 調(diào)整高清攝像機(jī)設(shè)置使得靈敏度與標(biāo)清攝像機(jī)相當(dāng)（在電子快門1/59.1時，）設(shè)置高清攝像機(jī)光圈與標(biāo)清攝像機(jī)光圈數(shù)值相同，取景景別與標(biāo)清攝像機(jī)相同 按照高清制作要求重新布光（見圖），調(diào)整照度使得機(jī) 位1和機(jī)位2各5個景別的圖像波形幅度均為700mv10%，如果不能達(dá)到客觀指標(biāo)或者主觀評價圖像質(zhì)量不滿意，可以重新調(diào)光。 現(xiàn)場主觀評價圖像為5分，測量并記錄11個測試點(diǎn)的照度 變化值，進(jìn)行高清錄像。,測試步驟,11.根據(jù)11個測試點(diǎn)的照度，得出高清拍攝時的平均照度 平均照度=N1+N2+N3+ N4+N5+N6+N7+N8+N9+N10+N11 11,數(shù)據(jù)分析,記錄數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)

8、分析,1. 從現(xiàn)場拍攝數(shù)據(jù)記錄表中，分別讀取對比高清、標(biāo)清不同的布光條件下在光圈設(shè)置相同、靈敏度相當(dāng)時的測光數(shù)值，來看高清和標(biāo)清對拍攝照度要求的不同,數(shù)據(jù)分析,測試過程和得到的數(shù)據(jù)： 根據(jù)附錄A.現(xiàn)場拍攝的數(shù)據(jù)，采用以下公式計(jì)算： 平均照度=N1+N2+N3+ N4+N5+N6+N7+N8+N9+N10+ N11 11 主演區(qū)平均照度= N5+N6+N7+N10+ N11 5 現(xiàn)場主演區(qū)（包括測試點(diǎn)5，6，7，10，11的范圍） 實(shí)測標(biāo)清平均照度為（850900）lx， 實(shí)測高清平均照度為（9501100）lx。,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,在實(shí)測數(shù)據(jù)中，隨著景別的不同，現(xiàn)場用光照

9、度有所調(diào)整，這是因?yàn)樵诎凑崭咔骞?jié)目布光后，將高清攝像機(jī)光圈設(shè)定為標(biāo)清攝像機(jī)相同景別的光圈值，而客觀指標(biāo)達(dá)不到700mv標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以在測試中三次調(diào)整了布光,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,從表中可見：高清對照度的要求高于標(biāo)清 例：在中近景、特寫景別時，高清的照度要求677lx，標(biāo)清的照度要求580lx，高清平均照度值高于標(biāo)清約100 lx，主演區(qū)平均照度值高于標(biāo)清約200 lx,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,從表中可見：標(biāo)清的平均照度要求與景別關(guān)系不大 標(biāo)清攝像機(jī)在拍攝不同的景別時，圖像輸出幅度的變化不大，不需要調(diào)整現(xiàn)場照度值。,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,從表

10、中可見：在標(biāo)清布光的基礎(chǔ)上用高清攝像機(jī)拍攝，中、近、特景別對照度要求更高，需增加照度。,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,從表中可見：在高清拍攝中，隨著圖像景別從全景到近景、特寫的變化，攝像機(jī)輸出幅度低于700mv標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要增加照度值。,數(shù)據(jù)分析,表1 相同光圈下的平均照度表,從表中可見：高照度的要求不是絕對的，某些情況下，高清對照度的要求可能低于標(biāo)清。 例：在機(jī)位1（常規(guī)拍攝2號機(jī)位）全景和人全景別時，平均照度值低于標(biāo)清72 lx，主演區(qū)平均照度值低于標(biāo)清226 lx,數(shù)據(jù)分析,2、相同照度下的高清、標(biāo)清攝像機(jī)光圈 從現(xiàn)場拍攝數(shù)據(jù)記錄表中，分別讀取對比按照常規(guī)標(biāo)清節(jié)目布光的條件下

11、高清和標(biāo)清攝像機(jī)不同的光圈數(shù)值，來看高清和標(biāo)清對拍攝照度要求的不同 說明： 此時高清攝像機(jī)靈敏度F9，標(biāo)清攝像機(jī)靈敏度F8.1,高清高于標(biāo)清攝像機(jī)F0.9,數(shù)據(jù)分析,測試過程和得到的數(shù)據(jù)： 從附錄A現(xiàn)場數(shù)據(jù)中，可以歸納出高清與標(biāo)清對應(yīng)不同機(jī)位 /不同景別的光圈數(shù)值見表2：,數(shù)據(jù)分析,相同照度下的 拍攝光圈表,數(shù)據(jù)分析,相同照度下的 拍攝光圈表,表中可見： 由于靈敏度較高的因素，多數(shù)情況下對于相同的照度，高清比標(biāo)清光圈收小，光通量減少,數(shù)據(jù)分析,相同照度下的 拍攝光圈表,表中可見： 即使考慮到高清攝像機(jī)靈敏度高的因素，在拍攝近景時，為了達(dá)到與標(biāo)清相同的輸出幅度，高清攝像機(jī)仍然需要開啟較大的光圈（

12、大于標(biāo)清光圈），獲得較高的光通量。,數(shù)據(jù)分析,相同照度下的 拍攝光圈表,表中可見： 這與在相同的光圈下高清拍攝要求更高的照度是一致的,數(shù)據(jù)分析,3、照度對畫面景深的影響 我們在標(biāo)清布光條件下，觀察高清攝像機(jī)與標(biāo)清攝像機(jī)同機(jī)位拍攝的圖像，再按照高清節(jié)目布光，對比高清攝像機(jī)在上述同機(jī)位拍攝的圖像。,數(shù)據(jù)分析,在測試過程中，通過機(jī)位2的畫面構(gòu)圖，我們可以清楚地看到背景與人物主體隊(duì)形的透視關(guān)系，以及背景層次和紋理質(zhì)感。觀察機(jī)位2 近景，可以看到，標(biāo)清圖像前景背景都很清晰（見下圖),SD,數(shù)據(jù)分析,而高清圖像背景有樹葉模糊的現(xiàn)象，高清拍攝的圖像景深小于標(biāo)清圖像的景深。,SD,HD,數(shù)據(jù)分析,我們根據(jù)高清

13、的特點(diǎn)重新調(diào)整了布光，照度由580lx增加到685lx，對比標(biāo)清攝像機(jī)拍攝的畫面 可以看到高清背景的清晰度有所提高,可見照度增強(qiáng)加大了圖像景深。,數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)分析,從景深計(jì)算公式可知： 2 f2CFl(l-f) 景深 = - f4 C2F2 (l-f)2 l為聚焦距離，f為鏡頭焦距，C為容許彌散圓直徑，F(xiàn)為光圈系數(shù)。,數(shù)據(jù)分析,人眼所感受到的影象受放大倍率、觀看距離和像質(zhì)的影響，在偏離焦點(diǎn)時，如果偏移量較小，影像仍然有一段清晰的范圍。這個范圍就叫作景深。景深范圍的大小受容許彌散圓（也稱模糊圈）直徑的影響 在CCD攝像技術(shù)中，像素的大小影響容許彌散圓的直徑。高清像素和標(biāo)清像素的大小是1：4的關(guān)

14、系，在同等的機(jī)位、同等光圈的條件下，高清的模糊圈比標(biāo)清的模糊圈小，從上述公式中可見，模糊圈直徑越大景深越大，所以對于可視景深而言，人眼會認(rèn)為高清的景深要小于標(biāo)清。此外，從上述公式中可以看出等號兩邊的任何一個參數(shù)變化都會改變影像效果。,數(shù)據(jù)分析,從以上數(shù)據(jù)和圖像效果明顯可見：現(xiàn)場照度對高清圖像的景深有所影響，在相同靈敏度、相同照度條件下，標(biāo)清景深比高清景深大，適當(dāng)增加照度可以增大高清拍攝的景深范圍。,數(shù)據(jù)分析,調(diào)光參數(shù)統(tǒng)計(jì)表,數(shù)據(jù)分析,調(diào)光參數(shù)統(tǒng)計(jì)表,數(shù)據(jù)分析,由上表數(shù)據(jù)得到： 高清布光使用的總燈具少（50個），標(biāo)清布光使用的總燈 具多（59個） 高清布光實(shí)際使用電源功率少（76kw），標(biāo)清布光實(shí)際使用電源功率多（90kw） 在側(cè)光、逆光、景輪廓光的運(yùn)用上，高清的實(shí)際照度要高，標(biāo)清相對較低。 實(shí)際使用功率接近總額定功率。,數(shù)據(jù)分析,分析： 根據(jù)實(shí)測數(shù)值和附錄A數(shù)據(jù)的計(jì)算，參照表3用光參數(shù)，可以看到高清對光照度的要求普遍比標(biāo)清高，然而，在上表中還可以看到燈具用量減少，使用功率也有所降低。對此我們認(rèn)為，燈具用量和使用功率多少與燈光師用光方式有關(guān)，與標(biāo)清、高清的要求沒有直接