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        前期拍攝的HDR現(xiàn)場制作對畫面細節(jié)和層次的提升

        2017-12-05 03:52:33吳茸茸
        視聽 2017年12期
        關(guān)鍵詞:色域背光細節(jié)

        □ 吳茸茸

        前期拍攝的HDR現(xiàn)場制作對畫面細節(jié)和層次的提升

        □ 吳茸茸

        一、背景

        在實際錄制節(jié)目的現(xiàn)場,以廣西電視臺300演播室為例,負責(zé)多檔廣西電視臺王牌節(jié)目的錄制,我們發(fā)現(xiàn)攝像機只要拍攝大全景或者廣角的景別,對比人眼看到場景的還原的效果差距是比較大的,比如人眼看到的畫面是圖1,色彩更細膩,細節(jié)更清楚,層次更分明,而實際錄制出現(xiàn)的效果是圖2,畫面效果色彩不夠豐富,物體細節(jié)和暗部層次明顯丟失,甚至識別不出來是何物。

        圖1

        圖2

        二、目前畫質(zhì)技術(shù)的提升方式

        鑒于目前現(xiàn)場制作節(jié)目畫面出現(xiàn)的局限性,結(jié)合當(dāng)前對電視畫面畫質(zhì)的提升,我們從兩個方面思考畫質(zhì)的提升技術(shù)。

        從像素上考慮,樸素的觀點是圖3,像素從FULL HD(1920×1080)過渡到 4K HD(4096×2160)到未來的 8K HD(7680×4320),畫面的細膩度隨著像素的提升而提升,展現(xiàn)的細節(jié)將呈倍數(shù)的擴大(圖3)。由于8K HD的標(biāo)準還在討論中,主流的4K HD是由2005年數(shù)字電影倡導(dǎo)聯(lián)盟(DCI)制定的新一代高分辨率數(shù)字電影機的標(biāo)準,尤其在體育比賽、音樂演唱會和舞臺劇制作上,4K在畫質(zhì)、動態(tài)范圍、邊緣解析力景深控制等維度擁有強大優(yōu)勢(圖3、圖4)。

        圖3

        圖4

        如何讓畫面層次更加豐富,展示畫面更多內(nèi)容?如果加載HDR技術(shù)(HIGH-DYNAMIC RANGE的簡稱),將使畫質(zhì)能還原到接近人眼還原的級別,通過擴展色域、增加幀頻,加持軟件+硬件+算法的方案增加周邊設(shè)備對4KHD視頻信號畫面進行增強,實現(xiàn)畫面從暗部到亮部層次更細膩,顏色過渡更平穩(wěn),還原出更接近人眼動態(tài)范圍所及的圖像,進而帶給觀眾更生動逼真的觀看體驗。

        三、流程上實現(xiàn)HDR的難點

        如何實現(xiàn)HDR?我們從技術(shù)和實現(xiàn)兩個維度對目前的狀況進行闡述。HDR技術(shù)原則上要求無限接近人眼的色彩還原度,要達到兩個標(biāo)準:一是更加廣闊的色域,二是更加高的對比度。

        色域,指給定的視覺媒介所能表達的顏色范圍,指定R、G、B三個主色的色彩飽和度和鮮艷度,以及能從這些主色中分離出來的所有顏色。目前的電視節(jié)目絕大多數(shù)采用ITU-R BT.709的標(biāo)準進行錄制和播放(圖3左),要求用更廣闊的色域,目前的可行方案是用BT.2020(圖3右)的標(biāo)準代替709色域范圍,這是一個三維坐標(biāo)系(圖5所示),過去我們忽略了亮度對色彩的表現(xiàn),誤以為色域只在二維坐標(biāo)系中展現(xiàn),但實際上如果提升擴展亮度范圍,整個色彩的三維空間將呈幾何倍數(shù)放大,同時,同一種顏色在不同的亮度等級下給觀眾的主觀色彩感受并不相同,由此可知,HDR技術(shù)的關(guān)鍵之一還是增加亮度。

        圖5

        在硬件上,從片源、編碼、壓縮、傳輸、顯示終端整個流程,實現(xiàn)就不容易,目前來說,BT.2020補充色溫是靘藍色區(qū)域,這個顏色對正常繪圖來說不是一個專業(yè)的而且重要的顏色,需要在專業(yè)監(jiān)視器和激光顯示器上實現(xiàn)顯示。LED的光譜不是連續(xù)的,某些波長的光源難以找到合適的材料或者成本極高,所以必須找到經(jīng)濟實惠、壽命有保證的LED材料,如藍色發(fā)光二極管(2014年諾貝爾物理學(xué)獎)。目前3種主流實現(xiàn)方式:

        1.升級和使用色域更廣的白色LED或者LED燈組;

        2.使用白色LED+純色LED補充色域;

        3.使用熒光粉補充色域。

        對于對比度,在軟件上需要新的編碼標(biāo)準來實現(xiàn),目前有通過調(diào)整GAMMA曲線的方式,要求在整個流程鏈條中,片源、編解碼、顯示到終端設(shè)備廠,從各個影視公司、DV設(shè)備商、發(fā)行商和網(wǎng)絡(luò)平臺都需要統(tǒng)一相關(guān)協(xié)議。

        在硬件上,要達到更高的對比度,俗話說就是亮場更加亮,暗場更加暗,做到亮場更亮,HDR技術(shù)要求達到800-1000NIT,必須控制溫度和負載均衡才能保證硬件的壽命。目前的材料中LED壽命和溫度指數(shù)相關(guān),散熱必須設(shè)計好,主流LED廠商工藝基本相同;OLED材料通過使用OLED+RGB的濾光片來實現(xiàn),直接使用RGB三色,OLED材料壽命比較難保證。至于暗場方面,OLED動態(tài)特性可以實現(xiàn)每一顆都可以單獨關(guān)閉,實現(xiàn)純黑,也就是對比度可以達到無窮。而關(guān)于LED材料的方案,比如,1080P的液晶面板下再鋪一層1080P的單色液晶面板進行背光,這種方案費用高,不實用,另外有區(qū)域背光技術(shù)方案,利用人眼對光線的感知其實分辨率并不高的特性,不需要將背光分成1920*1080那么多區(qū)域,大約10*10的區(qū)域,從100個區(qū)域的背光值根據(jù)畫面單獨調(diào)節(jié)是性價比高的做法。用LCD+背光的方式,動態(tài)對比度可以提升到100000∶1的級別。

        四、前端現(xiàn)場場景拍攝制作

        在電視制作的現(xiàn)場場景的前期拍攝中引入HDR的技術(shù),流程(圖6)如下:

        圖6

        可以從流程中(圖6左)看出,在前端拍攝中引入HDR拍攝,在拍攝技術(shù)上還是有些特點,在拍攝籌劃階段,選擇變焦鏡頭,趨向選擇長焦鏡頭,比如19-90MM,14-35MM,85-300MM 電影變焦鏡頭,107倍長焦箱式鏡頭等,攝像機拍攝模式選擇調(diào)整色域為BT.2020,感光指數(shù)EI設(shè)置為800,伽馬曲線為S-LOG3的攝像機,為后期剪輯在素材中保留更多的層次并防止噪點,讓暗部寬容度更大一些,保留暗部細節(jié),格式上如果是4K,分辨率設(shè)定為3840*2160P,50P拍攝幀頻,同時,如果攝像機機型不一致,可通過調(diào)整調(diào)整色彩矩陣實現(xiàn)色彩一致性。

        拍攝多應(yīng)用于體育館、演唱會和舞臺的場景,在拍攝方法上對構(gòu)圖、跟焦、對焦有嚴格要求,比如:需要大光圈拍攝低照度的場景,經(jīng)常進行長焦拍攝,一是通過光圈的控制從而控制景深范圍,二是通過機位移動調(diào)整機位距離,盡可能離拍攝主體更近一些,以獲得足夠的近景與特寫效果。

        在現(xiàn)場制作切換中(圖6中),改變節(jié)奏快、變化多、特殊機位多的切換習(xí)慣,多切換大全景和特寫鏡頭,加大停留時間,強化HDR效果。

        在現(xiàn)場制作節(jié)目中通過攝像機實景拍攝加外圍設(shè)備來進行編輯和控制(圖6右),在現(xiàn)場切換臺后引入一個轉(zhuǎn)換器(圖7),該切換器能實現(xiàn)實時多種輸出轉(zhuǎn)換需求。比如可以實現(xiàn)分辨率、HDRSDR、色域、伽馬曲線等4種方式的轉(zhuǎn)換。

        圖7

        (一)分辨率轉(zhuǎn)換:

        1920*1080轉(zhuǎn)換為3840*2160(4K)

        (二)HDR/SDR的轉(zhuǎn)換:

        4K SDR轉(zhuǎn)換4K HDR

        4K SDR/4K HDR轉(zhuǎn)換HD SDR/HD HDR

        HD SDR轉(zhuǎn)換HD HDR

        (三)色彩空間轉(zhuǎn)換:

        ITU-R BT.709轉(zhuǎn)換BT.2020

        4OETE轉(zhuǎn)換

        BT709轉(zhuǎn)換S-LOG3

        (四)伽馬曲線:

        S-LOG3轉(zhuǎn)換HIG/PQ(ST2084)

        需要注意的是,整個流程需要專業(yè)的HDR監(jiān)視器監(jiān)看,同時整個制作現(xiàn)場必須使用單一一致的格式。

        五、總結(jié)

        在直播錄制制作節(jié)目現(xiàn)場,前期拍攝引入HDR制作,對現(xiàn)場大全景、廣角鏡頭、VR全景360°拍攝,演唱會、舞臺劇、模擬場景等大面積的黑色暗色,體育直播大全景的畫面,能清晰呈現(xiàn)最亮到最暗的層次細節(jié),以及更廣闊的色彩空間。另外,前期加持HDR技術(shù)輔助拍攝素材,為后期剪輯人員提高剪輯效率,增加了后期編輯畫面更廣闊的可拓展空間,電視也可以給觀眾呈現(xiàn)電影般細致震撼的觀看效果。同時,除了廣播電視行業(yè),它也可以運用到影院、教育、醫(yī)療、娛樂等領(lǐng)域。

        (作者單位:廣西電視臺)

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