浅析影响电视画面色彩还原的因素

　　【摘要】电视画面质量的好坏取决于很多方面，电视画面色彩还原准不准确就是这众多方面中很重要的一个。为了获得色彩还原准确的电视画面，灯光师了解光源特性，分清好坏灯具，知道摄像机原理，以及正确的布光设计，是非常必要的。

　　【关键词】电视画面、色彩还原、光源、灯具、灯光师、摄像机、后期制作

　　随着时代的发展和高清彩色电视技术的进步，电视画面色彩还原越来越受到人们的重视。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，本文就笔者的浅显认识从光源、灯具、布光、摄像机、后期制作、显示器等几个方面做一下简单地探讨。

　　一、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。电视照明经常使用的光源分为自然光源和人造光源。自然光主要是指阳光，而人造光源经历了几代发展，目前电视拍摄中主要使用的是LED电光源。

　　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(见图1)从长波到短波分布均匀，光谱能量的分布是连续的，显色指数CRI定义为100，是最理想的光源。

图1 阳光光谱分布图

　　光源的色温和显色性是影响电视画面色彩还原最重要的参数。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。

　　色温是表示白光光源颜色的量，是用黑体的温度来表示的颜色，又分为绝对色温和相对色温。太阳光一天之中色温是随着时间的变化而变化的。早上日出后色温大约2400K，此时光色偏黄;中午时光色雪白，色温大约为5600K左右;到下午日落时光色偏红，色温约为2000K。阴天时，正午色温在6000K左右，有时候可以到8000K。

　　电视画面的色彩还原中我们最注重的是人的肤色要正常，不能偏色，这也就是对我们作为面光的白光光源提出了要求。显色性就是光源的显色特性，也就是光源能不能正确显示物体颜色的性能。光源照射后，如果物体颜色失真，则该光源显色性不好;反之，如果物体颜色正常，那么该光源显色性就好。光源显色性的好坏是用显色指数(CRI)来描述的，显色指数又分为特殊显色指数和一般显色指数，我们常说的是一般显色指数，用Ra表示。

　　电视节目制作过程中，经常牵扯到使用外景拍摄或者是直接进行室外录制，一般情况下，太阳光就是满足拍摄需求的最直接光源。在我国电视灯光系统的规范要求里规定满足电视画面色彩还原要求的光源显色指数Ra为85以上。另外，太阳光色温的变化性可以让我们根据需求选择合适的拍摄时段，拍出色彩还原较好的电视画面。总之，太阳光对于电视画面的色彩还原来说是一个非常优质的光源。图2就是以太阳光作为光源拍摄出的电视画面，色彩还原非常好。

图2 阳光下的色彩还原效果图

　　2、电光源对色彩还原的影响

　　将电能转换成为光能的器件或者装置称为电光源。录制电视节目时所用的电光源主要有卤钨灯、氙灯、金属卤化物灯、三基色荧光灯以及半导体光源(LED)等。这些光源有几个基本技术要求，比如色温、显色性、照度、寿命等，其中色温和显色性都是影响电视画面色彩还原的主要因素。电视画面要想获得比较准确的色彩还原二者必须都要符合要求。如果色温不符合要求，显色性再好，画面也会出现色彩失真，这也就要求几种光源一起使用时必须要做到色温相匹配 。

　　在电视光源的发展史上，卤钨灯曾经是照明的主流光源。白炽灯在电视照明上就有使用方便，显色性好的特点，图3就是白炽灯的光谱分布图以及显色指数值。从图3中我们可以看到，白炽灯的光谱能量分布连续 ，显色指数高达98，是属于比较理想的电视光源。随着技术发展，为了克服白炽灯光效低，寿命短特点，人们又开发出了碘钨灯和溴钨灯。卤钨灯色温在3000K以上的被用在电视舞台上。无论从色温还是显色性来讲，卤钨灯对于电视画面的色彩还原来说都是比较理想的。

图3 白炽灯光谱分布及显色指数图

　　由短弧氙灯作为光源的追光灯应用很频繁。短弧氙灯又叫超高压氙灯，亮度高，色温接近日光，在可见光范围内属于连续性光谱，显色指数大于95，能在整个寿命期内维持光色特性。氙灯的色温大约为6000K，光谱分布类似于太阳光谱，并且在其一些参数(比如电流，极间距离)在很大范围内发生变化时色温和光谱分布仍然保持不变。

　　金属卤化物灯简称金卤灯，自上世纪60年代出现以来，就一直受到人们的关注。在电视照明中使用的金卤灯色温一般在5600K左右，显色指数达到80以上。金卤灯是电脑灯的主要光源。以前电脑灯的定位为效果灯，所以它的显色性相对较差，随着电脑灯功能需求的多元化，特别是作为面光使用时其显色性就要求高一些，目前已经能达到94。

　　三基色荧光灯是通过不同的荧光粉的不同混合比例来得到不同色温的灯管。电视演播室内可以根据实际情况选择3200K左右的暖白色灯光和5600K左右的日光型灯管。三基色荧光灯的显色指数可以达到85以上，完全可以获得色彩还原正常的电视画面。

　　LED光源是新兴的一种主流照明光源，具有节能环保，光效高，光色纯正等特点。产生LED白光的方法主要有两种：RGB三色混合得到白光和蓝光激发黄色荧光粉得到白光。在LED作为电视照明光源进入演播室初期，我们可以看到不同厂家的灯具差距很大，有的灯具色彩还原很好，有的灯具色彩还原后人物脸色发青，有色差，但是他们又一个共同点就是色温相对稳定。这其实还是跟LED光源的光谱能量分布有关。LED光源的光谱能量分布是非连续性的，特别是用RGB混合产生的白光，并不像太阳那样拥有全光谱。这样一来用显色指数CRI来评价有些LED光源是不太合适的。也就是说有的显色指数不高，但是还原效果很好。见图4就是某种LED光源的光谱分布图。

图4 三基色LED灯具光谱分布图

　　为了寻找好的表示方法，后来又出现了色质指数CQS，以及电视光源一致性参数TLCI等几种表示方法，总体来说是越来越接近LED的特性，越来越完善。LED光源灯具通过一定的技术手段色温是可调的，这对于电视制作来说是特别方便的，它可以根据实际情况进行色温转换，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，对于一些技术缺陷的不断修正，现在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就是我们在中央台E07电视演播室内录制的节目《生活圈》，演播室内的光源完全是LED，画面的色彩还原效果达到了要求 。总体来说，LED光源是很有潜力的，色温可调的实用性和不断完善提高的显色性，一定会帮助我们制作出画面 色彩还原更好的电视节目。

　　二、合适的灯具

　　工欲善其事，必先利其器。有了好的光源，必须得有合适的物件将其应用，而实现这一功能的就是灯具。灯具就是为了改变光源光通量或者光谱的分布而设计的，根据使用方式不同分为效果灯具和普通灯具，普通灯具也叫常规灯具。在电视节目制作中，普通灯具主要是提供基础照明，效果灯具则是为了营造出好的氛围。不同的场景运用合适的灯具对我们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。

　　1、聚光灯和柔光灯

　　在新闻演播室或者一些中小型演播室中，主要使用聚光灯和柔光灯。

　　聚光灯就是可以产生聚光效果的灯具，一般为点光源。根据所选用光源种类来判定其色温，传统的卤素聚光灯为低色温，而现在的LED聚光灯色温可调，有高色温也有低色温。

　　柔光灯光线柔和，以产生散光为主，色温有高有低，根据光源来定。

　　色散是以前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，这是因为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。

　　螺纹聚光灯通过有效的控制技术可控制光斑大小，能准确定位，可实现聚光和散光效果。柔和的散光光线对于电视照明来说是必不可少的，一旦光线过硬会使得主持人脸部过曝或者是化妆后的粉底都被表现出来，经过画面色彩还原后脸色看起来很不正常，而柔光很多时候可以很好的避免这个问题，这同样是日常要应用柔光灯的原因之一。

　　追光灯属于聚光灯的范畴。追光灯设有可变光圈控制光圈大小，有光闸控制光线亮度输出，有调焦机构进行虚实变化，这些合理的设计加上高显色指数的显色性，追光灯是现在电视演播室内必不可少的灯具。追光灯常用的一般就是氙灯或者镝灯，通过调节光圈对光斑进行放大缩小可以精准的将光线控制在合适区域，有效减少杂散光。追光灯这些特性对电视画面色彩还原来说是很有利的，因此现在很多综艺节目中都是以氙灯作为面光，并进行白平衡调整。

　　柔光灯的散光面比较大，不容易控制方向，所以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。杂散光如果上大屏太多，会使得大屏发灰，大屏内所放内容色彩就很难再还原正确;杂散光飞到一些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，如此一来，电视画面就会变得色彩还原欠佳。聚光灯相对来说控制光线方向就会更加有效，因此在日常调光时会根据现场实际情况来选择合适的灯具使用，以保证电视画面色彩还原正常。图6是我们演播室常用的以LED为光源的柔光灯和聚光灯。

图6 LED聚光灯和柔光灯

　　2、效果灯

　　效果灯在大中型演播室进行综艺节目的录制时使用非常多。它主要用来烘托气氛，例如染色灯、图案灯、光束灯等等。在使用这类效果灯时一定要注意颜色、光束或者图案不要飞到主持人脸上。一旦飞到脸上要及时移开，因为色光飞到脸上会严重影响主持人肤色还原，使整个电视画面看起来都不协调。最近几年，一些电脑灯也渐渐被开始做面光使用，比如切割电脑灯。电脑灯功能很多，可利用灯光控台控制，对其进行变焦，缩放或者是切割光斑就能达到录制要求。但是在这里要注意的是，由于以前没把电脑灯作为面光使用，所以它的显色指数有高有低，因此为了得到色彩还原正常的电视画面，在选取这类灯具做面光时一定要测试其显色性高低。除了SPOT，拥有螺纹透镜的WASH灯具也是作为面光的合适选择，适合大面积铺光。因此，优质的光源加上合适的灯具是得到电视画面色彩还原正常的基本要求。

　　三、灯光设计最重要

　　灯光设计的好坏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唯美的电视画面。设备的应用和画面的把控是影响一档电视节目色彩还原准不准确的关键因素。灯光师要了解灯具，了解光线的基本特性。要得到色彩还原正常的画面，要选好合适灯具，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。

　　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等。

　　电视演播室内灯具使用按色温来分可分为低色温、高色温和混合色温三类。灯光师可利用色温手段调整电视画面的色调。根据经验，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。调整白平衡也有技巧，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。这是由于色温是由光源的光谱成分决定的，在改变光谱成分的时候也改变了光源的色温。

　　2、选择合适照度

　　为被拍摄物体提供足够的照度来满足摄像机拍摄的要求，是灯光设计师最重要的工作之一。只要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。灯光师就是合适照度的最终选择者。

　　一般情况下照度越大，同一被照物体所反射的光线就越多，显得越明亮;反之照度不够，物体就显得发灰，甚至发黑。为了将画面内元素最真实的呈现到电视屏幕上，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800lx,而此时黄色衣服的色度值可能已经超标，但仍旧会定800lx的照度值。作为照度的选择者，灯光师在节目创作过程中的重要性不言而喻，没有一个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、严格控制光比

　　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。光比是灯光师能够利用的一个重要工具。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。实际在工作中，灯光师根据现场实际情况确定主持人合适的面光照度，结合主持人与大屏、景片等物体位置亮度确定逆光等照度，将主持人与屏幕景片分离，得到层次明显，色彩还原正常的电视画面。电视节目录制过程中经常遇到主持人所穿衣服反射系数高造成与人脸对比度过大的情况，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。

　　目前，大多数电视节目场景中会使用LED屏幕、灯带等一系列的自发光体作为舞台背景。这样做的目的是提升节目效果，但同时也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。这就要求灯光师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。

　　LED灯带的使用增加了电视画面的色彩丰富程度，但也在画面中增加了大量发光元素。亮度可控的灯带进行光比控制会相对容易，但面对亮度不可调或者不能进行线性调节亮度的灯带时，光比的控制难度就会增大。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。

　　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。光位对电视画面的质量影响很大，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。灯光师的主要工作就是光位的选择，光位好光比好，画面质量就好，色彩还原也就好。

　　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。

　　光位作为影响电视画面质量的重要因素，光位的不同可以刻画人物的美丑，并且带给电视观众的观感也不一样。我们都知道，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。

　　没有合理的光位，就没有舒适的美感画面，没有舒适美感的画面，根本就无从谈好的色彩还原。

　　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。在央视E07演播室录制《生活圈》时，就出现过这种情况，两个主持人一个肤色还原正常，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。

图7 化妆调整后播出的电视画面

　　四、电视摄像机

　　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。

　　1、摄像机色还原基本原理

　　摄像机按呈现色彩可以分为黑白摄像机和彩色摄像机。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，最后在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。

　　我们可以将电视摄像机构成归纳为两个系统：光学系统和电子电路处理系统。光学系统是由镜头、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往电视摄像机需要的上靠。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。

　　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。调白平衡是将在白色物体的反射光线在摄像机内部进行色温变换，最终等效为3200K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，微调就是靠的电子电路。

　　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百分之九十的面积，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3200K，用5600K来调，那么画面肯定会偏黄;同样，现场光源为5600K，用3200K来调，画面肯定会偏蓝。白平衡调整完后，我们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。

　　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中红色三角形内的区域就是摄像机所能还原的色域。

　　图8 摄像机的色域

　　这里我们用一个例子来说明。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，所不同的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。

　　这是因为随着现代电视技术的发展，从标清，到高清，再到4K超高清，它们的色域是越来越广，更广的色域给我们带来更鲜艳的画面，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的两幅画面看起来蓝色的饱和度相差不少。

　　图9 标清色域画面

　　图10 高清色域画面

　　五、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，无论我们的工作做得如何充分画面都有可能出现色偏，一旦出现色偏后就需要通过后期校色来达到画面的色彩平衡，使之得到一个色彩还原正常的电视画面。色彩校正一般分为一级校色和二级校色。

　　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一下。如图11和12是我们用EDUIS进行一级校色的前后效果。从图11中我们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，我们可以很清楚的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。

　　图11 一级校色前的画面

图12   一级校色后的画面