高清摄像机图像与灯光照度关系的测试分析.ppt

,关于演播室摄像机图像与灯光照度关系的测试分析,（二） 2009年6月,测试情况简介,一、测试背景 二、测试设备的选择 三、拍摄场景的选择 四、测试方法和要求 五、测试步骤 六、数据分析与结论,测试设备的选择,原则 突出设备的代表性和应用的普遍性 大型录制演播室高清、标清摄像机 灵敏度技术标称值尽可能相同 镜头安装口径一致,测试设备的选择,使用设备 松下高清摄像机，型号： AK-HC930MC； 池上标清摄像机，型号： HK-388PW， 2台摄像机使用相同的佳能镜头HJ17e*7.7BIRSE，,测试设备的选择,监测设备和仪器： 两台高/标清兼容监视器BVM-D24 1台波形矢量监视器LV-5750 照度表、色温表、测距仪等,拍摄场景的选择,为了使测试场景更加贴近目前大型节目录制的场景要求，我们选择了录制综艺节目的演播室高清800平米演播室进行测试 灯光系统为卤钨光源,拍摄场景的选择,场景特点： 背景的层数多、呈半圆形状， 有真实材质的图案 前台两侧放置盆形树 具有较多的细节层次 从不同的拍摄角度 增强了图像构成的复杂程度,测试方法,为了保证测试的科学性、严谨性： 在光圈一定的情况下，先后调整景区布光使得高清、标清图像分别达到5分级别主观评价质量， 监看图像信号波形符合录制规范（700 mv)的要求, 测量景区内11个点的照度数值， 计算出高清及标清摄像机光圈相当的情况下演播室景区的平均照度。,测试方法,布光要求： 按照基础光布置，不考虑灯光艺术创作成份， 过程： 首先调整光圈使得标清图像达到5分级别主观评价质量，监看图像信号波形符合录制规范（700 mv)的要求。 布光不变，调整高清摄像机光圈，达到上述要求。 分别记录高清、标清摄像机光圈，计算差值。,测试方法,现场监看： 使用波形矢量监视器，进行数据读取和波形存储 使用高清监视器和标清监视器进行现场图像监看 现场邀请编导、技术等专家15人进行主观评价， 根据主观评价图像确定拍摄光圈。,测试步骤,1. 确定拍摄机位和测试点： 按照大型综艺节目制作的常规，对完整的实际景区进行布光 选择两个机位进行拍摄 机位1位于舞台正面位置 机位2位于舞台侧面，用来着重表现舞台前景与背景的透视关系 按照舞蹈表演区域，确定11个照度值测试点 机位和测试点分布参照图,测试步骤,2. 核实高清、标清摄像机的灵敏度 ： 为了数据的准确性，首先核实参加测试的高清与标清摄像机的灵敏度是否与指标一致。 当实际灵敏度不相同时，通过调整电子快门取值，求得高清与标清摄像机相当的灵敏度数值，作为相关测试的假设条件。,测试步骤,核实灵敏度的方法 ： 使用高清测试卡 调整现场布光，使得高清灰度测试卡照度达到2000lx， 关闭高清摄像机伽玛/细节等参数开关，调节光圈使得 输出幅度达到700mv，此时显示的光圈值是实际灵敏度 F9 与灵敏度指标对照 记录实际光圈值即摄像机实际灵敏度。 使用标清灰度测试卡，核实标清摄像机灵敏度的方法同上,测试数据,摄像机灵敏度 经过现场实际测量， 高清摄像机松下AK-HC930MC灵敏度为F9 标清摄像机池上HK-388PW灵敏度为F8.1 当高清摄像机松下AK-HC930MC电子快门设置为1/59.1时， 灵敏度为F8.2，与标清摄像机相当。,测试步骤,3. 按照正常标清节目要求布光 记录景区布光数据见图 记录每个灯光设备的位置分布图、灯具使用的数量 标注每个灯聚光、柔光、额定功率和实际使用功率 等用电参数。 在正常标清灯光环境下，使用标清摄像机和高清摄像机同时同机位拍摄 景别：按照大型综艺节目包括歌唱者、舞蹈演员和演区， 每个机位取全景、人全、中景、近景、特写5个景别。5个景别照片,测试步骤,测试步骤,调整标清摄像机光圈，使机位1的5个景别的图像波形幅度 均为700mv，现场主观评价图像为5分，分别记录光圈 值， 使用DVW录像机记录图像。 调整高清摄像机光圈，使机位1的5个景别的图像波形幅度 为均700mv，现场主观评价图像为5分，记录光圈值，使 用HDCAM录像机记录图像。,测试步骤,测量并记录11个测试点的照度，得出以标清拍摄为主时的 平均照度， 平均照度=N1+N2+N3+.+ N11 11 在正常标清灯光环境下，使用标清摄像机和高清摄像机同时在机位2拍摄，取全景、人全、中景、近景、特写5个景别,测试步骤,9. 调整高清摄像机设置使得灵敏度与标清摄像机相当（在电子快门1/59.1时，）设置高清摄像机光圈与标清摄像机光圈数值相同，取景景别与标清摄像机相同 按照高清制作要求重新布光（见图），调整照度使得机 位1和机位2各5个景别的图像波形幅度均为700mv10%，如果不能达到客观指标或者主观评价图像质量不满意，可以重新调光。 现场主观评价图像为5分，测量并记录11个测试点的照度 变化值，进行高清录像。,测试步骤,11. 根据11个测试点的照度，得出高清拍摄时的平均照度 平均照度=N1+N2+N3+ N4+N5+N6+N7+N8+N9+N10+N11 11,数据分析,记录数据,数据分析,1. 从现场拍摄数据记录表中，分别读取对比高清、标清不同的布光条件下在光圈设置相同、灵敏度相当时的测光数值，来看高清和标清对拍摄照度要求的不同,数据分析,测试过程和得到的数据： 根据附录A.现场拍摄的数据，采用以下公式计算： 平均照度=N1+N2+N3+ N4+N5+N6+N7+N8+N9+N10+ N11 11 主演区平均照度= N5+N6+N7+N10+ N11 5 现场主演区（包括测试点5，6，7，10，11的范围） 实测标清平均照度为（850900）lx， 实测高清平均照度为（9501100）lx。,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,在实测数据中，随着景别的不同，现场用光照度有所调整，这是因为在按照高清节目布光后，将高清摄像机光圈设定为标清摄像机相同景别的光圈值，而客观指标达不到700mv标准的要求，所以在测试中三次调整了布光,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,从表中可见：高清对照度的要求高于标清 例：在中近景、特写景别时，高清的照度要求677lx，标清的照度要求580lx，高清平均照度值高于标清约100 lx，主演区平均照度值高于标清约200 lx,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,从表中可见：标清的平均照度要求与景别关系不大 标清摄像机在拍摄不同的景别时，图像输出幅度的变化不大，不需要调整现场照度值。,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,从表中可见：在标清布光的基础上用高清摄像机拍摄，中、近、特景别对照度要求更高，需增加照度。,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,从表中可见：在高清拍摄中，随着图像景别从全景到近景、特写的变化，摄像机输出幅度低于700mv标准的要求，需要增加照度值。,数据分析,表1 相同光圈下的平均照度表,从表中可见：高照度的要求不是绝对的，某些情况下，高清对照度的要求可能低于标清。 例：在机位1（常规拍摄2号机位）全景和人全景别时，平均照度值低于标清72 lx，主演区平均照度值低于标清226 lx,数据分析,2、相同照度下的高清、标清摄像机光圈 从现场拍摄数据记录表中，分别读取对比按照常规标清节目布光的条件下高清和标清摄像机不同的光圈数值，来看高清和标清对拍摄照度要求的不同 说明： 此时高清摄像机灵敏度F9，标清摄像机灵敏度F8.1,高清高于标清摄像机F0.9,数据分析,测试过程和得到的数据： 从附录A现场数据中，可以归纳出高清与标清对应不同机位 /不同景别的光圈数值见表2：,数据分析,相同照度下的 拍摄光圈表,数据分析,相同照度下的 拍摄光圈表,表中可见： 由于灵敏度较高的因素，多数情况下对于相同的照度，高清比标清光圈收小，光通量减少,数据分析,相同照度下的 拍摄光圈表,表中可见： 即使考虑到高清摄像机灵敏度高的因素，在拍摄近景时，为了达到与标清相同的输出幅度，高清摄像机仍然需要开启较大的光圈（大于标清光圈），获得较高的光通量。,数据分析,相同照度下的 拍摄光圈表,表中可见： 这与在相同的光圈下高清拍摄要求更高的照度是一致的,数据分析,3、照度对画面景深的影响 我们在标清布光条件下，观察高清摄像机与标清摄像机同机位拍摄的图像，再按照高清节目布光，对比高清摄像机在上述同机位拍摄的图像。,数据分析,在测试过程中，通过机位2的画面构图，我们可以清楚地看到背景与人物主体队形的透视关系，以及背景层次和纹理质感。观察机位2 近景，可以看到，标清图像前景背景都很清晰（见下图),SD,数据分析,而高清图像背景有树叶模糊的现象，高清拍摄的图像景深小于标清图像的景深。,SD,HD,数据分析,我们根据高清的特点重新调整了布光，照度由580lx增加到685lx，对比标清摄像机拍摄的画面 可以看到高清背景的清晰度有所提高,可见照度增强加大了图像景深。,数据分析,数据分析,从景深计算公式可知： 2 f2CFl(l-f) 景深 = - f4 C2F2 (l-f)2 l为聚焦距离，f为镜头焦距，C为容许弥散圆直径，F为光圈系数。,数据分析,人眼所感受到的影象受放大倍率、观看距离和像质的影响，在偏离焦点时，如果偏移量较小，影像仍然有一段清晰的范围。这个范围就叫作景深。景深范围的大小受容许弥散圆（也称模糊圈）直径的影响 在CCD摄像技术中，像素的大小影响容许弥散圆的直径。高清像素和标清像素的大小是1：4的关系，在同等的机位、同等光圈的条件下，高清的模糊圈比标清的模糊圈小，从上述公式中可见，模糊圈直径越大景深越大，所以对于可视景深而言，人眼会认为高清的景深要小于标清。此外，从上述公式中可以看出等号两边的任何一个参数变化都会改变影像效果。,数据分析,从以上数据和图像效果明显可见：现场照度对高清图像的景深有所影响，在相同灵敏度、相同照度条件下，标清景深比高清景深大，适当增加照度可以增大高清拍摄的景深范围。,数据分析,调光参数统计表,数据分析,调光参数统计表,数据分析,由上表数据得到： 高清布光使用的总灯具少（50个），标清布光使用的总灯 具多（59个） 高清布光实际使用电源功率少（76kw），标清布光实际使用电源功率多（90kw） 在侧光、逆光、景轮廓光的运用上，高清的实际照度要高，标清相对较低。 实际使用功率接近总额定功率。,数据分析,分析： 根据实测数值和附录A数据的计算，参照表3用光参数，可以看到高清对光照度的要求普遍比标清高，然而，在上表中还可以看到灯具用量减少，使用功率也有所降低。对此我们认为，灯具用量和使用功率多少与灯光师用光方式有关，与标清、高清的要求没有直接