浅谈4K超高清环境下电视灯光制作要求

2019-11-28  来源:中央广播电视总台  作者:中央广播电视总台 谭磊  有2109人阅读

  摘要:本文介绍了4K超高清技术并从五个维度将它与高清技术进行了对比;同时结合4K节目制作,总结了对灯光的影响和应对方式。

  关键词:4K超高清 分辨率 量化帧速率 色域 动态范围 灯光制作

  随着4K技术的不断成熟及大规模应用,已经有越来越多的电视节目由高清转向4K超高清制作,目前包括央视在内的一些电视台也已开播了4K超高清频道。4K相比于高清节目,最为大家所熟知的特点就是它的高分辨率以及高动态范围,但是仅仅就是这些了吗?还有哪些特点和变化会对电视节目的灯光制作产生影响?这些都是本文想要探讨的话题。

  一、何为4K超高清?

  超高清即UHD(Ultra High Definition),是国际电信联盟(ITU)发布的“超高清UHD”标准,是HD(High Definition高清)、Full HD(全高清)的下一代技术。国际电信联盟发布的“超高清UHD”标准的建议,将屏幕的物理分辨率达到3840×2160(4K×2K)及以上的显示称之为超高清,所以4K和8K分辨率都可以称为超高清。

  二、4K超高清相比于高清的不同点

  不同于高清对标清仅仅是分辨率上的提升,4K对高清的提升是全方面的,我们一般用以下5个维度来量化:

  1.分辨率(空间分辨率)

  这里的分辨率指的就是画面的精细程度。全高清的分辨率是1920*1080,而4K的分辨率是3840*2160,如果是同样尺寸的显示设备,单位面积内的像素密度就提升了4倍,这对画质的提升是非常明显的。

  2. 量化(灰度分辨率)

  高清的量化深度是8比特,也就是画面中从黑到白的过渡划分为28级,也就是有 256级量化。4K能达到10比特甚至12比特,也就是量化深度提升到了1024级甚至4096级。量化的提升对图像细节的表现是非常重要的,尤其是亮暗的层次及过渡上会更好。

  3.帧速率(时间分辨率)

  高清的帧速率是25帧/秒,目前4K能达到50帧/秒,今后还会提升到100帧/秒。帧速率的提高在表现运动画面时会对画面的平滑度有很大的提升。

  4.色域(彩色分辨率)

  高清时代的色域标准是Rec.709,4K的色域标准是Rec.2020,从图1中可明显看出4K所能够表现的颜色种类更多,有些高清时代无法显示的颜色,4K都能得到展示。

图1 2020色域与709色域对比

  5.动态范围(宽容度分辨率/对比度)

  高动态范围是超高清技术的一大特点,它的图像画面中最亮部分和最暗部分的比值远大于标准动态范围。高清的动态范围是标准动态范围,标准亮度最亮为100尼特,最暗为0.1尼特,所以高清的动态范围比值是1000:1,也就是103。到了4K超高清时代,它的高动态范围能达到105以上,甚至106,属于高动态范围(HDR)。动态范围的提升对于表现同一画面亮度反差特别大的场景时会有较好的表现。从图2纵向坐标加了亮度指标的色域图可以看到,2020色域相比709色域在加了其对应的亮度指标后整个色域空间体积要大了很多,这表明4K图像的色彩表现相比高清不仅种类更多而且层次和细节都要更加丰富,这也是4K与高清画面最大的不同。

图2 增加了亮度指标的2020色域与709色域对

  三、对灯光制作的影响

  从上述5个维度的对比可以看出,4K与高清相比不管是画质还是色彩表现都有着巨大的提升。但是这两者技术原理上的不同和技术参数上的提升到底对我们的灯光制作会带来哪些新变化和新要求?下面就结合我的实际工作经验,谈一谈我的看法。

  1.灯光照度要求提高

  虽然现在的4K摄像机和高清摄像机相比都采用了2/3英寸的成像器件,但由于4K摄像机相比高清摄像机为了容纳更多的高光,所采用的伽马曲线将整个曲线的斜率压的更平,故对灯光的照度要求也提高了。从我们目前的4K节目制作中也能感觉到这一点,同一个节目同一个场景如果想采用和高清一样的光圈进行节目录制,用灯的数量和照度会明显增加。为了测定这个差值有多少我们做了对比测试,测试结果见表1:

表1 同样光照下4K摄像机CCU HD输出信号与HD摄像机拍摄输出信号比较

序号
照度(lx)
光圈值
4K摄像机SONY HDC4300(HLG native)
高清摄像机SONY HDC1580
1
340
3.5
4.6
2
492
4.1
5.7
3
790
5.2
7.4
4
1004
5.8
8.3
5
1550
7.6
10.3
6
1970
8.6
11.5
7
3050
10.3
14.2

    从表1可以看出同照度下4K摄像机光圈与高清摄像机相比差值大概为1挡,按照度看大概是差一倍照度。有了这个参考依据,就需要我们的灯光师在做4K节目设计时提前考虑好这个差值,准备足量灯具,做到有备无患。

  2. 灯具显色性更加重要

  显色性作为衡量光源对物体颜色呈现的真实程度的一个指标,一直受到大家的重视。高清时代,灯具的显色指数Ra≥85才能满足节目制作要求。在4K时代,目前没有一个明确的标准来规定灯具的显色指数要大于多少,但是从个人使用经验而言灯具显色指数的要求应该更加严格。因为4K画面的清晰度、动态范围、细节、层次都明显优于高清画面,在这样的放大效应下,曾经高清画面尚可接受程度的色差和偏色就显得不再可以接受,所以也要求在节目制作时尽量选择高显色指数的灯具。

  3. 布光及光线控制更加严谨

  不同于高清节目,4K画面由于量化深度的提升,整个图像细节的表现尤其是亮暗的过渡更加平滑细腻,可以说亮中有层次,暗中也有层次。在做4K节目布光时,我们经常会遇到灯具的光心稍微偏离人脸,比如当脖子或者胸口最亮时,整个画面里人脸就显得暗淡不少,脖子或者胸口反而成了画面中最亮的主体。这些小的照度差别在高清时代由于设备的量化深度级别不够是无法展示出来并被人眼所察觉的,而4K时代这些问题就需要引起重视。要求布光更加精细、严谨,光线的角度控制更加严格。此外,还要特别注意控制好杂散光,做到该亮的亮,该黑的地方一定黑,否则4K摄像机会捕捉画面里各种细小光线并如实展现出来,如果杂散光控制不好则整个画面就会显杂乱、显“脏”、不够通透等,严重影响画面质量。

  4.服饰颜色及舞美材质更显突出

  高清节目,如果主持人穿了白色的衣服会导致脸显黑,常常采取保人脸正常曝光的方式让衣服适当过曝。4K节目这种方法不可行了,因为高动态范围的原因,衣服不再会过曝,画面上衣服会比脸亮,导致整个画面中作为主体的主持人面部不突出,白色高亮的衣服反而会成为画面的重点,因此,要更加关注主持人的服饰以免给节目制作带来影响。此外,有些服饰、配饰或者舞美设施,因为材料容易反光,造成画面中随处可见高光点,例如主持人金属材质的胸针“抢镜”的问题,这些都需要格外关注。

  5.大光比制作成为可能

  传统的高清节目制作,受到高清摄像机标准动态范围的限制,画面光比不能过大,控制画面光比是灯光师一项很重要的工作。而到了4K时代,由于HDR技术的加持,整个画面可以容纳更多高亮的细节,大光比反而会使画面主体更加突出,层次感增强,更能体现出4K画面的特点和优势。所以在4K节目制作时,我们不妨跳出传统思维,尝试适当加大光比,提高反差,突出主体,也许能收到更好的效果。

  四、结束语

  任何一个新生事物从诞生到为人所熟知,都会有一个循序渐进的过程。4K超高清技术作为目前最新最热门的技术领域,大家对它的研究和了解都还在不断的摸索中。相信随着4K超高清技术的不断进步和向前发展,灯光行业对它的应对和处理也将更加游刃有余。上述就是本人在实际工作中针对4K节目灯光制作的一点理解和感悟,起到一个抛砖引玉的作用,特分享出来给大家探讨。

 

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