超高清4K电视节目拍摄探讨

吴永波

(中仪英斯泰克进出口公司，北京　100025)



超高清4K电视节目拍摄探讨

吴永波

(中仪英斯泰克进出口公司，北京100025)

摘要:针对超高清4K电视节目的拍摄，结合当前的超高清摄影摄像设备类型，在综合考虑电视节目画面的拍摄环境及使用需求，对摄像师日常拍摄中涉及到的问题及关注的重点等进行了阐述，通过对日常工作经验的积累总结提出了相应的指导建议，对超高清4K电视节目拍摄设备选型及使用操作具有指导意义。

关键词:4K；超高清；设备；拍摄

12K与4K对比

随着大屏显示技术的发展，人们对画面的质量需求越来越高，标清分辨率的画面已经明显不能满足日常电视的娱乐需要，因此高清分辨率以及超高清分辨率的电视节目内容需求越来越多[1]。

当前的视频节目制作领域，常常会提到高清以及超高清的概念，这些都是电视画面分辨率的概念；同时还会经常提到2K和4K，严格来说这些是电影画面的概念，现在的电子拍摄设备中这几种分辨率通常会共存，来满足不同的节目制作需要。电影与电视2K和4K分辨率对比见表1和图1。

表1电影与电视2K和4K对比

24K节目制作设备现状

一直以来4K分辨率的画面基本上仅限于电影领域，随着近几年的发展，4K开始从电影走向电视，电视节目制作者开始使用4K分辨率的设备拍摄画面，制作画面质量更高的电视节目。

从拍摄画面效果来分，当前的4K拍摄设备可以分成两类，一类是电影类4K视频拍摄设备，而另一类则是电视类4K视频拍摄设备。电影画面和电视画面最主要的区别在于景深感，电影画面的景深较小，适合于专题片纪录片、音乐会、综艺娱乐创作类节目制作等；而电视画面的景深范围则较大，适合拍摄体育、新闻、综艺娱乐等纪实类节目。

2.1电影类4K拍摄设备

为了得到胶片的电影感画面效果，电影电子拍摄设备使用大靶面的成像器件。当前多数电影类4K拍摄设备都使用了类似35 mm胶片大小的成像靶面，这样就能得到35 mm胶片的画面景深感。

电影类拍摄设备最早也是从2K或者高清开始的，并不是大靶面就一定是4K的分辨率，像索尼最早出现的PMW-FS3，NEX-FS100等，都是使用了超35 mm靶面，拍摄电视高清画面的设备。各厂家超35 mm成像器件主要产品见表2[2-3]。

表2各厂家超35 mm成像器件主要产品

这类拍摄设备使用了大靶面，由于空间的限制，只能使用一片成像靶面，而笔者接触到的传统电视节目制作拍摄设备以三片成像靶面居多。靶面的数量会影响到实际拍摄的画面像素数量和分辨率。对于三片成像靶面的设备来说，物理像素数量就是分辨率；对于单片的4K拍摄设备来说，使用的是4K物理像素数量，4K的像素数量包含了R，G和B的像素，但是单单R或者G或者B的像素数量都没有达到4K的数量，因此达不到真正的4K分辨率。目前市面上单片成像靶面的成像器件使用拜耳滤色片的居多，这样分辨率最多是像素数量的2/3。

电影类拍摄设备最早都是考虑电影镜头的使用，高端设备主要使用PL卡口，中低端设备会使用各厂家接口，比如E卡口，EF卡口等等，因此使用电影镜头和相机镜头居多，对于电视台来说，传统的电视镜头使用就会受到限制，下文中还会提到。

由于使用大靶面成像，画面景深很浅，使得在画面拍摄时焦点很难把控。因此，一般情况下使用这类电影类拍摄设备进行画面拍摄时增加了跟焦辅助设备，增大聚焦行程，以便摄像师能聚焦准确。

2.2电视类4K拍摄设备

电影类的拍摄设备拍摄的画面景深很浅，但是电视画面的效果通常是较大的景深范围，因此电视类的4K拍摄设备以小成像靶面为主。传统的电视节目制作设备的成像靶面以2/3 in(1 in=2.54 cm)居多，如果使用3片4K像素的靶面进行画面光电转换，对于成像器件的制作有更高的要求。2015年开始出现了2/3 in靶面成像的4K节目拍摄设备，见表3[3-4]。

从各厂家对外公开的信息中可以看出，并不是所有的2/3 in靶面上都是4K的像素数量，而且有些厂家产品彩页中的信息不完善，有些产品晚些才能上市。

表32/3 in B4卡口超高清4K摄像机

以上这些摄像机使用的都是2/3 in的靶面，同时使用了B4镜头接口，所以电视台里原有的高清镜头都可以使用，同时拍摄的画面和之前的电视节目画面感觉是类似的。这种4K画面的拍摄设备及相应的使用方式是电视摄像人员所熟悉的，这样就提高了工作效率。

如果从节目制作角度来分类的话，可以分成系统节目制作4K摄像机和便携式4K摄像机。电视类的4K拍摄设备几乎都是系统节目制作设备，电影类的4K拍摄设备像索尼的PMW-F55/F65(图2)，厂家通过一些辅助的配件也能实现系统摄像机的功能，但是之前提到的景深浅的原因，在画面聚焦时对摄像师的要求会更高；同时还要考虑到适用镜头的问题，加上LA-FZB2之后可以装接B4卡口镜头。

3超高清4K电视节目拍摄探讨

电视行业的发展一直追求着完美的画面和声音质量，现代电子技术的发展促进了电视节目由标清过渡到高清，进而再向超高清电视节目制作迈进(图3)。电视节目指电视台通过载有声音、图像的信号传播作品的节目。电视节目制作主要分成3个过程：创意与选题、拍摄、后期制作。对于创意和选题来说，超高清4K和之前的高清、标清差别不大；对于超高清4K电视节目的拍摄来说，在当前硬件设备的条件下，是需要值得探讨的，进而会影响到后期的节目制作过程，所以以下内容将聚焦于超高清4K电视节目的拍摄过程。

通常情况下，超高清4K的画面比高清2K的画面会清晰很多，从图3中也能计算到，一个超高清4K的画面包含了4个高清的画面。对于超高清电视画面来说，不仅仅是画面分辨率的提高，2012年8月国际电联无线电通信部门就发布了《超高清电视系统节目制作和国际交换的参数数值ITU-RBT.2020建议书》，并于2014年6月更新为《超高清电视系统节目制作和国际交换的参数数值ITU-R BT.2020-1建议书》。在建议书中提到了画面的空间分辨率即分辨率，时间分辨率即扫描刷新频率，系统比色法即色彩空间范围，以及信号格式和数字表现等[5]，见表4。

针对当前超高清4K拍摄设备及国际通用的超高清节目制作参数，结合近几年各电视台在超高清4K电视节目制作中的经验，在超高清4K电视节目拍摄制作时以下问题值得探讨交流。

3.1画面聚焦

对于电视台的摄像人员来说，由标清到高清设备升级之后，聚焦就是画面拍摄时首要关注的问题，在超高清4K设备使用时，焦点问题仍然是最重要的。上文中提到的电影类4K节目制作设备中，使用的超35 mm的大靶面，使得画面的景深变得更浅，同等条件下比较超35 mm成像器件的景深是2/3 in成像器件的1/2.5，因此焦点就更难把握了。对于使用2/3 in靶面的超高清设备来说，同等条件下和2/3 in靶面的的高清设备来比，像素点变小，导致弥散圆变小，最终超高清4K设备的景深也变小了，所以画面聚焦一定要引起足够的重视。

表4标清、高清以及超高清节目制作交换参数比较

当前的设备中都提供了多种辅助聚焦的方式，最常见的就是峰值功能，还有放大聚焦以及画面中心区域聚焦显示等等，摄像师一定要用好这些辅助聚焦功能，仅凭一个小小的液晶屏很难去把控画面的焦点。

在考虑画面聚焦的同时，还要考虑到镜头的问题。电视节目的拍摄要满足使用设备进行快速、便捷和高质量画面的电视制作需求，电影类4K拍摄设备使用了大靶面，镜头接口以PL卡口居多，PL卡口的镜头多是定焦头，因此在进行系统电视节目制作画面拍摄时需要对镜头加装伺服包，或者使用镜头转接环加装B4卡口2/3 in的镜头，尽可能使用变焦镜头。对于使用2/3 in成像靶面的超高清系统摄像机来说，镜头不是问题了，都是B4卡口，摄像控制好画面聚焦就行了。

3.2画面曝光

画面曝光是要考虑的第二个问题。之前在高清和标清画面拍摄时，运用好设备中的光圈、增益、快门和ND，使得画面的主题曝光正常，保证画面信号电平符合要求。在超高清4K电视节目拍摄中，也是一样的，运用好设备中的多种参数。随着电子技术的发展，提高了当前大靶面电影类4K节目制作设备的宽容度。在画面曝光上，传统的电视节目制作达到5～6档的光圈范围，以索尼的PXW-FS7为例，设备的宽容度达到14档光圈，所以从画面曝光上来看，进行画面拍摄时可操作的空间就更多了。设备中也提供了辅助曝光功能，最常见的就是斑马纹，如图4所示，还有直方图等等，尽量使用这些辅助功能。

要想实现设备的高宽容度，各厂家在设备选单中都增加了对数LOG伽马曲线，之前常见的电视节目制作中使用的是电视伽玛曲线(图5)。在超高清4K节目拍摄时使用对数伽玛曲线之后，设备实现高宽容度画面，可以记录更多的画面层次信息，尤其是高光部分。随之出现的问题是使用对数LOG伽马拍摄的原始画面发灰，如图6所示，感觉不通透，使得画面曝光控制存在一定的困难。这种情况下尽量使用辅助曝光功能，在显示屏监看画面时可以选择显示器MLUT功能，尤其是系统电视节目制作中，后端技术人员和导演需要看到转换后的画面，前端摄像师也需要看到MLUT之后的画面，现在的设备可以提供多出口输出MLUT的画面，图4就是在图6拍摄时在显示器上加载了MLUT之后得到的画面效果。图7可以看出通过使用对数伽马(中间图)拍摄，经过LUT处理之后(右侧图)，画面的层次细节信息比使用电视伽玛(左侧图)拍摄丰富多了。索尼PXW-FS7中加载MLUT选单开关如图8所示。

在光圈控制曝光时可以考虑采用向右曝光的原则，因为设备的宽容度很高，在成品的电视节目中使用不到这么多的宽容度范围，因此曝光时可以尽量地让光圈稍大一些，使得信号的整体电平高些，这样画面暗部的细节信息也会更多些，然后后期再去调整画面选择使用。

3.3画面色彩

在超高清4K电视节目制作中一定要注意色彩空间的变化，从图9的色域图中可以看到，超高清电视使用的BT2020的色域空间比高清电视使用的BT709要大的多，因此在实际画面拍摄时需要注意一些问题。

超高清4K色域范围宽，在拍摄时画面的色彩饱和度就会降低，同时能够表现出相邻颜色的差别，也就是俗话说的色彩比较厚。在设备拍摄端涉及到色域空间问题，同样在画面还原显示端也涉及显示色域空间问题，拍摄色域和显示色域同大或者同小，画面的色彩饱和度都不会变化；拍摄色域和显示色域不同时，画面的色彩饱和度会发生变化。用超高清4K的色域拍摄的画面在高清BT709色域的设备上还原时，色彩饱和度会增加。

通常情况下，在进行系统电视节目制作时，使用波形监视器的矢量图来监看画面的色彩和饱和度，现在又增加了空间范围的问题，会影响到色彩饱和度。现在一些新的波形监视器上已经增加了色域范围的监控功能(图10)，这对超高清4K现场电视节目制作是有很大帮助的。索尼PXW-FS7中色彩空间的选择如图11所示。

3.4画面清晰度

按照超高清电视节目制作交换参数，画面要达到4K标准，使用的成像靶面需要有4K数量的物理像素，理论上要R、G、B三路信号都要有4K的物理像素，使分辨率能达到2 000电视线，当前的设备中，达不到R、G、B分别有4K物理像素靶面的成像器件都会影响到4K分辨率的实现。目前测试的数据还不完善，当前测试过的索尼HDC-4 300可以达到2 000电视线。当然现在还处于超高清电视节目制作的开始阶段，随着技术的发展，硬件设备和性能都还会显著提高。

3.5超高清4K设备的拍摄使用模式

像上文中提到的，当前超高清4K节目制作设备以电影类大靶面成像设备为主，这些设备都是定位于电影画面效果的拍摄，所以在使用这类设备进行超高清4K电视节目制作时需要注意拍摄模式问题。下面以索尼的PXW-FS7和PMW-F55为例进行简要的说明[6-7](图12)。

在进行电视节目拍摄时，拍摄模式如同设定拍摄格式、编解码方式一样重要。在基本设定选单中有自定义和CINEEI两种模式，其中自定义模式为普通电视拍摄方式，色彩空间使用电视709色域空间范围，可以使用控制曝光方式，色温可以调整，伽马除了可以使用电视伽马之外也可以使用对数LOG伽马。画面能够实现高分辨率，高宽容度，但是不能实现色彩宽色域范围。

在CINEEI拍摄模式下，为电影拍摄模式，常用的电视拍摄中常用的曝光控制，色温调整等都将不起作用。在这种拍摄模式下，色彩空间使用宽色域范围，同时伽马也自动匹配使用对数LOG伽马。画面可以实现高分辨率，高宽容度和色彩宽色域范围。

除了以上提到的这些问题之外，还要考虑当前超高清4K拍摄设备制作电视节目与高清电视节目并存的问题，4K设备使用中需要注意的问题等等，由于篇幅限制这里就不再赘述。

以上是根据当前超高清4K拍摄设备以及在前一段时间设备使用过程中的问题进行的总结与分析，希望能对日后超高清4K电视节目制作有所帮助。随着技术的发展和完善，真正的高质量的超高清4K电视节目将丰富人们的娱乐生活。

参考文献：

[1]ITU-RBT.2020.超高清电视系统节目制作和国际交换的参数数值[S].2012.

[2]徐军.4K超高清电视发展趋势研究报告[J].中国数字电视，2013(10)：24-29.

[3]SONY.PXW-FS7[EB/OL].[2015-06-20].http://pro.sony.com.cn/.

[4]SONY.PMW-F55[EB/OL].[2015-06-20].http://pro.sony.com.cn/.

[5]PANASONIC.AK-UC3000[EB/OL].[2015-06-21].http://pro-av.panasonic.net/.

[6]HITACHI.SK-UHD4000[EB/OL].[2015-06-21].http://www.hitachi-kokusai.co.jp.

[7]SONY.HDC-4300[EB/OL].[2015-06-21].http://pro.sony.com.cn/.

Ultra HD 4K TV program shooting

WU Yongbo

(InstrimpexINSTECImport&ExportCo.,Beijing100025,China)

Key words:4K;Ultra HD;equipment;shooting

Abstract:For the shooting of ultra high definition 4K television program, combined with the type of ultra high definition camera equipment ，the paper describes the problem and the focus on the daily shooting of the camera, and puts forward some suggestions on the selection and operation of the ultra high definition 4K TV program.

中图分类号：TN948.4

文献标志码：B

DOI：10.16280/j.videoe.2016.01.022

作者简介：

吴永波，硕士，主要研究方向为广播电视中心技术。

责任编辑：闫雯雯

收稿日期：2015-07-15

文献引用格式：吴永波.超高清4K电视节目拍摄探讨[J].电视技术，2016,40(1)：111-116.

WU Y B.Ultra HD 4K TV program shooting[J].Video engineering,2016,40(1)：111-116.