2024年3月10日发(作者：ipad充电显示不在充电)

摄像机色彩矩阵

摄像机标定是获取摄像机内外参数的重要过程，其广泛应

用于三维重建、机器人视觉伺服及位姿估计等领域，而摄像机色

彩主要是由红色、蓝色与绿色三种色彩转化成三基色电信号，具

有十分重要的作用和意义。彩色校正则是持续变换线性矩阵电

路，从而达到改变画面色调的效果，创设出一种具有鲜明特色的

画面质感。现阶段，我国摄像机色彩矩阵的应用情况还存在一系

列漏洞，制约了摄像机色彩调整技术的发展。因此，深入对摄像

机色彩矩阵的分析和探讨势在必行，具有划时代的重要意义。

一、摄像机彩色矫正中线性矩阵的作用

在彩色电视系统的专业摄像机中，光学图像可以被分解为三

种颜色，即红色、蓝色、绿色，然后由三片CCD将其转变为三基

色电信号。因此彩色电视系统既可以被称为光-电转换设备，也

可以被称作彩色分光设备。在摄像机的显像部分，将其接收到的

信号放大、解码，能将三基色信号还原，并在此基础上，分别对

红色、蓝色、绿色三种颜色的荧光粉电子束的强度进行控制，可

激发荧光粉还原图像。在彩色摄像机中，正确分解色光的依据是

彩色显像管的三基色荧光粉的色度特征；摄像机输出信号在传输

过程中确保其传输部分不失真，才能有效保证三基色信号比例不

产生变化；在摄像机显像部分，准确的三基色信号能提升荧光粉

的发光作用，从而切实的呈现出彩色图像。在摄像部分与显像部

分，处于光转化为电与电转化为光的工作部分，在角度学中将其

称为逆变换。这就要求显像管荧光粉的混色特性与摄像机的理想

分光特性保持一致。在PAL制彩色电视机中，基准白采用，其荧

光粉色坐标值如下表所示：

表1 荧光粉色坐标数值表

PAL制荧光粉的混色曲线可由上表中的坐标数值得出，即摄

像机的理想光谱响应图。摄像机镜头的透过特性、摄像器件的光

谱灵敏度以及分光系统的分光特性能对摄像机的光谱响应造成

直接影响。如图1所示，其中a为镜头的透过率响应，b为分光

系统的分光特性，c为摄像器材的光谱响应，d为输出电压的光

谱响应。由于理想特性与实际曲线的差别较大，尤其是实际光谱

响应中没有负值，但是理想特性中却存在负值，这就导致摄像机

在输出时，其实际比例与应有值存在差异，从而造成彩色失真。

此时必须对失真进行补偿，也就是彩色矫正。

摄像机彩色校正方法一般分为两种：一种是修正法，即将光

谱响应的负区略去，保留适当压缩过后的正区，从而将彩色的失

真程度控制在允许范围之内。但是这种方法不够精确，并且由于

CCD入射光的能量有所减少，导致摄像机灵敏度下降；另一种是

合成法，即是利用矩阵电路将光电器件失去的光谱相应负区给予

近似恢复，这种校正方法能有效补偿由于光谱响应负区造成的彩

色失真，恢复效果较好，因此广泛应用于当前专业摄像机的彩色

校正当中。

此外，为了加强拍摄的艺术效果，许多摄像师经常人为地将

某种颜色的色调或饱和度进行调整，这种调整方式也需要利用矩

阵将可变彩色校正，因此扩大了彩色校正的应用范围。

二、摄像机色彩矩阵的调整方法

如果摄像师在实际拍摄的过程中，能够熟练地使用线性矩阵

对色彩进行校正，则能获得出人意料的拍摄效果。但是由于摄像

机菜单设置较多，并且不同摄像机对于色彩矩阵的定义有所不

同，因此用户在面对色彩矩阵的调整方法时会不知从何处下手，

并且一旦调整之后又无法恢复，最终陷入手忙脚乱的尴尬局面。

例如在高清HDW-750、高清多格式HDW-F900、最新演播室摄像机

BVP-E10P、TMX摄录一体MSW-900P等几款SONY高档摄像中，线

性矩阵的种类就各不相同，包括OHB MATRIX、MULTI MATRIX、

USER MATRIX以及PRESET MATRIX等；而MATRIX数据的调整位

置也不相同，有的在OHB FILE中、有的在REFERENCE FILE中，

而有的在SCENCE FILE中，调整效果也有较大差异；甚至于在不

同摄像机中，开机状态、工厂设置与菜单复位的数据都大不相同。

功能越多的摄像机，调整方式也就越复杂。高清多格式摄录一体

机HDW-F900的彩色校正最为全面，本文以该摄像机为例对其色

彩矩阵的调整方法进行分析。

在该摄像机中，用户矩阵 USER MATRIX在菜单PAINT中，

在调整其矩阵时可以像传统摄像机一样对其（R-G、R-B）、 （G-R、

G-B）、（B-R、B-G）六组系数的大小进行调整；多区彩色矩阵

MULTI MATRIX在菜单PAINT中，其整个色调区间被分为十六个

小区间，每个区间都能对其色调与饱和度进行单独调整；OHB矩

阵的MAINTENANCE菜单中也将整个色度区分为了十六个区间，并

且能在每个区间内对其色调与饱和度进行单独调整，这一矩阵的

主要作用在于调整摄录一体机或多台摄像机的彩色匹配；预置矩

阵PRESET MATRIX中将六组线性矩阵系数复位到工厂设置，可以

根据不同制式对不同的标准线性矩阵系数进行匹配。

三、色彩矩阵的发展前景

（一）色彩校正技术的发展

在多种光照条件下，为了能拍摄出彩色逼真的画面，传统摄

像机设置了不同系数的线性矩阵电路，一般情况下，其不低于2

种线性矩阵电路，以便于摄像机用户自主选择。以SONY摄像机

DXC-D30P为例，其在侧面板配备了专业的FL模式，适用于荧光

灯环境下的拍摄，有助于提高画面的饱和度。目前，（下转80

页）（上接78页）随着摄录一体机和数字摄像机的诞生，在强

化了彩色校正功能的同时，多区彩色校正功能也得以实现，它可

根据彩色相位将色度信号分为16区域，并实现了16个区域的饱

和度和色调的控制（如图2所示）。与此同时，还可选择不同的

颜色进行替换或增减，简单来说，它与后期制作中的二级色彩特

技处理技术异曲同工，是一种具有独特性和创新性的色彩处理技

术，给摄像机使用者带来了便利。

（二）色彩矩阵的应用

线性矩阵电路可自主变化彩色校正，进而改变拍摄画面的色

调，以营造不同的画面氛围。色彩矩阵跟滤镜是存在一定差距的，

其在改善画面质量的同时，还可有效防止透光率及饱和度的下

降、画面色彩还原等问题，具有一定的自身优势。摄像机打开彩

色矩阵后，其画面效果示意图如图3所示，包括MATRIX OFF效

果图、标准MATRIX效果图、红色加重的MATRIX效果图。

结束语

综上所述，摄像机色彩校正技术尚处于不断摸索的状态，虽

然在彩色校正功能上得到了一定程度的加强，但就总体情况而

言，还存在或多或少的问题，迫切需要技术人员加大对其的投入，

不断总结和完善，以寻求出最具适用性的色彩校正技术。笔者也

希望更多专业人士投身到该课题的研究中，针对文中的不足之

处，提出指正建议，为摄像机色彩校正技术的进步和发展提供强

有力的理论依据。