電視臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)應(yīng)用

摘要：隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，電視行業(yè)對(duì)圖像質(zhì)量與制作效率的需求不斷提升。為解決這一問(wèn)題，本文以某電視臺(tái)為例，對(duì)數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)在電視制作中的應(yīng)用進(jìn)行研究。通過(guò)案例分析，對(duì)具體技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行概括總結(jié)，包括數(shù)字?jǐn)z影攝像基礎(chǔ)技術(shù)、高級(jí)拍攝技術(shù)以及數(shù)字后期制作，以此優(yōu)化制作流程，不斷提高內(nèi)容質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)字；攝影攝像；技術(shù)研究

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.034

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 86；TN 94 " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-0-03

Application of Digital Photography and Camera Technology in Television Stations

LI Yushi

（Shandong Radio and Television Station， Ji'nan 250000， China）

Abstract： With the rapid development of digital technology， the demand for image quality and production efficiency in the television industry is constantly increasing. To address this issue， this article takes a certain television station as an example to study the application of digital photography and videography technology in television production. Through case analysis， summarize the application of specific technologies， including basic digital photography and videography techniques， advanced shooting techniques， and digital post production， in order to optimize the production process and continuously improve content quality.

Keywords： numbers; photography and videography; technical study

在現(xiàn)代電視傳媒快速演變中，數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)行業(yè)前進(jìn)的核心力量，隨著模擬信號(hào)消退，數(shù)字技術(shù)以其較高的清晰度、靈活性和創(chuàng)新潛力改寫(xiě)了視覺(jué)敘事語(yǔ)言，從鏡頭捕捉到畫(huà)面展示，每一個(gè)環(huán)節(jié)都被數(shù)字化所重塑。而電視臺(tái)在這場(chǎng)革命中不僅要追赴技術(shù)最前沿，滿(mǎn)足觀(guān)眾對(duì)高清晰度、高幀率視覺(jué)體驗(yàn)的渴望，還需借助先進(jìn)的后期制作技術(shù)，提供更豐富多彩的節(jié)目?jī)?nèi)容。

1 " 案例分析

以國(guó)內(nèi)某知名電視臺(tái)為例，該臺(tái)在2023年初引入一套4K超高清多機(jī)位同步直播系統(tǒng)，在體育賽事中取得顯著成效，該系統(tǒng)包含12臺(tái)4K攝像機(jī)，配備了先進(jìn)的35 mm全畫(huà)幅傳感器，可以捕捉到每一個(gè)細(xì)微動(dòng)作，幀率高達(dá)120 fps，以滿(mǎn)足慢動(dòng)作回放的需求。在某次田徑錦標(biāo)賽中，通過(guò)使用這套設(shè)備，電視臺(tái)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)百米沖刺賽段全方位捕捉，相較于傳統(tǒng)的1 080 p設(shè)備，4K系統(tǒng)提供了4倍的圖像細(xì)節(jié)，極大地提升了觀(guān)賽體驗(yàn)，同時(shí)視頻數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)H.265壓縮編碼，實(shí)現(xiàn)了50%數(shù)據(jù)壓縮率，而畫(huà)質(zhì)損失極低，有效提高了直播傳輸效果。此外該臺(tái)在后期制作中運(yùn)用了AI驅(qū)動(dòng)的圖像增強(qiáng)技術(shù)，可即時(shí)修復(fù)直播中出現(xiàn)的任何圖像問(wèn)題，如色彩偏差及信號(hào)丟失等。比賽結(jié)束后高清剪輯回放和精彩瞬間集錦迅速制作完成，并通過(guò)電視臺(tái)的多平臺(tái)進(jìn)行同步推送，網(wǎng)站與App端的觀(guān)看次數(shù)達(dá)到歷史新高，其中單場(chǎng)比賽最高點(diǎn)擊量突破了500萬(wàn)次，直播觀(guān)看峰值帶寬達(dá)到了2 Tbps，這一數(shù)據(jù)是前一年同類(lèi)賽事的兩倍，這使得電視臺(tái)在提升用戶(hù)體驗(yàn)的同時(shí)，還極大地優(yōu)化了工作流程，節(jié)約了成本。

2 " 數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)應(yīng)用

2.1 數(shù)字?jǐn)z影攝像基礎(chǔ)技術(shù)

2.1.1 傳感器技術(shù)

在電視臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影攝像基礎(chǔ)技術(shù)中，攝影機(jī)與攝像機(jī)承載著圖像捕獲的重要工作，其主要利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，其中CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）和CCD（電荷耦合裝置）是最關(guān)鍵組成部分，以4K分辨率（即3 840×2 160像素）為例，現(xiàn)代攝像機(jī)能夠捕捉約829萬(wàn)像素的圖像，提供廣播級(jí)別的清晰度。這些設(shè)備通常支持至少60幀/秒的幀率，可以完成高速動(dòng)作的捕捉[1]，例如，在體育運(yùn)動(dòng)拍攝中可以達(dá)到240幀/秒甚至更高，進(jìn)一步確保了流暢無(wú)模糊的畫(huà)面輸出。色彩深度也是評(píng)估畫(huà)質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，現(xiàn)代攝影攝像機(jī)普遍支持10位甚至12位色深，意味著它們可以捕捉1 024至4 096級(jí)別的色彩細(xì)節(jié)，對(duì)后期制作中顏色校正至關(guān)重要。目前數(shù)碼攝像機(jī)還搭載了多種自動(dòng)曝光和對(duì)焦技術(shù)，如實(shí)時(shí)眼部追蹤自動(dòng)對(duì)焦、面部識(shí)別等，可有效提高拍攝效率和畫(huà)面質(zhì)量。同時(shí)為應(yīng)對(duì)不同環(huán)境，也大幅擴(kuò)展了ISO靈敏度，部分設(shè)備能夠從50 ISO低至204 800 ISO，使其在極低光照條件下仍可進(jìn)行高質(zhì)量拍攝[2]。

2.1.2 分辨率、幀率和色彩深度設(shè)置

在數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)中，分辨率、幀率和色彩深度是評(píng)估圖像質(zhì)量的三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，分辨率是指在水平和垂直方向上的像素?cái)?shù)，常用來(lái)衡量圖像的清晰度和細(xì)節(jié)程度，通常1 080 P分辨率需要進(jìn)行1 920像素×1 080像素尺寸的設(shè)置，而4K UHD則進(jìn)行3 840像素×2 160像素的設(shè)置，后者可提供的細(xì)節(jié)遠(yuǎn)超前者。幀率即每秒鐘圖像幀數(shù)，影響視頻的流暢性和現(xiàn)實(shí)感，常見(jiàn)幀率有24 fps（電影標(biāo)準(zhǔn)）、30 fps（電視廣播標(biāo)準(zhǔn)）和60 fps或更高（用于高速運(yùn)動(dòng)的捕捉與電子競(jìng)技），而較高幀率可以改善快速動(dòng)作的平滑度，避免運(yùn)動(dòng)模糊。色彩深度指的是每個(gè)顏色通道的比特?cái)?shù)，其決定了圖像可以顯示的顏色范圍，常見(jiàn)色彩深度包括8位（256級(jí)灰度）、10位（1 024級(jí)灰度）和12位（4 096級(jí)灰度），因此提升色彩深度能夠使圖像的顏色自然過(guò)渡，尤其在陰影和高光部分的細(xì)節(jié)表現(xiàn)上更為豐富[3]。

2.1.3 格式與壓縮方法

格式與壓縮方法是確保高效傳輸與存儲(chǔ)的關(guān)鍵，視頻文件數(shù)據(jù)體量龐大，直接存儲(chǔ)和傳輸花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，因此需要應(yīng)用有效壓縮技術(shù)。其中，常見(jiàn)的圖像格式為JPEG，其適用于靜態(tài)圖像的壓縮，JPEG利用人眼對(duì)色彩差異敏感度較低的特性，可減少圖片的色彩范圍來(lái)壓縮數(shù)據(jù)，能達(dá)到10︰1的壓縮比，而不明顯損失圖像質(zhì)量。對(duì)于視頻數(shù)據(jù)，H.264或MPEG-4 Part 10是目前廣泛使用的軟件之一，可進(jìn)一步提供高效視頻壓縮解決方案水準(zhǔn)，其支持從低比特率互聯(lián)網(wǎng)流到高質(zhì)量HDTV廣播的各種應(yīng)用，H.264能夠以相對(duì)較小的文件提供高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，壓縮比可達(dá)100︰1～500︰1，具體取決于輸出視頻的質(zhì)量要求[4]。另外，HEVC，也稱(chēng)為H.265是一種更新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，旨在為4K及更高分辨率的視頻提供兩倍于H.264的數(shù)據(jù)壓縮效率，這說(shuō)明H.265可以在保持相同視頻質(zhì)量的同時(shí)，將所需的數(shù)據(jù)帶寬減半，或者在相同的帶寬下提供更高的視頻質(zhì)量。

2.2 高級(jí)拍攝技術(shù)

2.2.1 高動(dòng)態(tài)范圍攝影

高動(dòng)態(tài)范圍攝影（HDR）是一種結(jié)合多張不同曝光程度的圖像來(lái)捕獲場(chǎng)景廣泛亮度范圍的技術(shù)，傳統(tǒng)攝影攝像無(wú)法同時(shí)處理極亮和極暗區(qū)域，而HDR技術(shù)通過(guò)拍攝三張或更多曝光值相差約2 EV（曝光值）的圖像，包括一張正常曝光（0 EV）圖像，一張過(guò)曝（+2 EV）圖像和一張欠曝（-2 EV）圖像，然后利用軟件將這些圖像合成為一張照片，所得圖像覆蓋高達(dá)14～15個(gè)停（曝光級(jí)別）的動(dòng)態(tài)范圍，比標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)8～9個(gè)停（曝光級(jí)別）有顯著提高，從而實(shí)現(xiàn)在高對(duì)比度環(huán)境下保留更多的陰影和高光細(xì)節(jié)[5]。

2.2.2 360°全景攝影

360°全景攝像技術(shù)運(yùn)用一系列廣角鏡頭，常見(jiàn)配置為6個(gè)或以上攝像機(jī)，每個(gè)攝像機(jī)覆蓋60°視角，共同捕捉周?chē)h(huán)境以形成無(wú)縫的全景圖像，可使用6個(gè)帶有200°魚(yú)眼鏡頭的攝像機(jī)組合，確保畫(huà)面的重疊，便于后期拼接。在具體應(yīng)用中，這些攝像機(jī)通常會(huì)設(shè)置成同時(shí)錄制，以確保動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的連續(xù)性，錄制的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行拼接和校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的全景效果，而拼接后視頻具有極高分辨率，可達(dá)到8K或更高，以供觀(guān)眾通過(guò)VR設(shè)備或360°視頻播放器體驗(yàn)沉浸式觀(guān)看[6]。

2.3 數(shù)字后期制作

2.3.1 特效與動(dòng)畫(huà)技術(shù)

特效與動(dòng)畫(huà)技術(shù)的重點(diǎn)是對(duì)各種軟件的應(yīng)用，目前常用軟件如Adobe After Effects、Autodesk Maya以及Cinema 4D來(lái)完成技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在軟件加持下，制作人員可以創(chuàng)建復(fù)雜視覺(jué)效果和真實(shí)感動(dòng)畫(huà)，通過(guò)Maya的3D建模和動(dòng)畫(huà)工具，制作團(tuán)隊(duì)能夠構(gòu)建詳細(xì)的虛擬環(huán)境和角色，進(jìn)而進(jìn)行高級(jí)渲染和模擬。After Effects支持合成多層視頻片段，添加運(yùn)動(dòng)圖形，并利用其廣泛的插件生態(tài)系統(tǒng)增加如粒子效果（如雨、火等自然元素模擬）和光影效果，該軟件還能實(shí)現(xiàn)高級(jí)色彩校正和光線(xiàn)跟蹤功能，為電視制作添加更多視覺(jué)沖擊。

2.3.2 色彩校正和聲音同步

色彩校正主要涉及調(diào)整視頻或照片的色彩以達(dá)到更真實(shí)或某種特定風(fēng)格的視覺(jué)效果，包括白平衡的調(diào)整、色相和飽和度的修正以及對(duì)比度和亮度的優(yōu)化，使用后期處理軟件中的色溫滑塊調(diào)整圖像的暖色調(diào)（大約2 000 K至7 000 K）和冷色調(diào)（大于7 000 K），利用波形監(jiān)視器和向量圖來(lái)精確測(cè)量顏色和亮度信息，確保各場(chǎng)景間的連貫性，將高光部分調(diào)整至RGB波形的70 IRE～80 IRE，而陰影部分則維持在15 IRE～20 IRE之間，以保證動(dòng)態(tài)范圍的最大化且不失細(xì)節(jié)[7]。

聲音同步是指將錄制的聲音與影像準(zhǔn)確對(duì)齊，使用時(shí)間碼和鎖相環(huán)技術(shù)能夠確保多臺(tái)設(shè)備之間精確同步，在沒(méi)有這些專(zhuān)業(yè)設(shè)備的情況下可以采取手動(dòng)方式，利用波形匹配功能來(lái)對(duì)齊音頻和視頻軌道。具體操作時(shí)可以查找視頻中的特定音頻峰值（如拍板聲），并將其與獨(dú)立錄制的音頻軌道中相同的峰值對(duì)齊，以實(shí)現(xiàn)同步。此外，目前市面上有一些自動(dòng)同步軟件，通過(guò)先進(jìn)的算法分析音頻波形從而快速實(shí)現(xiàn)同步，對(duì)于批量處理多軌道音頻極為方便[8]。

2.3.3 最終輸出格式與分發(fā)

目前，常見(jiàn)視頻輸出格式包括MP4、AVI和MOV等，其中MP4由于其高兼容性和較小的文件大小[9]，廣泛用于線(xiàn)上線(xiàn)下分發(fā)，例如，標(biāo)準(zhǔn)的電視節(jié)目會(huì)被輸出為1 080 p（1 920×1 080像素）的MP4視頻，以30幀每秒的速率編碼，壓縮比約為20︰1，使用H.264編解碼器，這種設(shè)置可以平衡畫(huà)質(zhì)和文件大小，適合大多數(shù)傳輸和存儲(chǔ)需求[10]。在分發(fā)階段，內(nèi)容可以通過(guò)不同渠道進(jìn)行傳播，包括衛(wèi)星傳輸、有線(xiàn)電視和在線(xiàn)流媒體平臺(tái)，例如，使用DVB-S2（第二代數(shù)字視頻廣播—衛(wèi)星）標(biāo)準(zhǔn)可支持高效率視頻編碼（H.265），該技術(shù)可以進(jìn)一步壓縮數(shù)據(jù)量，在保證畫(huà)質(zhì)的同時(shí)減少帶寬占用，適用于高清或超高清視頻傳輸。此外，隨著5G技術(shù)的普及，實(shí)時(shí)傳輸4K甚至8K視頻內(nèi)容將成為可能，顯著提高了觀(guān)看體驗(yàn)和實(shí)時(shí)互動(dòng)性。

3 " 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在經(jīng)歷一系列技術(shù)變革和創(chuàng)新后，數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)已成為電視臺(tái)制作核心技術(shù)，其不僅極大地提高圖像質(zhì)量與節(jié)目效果，還為敘事手段和視覺(jué)呈現(xiàn)開(kāi)拓了前所未有廣闊天地。為此需要進(jìn)一步加快技術(shù)更新，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)，以提高數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)的應(yīng)用范圍，為觀(guān)眾提供全新的感官體驗(yàn)。

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