影像分析器之:波形示波器

几十年来,视频制作和拷贝机构一直使用波形示波器和矢量示波器来准确评估视频水平,特别是颜色和亮度。
传统的波形示波器适用于测量视频信号的亮度(明度)分量。在 Premiere Pro 中,波形示波器还可以显示色度信息。
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波形示波器

使用波形示波器,可以通过呈现的波形图来观察影像中的明暗关系和色彩关系。

1、波形示波器分类

波形示波器包括亮度波形示波器、RGB波形示波器、YC示波器和YC无色度示波器等,RGB分量示波器与YCbCr分量波形示波器也可归纳到此类。

2、示波器图形坐标

以下以亮度波形示波器图形坐标为例,其它类似。

垂直轴:对应明亮程度。画面中所有的对象的明暗度都将在IRE值 0~100 之间,或者在色阶值 0 ~ 255 之间。

说明:此处的 0 ~ 100 的单位是IRE。是由无线电工程师学会(Institute of Radio Engineers——IRE)来命名的。在广播级视频电平中规定了任何视频信号在播放时的亮度电平都不能超过 100 IRE。IRE把视频信号的有效部分——视频安全黑色到视频安全白色之间平分成 100 份,定义为 100 个IRE单位,即 0 ~ 100 IRE。

水平轴:从左到右,对应影像中的从左到右的位置。

特别提醒:波形示波器垂直坐标的上下位置不对应影像的上下位置,仅代表在这个水平位置上的像素中,亮的有多亮、暗的有多暗。

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解读亮度波形示波器

例1:下图中,中间天空最亮,中间调在中左方,暗部主要在右侧。
例2:下图中,剪影人像几乎下沉到示波器的最下边(接近 0 )。
例3:下图中,从左到右几乎都在 0 的位置,即全黑。中间偏右的位置有亮度,洞口的阳光几乎达到了 100 IRE。
亮度波形示波器的应用:调整曝光
也许由于屏幕亮度等原因,看到下图画面时会觉得有曝光不足,且似乎有死黑的现象。
而从亮度波形示波器中可以看出,画面中最亮的白云约在 80 IRE 左右,画面中最暗部在 5 IRE 左右。所以此画面不论最亮与最暗都没到达 0 或 100 IRE,说明画面的对比度与曝光还有可调空间。
所以,适当提高画面整体曝光,降低暗部,稍微提高中间调并增加对比后,画面整体曝光就显得准确多了。
提示:要根据画面的需要调整曝光,不一定非要将最亮调到 100 IRE,或将最暗调到 0 IRE 。

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解读RGB波形示波器

RGB波形示波器是将红、绿、蓝三原色的发光强度展示出来,方便我们查看三原色通道对齐的情况。
遵循发光混色原理(请参阅《RGB颜色模式》),当R、G、B值不同时,较亮的颜色将显示在上方;当R、G、B值相同时,在RGB波形示波器中显示为白色。
例1:从下图可以看出,画面右侧暗部区域中绿色的亮度较高,而中间的天空区域中蓝色的亮度最高,但这不是纯蓝,还混了一些绿色以及一点点红色进来。
例2:从下面的RGB波形示波器可以看出,蓝色的亮度最高,再分别是绿色和红色。视频画面上看不出任何红色信息,是由于红色的参与而中和了蓝色,使之不至于过蓝或过青(蓝+绿)。
例3:从下面的RGB波形示波器可以看出,下方有一条白色,表明画面从左到右同此明度的区域为灰色,即红、绿、蓝三值相同。视频画面较亮的部分,红色的亮度最亮,其次是绿色和些许的蓝色。

RGB波形示波器的应用:校正白平衡

RGB波形示波器非常利于白平衡校正。从示波器可以看到,下面画面中的高光区域红色和绿色较高,故白色的建筑物偏黄。

如果我们利用调色工具(如曲线等),使得高光区域的三原色重叠在一起(示波器中呈白色状态),此时,白色建筑物就显得正常多了。

提示:并非所有时候三原色重叠就等于白平衡正确。

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解读RGB分量示波器

RGB波形示波器将所有颜色混杂在一起,不易判断。RGB分量示波器 RGB Parade是将三原色分离出来独立显示,当画面较为复杂时,会较容易判断。三个图的底部都表示画面的黑点,顶部表示白点,高度差代表原色的丰富度。

例1:使用RGB分量示波器,可以更清楚地判断各原色的明度分布。

例2:将蓝色的亮度提高,白色建筑物中的白色显得更为正常。

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其它波形示波器

1、YC 波形示波器

坐标轴同亮度波形示波器,即水平轴对应画面的从左到右,垂直轴以IRE表示信号强度。
YC 波形示波器

亮度信息(Y)在示波器中显示为绿色波形,色度信息(C)显示为蓝色波形。色度信息叠加在亮度波形上。通常可选择仅显示亮度信息(绿色波形),即YC无色度 波形示波器。

YC无色度 波形示波器
2、YCbCr 分量波形示波器
Y表示亮度,Cb和Cr是数字影像信号中的色差通道。Cb为蓝色减去亮度,Cr 为红色减去亮度。
YCbCr分量示波器显示表示视频信号中各明亮度和色差通道级别的波形。各波形按顺序显示在坐标图形中。

YCbCr 分量波形示波器

A. 值 B. Y(明亮度)波形 C. Cb 波形 D. Cr 波形 E. 信号分量范围
“有钱捧个钱场,有看点下在看”
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