BING-lab/Preliminär (BING = Bildingenjör i TV-studio) kalibrering av kameror i en flerkamerastudio

Transkript

1 BING-lab/Preliminär (BING = Bildingenjör i TV-studio) kalibrering av kameror i en flerkamerastudio Kalibreringen av i en flerkamerastudio görs av två skäl. Dels att kalibrera studions kameror till varandra så att bild från dom har samma karaktär. Dels för att ge korrekta utsignaler för sändning av programmet. Inställnings och kalibreringsarbetet sker i flera steg enligt innehållsförteckningen nedan. OBS! Handledningen relaterar till KTHs utrustning. Andra utrustningar kan se helt annorlunda ut. Men principer och funktionerna är de samma. Kungliga Tekniska Högskolan 2006 Nils Wennerstrand/Medieteknik och Joakim Nordström/LearningLab Innehållsförteckning Uppkoppling av lab-utrustningen...2 Kalibrering av signalstyrka - kabellängder...2 Generera referenssignal att kalibrera med...3 Kalibrera kabellängden för respektive kamera...4 Terminering av signaler en felkälla...4 Avläsning och olika inställningar på vectorskåpet...5 Inställning av färgintensitet och färgfas...6 Inställning av svartnivå två punkter...7 Inställning av signalstyrka för svart...7 Borttagning av färginformation i den svarta signalen...8 Vitbalansera kamerorna två punkter...9 Sätt upp inspelningssituationen...9 Ordna yta att vitbalansera på...9 Förbered kamerorna...9 Ställ in vitnivå...9 Korrigera vitbalansen...10 Relationen mellan rött/blått till grönt...11 Skintones som hjälp vid kalibrering av R/B kontgra G...11 Visuella och konstnärliga inställningar...11 Klart för sändning

2 Uppkoppling av lab-utrustningen Koppla utrustningen enligt nedanstående principskiss. Uppkopplingen är anpassad enkom till BING-labben och skall ses som en del av en komplett TV-studio. Kopplingsschema ser du i bilden nedan. Studiokamerorna kopplas till var sin CCU (Camera Control Unit) med hjälp av en kamerakabel. I kamerakabeln går förutom bildinfo mm. även strömförsörjning till kameran. Videosignalen går sedan vidare från CCU:erna, via coaxialkabel som kopplas med BNC-kontakter, till videoväljaren. Från videoväljaren, där du kan välja vilken kameras signal som skall gå vidare, går signalen ut till mätskåpet WV. Från mätskåpet vidare till BING-monitorn. Mätskåpet (WV, Waveform/Vector Oscilloskop) mäter videosignalen med den mätfunktion du bestämmer med hjälp av inställningarna på apparaten. Mätvärdena visas i BING-monitorn i diagramform. Diagrammet överlagras på bilden från respektive kamera. Kam1 CCU Kam1 WV BING Monitor Kam2 CCU Kam2 Videoväljare Kam1 Kam2 Kalibrering av signalstyrka - kabellängder Det första du gör är att kalibrera signalstyrkan från kamerorna. Detta brukar slarvigt kallas kalibrering av videonivån. Signalstyrkan är beroende av hur långa kamerakablar som respektive kamera är ansluten till CCU:n med. Signalstyrkan sjunker med ökad längd på kabeln. Signalstyrkan från alla kamerorna skall vara lika stark vid ingången till studioutrustningen. I en komplett studio är detta vid ingången till bildmixerns kopplingsenhet (alltså inte själva mixern med sina spakar och knappar). Det gäller således att kompensera för olika kabellängder. Kamerorna sänder en videosignal vars styrka är överdimensionerad. Detta för att signalen, när den kommer fram till CCUn, fortfarande skall vara tillräckligt stark oavsett kabellängd. Använder man analog teknik är det möjligt med kabellängder upp till 300 meter. Karakteristik för en kalibrerad kabelsignal från studions olika kameror är att toppvärdet för var och en, representerad av den vita signalen, ligger på 1Volt. Tekniskt representeras således färgen vitt av 1 Volts signalstyrka. 2

3 Observera att kalibrering av signalstyrka inte har något att göra med färgkalibrering! Men normalt är det färgbalkarnas vita segment man använder att kalibrera signalstyrkan på. Orsaken är att den vita signalen är starkast och att den skall ligga på just 1 volt. Svagast är den svarta signalen som skulle kunna representeras av 0 Volt. Så gör man dock inte i praktiken. Man väljer i stället att representera svart med en signalstyrka på lite mer än 0,3 Volt. Varför man gör så återkommer vi till i ett senare kapitel som handlar om svartkalibrering. Du som är eftertänksam inser eventuellt att här finns en brasklapp invävd. Ovanstående stycke antyder att vitt ligger på 1 volt och svart på 0,3 volt. Detta är dock inte helt sant om vi inte först har gjort inställningar för vitnivå respektive svartnivå. Om du tittar i innehållsförteckningen så ser du snabbt att just detta är något man normalt gör efter det att man kompenserat för olika kabellängder och ställt in korrekt signalstyrka för den vita signalen. Generera referenssignal att kalibrera med För att kunna mäta under kalibreringsarbetet behöver du ha en referenssignal att mäta på. Denna låter du utrustningen generera. Det är alltså ingen bild, något som kameran ser genom objektivet, i vanlig bemärkelse. Den tekniska referenssignal man använder kallas colourbars, på svenska färgbalk. Färgbalkarna utgörs av en bild bestående av vertikala fält med vitt längst till vänster. Den fortsätter åt höger med alla additiva färg-blandningar som genereras mha rött, grönt och blått i RGB-färgsystemet. Bilden avslutas med svart fält till höger. Färgbalken genereras av respektive kamera. Du måste tala om för kameran att den skall generera och sända balken. Det gör du från kamerans CCU, genom att trycka på knappen colourbars. Detta ger anvisning till kameran att den skall börja sända färgbalk. CCU:n är styrenheten. Kameran som utför den order du ger via CCU:n i detta sammanhang. I bilden till höger visar färgbalk för det europeiska TV-systemet PAL. NTSC-systemet och andra TV-system har egna specifika färgbalkar. 3

4 Kalibrera kabellängden för respektive kamera Alla CCU:er ser naturligtvis inte likadana ut. Texten i fortsättningen relaterar till de CCU:er av märket Panasonic som vi har här på KTH. Vi har andra också, som kanske är de du använder i när du labbar. Därför är det kanske mer principerna i den fortsatta texten du skall ta fasta och inte var respektive knappar sitter. Gör inställningar på CCU:n. Med genererad färgbalk från kameran går du till (fönstret) Operate på CCU:n. Tryck där fram någon meny som har med kabellängd att göra. Under displayen sitter tre knappar. I displayen visas funktionerna som knapparna nedanför kan påverka med detta menyval. Knappen du skall skruva på (så småningom) är den knapp som hanterar kabellängdskompensation. Ställ in vectorskåpet så att det visar Waveform. Kompensera kabellängden för respektive kamera så att signalstyrkan är 1 Volt för den vita signalen. Hur du går till väga står i texten till bilden nedan. I bilden visas färgbalkarnas mätvärden i den trappstegsformade kurvan. Skalan sitter till höger och är graderad i volt. Mätsignalen för det vita fältet i färgbalken motsvaras av mätvärdet på trappstegskurvan längst till vänster (det högsta trappsteget). Skruva på knappen för kabellängdskompensation tills den vita signalen ligger på 1 Volt, som på bilden. Vitt representeras (skall) således av nivån 1 Volt. Av diagrammet kan du läsa ut vilka signalnivåer (voltstyrkor) som de andra färgfälten representeras av. Längst till höger ligger svart. I bilden sammanfaller den nästan med den tjocka vågräta linjen 0 volt. Visar vectorskåpet en signalstyrka som ligger långt ovanför 1 Volt och det är svårt att kalibrera ner signalstyrkan? Då är det troligt att din utrustning inte är terminerad. Läs vidare i nästa kapitel om terminering. Terminering av signaler en felkälla Alla slutpunkter i ett videosystem behöver termineras! Att terminera innebär att kortsluta slutpunkten med ett motstånd på 75 Ohm. I de flesta fall finns en switch på utrustningen där det står något om 75 Ohm, på eller av. 4

5 Orsaken till att terminering behövs är att man från olika apparater i systemet som default ger signaler med mycket hög signalstyrka. Så gör man för att kunna ha olika utrustningskomponenter på stora avstånd från varandra. I fält kan det till exempel vara av intresse när man har regissörens förtittplats på kanske 100 meters avtånd från den övriga utrustningen. Eller kanske en av kamerorna långt från händelsernas centrum för att kunna ta överskådebilder som skall klippas in i ett direktsänt program. (Så här gör man ofta på tex Vasaloppet.) Det finns punkter i en uppkoppling som normalt mååste termineras. En sådan är på monitorer varifrån videosignalen inte kopplats vidare. I labbuppkopplingen måste således BING-monitorn termineras. Knappen På/Av sitter normalt på baksidan. Kontrollera hur den är inställd! Avläsning och olika inställningar på vectorskåpet Har du en bild i vektorskåpet som är otydlig? Den är sannolikt otydlig för att du har vectorskåpet inställt på att visa både videonivå och färginformation samtidigt. Du kan i så fall få betydligt bättre bild genom att ta bort färginformationen från den visade bilden. Detta styr du själv genom inställningar på mätskåpet. I det här fallet skall du trycka på knappen Filter. Överstyrd vitsignal vid kabellängdskalibrering Överstyrd vitsignal vid kabellängdskalibrering med vectorskåpet inställt på genomsikt Videonivåer med färginformation Videonivåer med färginformation med genomsikt 5

6 Inställning av färgintensitet och färgfas Avslutningsvis vid kabellängdkalibrering/kompensering skall du också kontrollera färgintensitet (cromanivå) och att färgerna ligger i rätt fas. Som tidigare mäter du detta med färgbalk genererad från kameran. Med hjälp av mätskåpets färgcirkel (vectorform) skall du dels kontrolleraatt nivån är korrekt och dels se till att färgerna inte ligger med någon felfas. Ställ in så att mätskåpet visar vector. Då skall bilden se ut som bilderna nedan med en cirkel. De fyrkantiga små fönstren i cirkeln visar var färgen skall vara placerad. De ligger placerade i vissa vinkelvärden som motsvarar färgfaserna. Ligger de sidledes förskjutna är färgfasen felaktig. Ligger de utanför fönstren i radiell ledd så är färgintensiteten felaktig. Var färgen för tillfället är placerad visas i form av små punkter. Ligger dessa utanför sina respektive fönster skall du korrigera. Aktivera CCU:ernas funktioner för Crominans och ställ in så att prickarna för färginformationen kommer på rätt plats. Glöm inte att du har två kameror som du skall kontrollera/korrigera! 7 graders motsols fasfel. Cromanivå ganska OK. (10) För hög cromanivå. Färgfas ganska OK (12) Färgfas och cromanivå korrekta (8) Färgfas och cromanivå korrekta - genomsikt (9) 6

7 Inställning av svartnivå två punkter Det finns två saker att ta hänsyn till i det här sammanhanget. Den ena är att svart skall vara svart och inge annat. Dvs den svarta signalen skall sakna färginformation. Den andra är att du skall ställa en sådan svartnivå att man skall kunna återge olika (mindre) skillnader i svarta delar av bilden. Att ställa in en svartnivå som kan (har den tekniska möjligheten att) återge texturer i svart, som tillexempel mönstret i en stickad svart tröja, är väsentligt. Då menar vi inte att det finns något broderat på tröjan i olika svarta nivåer. Utan vi talar om så pass finstämd bildinformation som det mönster som sättet att sticka tröjan ger. Mönstret bildas av olika reflektionsgrader beroende på hur ljuset faller på tröjans svarta garn. Har man fel svartnivå inställd blir en sådan tröja bara återgiven som en svart blaffa. Samma sak gäller tillexempel håret på någon som har ett svart hår. Att ställa in så att den svarta signalen saknar färginformation är också väsentligt och har visst samband med återgivandet av texturerna i till exempel tröjan som talats om ovan. Om är inställningarna är gjorda så att svart är bärare av viss färginformation så blir bilden missvisande. Starkare belysta delar i den svarta tröjan kommer tendera att dra åt någon kulör. Detta blir ju en felaktig återgivning. De starkare belysta delarna skall inte dra åt någon färgkulör utan skall återges i ren gråskala. Inställning av signalstyrka för svart Detta kalibreringsarbete sker med bild ifrån kameran. Stäng således av färgbalken! Sedan fortsätter du enligt nedan. Först stänger du iris (bländaren) i kameran. Det gör du från CCU:n! Med stängd iris får du naturligtvis ingen bild genom objektivet, men kameran visar svart bild. Du skulle få samma resultat om du satte på linskyddet. Observera att det svarta som sänds från kameran nu är en rent tekniskt genererad signal. Du har ju inget ljusinsläpp som registreras av CCD:n Ställ mätskåpet i inställningen Waveform och med färginformation bortfiltrerad. På CCU:n drar du upp nivån för det som kallas Masterblack (eller Pedestal) till lite över 0,3 Volt. En tumregel är att mätlinjen släpper lite från linjen för 0,3 V. Ungefär som i bilden till höger. 7

8 Borttagning av färginformation i den svarta signalen Byt till visning av vector på mätskåpet. På CCU:n, tryck på knappen Black och Black paint (under displayen). Du skall få upp en relevant display i Operate-fönstret. Skruva på knapparna så att all färginformation i den svarta signalen försvinner. Vectorskåpet visar färginformationen i ett x/y-diagram. All information utanför origo innehåller således färg. Det du skall göra för att ta bort färginformationen är således att kalibrera med hjälp av CCU:n så att signalen/erna ligger i origo. Skruva på (måla med) knapparna så att prickarna hamnar i origo! Om ingenting händer (det reagerar inte när du skruvar på kanpparna), tryck på Auto ovanför Paint! Det kan nämligen vara på det sättet att utrustningen är totalt felkalibrerad. Då kan man ta till denna åtgärd med att låta utrustningen göra en automatisk korrigering. Dock är aldrig en sådan perfekt. Ovanstående arbete måste ändå utföras. Mätskåpet visar att det finns färg i den svarta signalen. När du kalibrerat bort färginformationen i signalen. De två vita prickarna indikerar färginnehållet. (16) skall det se ut så här. (17) Kontrollera att svartsignalen nu inte har färginformation! Det gör du genom att öka voltstyrkan på Masterblack. Ökar voltstyrkan skall bilden bli ljusare, men i gråskala och utan något färgstick. Ställ sedan tillbaka nivån till normalnivån, lite över 0,3 Volt. Bild på vector med genomsikt saknas! 8

9 Vitbalansera kamerorna två punkter Att vitbalansera kamerorna innebär hantering av två skilda saker. Du skall dels hantera problemet med korrekt exponering. Särskilt viktigt i vita eller ljusare partier av bilden. Dels skall du också se till att det som är vitt verkligen återges som vitt. Vitbalansering sker relativt till vilket ljus som objekten är belysta med. Inneljus drygt 3200 Kelvin. Uteljus 5600 Kelvin. Ljuset är blåare ute. Dessutom har vi ett större färgspektrum ute än inomhus. Målsättningen är att återge så naturtrogna färger oavsett vilket ljus du befinner dig i. Vitbalanserar gör du därför i den inspelningssituation som skall vara. Man börjar med att tekniskt vitbalansera kamerorna var och en för sig. När detta är klart övergår man till att visuellt vitbalansera kamerorna till varandra. I sammanhanget kan påpekas att man i detta senare skede även kan vitbalansera kamerorna ur artistiskt perspektiv för något särskilt syfte/känsla som man vill generera i sändningen/filmen. Sätt upp inspelningssituationen Organisera din inspelningsplats med placeringar för objekt. Ordna ljussättningen så att hela inspelningsplatsen har samma färgtemperatur. Dvs intervjuare får inte vara belyst med andra Kelvingrader än gästen vid en intervjusituation. Fortsättningsvis i resonemanget utgår vi från en uppsättning á la intervju. Ordna yta att vitbalansera på Ställ upp en yta att vitbalansera på i din riggade inspelningsplats. Detta kan vara ett vitt papper. Viktigt kan vara att ytan är relativt strukturfri (=slät) så att du undviker skuggbildningar. Förbered kamerorna Zooma in den vita ytan så att den täcker hela bildytan i kamerasökaren. Är man riktigt noga ställer man in oskärpa i bilden. (Då måste man naturligtvis ha kameran i läge manuell skärpeinställning ;-) Denna åtgärd medför att den textur som finns på papperet inte blir synlig för kameran. Texturen i sig reflekterar nämligen ljus. Och reflektionerna i texturen av infallande ljus blir inte vitt. Ställ in vitnivå Följande är särskilt viktigt! All överexponerad bild representeras i videobild med vitt. Jämför med en motljusbild i ett fönster där du har ställt in bländare och exponering så att människan vid fönstret syns bra. Då kommer resten av fönstret att vara överexponerat. Det överexponerade området representeras som en helt vit yta i bilden. Tänk också tillbaka på resonemanget tidigare om den svarta tröjan eller det svarta håret som svart blaffa. I Princip gäller samma sak gäller vitt. 9

10 Av ovanstående skäl behöver vi ställa in en bländarnivå i kameran som inte medför överexponering av vita ytor. Bländar ner kameran gör du genom att ställa om kamerans Iris via CCU:n! Använd dig av mätskåpet i läge Waveform för att se nivån från vectorskåpet. Blända ner kameran så att vitnivån ligger på ca 0,8 Volt som i bilden, Absolut inte över! Bilden skvallrar dessutom om att vitbalansen är felaktig! Vi tittar ju just nu på ett vitt papper med kameran. Det som ses bredvid mätskåpets bild är papperet. Är det vitt? Korrigera vitbalansen Ställ om mätskåpet till Vector. Färginformationen visar sig i mätskåpet på samma sätt som när du arbetade med att ta bort färginformationen i den svarta signalen tidigare. Skillnaden nu är att du skall ha tryckt på knappen White manual så att vitbalansering är aktiverad i CCU:n. Skruva sedan på knapparna för Röd och Blå under Operate-fönstret tills färginfoprickarna placeras i origo. Här finns färginformation i den vita signalen. Det vita papperet som man ser utanför vectorbilden år blåaktigt (20) Här är korrekt vitbalanserat. Det finns ingen färginformation. Därför ligger också det synliga papperet utanför vectorbilden i gråskala och utan färgstick. (21) 10

11 Relationen mellan rött/blått till grönt Observera att du vid vitkalibrering kalibrerar bort färginformation i det vita genom att ta bort eller lägga till röd och/eller blå information. Du påverkar således inte den gröna informationen. Grönt är alltid konstant 1 och innehåller i huvudsak ljusinformationen tillsammans med den gröna färgen i bilden. Tekniken för återskapande av färger är additiv. För att generera en särskild färg adderar man i detta system olika mängder av delarna rött blått och grönt. Resultatet vid vitbalanseringen kan således bli att du får en obalans, ofta för mycket grönt i bilden. Du kontrollerar balansen genom att ta bort den vita kalibreringsytan och visuellt titta på bilden. Drar den åt grönt så har du tagit bort för mycket rött och blått. Du måste då således korrigera genom att dra upp både den röda och den blå färginformationen. Du kan göra detta på fler sätt. En metod är att med bild från kameran öka rött och blått (lika mycket) tills grönsticket är borta. Sedan kan du vitbalansera mot vit yta igen och använda vektorskåpet för att kontrollera eller finjustera den inbördes balansen mellan rött och blått. Skruva inte bort för mycket. Då får du kanske obalans igen gentemot grönt. Skintones som hjälp vid kalibrering av R/B kontgra G En av de färger som flitigt används som referens vid avstämningen mellan den gröna signalstyrkan och signalstyrkorna för rött och blått är så kallade SKINTONES. Trots att hudfärgen kan tyckas vara en ganska svårdefinierad färg, så är vi så vana vid hur hud bör se ut att den i praktiken används som referens. Den relaterar också till mörkhyade kontra ljusa europeer etc. I ett läge (som texten i stycket ovan handlar om) med obalans så försöker du således kalibrera utrustningen så att hudfärgen visuellt blir så naturlig som möjligt. Självklart behöver du (eller har nytta av) en riktigt färgklaibrerad monitor i det läget! Visuella och konstnärliga inställningar Målsättningen med kalibreringsarbetet är ju att kunna klippa mellan olika kameror på ett sömlöst sätt. Dvs att man behåller känslan av att finnas på samma plats. En färgändring mellan två kameror som man klipper emellan ger ett felaktigt intryck. Man kan dessutom ge bilden en artistisk touche genom att frångå det naturliga. Till exempel kan man ge bilden en varmare ton. Eller en artistisk slagsida Klart för sändning Detta rapporteras nu av BING, bildingenjören, till TOM. TOM står för Technical Oparating Manager, den som totalt ansvarar för all teknik i en sändning. 1 * Gäller den utrustning vi har på KTH. Det finns utrustning på högre nivå där även styrkan i den gröna signalen kan påverkas separat. Vi talar då om kamera + CCU i storleksordninngen > kronor. 11