數(shù)字時(shí)代和膠片時(shí)代電影色彩規(guī)范對(duì)比和校準(zhǔn)詳解

薛公博

（廣東廣播電視臺(tái)廣播電視發(fā)展中心）

【摘要】電影工業(yè)從膠片時(shí)代走進(jìn)了數(shù)字時(shí)代。單就電影放映設(shè)備方面可謂發(fā)生了革命性的巨變！本文將從色彩規(guī)范入手，詳細(xì)探討膠片及數(shù)字放映設(shè)備的色彩規(guī)范原理的區(qū)別和聯(lián)系，以及在數(shù)字放映設(shè)備中，運(yùn)用軟件進(jìn)行色彩校準(zhǔn)的相關(guān)知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】色溫 色度 色彩校正 色度坐標(biāo)

通常，在電影放映設(shè)備的測(cè)試項(xiàng)目中，色溫以及亮度兩項(xiàng)基

本決定了放映設(shè)備投射畫面的真實(shí)色彩及質(zhì)感層次是否能夠被準(zhǔn)確地還原和呈現(xiàn)。由于人的雙眼對(duì)色彩辨別及感知能力相較亮度的感知能力較弱，因此較易被忽略。但是，如果要追求逼真絢麗的影像效果，就有必要對(duì)放映設(shè)備的色彩進(jìn)行嚴(yán)格地把握和適度的校準(zhǔn)。膠片放映設(shè)備和數(shù)字放映設(shè)備的色彩規(guī)范的區(qū)別和聯(lián)系。本文將詳細(xì)探討。

首先，膠片放映設(shè)備和數(shù)字放映設(shè)備對(duì)色溫（Color Temperature）和色度（Chromaticity）均有其相應(yīng)的規(guī)范。其中，膠片放映設(shè)備以色溫定標(biāo)，數(shù)字放映設(shè)備則以色度定標(biāo)。這些定標(biāo)方式均指觀影倉（即影廳）中觀眾的雙眼對(duì)畫面色彩主觀感受的度量方式，受到包括光源、反光鏡、放映設(shè)備光路、鏡頭、放映窗玻璃、銀幕特性、環(huán)境暗光等綜合因素的影響。根據(jù)《數(shù)字影院質(zhì)量——銀幕亮度等級(jí)，色度和均勻度》（SMPTE 431-1-2006）標(biāo)準(zhǔn)提出，放映畫面期望達(dá)到最高的有效精度，最重要的是色度的運(yùn)用，建議對(duì)色彩修正和匹配進(jìn)行有效地控制。

根據(jù)《數(shù)字立體聲電影院和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GY/T183-2002），膠片放映設(shè)備的銀幕反射光的色溫為：5400±400K。兩部放映設(shè)備色溫差小于70K。實(shí)際色溫值應(yīng)介于5000和5800K之間。數(shù)字放映設(shè)備用色度來表示。根據(jù)《數(shù)字影院暫行技術(shù)要求》（GD/J017-2007），其白點(diǎn)的色度坐標(biāo)標(biāo)稱值為x=0.3140，y=0.3510，x與y的允許誤差分別為±0.006。色溫和色度是描述同一物理量的不同方式，換算公式如下：

n=（x-0.3320）/（y-0.1858）

T=-437n3+3601n2-6861n+5514.31（K）

n為系數(shù)，T為色溫

當(dāng)x=0.3140，y=0.3510時(shí)，計(jì)算可得出相對(duì)色溫為6325K，但是這樣與膠片放映設(shè)備所對(duì)應(yīng)的色溫5400K有相當(dāng)大的差距。原因是上述公式并不是增函數(shù)或減函數(shù)，這樣就需要在誤差允許的范圍內(nèi)對(duì)八組色坐標(biāo)值逐一進(jìn)行計(jì)算，從而確定對(duì)應(yīng)的色溫范圍。通過計(jì)算可以得出數(shù)字影院暫行技術(shù)要求規(guī)定的白點(diǎn)色度坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的色溫在6010—6630K之間。這個(gè)數(shù)值高于膠片放映設(shè)備的色溫值。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝等方面的不同，影響膠片放映設(shè)備和數(shù)字放映設(shè)備色度及色溫的因素有所不同。

膠片放映設(shè)備中，影響色度的因素包括：鏡頭、反光鏡、氙燈。相互之間色溫要匹配，否則將造成偏差。通常，膠片放映設(shè)備均以雙機(jī)模式放映，兩組氙燈和反光鏡的類型也需要相近。膠片放映設(shè)備的氙燈、反光鏡等物品均未明確標(biāo)示其色溫，只是在購買及安裝時(shí)盡量作到匹配。但是，如果最初無法正確匹配，所產(chǎn)生的色溫差，后期將矯正乏術(shù)。

數(shù)字放映設(shè)備通常采用單機(jī)放映模式（除IMAX等巨幕項(xiàng)目采取雙機(jī)模式）數(shù)字放映設(shè)備的光路較為復(fù)雜，影響色溫的環(huán)節(jié)較多。其中包括氙燈、反光鏡、UV鏡、導(dǎo)光柱、冷鏡、折射鏡等。其中，冷鏡、折射鏡及引擎內(nèi)棱鏡表面鍍膜會(huì)對(duì)色度有所影響。因此，數(shù)字放映設(shè)備的光路的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。盡管數(shù)字放映設(shè)備在出廠前均已進(jìn)行了色彩校準(zhǔn)，但是，在實(shí)際當(dāng)中，影城由于銀幕、3D設(shè)備以及觀眾所配戴的眼鏡等因素造成的影響，現(xiàn)場(chǎng)仍需要對(duì)數(shù)字放映設(shè)備的2D以及3D影像的色彩分別進(jìn)行校準(zhǔn)。

中國國內(nèi)各院線影城，目前所使用的數(shù)字放映設(shè)備主要以BARCO、CHRISTIE、NEC等為主。其核心部件DMD成像芯片以及圖像處理板基本都是由TI公司統(tǒng)一設(shè)計(jì)并提供的。在此核心基礎(chǔ)上，各數(shù)字放映設(shè)備商開發(fā)了屬于自身品牌可視化軟件界面。各品牌設(shè)備可運(yùn)用軟件方便，快捷、準(zhǔn)確的對(duì)數(shù)字放映設(shè)備的色度值進(jìn)行校準(zhǔn)。使得經(jīng)過校正的三基色及白光色度坐標(biāo)落在符合DCI規(guī)范的色度坐標(biāo)范圍之內(nèi)。

數(shù)字放映設(shè)備的各品牌產(chǎn)品所使用的校色原理基本一致。都是將實(shí)際測(cè)量值輸入軟件，由數(shù)字放映設(shè)備經(jīng)過計(jì)算后自動(dòng)補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)。DCI標(biāo)準(zhǔn)色坐標(biāo)表：

以BARCO數(shù)字放映機(jī)為例，具體闡述使用Communicator軟件進(jìn)行色度校正的內(nèi)容。首先關(guān)閉影廳和放映機(jī)房光源，并在影廳觀眾區(qū)內(nèi)選取最佳測(cè)量點(diǎn)。然后，打開Communicator軟件，以工程師身份登錄，進(jìn)入“安裝”——“色彩校正”菜單（如圖1所示）。選擇“Measure Native Colors”菜單，在影廳的銀幕上依次放映紅、綠、藍(lán)、白四種顏色的測(cè)試光，用符合SMPTE標(biāo)準(zhǔn)的色度計(jì)在影廳觀眾席的中間位置測(cè)出各種測(cè)試光的色度坐標(biāo)，并把實(shí)際測(cè)得的數(shù)值（x，y）輸入相對(duì)應(yīng)顏色的方框中（如圖2所示），存儲(chǔ)并命名生成一個(gè)色度文件為“Measure Colors”，執(zhí)行“應(yīng)用并退出”按鈕，放映機(jī)會(huì)將測(cè)量值寫入到色度文件中，并處于激活狀態(tài)。接下來打開“Select target Colors”菜單，通常選取“Color Verification”作為目標(biāo)色彩文件（TCGD）執(zhí)行色度值自動(dòng)校正。最后，打開“Verify Corrected Colors”菜單驗(yàn)證校色是否合格。激活并放映白光測(cè)試圖，用色度計(jì)在影廳觀眾區(qū)內(nèi)同一個(gè)最佳測(cè)量點(diǎn)再次測(cè)量色度坐標(biāo)是否落在x=0.314，y=0.351，誤差在0.006范圍之內(nèi)，則表示校正合格。如果誤差范圍超出0.006，則需要再次進(jìn)行以上所述步驟，直至校正達(dá)到合格。如果影城使用一臺(tái)數(shù)字放映機(jī)放映3D影片，應(yīng)視不同類型的3D設(shè)備及眼鏡對(duì)色彩的影響，對(duì)放映機(jī)進(jìn)行再次校色。以目前普遍使用的偏振3D系統(tǒng)設(shè)備為例，在鏡頭前配備偏振鏡，并在色度計(jì)前配備3D眼鏡，按照上述步驟進(jìn)行校正，存儲(chǔ)并生成另一個(gè)色度文件“Measured Colors 3D”，確保放映3D影片有準(zhǔn)確的色彩還原。

以下是某影城數(shù)字放映設(shè)備色度校正前后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

通過實(shí)際測(cè)量，數(shù)據(jù)輸入，軟件校正等相關(guān)步驟后，可以得出結(jié)論；數(shù)字放映設(shè)備是可以通過其軟件功能生成色度文件，實(shí)現(xiàn)對(duì)放映設(shè)備的圖像色彩進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到校正的目的。

綜上所述，膠片放映設(shè)備的色溫由膠片本身和設(shè)備生產(chǎn)工藝所決定，只能通過后期匹配來加以控制。數(shù)字放映設(shè)備的色度校正實(shí)際是補(bǔ)償數(shù)字放映設(shè)備光路和影院環(huán)境對(duì)放映影片色彩正確還原的影響，而不是影片后期制作，服務(wù)器信號(hào)的解碼以及輸出可能引起的色彩誤差。無論是膠片放映設(shè)備還是數(shù)字放映設(shè)備，只有對(duì)色彩有效地控制和校準(zhǔn)，才能使影片在銀幕上得以真實(shí)，美麗地呈現(xiàn)。