復制相同的燈光顏色
——關于燈光顏色傳輸的PLASA推薦標準

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

復制相同的燈光顏色
——關于燈光顏色傳輸的PLASA推薦標準

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春1

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

對顏色傳輸標準的幾個基本問題：顏色空間、RGB三原色點和白色點提出了建議，依此構建標準的基礎和框架。顏色傳輸標準的建立和實施必將給燈光顏色的定義和設定，顏色的轉換和控制，燈光顏色的一致性等帶來極大的好處。

顏色空間；顏色語言；CIE 1931x,y空間；RGB參數；HSI參數；色域；RGB顏色三角形

燈光顏色是舞臺燈光設計的主要元素之一。光色的一致性一直是燈光設計的重要課題之一。隨著LED光源和燈具的快速發展，對這個課題展開深入探討和研究顯得越發重要和迫切。同一臺彩色LED燈具如何復制相同的燈光顏色，不同制造商的彩色LED燈具如何獲得相同顏色的兩束燈光？當下制定相關的顏色傳輸標準非常必要，勢在必行。

1 對顏色傳輸標準化的需要

對于白熾燈和濾色片，標準化是容易做到的。在任何制造商的燈具前設置相同的濾色片，將在舞臺上獲得差不多相同的顏色。現在，使用LED光源替代白熾光源；那么，對于使用各自RGB版本的不同制造商的LED燈具，使用兩個不同的光源版本來獲得相同的顏色，其可能性如何呢？一個開發中的新標準——PLASA ANSI E1.54，力圖給控制臺提供標準化的顏色空間和顏色語言，以便能夠以明確的而與制造商無關的方式將顏色信息傳達給燈具。其目標是什么？十分簡單，就是復制相同的燈光顏色。

現今幾乎每家演藝燈具制造商都使用它們各自的RGB色域。LED燈具的色域通常是由燈具所采用的特定的紅、綠、藍LED光源的波長所定義的。精確的LED光源顏色的選擇是一種主觀選擇，并因不同的制造商而有不同的選擇。有些制造商喜歡飽和度高一點的紅色，有些制造商則喜歡飽和度高一點的藍色，等等。對于使用不同波長LED光源的每一家制造商，在制造商之間，甚至在同一家制造商的產品之間，沒有RGB控制設置的通用性。將一組RGB或HSI值發送給20臺不同的燈具，將獲得20個不同的顏色。圖1顯示僅來自三臺燈具的三個假想的不同的RGB色域。將控制指令“轉到艷紅色”發送到這三臺燈具，在舞臺上將導致產生三種完全不同的紅色，很可能沒有一種是燈光設計師所想要的結果。

在LED燈具發展進程中，這種情況很可能是發展中不可避免的一條路徑。在大多數情況下，單個有色LED光源的控制很少試圖依據任何顏色標準實施顏色校準或參考（筆者的意思是，通過直接控制，在控制臺上平滑推升紅色通道引起燈具點亮的只是它的紅色LED，而不是點亮LED光源的組合體以混合產生標準的紅色）。不過，情況在日益改善，燈具和LED技術在不斷發展，現在很多制造商以絕對參照基準標定它們的燈具，因而能夠提供由它們燈具所產生的符合標準化顏色定義的混合色。對一家制造商來說，運用哪一個顏色定義沒有特別的商業利益。然而，如果所有制造商都使用相同的顏色定義，這對整個行業有著相當大的利益！控制臺將能夠給所有燈具發送相同的信息，因而獲得相同的顏色。這種情況類似于DMX512成為標準之前的數字傳輸的初期。DMX512帶來的好處并不是說它絕對是最好的傳輸方法，但是每個人都在使用它傳達信息。我們再次需要同樣的舉措，但是需要確定的是顏色空間、顏色語言以及明白無誤的方法，以便精確地傳達我們所需要的那一個顏色。

2 如何獲得來自兩臺不同燈具的相同顏色

2.1 確定PLASA顏色空間

從控制臺向燈具明白無誤地傳達顏色信息有很多方法。或許對于標準化而言，最簡單的事情將是認同顏色空間，譬如圖1中用作背景標繪的熟悉的CIE 1931x,y空間。雖然CIE 1931空間已經被新空間所取代，譬如均勻性更好的新空間L*u*v*或L*a*b*，然而對于大多數人來說，它仍然是最熟悉的顏色空間。這些顏色空間都被我們用作標準，它們都覆蓋相同的顏色區域，因而，它們彼此都可以線性轉換。

建議1：PLASA顏色傳輸應使用CIE 1931 x,y顏色空間

雖然使用x,y空間是全面的和明確的，它是傳達最終顏色目標的極好方法；但是對于交叉漸變，它不是一個極好的顏色空間，對程序編制也不是非常直觀。如，色坐標（x,y）為0.5,0.2代表什么顏色？另一方面，用戶使用RGB（紅、綠、藍）或HSI（色調、飽和度、亮度）參數來處理、選擇顏色要更為熟悉。這些參數由許多控制臺所提供，顯得更為直觀。它們也提供顏色之間淡入淡出交替變化的較好的空間。很明顯，所建議的PLASA標準應該也為RGB和HSI提供標準。

2.2 考量PLASA RGB色域的選擇

對于演藝照明應用，在選擇RGB空間時有兩個主要的、潛在的互相沖突的要求。首先，被定義的RGB空間應該是很大的，足以包含用戶有可能想要產生的所有顏色。這就提示應該選擇非常大的顏色三角形，譬如在圖2中舉例闡明的那個三角形。然而在許可的顏色空間之外仍有大量的區域，因此，結果是漸變推桿上產生一大段空的區段，隨后伴之而來的是分辨率損失，以及在未定義顏色的區域里發生大量淡入淡出交替過程時出現的奇怪變化。

圖1 特定的LED光源所確定的任意RGB色域

圖2 在標定色域外有死角的大RGB色域

其次，用戶希望這個顏色空間是可以理解的，并希望其數學運算是簡單的。建議仍然包含全部法定的顏色空間的更小的RGB三角形是做得到的，但只能允許一個或幾個參數變成負數，這將引發潛在的數學問題，至少會引起混亂，仍然還有很多無用的區域。圖3顯示包含藍色縱坐標y值為負值的這種可能出現的RGB三角形。

然而，如果后退一點，那么問題就可以被簡單化了。如果考慮1931顏色空間中實際使用的那些區域，就會發現：

（1）全部的綠色不是都有用。

（2）現實世界的顏色并沒有充滿這個空間。

吳興區是湖州市的建筑石料開發利用基地。歷史上不合理的礦山開采造成了吳興區生態環境的破壞，資源的浪費，與生態文明建設要求不相符合。為解決這一問題，吳興區以實施“百礦示范、千礦整治”活動、“四邊三化”行動、“礦山復綠”行動為契機，2003年起采取規劃引導、分步實施，因礦制宜、分類治理，工程示范、典型引路等措施，持續深入開展礦山生態治理，消除安全隱患，改善礦區周邊生態環境，有效利用礦地。截至2017年底，累計治理廢棄礦山（關閉礦山）30余個，產出土地約3000余畝（其中復墾成耕地約2000余畝，已作建設用地利用約1000畝），為吳興區經濟發展、生態文明建設作出了貢獻。

用戶需要使用的是具有浪費空間盡可能小的顏色三角形，那將帶來良好的分辨率（尤其是在色調方面微小變化非常敏感的淡彩色），以及提供良好的淡入淡出效果。

筆者也不想白費力氣做重復工作。柯達（Kodak）已經在這個領域有了實踐，研發出ProPhoto顏色空間作為建議顏色空間以供成像和攝影使用，見圖4。

它具有如下特性：

（1）它是任何成像設備所能獲得的更大的顏色空間；

（2）只有非常小的無用或不能用到的顏色空間。有最佳使用的有效分辨率；

（3）無負值的x或y；

（4）它包含所有可能顏色的90%和所有真實世界顏色的100%。

“為了滿足行業對廣泛初始參考輸出量的擴充色域RGB顏色影像編碼的完整的、充分證實了的、可用的定義，ISO 22028的這一部分內容已經被開發。這個顏色影像編碼提供一種表示被參考的輸出影像的方法，這種輸出影像并不局限于能在典型監視器上被顯示的那些顏色的色域，就如同sRGB顏色編碼的使用，或者需要使用負的RGB色度坐標，這種情況就如同運用被擴展了的sRGB顏色編碼，例如bg-sRGB顏色編碼。”

“擴展色域的顏色編碼對于專業攝影應用特別適用。例如，用作公司標識的顏色可能超出了監視器色域的范圍，因此，需要被剪除或壓縮以減低彩色的飽和度。類似地，攝影印刷品可以包含超出監視器RGB色域的顏色。運用標準的參考輸出擴展色域的顏色影像編碼，包含這樣顏色的影像能夠被儲存起來，互換，操作，然后被印刷，而沒有限制或扭曲最終輸出的顏色。”

圖3 帶有負參數的RGB顏色空間

圖4 Kodak Prophoto顏色空間-ROMM RGB

這最后一句話對演藝行業同樣非常重要，運用少量的編輯表達筆者對這個項目所期望達到的目標。“運用顏色傳輸的標準參考色域，包含這些顏色的燈光場景可以被儲存、互換、操作，然后被輸出，而沒有限制或扭曲最終照明的顏色。”

如果采用相同的RGB色域作為PLASA標準，那么它可以被定義為如下。

建議2：PLASA RGB原色點的CIE 1931色度坐標

紅 x=0.7347，y=0.2653綠 x=0.1596，y=0.8404藍 x=0.0366，y=0.0001

2.3 PLASA白色點的CIE 1931色度坐標

ANSI和ISO標準的其余部分與我們的關系不大，尤其是它們利用D50白色點，這個白色點對應用并不是適當的白色點。而有人建議，演藝照明的標準白色點應采用3 200 K黑體輻射源的白光（3 200 K通常被用作劇場照明、濾色片樣本和燈光控制臺的標準白色點，因而是很熟悉的參考）。

白色點的選擇不應以任何方式限制顏色的選擇，明白這一點很重要。對于應用RGB或HSI參考量的顏色的全參考，不僅需要定義三角形的三個角，而且要定義R、G、B值都擁有時或其飽和度為零時所獲得的白色點。控制臺或燈具仍能夠以不同的白色點內在地運作，比如5 600 K或D50白色點，執行簡單的數學運算以便從一個白色點轉換成另一個白色點。PLASA標準的意圖將是提供默認的RGB色域和白色點，它們能夠被用作將想要的顏色從控制臺準確地傳達到燈具。應用3 200 K白色點達到這個目的。因此，白色點被定義為3 200 K的2°普朗克光源（Planckian source）。

建議3：PLASA白色點的CIE 1931色度坐標

白 x=0.4254， y=0.4044

至此，我們擁有了已定義了的RGB三角形和白色點，有可能導出方程式以實現變換，從x,y色坐標以及RGB或HSI來控制信號的輸入（或制造商可能選擇使用的任何其他的顏色空間）。正如此前筆者所提及的，這個標準背后的理念是，不應以任何方式限制燈光設計師的創作自由，或用戶和制造商在燈具或控制臺內想要做的顏色選擇。標準要做的全部是，提供一種將這個顏色毫不含糊或毫無混亂地從一個裝置傳向另一個裝置的手段。這個標準對用戶是透明的，正如DMX512被用作傳輸調光電平或電腦燈的位置時，它對用戶是透明的一樣。

圖5 RGB三角形色域外的顏色

2.4 假使燈具不能產生用戶要求的顏色時該怎么辦？

應用標準顏色空間和顏色語言，將不可避免地導致有的燈具被要求產生超出其色域的顏色。在這種情況下，將定義它會發生什么情況，以便使其失效也是不明顯的，并盡可能是可接受的。在這些情況中，最好的實現方法似乎是要求燈具應產生相同色調的顏色，但是需減少其飽和度直至其退入色域內。圖5顯示一個例子，一臺燈具具有R、G、B三角形顯現的色域。它能夠制作這個三角形內的任何顏色，但是三角形以外的顏色都不能產生。如果要求產生飽和的青色，如點1所示，它應減少其飽和度（即等同于沿著一直線往后向白點移動）直至這個彩色落入其能夠顯示的范圍。在這種情況下，它就將產生點2的彩色。它是一種具有相同色調的青色，但是其飽和度較低。這種飽和度變化誤差通常是可接受的，常常是不明顯的。

結論

控制臺和燈具制造商之間就顏色信息的標準傳輸方法達成的協議，顯著地增進了現代燈光系統的易用性，特別是應用多色LED光源以產生加法混合色的那些燈光系統。很大程度上類似于使用DMX512那樣，這份協議對本行業的好處是間接的，其好處來自于它將任何控制臺與任何燈具連接起來了，因而筆者對其引發的成果充滿信心。

因此，筆者認為有必要論述這個技術專題。此外，與DMX512一樣，作為一項標準，要取得成功，它必須要被制造商決定性多數所采納。僅有傳輸標準是不夠的，除非每個人都來使用它。它不是生命安全標準，不可能被立法，然而筆者確信，更多有進取心的制造商將會繼續推進這項工作，它的好處將變得越發明顯。雖然每個制造商的標定不是精確的（筆者并不期望它們是如此——這不是容易可以獲得的），甚至在完全沒有標定的系統內仍將運用通常的顏色語言更容易使用。顏色傳輸標準仍然會有變化，但是產生的顏色要比當下所獲得的更為接近。依筆者看來，作為一個行業，在能夠推進整個系統的顏色控制之前，它是必須采取的一個步驟。

這個建議是發展進步中的一項工作，如果每個人都同意，作為目標，盡可能快地成為PLASA ANSI標準。如果讀者對此有意見或想法，請立即告訴筆者，筆者確實喜歡聽到一些反饋。

（原文《Making the same color twice—A proposed PLASA standard for color communication》刊登于《Protocol》雜志2014年秋季刊。http://na.plasa.org/publications/protocol. html）

（編輯 張冠華）

Making the Same Color Twice - A Proposed PLASA Standard for Color Communication

Original / [USA]Mike Wood Translate / YAO Han-chun1
(1. Shanghai Theatre Academy China, Shanghai 200040, China）

Several basic problems of colour standard: color spaces, RGB trichromatic and white dots are proposed. And the basis of the framework of the standard was estanblished according to the suggestions. The establishment and implementation of color transfer standards would bring great benefits to the definition of the light color and settings, conversion and control of color, consistency of the light color.

color space; color language; CIE 1931x, y space; RGB parameters; HSI parameters; color gamut; RGB color triangle

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.10.006