數字時代和膠片時代電影色彩規范對比和校準詳解

薛公博

（廣東廣播電視臺廣播電視發展中心）

【摘要】電影工業從膠片時代走進了數字時代。單就電影放映設備方面可謂發生了革命性的巨變！本文將從色彩規范入手，詳細探討膠片及數字放映設備的色彩規范原理的區別和聯系，以及在數字放映設備中，運用軟件進行色彩校準的相關知識。

【關鍵詞】色溫 色度 色彩校正 色度坐標

通常，在電影放映設備的測試項目中，色溫以及亮度兩項基

本決定了放映設備投射畫面的真實色彩及質感層次是否能夠被準確地還原和呈現。由于人的雙眼對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，就有必要對放映設備的色彩進行嚴格地把握和適度的校準。膠片放映設備和數字放映設備的色彩規范的區別和聯系。本文將詳細探討。

首先，膠片放映設備和數字放映設備對色溫（Color Temperature）和色度（Chromaticity）均有其相應的規范。其中，膠片放映設備以色溫定標，數字放映設備則以色度定標。這些定標方式均指觀影倉（即影廳）中觀眾的雙眼對畫面色彩主觀感受的度量方式，受到包括光源、反光鏡、放映設備光路、鏡頭、放映窗玻璃、銀幕特性、環境暗光等綜合因素的影響。根據《數字影院質量——銀幕亮度等級，色度和均勻度》（SMPTE 431-1-2006）標準提出，放映畫面期望達到最高的有效精度，最重要的是色度的運用，建議對色彩修正和匹配進行有效地控制。

根據《數字立體聲電影院和技術標準》（GY/T183-2002），膠片放映設備的銀幕反射光的色溫為：5400±400K。兩部放映設備色溫差小于70K。實際色溫值應介于5000和5800K之間。數字放映設備用色度來表示。根據《數字影院暫行技術要求》（GD/J017-2007），其白點的色度坐標標稱值為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，T為色溫

當x=0.3140，y=0.3510時，計算可得出相對色溫為6325K，但是這樣與膠片放映設備所對應的色溫5400K有相當大的差距。原因是上述公式并不是增函數或減函數，這樣就需要在誤差允許的范圍內對八組色坐標值逐一進行計算，從而確定對應的色溫范圍。通過計算可以得出數字影院暫行技術要求規定的白點色度坐標所對應的色溫在6010—6630K之間。這個數值高于膠片放映設備的色溫值。

因為設計以及生產工藝等方面的不同，影響膠片放映設備和數字放映設備色度及色溫的因素有所不同。

膠片放映設備中，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，膠片放映設備均以雙機模式放映，兩組氙燈和反光鏡的類型也需要相近。膠片放映設備的氙燈、反光鏡等物品均未明確標示其色溫，只是在購買及安裝時盡量作到匹配。但是，如果最初無法正確匹配，所產生的色溫差，后期將矯正乏術。

數字放映設備通常采用單機放映模式（除IMAX等巨幕項目采取雙機模式）數字放映設備的光路較為復雜，影響色溫的環節較多。其中包括氙燈、反光鏡、UV鏡、導光柱、冷鏡、折射鏡等。其中，冷鏡、折射鏡及引擎內棱鏡表面鍍膜會對色度有所影響。因此，數字放映設備的光路的結構比較復雜。盡管數字放映設備在出廠前均已進行了色彩校準，但是，在實際當中，影城由于銀幕、3D設備以及觀眾所配戴的眼鏡等因素造成的影響，現場仍需要對數字放映設備的2D以及3D影像的色彩分別進行校準。

中國國內各院線影城，目前所使用的數字放映設備主要以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公司統一設計并提供的。在此核心基礎上，各數字放映設備商開發了屬于自身品牌可視化軟件界面。各品牌設備可運用軟件方便，快捷、準確的對數字放映設備的色度值進行校準。使得經過校正的三基色及白光色度坐標落在符合DCI規范的色度坐標范圍之內。

數字放映設備的各品牌產品所使用的校色原理基本一致。都是將實際測量值輸入軟件，由數字放映設備經過計算后自動補償來實現。DCI標準色坐標表：

以BARCO數字放映機為例，具體闡述使用Communicator軟件進行色度校正的內容。首先關閉影廳和放映機房光源，并在影廳觀眾區內選取最佳測量點。然后，打開Communicator軟件，以工程師身份登錄，進入“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、白四種顏色的測試光，用符合SMPTE標準的色度計在影廳觀眾席的中間位置測出各種測試光的色度坐標，并把實際測得的數值（x，y）輸入相對應顏色的方框中（如圖2所示），存儲并命名生成一個色度文件為“Measure Colors”，執行“應用并退出”按鈕，放映機會將測量值寫入到色度文件中，并處于激活狀態。接下來打開“Select target Colors”菜單，通常選取“Color Verification”作為目標色彩文件（TCGD）執行色度值自動校正。最后，打開“Verify Corrected Colors”菜單驗證校色是否合格。激活并放映白光測試圖，用色度計在影廳觀眾區內同一個最佳測量點再次測量色度坐標是否落在x=0.314，y=0.351，誤差在0.006范圍之內，則表示校正合格。如果誤差范圍超出0.006，則需要再次進行以上所述步驟，直至校正達到合格。如果影城使用一臺數字放映機放映3D影片，應視不同類型的3D設備及眼鏡對色彩的影響，對放映機進行再次校色。以目前普遍使用的偏振3D系統設備為例，在鏡頭前配備偏振鏡，并在色度計前配備3D眼鏡，按照上述步驟進行校正，存儲并生成另一個色度文件“Measured Colors 3D”，確保放映3D影片有準確的色彩還原。

以下是某影城數字放映設備色度校正前后的實測數據。

通過實際測量，數據輸入，軟件校正等相關步驟后，可以得出結論；數字放映設備是可以通過其軟件功能生成色度文件，實現對放映設備的圖像色彩進行補償，從而達到校正的目的。

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