数字时代和胶片时代电影色彩规范对比和校准详解

薛公博

（广东广播电视台广播电视发展中心）

【摘要】电影工业从胶片时代走进了数字时代。单就电影放映设备方面可谓发生了革命性的巨变！本文将从色彩规范入手，详细探讨胶片及数字放映设备的色彩规范原理的区别和联系，以及在数字放映设备中，运用软件进行色彩校准的相关知识。

【关键词】色温 色度 色彩校正 色度坐标

通常，在电影放映设备的测试项目中，色温以及亮度两项基

本决定了放映设备投射画面的真实色彩及质感层次是否能够被准确地还原和呈现。由于人的双眼对色彩辨别及感知能力相较亮度的感知能力较弱，因此较易被忽略。但是，如果要追求逼真绚丽的影像效果，就有必要对放映设备的色彩进行严格地把握和适度的校准。胶片放映设备和数字放映设备的色彩规范的区别和联系。本文将详细探讨。

首先，胶片放映设备和数字放映设备对色温（Color Temperature）和色度（Chromaticity）均有其相应的规范。其中，胶片放映设备以色温定标，数字放映设备则以色度定标。这些定标方式均指观影仓（即影厅）中观众的双眼对画面色彩主观感受的度量方式，受到包括光源、反光镜、放映设备光路、镜头、放映窗玻璃、银幕特性、环境暗光等综合因素的影响。根据《数字影院质量——银幕亮度等级，色度和均匀度》（SMPTE 431-1-2006）标准提出，放映画面期望达到最高的有效精度，最重要的是色度的运用，建议对色彩修正和匹配进行有效地控制。

根据《数字立体声电影院和技术标准》（GY/T183-2002），胶片放映设备的银幕反射光的色温为：5400±400K。两部放映设备色温差小于70K。实际色温值应介于5000和5800K之间。数字放映设备用色度来表示。根据《数字影院暂行技术要求》（GD/J017-2007），其白点的色度坐标标称值为x=0.3140，y=0.3510，x与y的允许误差分别为±0.006。色温和色度是描述同一物理量的不同方式，换算公式如下：

n=（x-0.3320）/（y-0.1858）

T=-437n3+3601n2-6861n+5514.31（K）

n为系数，T为色温

当x=0.3140，y=0.3510时，计算可得出相对色温为6325K，但是这样与胶片放映设备所对应的色温5400K有相当大的差距。原因是上述公式并不是增函数或减函数，这样就需要在误差允许的范围内对八组色坐标值逐一进行计算，从而确定对应的色温范围。通过计算可以得出数字影院暂行技术要求规定的白点色度坐标所对应的色温在6010—6630K之间。这个数值高于胶片放映设备的色温值。

因为设计以及生产工艺等方面的不同，影响胶片放映设备和数字放映设备色度及色温的因素有所不同。

胶片放映设备中，影响色度的因素包括：镜头、反光镜、氙灯。相互之间色温要匹配，否则将造成偏差。通常，胶片放映设备均以双机模式放映，两组氙灯和反光镜的类型也需要相近。胶片放映设备的氙灯、反光镜等物品均未明确标示其色温，只是在购买及安装时尽量作到匹配。但是，如果最初无法正确匹配，所产生的色温差，后期将矫正乏术。

数字放映设备通常采用单机放映模式（除IMAX等巨幕项目采取双机模式）数字放映设备的光路较为复杂，影响色温的环节较多。其中包括氙灯、反光镜、UV镜、导光柱、冷镜、折射镜等。其中，冷镜、折射镜及引擎内棱镜表面镀膜会对色度有所影响。因此，数字放映设备的光路的结构比较复杂。尽管数字放映设备在出厂前均已进行了色彩校准，但是，在实际当中，影城由于银幕、3D设备以及观众所配戴的眼镜等因素造成的影响，现场仍需要对数字放映设备的2D以及3D影像的色彩分别进行校准。

中国国内各院线影城，目前所使用的数字放映设备主要以BARCO、CHRISTIE、NEC等为主。其核心部件DMD成像芯片以及图像处理板基本都是由TI公司统一设计并提供的。在此核心基础上，各数字放映设备商开发了属于自身品牌可视化软件界面。各品牌设备可运用软件方便，快捷、准确的对数字放映设备的色度值进行校准。使得经过校正的三基色及白光色度坐标落在符合DCI规范的色度坐标范围之内。

数字放映设备的各品牌产品所使用的校色原理基本一致。都是将实际测量值输入软件，由数字放映设备经过计算后自动补偿来实现。DCI标准色坐标表：

以BARCO数字放映机为例，具体阐述使用Communicator软件进行色度校正的内容。首先关闭影厅和放映机房光源，并在影厅观众区内选取最佳测量点。然后，打开Communicator软件，以工程师身份登录，进入“安装”——“色彩校正”菜单（如图1所示）。选择“Measure Native Colors”菜单，在影厅的银幕上依次放映红、绿、蓝、白四种颜色的测试光，用符合SMPTE标准的色度计在影厅观众席的中间位置测出各种测试光的色度坐标，并把实际测得的数值（x，y）输入相对应颜色的方框中（如图2所示），存储并命名生成一个色度文件为“Measure Colors”，执行“应用并退出”按钮，放映机会将测量值写入到色度文件中，并处于激活状态。接下来打开“Select target Colors”菜单，通常选取“Color Verification”作为目标色彩文件（TCGD）执行色度值自动校正。最后，打开“Verify Corrected Colors”菜单验证校色是否合格。激活并放映白光测试图，用色度计在影厅观众区内同一个最佳测量点再次测量色度坐标是否落在x=0.314，y=0.351，误差在0.006范围之内，则表示校正合格。如果误差范围超出0.006，则需要再次进行以上所述步骤，直至校正达到合格。如果影城使用一台数字放映机放映3D影片，应视不同类型的3D设备及眼镜对色彩的影响，对放映机进行再次校色。以目前普遍使用的偏振3D系統设备为例，在镜头前配备偏振镜，并在色度计前配备3D眼镜，按照上述步骤进行校正，存储并生成另一个色度文件“Measured Colors 3D”，确保放映3D影片有准确的色彩还原。

以下是某影城数字放映设备色度校正前后的实测数据。

通过实际测量，数据输入，软件校正等相关步骤后，可以得出结论；数字放映设备是可以通过其软件功能生成色度文件，实现对放映设备的图像色彩进行补偿，从而达到校正的目的。

综上所述，胶片放映设备的色温由胶片本身和设备生产工艺所决定，只能通过后期匹配来加以控制。数字放映设备的色度校正实际是补偿数字放映设备光路和影院环境对放映影片色彩正确还原的影响，而不是影片后期制作，服务器信号的解码以及输出可能引起的色彩误差。无论是胶片放映设备还是数字放映设备，只有对色彩有效地控制和校准，才能使影片在银幕上得以真实，美丽地呈现。