电影色彩因素在两个时代中的对比分析和数字放映设备的色彩校正详解

薛公博

【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，详细探讨影响胶片及数字放映设备的色彩因素的区别和联系，以及在数字放映设备中，运用软件进行色彩校正的相关知识。

【关键词】色度 色温 色彩校正 数字放映设备

通常，色温和色度能基本决定电影放映画面的真实色彩的还原度。想要得到人眼感官上真实、美丽的视觉效果，就要对电影放映设备的色彩进行严格地把握和适度地校准。

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为标准，数字放映设备则以色度为标准。这主要以观影仓（即放映厅）中观影者的双眼对画面色彩的主观感受来衡量，受到光源、镜头、放映窗、银幕特性等综合因素的影响。

根据《数字立体声电影院的技术标准》（GY/T183-2002），胶片放映设备的银幕反射光的色温为：5400±400K。实际色温值应该介于5000K和5800K之间。根据《数字影院暂行技术要求》（GD/J017-2007），在数字放映设备中其白点色度坐标值为：x=0.3140，y=0.3510，x与y的允许误差为±0.006。特别指出的是：色温和色度其实是同一物理量的两种描述方式。其中，部分换算公式如下：

n=（x-0.3320）/（y-0.1858）

T=-437n3+3601n2-6861n+5514.31（K）

其中：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就有了相当大的差距。其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各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》（GD/J017-2007）规定的白点色度坐标所对应的色温在6010K和6630K之间。

业界的共识是：由于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温及色度的因素有所不同。

胶片放映设备中，影响色温的因素包括：镜头、反光镜、氙灯等。相互之间要基本匹配，否则将造成色温偏差。通常，胶片放映设备均以双机模式放映，两组氙灯和反光镜等的类型也需要相近。胶片放映设备的氙灯、反光镜等物品在购买及安装时，在色温方面要凭借经验尽量作到匹配。

数字放映设备通常采用单机放映模式（特殊的双机巨幕项目除外）。由于数字放映设备的光路较为复杂，因此，影响其色度的因素也较多，包括：氙灯、反光镜、UV镜、导光柱、冷镜、折射镜等。其中，冷镜、折射镜以及引擎内棱镜表面镀膜会对色度的影响较大。尽管数字放映设备在出厂前均需要进行色彩校正。但是，在实际情况中，各影城由于银幕、3D设备以及观众所配戴的3D眼镜等因素造成的影响，现场需要系统工程师对数字放映设备的2D以及3D影像的色彩分别进行校准。

目前主流的数字放映设备，其核心部件大都为：DMD成像芯片以及图像处理板。在此核心基础上，各数字放映设备商开发了属于自身品牌的可视化软件界面。各品牌设备可运用软件，方便、快捷、准确地对数字放映设备的色度值进行校准。经过校准，使红、绿、蓝、白色度坐标在符合DCI规范的色度坐标范围内。

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自动计算后实现校准。

DCI标准色坐标表：

接下来，以我接触的BARCO品牌数字放映设备为例，具体阐述使用其开发的Communicator软件进行色彩校正的内容（其他各品牌数字放映设备的色彩校正过程大体类似）。首先关闭放映厅光源（此时最好将放映机房光源一并关闭）。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”菜單，在放映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（如图2所示）在放映厅观众区的中部选择最佳位置测出各种测试光的色度坐标，并把实际测得的坐标数值（x，y）输入相对应颜色的方框中（如图3所示），存储并命名生成一个色度文件为“Measured Colors”，执行“应用并退出”按钮，放映设备会将测量值写入色度文件中，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）执行色度值自动计算校准。最后，打开“Verify Corrected Colors”菜单验证色彩校正是否合格。激活并放映白光测试图，用色度计在放映厅观众区内同一测量点再次测量色度坐标是否落在x=0.3140，y=0.3510，如果误差在±0.006范围之内，则表示校准合格。如果误差范围超出±0.006，则需要再次进行以上所述步骤，直至校准达到合格。如果影城使用一台数字放映设备放映3D影片，还应视不同类型的3D设备及3D眼镜对色彩的影响，对数字放映设备进行再次的色彩校正。以目前普遍使用的偏振3D系统设备为例，在放映设备镜头前配备偏振镜，并在色度计前配备3D眼镜，模拟观影者的实际观影状态，按照上述步骤进行色彩校正，存储并生成另一个色度文件“Measured Colors 3D”，以确保放映3D影片时有与放映2D影片同样准确的色彩还原。

以下左右两组数据为某影城数字放映设备2D色彩校正前后的实际记录。

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：数字放映设备是通过其软件功能生成的色度文件，实现对数字放映设备进行色彩校正的。

通过对胶片放映设备及数字放映设备色彩规范中色温、色度的分析，我们不难看出：胶片放映设备的色温更多的是由设备本身的生产工艺以及内部的相互匹配所决定。数字放映设备的色度则更多地通过品牌各自开发的色彩校正软件对数字放映设备在实际影院环境中的校准，来实现对色彩的正确还原。只有色彩得到精确地校准，才能使影片在银幕上得以真实，美丽地呈现。