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      銀幕增益,真的越高越好嗎?

      來源:投影時代 更新日期:2022-10-17 作者:pjtime資訊組

          流媒體對電影行業的沖擊以及消費升級的要求,電影的屬性越來越往體驗方向尋求突破。近幾年電影行業內陸續出現了高幀率(HFR)、高動態范圍(HDR)等技術, 對銀幕畫面亮度的要求也越來越高。除了放映機的輸出光通量以外,銀幕增益也成為決定電影畫面亮度的關鍵因素之一。

          傳統金屬銀幕采用噴涂鋁粉的方式來制作銀幕表面的反射層,市面上比較常見的金屬銀幕多為2.4增益,有部分廠商推出2.8和3.2增益金屬銀幕,但受總反射率較低的影響在影院的實際應用案例較少。以NAMOS納米銀幕為代表的新一代銀幕技術,采用真空鍍膜方式形成銀幕反射層,將光利用率從普通金屬幕的50%左右提高到了85%以上,在相同增益條件下,比普通金屬銀幕展現出更寬的半增益角和更均勻的畫面亮度,也使得高增益銀幕成為可能,追求高增益成為不少廠商或影院的唯一訴求。

          銀幕增益真的越高越好嗎?不賣關子,先說結論:銀幕增益與增益的角度依賴性,是一對相生相克的雙生兒,這是由能量守恒定律決定的,銀幕的角度依賴性指的是銀幕增益隨角度變化的曲線,而不僅僅是半增益角。兩者只有達致最佳平衡,才能呈現最佳的觀影效果,而不是單純看增益或半增益角數據,一味的追求兩者中的一個指標,必然導致另一指標的折損,過猶不及。好的銀幕標準不僅是畫面中心亮度高,更要畫面四周亮度變化均勻。

          下面我們從光在物體表面反射的基本物理規律,結合影廳的實際使用條件,為大家進行科普,先說幾個概念:光在兩種物質分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象,叫光的反射。若反射面比較光滑,當平行光線入射到這個反射面時,仍會平行地向一個方向反射出來,這種反射就屬于鏡面反射,常見的鏡子就是典型的鏡面反射。若反射面比較粗糙,當平行光線入射到這個反射面時,表面會把光線向著四面八方反射,所以入射線雖然互相平行,由于各點的法線方向不一致,造成反射光線向不同的方向無規則地反射,這種反射稱之為漫反射。日常見到的各種物體表面大多為漫反射,例如粗糙的墻面,衣物表面等。影院使用的銀幕,其表面是典型的漫反射。

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          在漫反射中,不同的表面特性,其散射特性也不同。理想漫反射表面稱為朗伯體表面,反射光強度的空間分布符合余弦定律,其在不同角度的輻射強度會依余弦公式變化:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          但在實際中,物體表面均不滿足理想散射的條件,而是反射光強具有高斯分布的散射,其散射強度滿足公式:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          反射光強最大的位置位于入射光的鏡面反射方向,如下圖:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          下面我們來看影廳的實際情況,以常見兩個20米巨幕影廳為例,具體尺寸數據如下:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          在1.2投射比的20米巨幕情況下,銀幕最左側位置的光線以偏離此處銀幕法線13°角度入射,首排最右觀眾觀看銀幕最左側時的角度為52°,且入射光線與觀眾觀看的位置都在入射點法線的同一側。在1.45投射比條件下,銀幕最左側位置光線的入射角度減小至10°,首排最右側觀眾的觀看角度不變。

          通過模擬類似條件,我們對銀幕表面反射特性測試發現,以入射光線的鏡面反射方向為中心,反射光強向兩側逐漸變小,反射特性基本遵循高斯分布規律,反射光強最大位置與入射光分別位于法線的兩側,角度基本對稱。銀幕增益越高,隨角度變化越明顯。

       

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          低增益銀幕斜入射時反射光強隨反射角度分布

       

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          高增益銀幕斜入射時反射光強隨反射角度分布

       

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

      3.9以上高增益銀幕斜入射時反射光強隨角度分布

          3.9以上的高增益銀幕,在52°反射角度情況下,其增益已經降低至0.02以下,基本沒有光線反射能力。理論上,銀幕左側的光強僅為銀幕右側光強的幾十分之一,如下圖。當在左側觀看銀幕時,反之亦然。

       

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          因此,銀幕畫面左右兩側的光線被銀幕反射到兩側墻壁上,而不是被反射至觀眾區域,造成畫面左右兩側亮度嚴重不足的問題,當觀眾在右側觀看銀幕時,左側畫面亮度過低,而左側墻壁明顯被反射光照亮,如下圖:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          當觀眾從左側觀看銀幕時,則出現右側畫面亮度過低,且右側墻壁明顯被反射光照亮,如下圖:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          若影廳的側墻使用亮色調裝飾,此時光被進一步反射回至銀幕上,將大幅降低左右兩側銀幕畫面的幀內對比度。

          對于位于影廳中央的觀眾,在觀看時則出現銀幕畫面中間亮斑,銀幕四周亮度過低的問題,畫面亮度均勻性無法滿足日常電影放映要求,如下圖:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

          而優秀的影廳配置及銀幕設計,所呈現出的銀幕亮度比較均勻,肉眼觀察畫面四周與中心亮度差異不明顯,畫面整體觀感舒適,如下圖:

      銀幕增益,真的越高越好嗎?

      3.6增益納米銀幕實拍

          過高的銀幕增益將導致銀幕四周畫面亮度不足且呈現非線性變化,雖然測量的銀幕中心亮度數據較高,但實際觀影體驗時并無法感受到畫面整體亮度的提高,并且由于變化曲線不合理,雖然半增益角數據看起來不錯但畫面明暗變化非常明顯。

          選擇一款優秀的銀幕,應平衡銀幕增益與增益角度依賴性,搭配合理的影廳設計及放映機配置,才能獲得最佳的銀幕整體亮度及均勻性,讓觀眾得到更高質量的觀影體驗。

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