tlci 演播室顯色性

1、電視照明用LED光源顯色性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)TLCI解析2015-12-14來(lái)源：1. ARRI China 2.中央電視臺(tái)技術(shù)制作中心制作部  作者：1.劉思南 2.王京池摘  要： 通常我們使用CRI來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)光源的色彩還原能力，但由于LED光源光譜非連續(xù)性的特點(diǎn)，這種評(píng)價(jià)方法產(chǎn)生了一些問(wèn)題，特別是采用彩色光源混成的白光照明環(huán)境，由于光譜與攝影機(jī)的感光芯片不匹配，表現(xiàn)出色彩還原的偏差，而用TLCI評(píng)價(jià)體系就更準(zhǔn)確，本文比對(duì)CRI, 對(duì)TLCI評(píng)價(jià)體系做簡(jiǎn)單地解析。關(guān)鍵詞： TLCI CRI LED 光譜 攝像機(jī)1. TLCI標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生國(guó)際照明委員會(huì)(

2、CIE)對(duì)顯色性的定義是：與標(biāo)準(zhǔn)的參考光源相比較，一個(gè)光源對(duì)物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果。許多年以來(lái)，人們一直用顯色指數(shù)CRI(Color Rendering Index)作為評(píng)判光源對(duì)真實(shí)色彩還原的能力。CRI是針對(duì)人的眼睛來(lái)確定的，是一個(gè)光源與標(biāo)準(zhǔn)光源相比較下在顏色辨認(rèn)方面的一種測(cè)量方式。它目前仍是一種得到普遍認(rèn)可的度量光源顯色能力的標(biāo)準(zhǔn)。在這評(píng)價(jià)體系中，鎢絲燈的CRI表現(xiàn)最好，幾乎可達(dá)到100，其他光源由于光譜的不連續(xù)性比鎢絲燈CRI都低。近幾年，在電影電視拍攝的照明環(huán)境中，LED光源的使用已經(jīng)非常普遍。由于LED光源發(fā)光原理和光譜分布的特殊性，有時(shí)候，CRI指數(shù)很高的光源，在電影電視的拍攝

3、環(huán)境下使用時(shí)，也會(huì)因光譜成份與攝像機(jī)的感光芯片彩色特性的不匹配，表現(xiàn)出輸出畫(huà)面顏色上的偏差。這些偏差雖然可通過(guò)后期調(diào)色的辦法來(lái)加以適度校正，但通常耗費(fèi)大量時(shí)間和成本，往往也不盡如人意。因此，這就需要一個(gè)新的度量標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠正確反映人眼對(duì)光源光色的感知程度，還要反映攝像機(jī)對(duì)光色的接收和色彩的還原程度。為此，前英國(guó)廣播公司BBC的工程師，光學(xué)專(zhuān)家羅伯特(Alan Roberts)先生與歐洲廣播聯(lián)盟(European Broadcasting Union，縮寫(xiě)為EBU)一起合作于2011年11月年提出了電視光源一致性參數(shù)(Television Lighting Consistency Index，

4、縮寫(xiě)為T(mén)LCI)，命名為T(mén)LCI-2012。它是通過(guò)光譜輻射測(cè)試儀對(duì)被測(cè)光源的光譜能量分布進(jìn)行測(cè)試，然后用分析軟件計(jì)算，得到TLCI的測(cè)試結(jié)果。2. TLCI標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容TLCI-2012是歐洲廣播聯(lián)盟(EBU)公布的在燈光生產(chǎn)企業(yè)和電影電視制作單位推薦的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，還不是一個(gè)國(guó)際上通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)是在英國(guó)廣播公司BBC電視臺(tái)的大力支持和積極推動(dòng)下的建立和完善的，目前已經(jīng)成為最為業(yè)界接受和通用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它是一種評(píng)估演播室燈光色彩表現(xiàn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。TLCI是用光譜輻射計(jì)對(duì)一個(gè)光源發(fā)出光譜能量分布進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算的。它通過(guò)數(shù)據(jù)分析，用0至100的數(shù)值來(lái)表示光源在電視照明環(huán)境中的色彩還原的表現(xiàn)程度

5、。數(shù)值的意義與CRI基本一致，但是也有很大的不同。對(duì)于CRI來(lái)說(shuō)，一個(gè)光源的顯色指數(shù)大于等于85，就認(rèn)為是適合于電視拍攝了，而TLCI-2012的數(shù)值是分得更加細(xì)致，詳細(xì)見(jiàn)表1。表1 光源TLCI-2012數(shù)值與后期調(diào)色之間的關(guān)系大家都知道，CRI的測(cè)量值是由規(guī)定的14塊顏色樣品在被測(cè)光源下呈現(xiàn)出的外貌與標(biāo)準(zhǔn)的參考光源下呈現(xiàn)出的外貌之間的差異來(lái)決定的。這些樣品都選自孟塞爾顏色樣品。如圖1展示了14塊標(biāo)準(zhǔn)CRI顏色樣品，前8塊通常用來(lái)測(cè)定一般顯色指數(shù)Ra(通常人們提到的CRI值就是指一般顯色指數(shù))，選取的TCS01TCS08具有中等飽和度與大致相同的明度，并且顏色范圍涵蓋了整個(gè)可見(jiàn)光譜。最后6塊

6、是特殊顏色樣品，TCS09TCS14很少使用，它們中除了有模仿歐洲人膚色與樹(shù)葉綠色外，還包括了飽和度更高的原色。圖1 CRI規(guī)定的14塊標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品TLCI標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試與CRI有些類(lèi)似，是由一張色彩對(duì)比圖標(biāo)顯示比對(duì)結(jié)果(如圖2所示)確定的。TLCI的測(cè)試色塊有24個(gè)，測(cè)試的結(jié)果基于每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比色塊在標(biāo)準(zhǔn)光源(標(biāo)準(zhǔn)光源是指色度和色溫都落在普朗克曲線(xiàn)的光源)的照射下，由電視攝像機(jī)輸出端畫(huà)面得到的色彩表現(xiàn)。這個(gè)色彩表現(xiàn)是指在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)高清電視監(jiān)視器上可以看到的色彩表現(xiàn)。圖2 TLCI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試色塊表TLCI標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果圖中會(huì)在每個(gè)測(cè)試色塊的中心插入一個(gè)小色塊。這個(gè)小色塊就是被測(cè)試的光源在同樣的測(cè)試

7、環(huán)境下，在攝影機(jī)監(jiān)視器上的色彩表現(xiàn)。在測(cè)試的時(shí)候，攝影機(jī)對(duì)每種顏色都是分別做過(guò)顏色平衡的，所以灰度級(jí)是準(zhǔn)確的。圖3和圖4是對(duì)兩個(gè)不同光源測(cè)試的結(jié)果圖，明顯看出第一個(gè)光源的TLCI測(cè)試結(jié)果要低于第二個(gè)光源。其中圖3測(cè)試的是市場(chǎng)上隨機(jī)抽測(cè)的一款白光LED聚光燈，圖4測(cè)試的是一只阿萊(ARRI)L7-C聚光燈的測(cè)試結(jié)果。圖3 一般LED白光聚光燈TLCI測(cè)試結(jié)果圖圖4 阿萊(ARRI)L7-C聚光燈TLCI測(cè)試結(jié)果圖圖5所示為一個(gè)包含TLCI完整數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果圖表。除了色塊圖，測(cè)試結(jié)果中還包括色彩校正建議表和光譜能量分布圖等內(nèi)容。圖頂端文字第一行描述的是被測(cè)光源的名稱(chēng)和它的相關(guān)色溫值(CCT)。括號(hào)

8、里的數(shù)值“-0.6”是指此光源色溫值偏離標(biāo)準(zhǔn)色溫曲線(xiàn)的偏差值，“+”表示偏向品紅色方向一邊，“-”表示偏向綠色方向一邊。當(dāng)偏差數(shù)值大于1的時(shí)候，實(shí)際測(cè)試意義就不大了。第二行的紅色文字表示的是TLCI測(cè)試結(jié)果數(shù)值，此光源的測(cè)試結(jié)果值是90。圖5 TLCI完整數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果圖表圖6 色彩校正建議表和光譜分布曲線(xiàn)在比色塊的右邊，還有一個(gè)色彩校正建議表和光譜分布曲線(xiàn)，圖6為局部放大圖。實(shí)際本光源TLCI已經(jīng)達(dá)到90，已經(jīng)達(dá)到播出標(biāo)準(zhǔn)，但測(cè)試結(jié)果仍然給出了如果還想要非常精確色彩還原度的話(huà)，校準(zhǔn)的方向。其中色彩校正建議表給出了圖像后期色彩校正的方向和程度，對(duì)12個(gè)不同的顏色區(qū)域(sector)，根據(jù)程度的

9、不同標(biāo)注了“+”和“-”，“+”表示增強(qiáng)，“-”表示向減弱，“+”“-”號(hào)的多少表示程度的強(qiáng)弱。每個(gè)顏色區(qū)域，標(biāo)出了亮度(lightness)、色相(chroma)和飽和度(hue)三個(gè)參數(shù)的校正建議。例如：第一行“紅(R)”和第二行“紅/黃(R/Y)”三個(gè)參數(shù)都不需要校正。第三行“黃(Y)”亮度和飽和度不需要校正，色相需要少許的減弱。第六行“綠/青(G/C)”亮度不需校正，色相需要少許減弱，飽和度需要較大程度的增強(qiáng)。TLCI完整數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果圖表中右下角標(biāo)注的是被測(cè)光源的可見(jiàn)光區(qū)域(波長(zhǎng)380nm至750nm)光譜能量分布圖。圖中淺藍(lán)色曲線(xiàn)為光譜曲線(xiàn)。 3.TLCI與CRI測(cè)試結(jié)果

10、比較通過(guò)上面的分析，我們不難看出TLCI與CRI的測(cè)試的目的和方法是不太一樣的，TLCI針對(duì)的是攝像機(jī)而CRI針對(duì)的是人的眼睛。但它們都用數(shù)字0至100的數(shù)值來(lái)表示光源的色彩表現(xiàn)能力。兩者之間的關(guān)系又是怎樣的呢?下面我們把光源的兩個(gè)數(shù)值比較一下就更明確了。圖7所示的是被測(cè)試光源的TLCI和CRI測(cè)試結(jié)果關(guān)系圖，每個(gè)黑點(diǎn)代表一個(gè)光源測(cè)試結(jié)果的坐標(biāo)位置，橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)值為CRI值，縱坐標(biāo)為T(mén)LCI值。從中我們可以看出，兩者并不一定呈線(xiàn)性關(guān)系。也就是說(shuō)CRI值高的光源，TLCI值不一定高。圖中粉紅的柱狀的右邊表示的是CRI值高于80的光源，這些光源中，TLCI值有高有低。從使用體驗(yàn)來(lái)看，就是肉眼看上去

11、顯色性高的光，它在攝像機(jī)鏡頭中的顯色性表現(xiàn)有好有壞。我們選取四個(gè)不同光源的測(cè)試結(jié)果點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明： A點(diǎn)表征的光源，其CRI值是92，但是TLCI值只有50，表示這個(gè)光源在肉眼看來(lái)，對(duì)色彩的還原度很好，但是在攝影機(jī)的輸出端，對(duì)顏色的還原度較差，這是一個(gè)不適合演播使用的光源;B點(diǎn)的CRI和TLCI值都高于90，這是一個(gè)肉眼看來(lái)和攝影機(jī)輸出都有很好色彩表現(xiàn)的光源，也適用于演播環(huán)境;C點(diǎn)的CRI值是70 不很高但TLCI值為90，說(shuō)明它肉眼下看來(lái)色彩還原度一般，但是適合演播使用;D點(diǎn)表征的是一個(gè)CRI和TLCI都低于50的光源，它在肉眼觀察下和攝影機(jī)輸出端的色彩還原度都很差，是一個(gè)不適于演播環(huán)境使用的光

12、源。圖7 多種不同LED光源TLCI和CRI測(cè)試結(jié)果關(guān)系圖究其原因，問(wèn)題在于CRI的測(cè)試和計(jì)算是基于人眼對(duì)顏色的分辨能力，而TLCI的計(jì)算也參考了攝像機(jī)對(duì)顏色的分辨能力。兩者對(duì)顏色的分辨原理相似，但有所差別。圖8、圖9所示分別是人眼對(duì)顏色的敏感曲線(xiàn)和一般電視攝像機(jī)對(duì)顏色的敏感度曲線(xiàn)。兩者敏感的波峰并不完全重合。圖8 人眼對(duì)顏色的敏感曲線(xiàn)圖9 攝像機(jī)對(duì)顏色的敏感度曲線(xiàn)在這種情況下，在人眼中顯示出的顏色可能與在攝像機(jī)輸出端顯示的顏色不一樣。同樣，在人眼中看起來(lái)一樣的5600K白光，在攝像機(jī)鏡頭中，對(duì)色彩的還原能力相差甚至很大。因?yàn)長(zhǎng)ED光源得到白光的方法不同，所得白光的光譜可能差別很大，圖10所示

13、是一個(gè)傳統(tǒng)的RGB混合產(chǎn)生白光LED光譜圖。圖10 傳統(tǒng)的RGB混成白光LED光譜圖圖11 傳統(tǒng)的鎢絲燈光譜圖這種RGB混合的白光光譜與傳統(tǒng)鎢絲燈的白光光譜(如圖11所示)比較差別很大。它是一個(gè)連續(xù)性很差的光譜。它的TLCI值只有20，CRI值是75。為了得到更好的TLCI值，各LED燈具生產(chǎn)企業(yè)也在用不同的辦法通過(guò)精心設(shè)計(jì)期望得到光譜分布更好，更適合于演播室播出環(huán)境的LED燈具。4.結(jié)束語(yǔ)如何選擇高質(zhì)量的適合電影電視照明環(huán)境的LED燈具，需要實(shí)踐去驗(yàn)證也需要標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。TLCI-2012反映了電視攝像機(jī)對(duì)照明環(huán)境的要求，提高了LED光源在影視照明中的應(yīng)用水平，為生產(chǎn)和使用LED燈具奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，目前是最為業(yè)界接受和通用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 參考文獻(xiàn)：1. Practical Sp