数字影院投影屏幕的考虑

时间:2009/03/15 来源:专业视听网

关键词:

    利用正确的屏幕技术能够最优化数字影院的放映。
    随着D-Cinema数字投影在全球的加速推出,本文回顾了应该考虑的屏幕问题。在现有的影院中,在大多数情况下,可能都没有必要改变屏幕,但是,改变屏幕可能有经济和性能上的好处。
    屏幕的亮度
    SMPTE标准对影院会堂的35mm电影投影仪的屏幕亮度要求为:在屏幕的中心为16fL(55cd/m2)。对于数字投影仪,这些最小亮度标准被降低为14fL,因为数字投影不存在跟35mm投影有关的快门运动造成的光线损耗。屏幕亮度取决于落在屏幕上的光线的量—由投影仪产生(入射光)—以及反射回去的光线的量(反射光)。
    入射光严格地依赖于:
    —与灯源有关的因素—功率、灯的类型和灯龄;
    —如何设置投影仪以校正屏幕的宽高比以及正被显示的电影内容,这可能导致可用光线的重大损失;
    —其它光线损失(即通过端口玻璃等等);
    反射光线依赖于屏幕的反射因素:
    —本质上就是屏幕的“增益”;
    数字投影的灯源
    Barco、Christie和NEC 2K等公司的投影仪可以采用从1.6KW到6KW之间的各种规格的灯。这些灯可以是35mm投影灯房中采用的氙气灯,或者是专门为数字投影仪开发的新型氙气灯,以最大化亮度。(这种额外的亮度是通过采用更短的电弧、更高的气体压力和对阴极/阳极的组合来实现的,以增强灯的整体效率。)这些专用的灯产生15-20%以上的光线,但是,寿命更短且成本远远高于它们的标准氙气灯。
    电影屏幕的宽高比
    在这些2K投影仪中所采用的TI的DLP芯片的固有宽高比大约为1.9:1(DMD具有一个2048*1080单元的阵列),这种宽高比非常接近1:1.185的宽屏幕电影格式,但是,跟电影中常用的1:2.35的影院的电影格式有很大的不同。影院不得不具备显示影院和宽屏幕这两种格式的能力(有时侯还有其它格式)。当采用数字投影仪时,有两种实现方案。一种是全电子的方法,另一种是采用变形镜头。这两种方法都会产生具有一定变化范围的光损耗。如果在影院中的屏幕跟宽银幕的屏幕一样,那么,当以宽银幕的格式投影电影时,可以把投影仪设置为填充屏幕的整个宽度。这将采用DMD的整个宽度。DMD的超高部分由电子手段削平,因而大约损失20%的可用光线。
 

    当放映宽屏幕格式(1.85:1)的电影时,DMD的旁边能被削平。这甚至会损失更多的光线,但是,屏幕相应地更小,因此,在两种格式中的单位面积的光线是一样的。这种技术被称为“信箱”。
    作为一种替代方案,投影仪可以被设置为利用所有的DMD来填充宽银幕屏幕的高度,然后,采用变形镜头来扩展图像以填充屏幕的宽度。与信箱方法相比,这最大化可用的光线。然而,一些光线在通过镜头时被损失了。采用变形镜头的缺点在于镜头非常昂贵(大约1万英磅)。此外,在电影格式之间的不断改变意味着镜头的进出移动相对就可以电子方式改变,从而方便地实现自动化。非常大的宽银幕屏幕采用变形镜头可能是唯一的选项,目的在于获得所需要的屏幕亮度。
    当屏幕的宽高比为1.85:1时,电影格式之间的调节完全可以电子方法实现。对于宽屏幕电影,屏幕宽度被填充,它采用几乎所有的DMD阵列为1.9:1的DMD的固有宽高比。
    DMD阵列的高度被削平以实现宽银幕的图像—2.35:1的宽高比。这减少了宽银幕图像的可用光线的量,但是,因为宽银幕屏幕图像相应地小于1.85屏幕的图像,在两种电影格式中具有相同的单位屏幕面积可用光线量。
    [注释:对于35mm投影,当1.85屏幕的尺寸被减少以创建2.35的屏幕时,宽银幕图像有更多的可用光线(因为35mm投影仪对于宽银幕电影的门尺寸更大),并且在可用光线和不同的宽高比之间没有相同的自然平衡。因为在大型影院中越来越多地采用“固定宽度”的屏幕设置,特别是在美国,数字投影在这方面提供了超越35mm投影的好处。]
    屏幕反射
    影院的屏幕通常具有三种反射(增益)级:
    —暗淡白色
    1.0增益,如Harkness Matt Plus;
    —中等增益
    1.4增益,如Harkness Perlux 140;
    —高增益
    1.8增益,如Harkness Perlux 180;
    三维屏幕通常具有更高的增益(如2.5)。增益是相对于参考标准测得的。所有Harkness的屏幕都是根据英国标准BS 5550测量的。增益级本质上显示了在轴向上的相对光线反射(严格地离轴5度),因此,1.8增益的屏幕要比1.0增益的屏幕在轴向多反射80%的光线。
    利用增益屏幕因而提供了一种替代的方案(其它条件都一样),采用更亮的灯来实现屏幕的亮度。一般地说,屏幕越大,采用具有较高增益级的屏幕就越有吸引力。利用真正的大屏幕,高增益屏幕可能是唯一的实际选择。下表给出了利用不同的屏幕尺寸/增益级实现14fL所需要的入射光级。给定灯与屏幕之间的光线损失的范围,灯输出的光线要求可能比入射光线的要求大得多。这还忽视了可能的“投射”效应(从投影仪到屏幕的距离)。
表:实现14fL所需要的流明。

屏幕增益

屏幕宽度/宽银幕格式

12.2m

15.2m

18.3m

21.3m

1.0

2500

14900

21500

29200

1.4

6800

10600

15300

20900

1.8

5300

8300

12000

16200

    视角
    为了实现增强的增益级,屏幕必须具有较强的方向性并比暗淡的白色屏幕反射更多的光线。当在轴向观看时,任何屏幕的亮度都是最亮的,并且随着偏离轴的角度的增加而降低(因此称为视角)。
 
    对于较高增益的屏幕,视角高达20-25度的情况下,亮度的降低通常是可以接受的。对于大多数影院,这种亮度随着视角的增加而降低的情况并不是问题,因为绝大多数座位都在25度角之内(上图)。
    把增益屏幕弯曲一个角度,可以把亮度下降的效应最小化。因此,推荐把增益为1.4或以上的屏幕弯曲。推荐的弯曲度为5%。
    数字投影仪具有比35mm投影仪更均匀的固有光线分布,因此,在屏幕边缘的光线降低是不太引人注目的。

    要考虑的经济因素
    增益屏幕容许灯泡具有较低的额定功率。对于灯泡昂贵的数字投影仪来说,这在财务上有巨大的好处。利用增益屏幕,就有可能采用标准的灯取代专用的高功率灯;或有可能采用较低功率的灯。
    因为较低功率的灯也具有较长的寿命并消耗较少的电力,采用增益屏幕有多方面的成本好处。这让用户在一年内就能回收昂贵的增益屏幕的成本。
    在屏幕上的像素尺寸之间的干扰以及屏幕的穿孔图(perforation pattern)可能造成在屏幕上的可见带(也称为叠纹)。在大多数电影院的屏幕上,利用2K投影仪不太可能出现穿孔图/孔的尺寸。如果出现这种情况,推荐采用具有较小孔的不同的穿孔图。为了避免当关闭观看时看见孔,这可能是有必要的。
    测量影院屏幕增益
    当在现有的电影院中安装数字影院投影仪时,能够测量屏幕的增益是非常有用的。即使已经从原始屏幕制造商了解了增益,因为随着时间的推移,灰尘会增加,因而屏幕增益有可能下降。
    Harkness Screens提出了一种进行增益测量的方法,它是对英国标准方法的一种近似。SMPTE还有一种方法,但是,这种方法可能对大多数屏幕的增益存在相当大的高估。
    当安装数字投影仪时需要更换屏幕吗?
    在现有的电影院中,在许多情形下需要更换屏幕,但是,这应该考虑在下列环境中:
    —如果没有安装有增益的屏幕
    把屏幕更换为增益屏幕可能具有长期的经济好处;
    —如果现有的屏幕使用了5年以上
    该屏幕的反射性能会退化;在数字投影的安装上投入巨资;更换屏幕的成本相对较低,并且这将肯定给予最优化的性能;
    —如果图像之间存在干扰,几乎肯定要更换屏幕;
   —如果屏幕存在任何可见的暇疵。

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