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從人眼視覺特性談高品質觀影體驗的營造

編輯:格非兒 文章來源:數字展示在線 發布日期:2020-7-7 7:52:58

  對于放映行業而言,在6個月中,除了因疫情停映帶來的直接問題之外,還有一些變化正在悄悄的影響著放映行業:一方面移動互聯讓越來越多的線上娛樂方式在沖擊著傳統影院消費市場;另一方面,線下停映而選擇的線上免費放映的賀歲檔影片《囧媽》,也宣告著院線窗口期被打破…

  如何幫助影院構建與其它娛樂方式,流媒體,顯示終端等之間的差異化體驗,是影院在后疫情時代可能面臨的最重要,也是最棘手的問題。說到這里就不得不提到吸引人流的三要素之一的“觀影體驗”。

  電影畫面和帶給人眼的視覺感知,離不開電影放映系統。其實電影放映系統就是完全基于人眼視覺特性來設計和顯示的,想要了解放映機如何提升觀影體驗,首先我們就需要先了解下人眼的視覺特性。

  人眼亮度感知

  首先人眼是由角膜,虹膜,晶狀體,視網膜等構成的,其中視網膜上的桿狀細胞與錐狀細胞則幫助我們獲取光學信息,如下圖1。桿狀細胞只能區分亮度,無法分辨顏色,錐狀細胞則可以同時分辨亮度和顏色。人眼亮度感知可以分成三個特性:

  1.明視覺響應:大于或等于3cd/m2的視場亮度后,視覺由錐狀細胞起作用。

  2.中間視覺響應:視場亮度從3cd/m2 降到3x10-5cd/m2人眼逐漸由錐狀細胞轉向桿狀細胞響應,此時共同作用。

  3.暗視覺響應:小于或等于3x10-5cd/m2的視場亮度之后,視覺由桿狀細胞起作用。

從人眼視覺特性談高品質觀影體驗的營造

圖1 人眼構造

  亮度是一切的視覺感知的基礎。有了亮度我們才能分辨物體細節和感知不同的顏色。過低的亮度和過高的亮度,都會降低我們對于色彩和物體細節的分辨力,如圖2。

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圖2亮度過低會降低人眼對于色彩和物體細節的感知

  人眼分辨力

  人眼的分辨力代表著人眼可以分辨物體細節大小的能力,可是由于感光細胞的分布以及本身的缺陷(年齡,視力下降,物體對比度等),實際上分辨能力大致在1~1.5角分左右,所以小于1.5角分就可能與背景“融合”在一起了。

  舉例說明:

  1角分=1/60度 如果有一個人的眼睛分辨力大約是1角分的話,在1m處能夠看到的最小物體(約等于弧長)大約在0.291mm。

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Ө=物體的在人眼視網膜中成像的夾角,單位角分

L=觀看距離,d=物體實際大小

  所以人眼分辨力同時也被畫面分辨率和觀看距離所決定,擁有更小像素的4K畫面會在人眼感受中比2K畫面更加細膩無“顆粒感”。

  人眼顏色感知

  人眼在明視覺范圍內錐狀細胞可以分成能感受短波(藍),中波(綠)和長波(紅)的不同細胞,如下圖3

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圖3人眼視網膜上三種顏色的錐狀細胞

  理論上人眼可以在日常的日光下(5500-6500K色溫)識別大概1000萬種以上的顏色。下圖4為CIE1931色彩空間,馬蹄形色彩區域為人眼在自然界中能看到的所有顏色。越接近邊緣顏色飽和度越高。

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圖4 CIE1931色彩空間

  更多的顏色和更高的飽和度可以增加我們人眼感知顏色信息量,同時增加畫面的明亮感,如下圖5所示。

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圖5更多的顏色更高飽和度的表現對比

  人眼對比度感知

  對比度在人眼中的感知就是明暗物體刺激錐狀細胞或者桿狀細胞量的差值,我們可以簡單把他們分成四種不同的對比度。

 。1)人眼的亮度感受范圍在虹膜的幫助下是非常大的。大致可以感覺到10-3~106cd/m2的亮度范圍,但是這種明暗刺激在時間上是分開的,也叫分時對比度。

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人眼亮度范圍

 。2)兩個發光物體相鄰時,同時出現在我們眼中,這兩個物體的差異對于人眼的感知的刺激,這種叫同時對比度。

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同時對比度

 。3)當人眼在同時觀察物體背景和物體本身時,它們之間人眼所能感受到的亮度差異,也會影響到我們對物體本身的感知。這種對比度我們稱之為韋伯對比度。

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  Ib=物體背景亮度,I=物體亮度,Cw=韋伯對比度

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韋伯對比度

 。4)相鄰兩個物體的亮度差異會對人眼分辨力的產生影響,相鄰兩物體明暗差異越大,我們看的越清楚,差異越小我們就看不清楚,這種我們也稱為邁克爾遜對比度。

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  Imax=亮物體,Imin=暗物體,Cm=邁克遜對比度

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  •人眼感受亮度范圍根據虹膜的調節而改變,從而讓我們感覺到不同場景的亮度變化和差異。

  •同時對比度和韋伯對比度都可以增加我們人眼感知物體的層次細節,圖像越清晰醒目,同時也可以豐富畫面的色彩更加鮮明艷麗;反之,則會讓整個畫面都灰蒙蒙的。

  •邁克遜對比度則會和人眼分辨力共同作用影響到我們能看到或者分辨的最小物體,這對于畫面細節的提升,清晰度等起著關鍵性的作用。

  亮度,顏色,分辨力,對比度這些都是人眼非常重要的特性,它們也直接決定了觀影體驗。因此放映系統是否能真正的在觀眾觀影時表現出合適的亮度,顏色,分辨力,對比度等就顯得尤為重要。大銀幕所能夠提供的差別化的觀影感知,讓影院擁有著不可替代的吸引力。在“后疫情時代”,只有通過軟硬件設備的支持,讓銀幕的視覺表現力發揮到極致,才能更好的吸引影迷回歸并堅守大銀幕。


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