LED虚拟摄影棚的色彩保真度
原编者注：在封面图这三个分屏图像中，每个模特的左侧由LED幕墙布光拍摄，右侧由LED电影灯布光拍摄。电影灯布光的色域更广，更能准确地表现肤色。封面图中色相（hue）的差别可能不如屏幕上的明显。图源：美国电影摄影师协会成员克雷格·基夫（Craig Kief, ASC）
由克雷格·基夫（ASC）监督的本次测试中所探讨的布光问题，在LED虚拟摄影棚的制作环境中，基本上是全面存在的。
用LED虚拟摄影棚拍摄让电影制作人得以利用屏幕本身的光线创建大规模的交互式布光。这种交互光投射到演员、道具和实物布景设计上，为实景前景和虚拟背景之间的动态增添了额外的真实感。但是，光是靠使用屏幕光来为LED虚拟摄影棚中的场景布光可能会带来许多问题。
摄影指导（Director of Photography，缩写DP）克雷格·基夫（ASC）根据他在制作领域的经验，以及他和他的合作者为本专栏进行的一项测试得出结论：电影灯仍然是电影摄影师在虚拟摄影棚里工作时需要采用的重要设备。
本文采访了基夫和其他几位致力于帮助虚拟制作这个新领域发展的行业专业人士。
测试设置一览。图片由马克·朵林-鲍威尔（Mark Doering-Powell, ASC）拍摄
在LED虚拟摄影棚中拍摄时的主要挑战之一是匹配前景和背景的色相。电影制作人对前景元素的布光控制得越好，他们就越容易实现这一目标——然而，由于实物的感知色相取决于打在它上面的光的波长，因此，对这些色相的控制受限于光源的光谱带宽。
自称“色彩科学爱好者”的基夫在开始用LED虚拟摄影棚拍摄《搞鬼公馆大电影》（Muppets Haunted Mansion）（2021年10月上映）时，就预见到了挑战。“当我将光谱仪放在我们正在测试的LED幕墙上时，可以看到它的自发光色彩带宽非常窄，”他说，“光谱中有波峰和波谷，红色、绿色和蓝色中央有陡峭的波峰，青色、橙色和黄色则有明显的波谷。”
图注：光谱功率分布如图所示，LED幕墙的光由红、绿、蓝三色的窄带波峰组成，电影灯则有更均匀的光分布和更广的光谱。图中后侧的线条表示与LED相同开尔文温度的自然日光的光谱分布。
“全色彩光谱布光，或接近全色彩光谱效果的布光，对恰当表现皮肤色调来说至关重要，光线透过更深层的皮肤组织和血管，然后反射到摄影机上，图像就能呈现出恰当的皮肤色调，”基夫继续说道，“没有全色彩范围的布光，肤色就无法渲染恰当。”
为了进一步分析布光问题，不久前，基夫与ARRI的战略业务开发和技术营销副总裁史蒂芬·尤卡·布拉德利（Stephan Ukas-Bradley）在加州伯班克的ARRI创意空间进行了一系列的LED摄影棚测试。基夫用ARRI Alexa LF摄影机和Signature Prime镜头进行测试，另外还有两位电影摄影师马克·朵林-鲍威尔（ASC）和蒂姆•康（Tim Kang）以及一位摄影棚操作员安德鲁·乔治（Andrew George）帮忙。
“ARRI的摄影棚有一个15×25英尺（4.57×7.62米）的主幕墙和两个装在滚轮钢甲板上的15×8英尺（4.57×2.44米）的侧面幕墙。”基夫说。该团队沿LED面板顶部——不在摄影机视野范围内，为主幕墙贴了一条4×25英尺（1.22×7.62米）的白色图形条，以给测试对象提供背光。之后，他们在侧面LED面板上增加了一个4×8英尺（1.22×2.44米）的白色光盒作为主光源。基夫和他的搭档们发现，为了使屏幕达到最佳的色彩表现，摄影机的理想白平衡是在色温为6100K且绿色偏移值调为-1时取得的。
为了将面板输出的光与已知光源进行比较，基夫说：“随后，我们将测试的背光切换为ARRI SkyPanel顶灯，并将侧面光源切换为两个瞄准一张4×8英尺（1.22×2.44米）反光板的ARRI Orbiter。我们用Sekonic C-800光谱仪测了幕墙的色温，并调整了ARRI灯具，使它们的读数与幕墙的读数在光谱仪上完全匹配。
图注：光谱功率分布如图所示，LED幕墙的光由红、绿、蓝三色的窄带波峰组成，电影灯则有更均匀的光分布和更广的光谱。图中后侧的线条表示与LED相同开尔文温度的自然日光的光谱分布。
本测试中探讨的色彩保真度问题，在LED虚拟制作环境中基本上是普遍存在的。在很大程度上，这是由于LED技术开发的初衷并不包括将LED幕墙作为布光源，因为组成这些幕墙的面板是设计来直接观看的。起初，LED屏是供音乐会、广告牌和大屏幕演示使用的，因此，面板最重要的属性是直接看到的色彩和光谱响应。出于这个原因，制造商一直是基于RGB模式在选择LED发射器的，而这些模式都是为显示标准的色彩空间，如 Rec 709、DCI-P3 和 HDR 优化的。
相比之下，许多用于影视布光的专业LED设备的设计目的是再现整个有色光谱的最佳光谱分布。基夫说：“白光LED已显着改进，因为制造商在过去十年中一直专注于通过改进LED发射器中的荧光粉配方，以及增加额外的发射器——如 RGB LED 发射器，以及更近的琥珀色、青色、石灰绿和其他色彩来填补光谱，以提高色彩还原能力。”
目前已有一些专门针对LED幕墙的补光方案，其中包括 Sumolight 的 Sumosky —— 一种便携式、可调节的LED幕墙，用于为摄影机视野范围外的面板补光。该装置本质上是一大块半透明材料，背部是按比例排列的LED灯条；它可以像标准的LED幕墙那样输入像素映射的视频信号，但它还有用于模拟全光谱响应的LED白光灯泡，每条通道高达16比特。
另外一种补光方法是使用混合布光设备，这种方法结合了LED面板的视频播放性能和传统电影灯的模拟全光谱色彩还原。ASC 协会会员和 Kino Flo（美国的一家灯光系统公司）的总裁弗里德·霍赫海姆（Frieder Hochheim）目前正在研发一款产品，这款产品使用的像素间距没有摄影机视野范围内LED面板的密集、但发射器种类多，有助于获得更高的色彩保真度。
“这是一个建立在LED显示屏平台上的照明仪器，”霍赫海姆说，“它不是只有RGB，还外加了两个白色发射器。我们还编写了一个算法，可以从RGB中推断出白色，并可寻址单个发射器。这给了你一个产生（近乎）全光谱光源的面板，但是，这个面板也能够与虚拟摄影棚里其余LED面板同步，采用同样的像素映射和同步锁相。”
视频处理器充当实时内容输出和LED面板之间的通道，在LED摄影棚的现场色彩管理中也发挥了重要作用。LED摄影棚的选择之一是安装Megapixel VR公司的Helios视频处理器，该公司还有一个工具，“可以可视化各种不同制造商面板的色域和色彩空间的覆盖范围，”该公司的创始人杰里米·霍克曼（Jeremy Hochman）说，“它还可以绘制面板的离轴性能，这样，你就可以根据摄影机跟踪调整输出，以改善从不同角度拍摄面板内画面的镜头。这也有助于校正和规范特定面板的色彩，还可以将LED幕墙调到理想的摄影机内画面效果。”
“现在已有很好的色彩工作流基准了，”霍克曼补充道，“但随着制造商共同努力解决这个问题，也有很多改进的机会。”
出处：Noah Kadner | ASC
翻译：Jocelyn | 盖雅翻译小组
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