数字影院银幕亮度及其保持探析论文

2020-09-26 02:37:57 79

近年来，数字大礼堂电影院在中国的大中型城市如雨后春笋般涌现，预计到今年年底将达到3万块银幕的规模。随着数字电影放映的飞速发展，放映质量的提高已成为国内外业界普遍关注的问题。今年，国家新闻出版广播电影电视总局多次印发文件并召开会议，要求所有剧院和剧院注意放映质量，维护广大电影观众的利益。电影放映的质量主要包括声音和光，例如响度，频谱和声音失真。图像的亮度，均匀性，对比度，色度和清晰度等。当前影院中最突出的问题是屏幕亮度。

亮度标准

屏幕亮度是指由投影仪投射在屏幕上的光形成的反射光的亮度。太亮会使人眼花and乱，太暗会使眼睛感到疲倦。因此，亮度指数是电影放映质量的非常重要的指标。目前，中国的国家标准规定，数字电影院中2D投影屏幕的中心亮度为48±10.2cd / m2（14±3fl）； 3D投影屏幕的中心亮度为13〜22cd / m2，中心参考值为16cd / m2（接近好莱坞标准4.5 fl）。我认为3D投影亮度指标是基于设备当前的技术条件，该指标值相对较低。从观看者观看3D电影的舒适性要求出发，随着投影设备条件的改善，尤其是激光光源的使用，此指标值的使用将相应增加。目前，DCI组织已为该指标提出了新的标准要求。推荐的标准是使用普通光源的单机3D投影的中心峰值亮度为7fl±2fl，使用激光光源投影或双屏投影的3D屏幕的中心峰值亮度为14fl±。 2楼因此，如何提高和维持符合规格的屏幕亮度是影院普遍关注的问题。

一些与胶片放映有关的光度学概念。在阐明影响屏幕亮度的因素之前，让我们首先了解一些概念：

1.光照强度。它由符号I表示，定义为光源在给定方向上以单位立体角辐射的光通量，在该方向上称为光源的发光强度，单位为坎德拉，符号cd。在此应注意的是，发光强度的概念是针对点光源的，或者发光体的尺寸相对于照射距离相对较小。 （我们目前使用的4KW氙气灯的发光强度约为14000cd。）

2.光通量。它由符号Φ表示。光源的表面在单位时间内发射所有方向的所有波长的光。对于辐射通量，对于不同波长的光，光源的辐射通量是不同的。我们将可见光范围内每个波长的光源辐射通量之和称为光源的光通量。对于点光源，它均匀地发出强度为I的光，辐射到周围的总光通量Φ=4πI； （4KW氙气灯的光通量约为Φ= 4×3.14×14000 = 175840lm。在我们的数字电影投影中，实际上可以将其投影到屏幕上以约18000lm的亮度使用。这称为有效光通量。） 3.照度和亮度。照度符号E是照在表面上的光的强度，定义为1lm。均匀照射1m2表面的光强度为1Lx，照度E =Φ/ S（S是被照射的表面积）。因此，照度与被照明物体的表面无关，而是相对于被照场所的概念（通常要求电影放映屏的照度为80-250lx）。亮度符号L是每单位面积在某个方向上的单位立体角。可以从定义中获知辐射光的强度，该亮度用于表面光源，并且可以是主动光源和被动光源。亮度表示小区域的亮度。它不仅取决于光源的光通量，还取决于等效的发光面积与反射会聚程度有关。对于无源发光表面，如果其所有方向的亮度相同，则该表面称为全扩散表面，并且该亮度与全扩散表面的照度值之间的关系为亮度公式L = K * E /π= K *Φ/ S *π，其中K是整个扩散表面的反射系数，而π是圆周。电影屏幕是无源发光表面，其与各种数量的关系遵循此规则。

目前，巴可氙气数字投影仪在中国市场使用简单的投影光路。从灯到透镜的光是投影仪光路的内部结构。要获得合适的屏幕亮度，请结合亮度公式L = K *Φ/ S *π可以看出，首先，必须相对于屏幕区域输出具有合适光通量（Φ）的数字投影仪模型。选择，然后必须选择具有合适反射系数（屏幕增益系数）的屏幕。其次，要注意采用合格的投影窗（我们已经对投影窗的透射率进行了比较测试。一个是沉阳汇博，另一个没有制造商标记，测量结果是：沉阳汇博的透光率分别为98％和91％。（相差很大）。对于3D电影院，当然必须考虑偏振和色分离的3D设备损失的光能。因此，在选择投影仪型号时，必须根据3D投影亮度标准的原理进行选择。

我们以DP2K-20C为例，并使用亮度公式来推导其支持的2D最大屏幕宽度条件下的屏幕亮度值。该指示器的计算条件规定屏幕增益为1.8，使用4K氙气灯亮度时当衰减为10％时，光通量为18000×（1-10％）= 16200lm，因此理论亮度值L = 1.8 ×16200÷（3.14×20÷2.39×20）≈55cd/平方米当然，这是全功率使用的氙气灯。的亮度值。在实际使用中，我们通常在2D投影期间将新氙气灯的功率设置为标称功率的80％至85％，因此其亮度应为44至46 cd / m2。此值也符合48±10.2 cd的规格。 / m2的要求。那么，为什么在3D投影期间建议的机器最大屏幕宽度为10米？我们还可以使用上述公式进行粗略估算。实际上，无论3D投影是使用主动还是被动设备（被动包括分色和偏振光），相对于2D投影而言，其光利用率都非常低。普通3D设备在2D投影过程中的光利用率只有10％到15％左右（尽管目前3D技术已经得到了很大的改进，双光和三光设备的光利用率已经提高到20％〜30假设我们要求屏幕亮度达到4.5fl（约为16cd / m2，光利用率为12％，屏幕增益为1.2，也使用根据上述公式进行变量转换，使S = K *Φ/ L *π= 1.2×16200×12％÷（16×3.14）≈46m2，宽屏的宽高比为1：2.39，因此可以计算得出的宽度约为10米。通常，在确定屏幕尺寸和增益后（注意屏幕增益不要尽可能大，太大会减少电影院的有效观看面积，降低屏幕的亮度均匀性，出现光晕等） ，通常较小选择低增益屏幕，巨型屏幕的增益不能大于2.8。使用上述方法通过计算获得理论光通量值（3D电影院应以3D计算）。正确添加边距后，您可以轻松选择投影机型号。屏幕亮度的测量在影院运行期间，为了确保电影放映的质量，有时需要测量屏幕亮度以分析影院投影设备的运行状态，以便进行有针对性的维护和维修工作。在设备上。屏幕测量有两种方法：直接测量和间接测量。直接测量方法是使用专用于胶片行业的点亮度计进行测量。步骤是打开投影仪的屏幕亮度测试信号。投影机输出稳定后，使用亮度计测量观众座位区域中心的屏幕中心亮度。距地面约1米，与屏幕正常距离5度。 （对于3D亮度测量，请打开3D设备并通过3D眼镜测量屏幕中央的亮度）。专业的亮度计，例如柯尼卡美能达ls-100亮度计，价格相对昂贵，一般影院设备不太可能，因此您只能要求影院线技术部门或其他专业公司来帮助您。间接测量方法是打开投影机的屏幕亮度测试信号。投影机的输出稳定后，使用照度计在屏幕上取一个点来测量屏幕照度（您可以在屏幕的中心区域选择更多点进行测量并取平均值） ，然后使用亮度公式计算亮度值。虽然有点麻烦并且值不是很准确，但是照度计市场上品种繁多，价格便宜，每个剧院都有条件。我认为这种方法更可行。

屏幕亮度的影响因素

使用数字投影仪一段时间后，通过测量，我们发现屏幕的亮度会明显降低超过安装期间的亮度，甚至在某些情况下亮度不符合标准要求。有两个因素会导致屏幕亮度降低。首先是屏幕的反射系数显着降低，这主要是由于屏幕表面灰尘污染导致的光反射率降低。您可以使用干燥的软刷定期擦拭屏幕表面。解决。如果屏幕受到严重污染或在特殊情况下（例如泛黄），则必须更换新的屏幕。第二个原因是投影到屏幕上的有效光通量显着降低，这是电影院屏幕亮度降低的主要原因。从数字电影投影的简单光路图，我们可以清楚地知道屏幕上的光是由投影机中光源的光碗收集并反射的，进入投影机的光引擎，然后通过投影镜头，最后穿过投影窗口被投影了，因此光源是我们大家首先考虑的问题。目前，我们通常使用氙气灯作为投影光源。氙气灯的各种型号（不同功率）的使用寿命不同。过度使用可能不仅会引起爆炸事故，还会导致屏幕亮度降低。其次，氙气灯的质量使玻璃外壳变黑，影响了光输出。反射杯和氙气灯的光轴调整不当，降低了反射杯的效率，导致光利用率低。因此，正确使用诸如氙气灯之类的光源是确保投影屏幕亮度的基本任务。除了灯泡问题外，我们还应更加注意投影机光路的污染，我们通常可以忽略这一点，但这是影响屏幕亮度的非常重要的问题。表1显示了湖州电影制片厂清洗光路之前和之后屏幕照度测量结果的比较。电影制片厂开业三年多了。使用Barco 20C数字投影仪，在操作过程中，屏幕亮度明显变暗。排除了光源，投影窗口和屏幕。在可能的撞击之后，怀疑机器内部的光路受到严重污染，并与Barco工程师联系以对光路进行深层清洁。表中的数据可以确认该工作室中每台机器的光路都受到不同程度的污染。改善率越大，光路受到的污染就越严重，被污染的光路对屏幕亮度的影响远远超出了我们的想象。 （清洁后，照明将增加至少47％，最多增加187％）。可以看出，在实际工作中如何使投影机光路的污染最小化是一项非常重要的任务。

rypto氙气灯工作时会产生大量热量。如果不采取散热措施，将加速灯泡损坏和机器内部电子组件的老化，从而影响机器的正常运行。因此，必须采取强力排气等措施来改善设备的工作环境。如果Barco的数字安装要求规定必须安装排气扇，则风速为R8〜15m / s（投影机排气口的排气口外径为201mm，具体风速根据模型）。相当如果不清洁空气，则每分钟的通风量为15-28立方米，大量的灰尘会进入投影机的各个部分，并且光路会很快受到污染。尽管光引擎是相对密封的，但由于灯箱中的高风速，少量空气将通过较小的安装间隙进入引擎，并且一段时间后，引擎中光学组件的表面将被污染。因此，投影机的进气口装有滤网，并且在使用说明书中明确规定了滤网的清洁方法，时间间隔和使用寿命，因此投影机应严格执行。这是减轻机器本身污染的一种措施。过滤器只能阻挡空气中较大的灰尘，并且阻挡小颗粒的能力有限。另一方面，从机器的外部环境的角度来看，当前大多数剧院计算机房的设计都没有考虑引入新鲜空气。当机器工作时，由于排气扇的运转，机器室处于负压区，并且大量灰尘被捕集到室外。进入机房空间的不清洁空气将加速对机器的污染，尤其是上部，下部和上部出口的设计。观众通过机房地板进入的电影院相对较受污染。建议剧院机房设计并安装新鲜空气装置，以将室外空气过滤进入机房，以减少机房空气中的灰尘。第二种是每天开放前清洁机房的地板和设备表面。清洁时，请用湿毛巾和拖把轻轻擦拭灰尘，以防止灰尘飞散到空气中。机房必须严格禁止吸烟。吸烟产生的烟雾中含有大量的细颗粒，焦油等，它们会通过过滤器进入机器，从而加速光路的污染。第三是定期清洁具有处理能力的投影机的外部光路，例如反射碗，红外UV滤镜，透镜，投影窗等，以保持良好的透光率（反射率）。一旦发现光引擎内部受到污染，必须联系制造商的工程师以进行及时处理。