关于灯光颜色传输的PLASA推荐系统标准

日期：2015/11/24 来源：中国演艺科技网

灯光颜色是舞台灯光设计的主要元素之一。光色的一致性一直是灯光设计的重要课题之一。随着LED光源和灯具的快速发展，对这个课题展开深入探讨和研究显得越发重要和迫切。同一台彩色LED灯具如何复制相同的灯光颜色，不同制造商的彩色LED灯具如何获得相同颜色的两束灯光？当下制定相关的颜色传输标准非常必要，势在必行。

1 对颜色传输标准化的需要

对于白炽灯和滤色片，标准化是容易做到的。在任何制造商的灯具前设置相同的滤色片，将在舞台上获得差不多相同的颜色。现在，使用LED光源替代白炽光源；那么，对于使用各自RGB版本的不同制造商的LED灯具，使用两个不同的光源版本来获得相同的颜色，其可能性如何呢？一个开发中的新标准——PLASA ANSIE1.54，力图给控制台提供标准化的颜色空间和颜色语言，以便能够以明确的而与制造商无关的方式将颜色信息传达给灯具。其目标是什么？十分简单，就是复制相同的灯光颜色。

现今几乎每家演艺灯具制造商都使用它们各自的RGB色域。LED灯具的色域通常是由灯具所采用的特定的红、绿、蓝LED光源的波长所定义的。精确的LED光源颜色的选择是一种主观选择，并因不同的制造商而有不同的选择。对于使用不同波长LED光源的每一家制造商，在制造商之间，甚至在同一家制造商的产品之间，没有RGB控制设置的通用性。将一组RGB或HSI值发送给20台不同的灯具，将获得20个不同的颜色。图1显示仅来自三台灯具的三个假想的不同的RGB色域。将控制指令“转到艳红色”发送到这三台灯具，在舞台上将导致产生三种完全不同的红色，很可能没有一种是灯光设计师所想要的结果。

图1 特定的LED光源所确定的任意RGB色域

在LED灯具发展进程中，这种情况很可能是发展中不可避免的一条路径。在大多数情况下，单个有色LED光源的控制很少试图依据任何颜色标准实施颜色校准或参考（笔者的意思是，通过直接控制，在控制台上平滑推升红色通道引起灯具点亮的只是它的红色LED，而不是点亮LED光源的组合体以混合产生标准的红色）。不过，情况在日益改善，灯具和LED技术在不断发展，现在很多制造商以绝对参照基准标定它们的灯具，因而能够提供由它们灯具所产生的符合标准化颜色定义的混合色。对一家制造商来说，运用哪一个颜色定义没有特别的商业利益。然而，如果所有制造商都使用相同的颜色定义，这对整个行业有着相当大的利益！控制台将能够给所有灯具发送相同的信息，因而获得相同的颜色。这种情况类似于DMX512成为标准之前的数字传输的初期。DMX512带来的好处并不是说它绝对是最好的传输方法，但是每个人都在使用它传达信息。我们再次需要同样的举措，但是需要确定的是颜色空间、颜色语言以及明白无误的方法，以便精确地传达我们所需要的那一个颜色。

2 如何获得来自两台不同灯具的相同颜色

2.1 确定PLASA颜色空间

从控制台向灯具明白无误地传达颜色信息有很多方法。或许对于标准化而言，最简单的事情将是认同颜色空间，譬如图1中用作背景标绘的熟悉的CIE 1931x,y空间。虽然CIE 1931空间已经被新空间所取代，譬如均匀性更好的新空间L*u*v*或L*a*b*，然而对于大多数人来说，它仍然是最熟悉的颜色空间。这些颜色空间都被我们用作标准，它们都覆盖相同的颜色区域，因而，它们彼此都可以线性转换。

建议1：PLASA颜色传输应使用CIE 1931 x,y颜色空间虽然使用x,y空间是全面的和明确的，它是传达最终颜色目标的极好方法；但是对于交叉渐变，它不是一个极好的颜色空间，对程序编制也不是非常直观。如，色坐标（x,y）为0.5,0.2代表什么颜色？另一方面，用户使用RGB（红、绿、蓝）或HSI（色调、饱和度、亮度）参数来处理、选择颜色要更为熟悉。这些参数由许多控制台所提供，显得更为直观。它们也提供颜色之间淡入淡出交替变化的较好的空间。很明显，所建议的PLASA标准应该也为RGB和HSI提供标准。

2.2 考量PLASA RGB色域的选择

对于演艺照明应用，在选择RGB空间时有两个主要的、潜在的互相冲突的要求。首先，被定义的RGB空间应该是很大的，足以包含用户有可能想要产生的所有颜色。这就提示应该选择非常大的颜色三角形，譬如在图2中举例阐明的那个三角形。然而在许可的颜色空间之外仍有大量的区域，因此，结果是渐变推杆上产生一大段空的区段，随后伴之而来的是分辨率损失，以及在未定义颜色的区域里发生大量淡入淡出交替过程时出现的奇怪变化。其次，用户希望这个颜色空间是可以理解的，并希望其数学运算是简单的。建议仍然包含全部法定的颜色空间的更小的RGB三角形是做得到的，但只能允许一个或几个参数变成负数，这将引发潜在的数学问题，至少会引起混乱，仍然还有很多无用的区域。图3显示包含蓝色纵坐标y值为负值的这种可能出现的RGB三角形。然而，如果后退一点，那么问题就可以被简单化了。如果考虑1931颜色空间中实际使用的那些区域，就会发现：（1）全部的绿色不是都有用。（2）现实世界的颜色并没有充满这个空间。

图2 在标定色域外有死角的大RGB色域

图3 带有负参数的RGB颜色空间

用户需要使用的是具有浪费空间尽可能小的颜色三角形，那将带来良好的分辨率（尤其是在色调方面微小变化非常敏感的淡彩色），以及提供良好的淡入淡出效果。笔者也不想白费力气做重复工作。柯达（Kodak）已经在这个领域有了实践，研发出ProPhoto颜色空间作为建议颜色空间以供成像和摄影使用，见图4。它具有如下特性：

（1）它是任何成像设备所能获得的更大的颜色空间；（2）只有非常小的无用或不能用到的颜色空间。有最佳使用的有效分辨率；（3）无负值的x或y；（4）它包含所有可能颜色的90%和所有真实世界颜色的100%。图4 Kodak Prophoto颜色空间-ROMM RGB ProPhoto空间已经被采纳而成为ANSI/I3AIT10.7666:2003和ISO 22028-2:2013的一部分，现在通常被简称为“ROMM RGB”（Reference Output MediumMetric RGB：参考输出媒体测量RGB）。ISO 22028-2:2013包含下列简介，解释ROMM RGB空间在影像和摄影界的使用。如果采用相同的RGB色域作为PLASA标准，那么它可以被定义为如下。 建议2：PLASA RGB原色点的CIE 1931色度坐标 红 x=0.7347，y=0.2653 绿 x=0.1596，y=0.8404 蓝 x=0.0366，y=0.0001 2.3 PLASA白色点的CIE 1931色度坐标 ANSI和ISO标准的其余部分与我们的关系不大，尤其是它们利用D50白色点，这个白色点对应用并不是适当的白色点。而有人建议，演艺照明的标准白色点应采用3200K黑体辐射源的白光（3200K通常被用作剧场照明、滤色片样本和灯光控制台的标准白色点，因而是很熟悉的参考）。 白色点的选择不应以任何方式限制颜色的选择，明白这一点很重要。对于应用RGB或HSI参考量的颜色的全参考，不仅需要定义三角形的三个角，而且要定义R、G、B值都拥有时或其饱和度为零时所获得的白色点。控制台或灯具仍能够以不同的白色点内在地运作，比如5 600 K或D50白色点，执行简单的数学运算以便从一个白色点转换成另一个白色点。PLASA标准的意图将是提供默认的RGB色域和白色点，它们能够被用作将想要的颜色从控制台准确地传达到灯具。应用3200K白色点达到这个目的。因此，白色点被定义为3 200 K的2°普朗克光源（Planckian source）。 建议3：PLASA白色点的CIE 1931色度坐标 白x=0.4254， y=0.4044 至此，我们拥有了已定义了的RGB三角形和白色点，有可能导出方程式以实现变换，从x,y色坐标以及RGB或HSI来控制信号的输入（或制造商可能选择使用的任何其他的颜色空间）。正如此前笔者所提及的，这个标准背后的理念是，不应以任何方式限制灯光设计师的创作自由，或用户和制造商在灯具或控制台内想要做的颜色选择。标准要做的全部是，提供一种将这个颜色毫不含糊或毫无混乱地从一个装置传向另一个装置的手段。这个标准对用户是透明的，正如DMX512被用作传输调光电平或电脑灯的位置时，它对用户是透明的一样。 2.4 假使灯具不能产生用户要求的颜色时该怎么办？ 应用标准颜色空间和颜色语言，将不可避免地导致有的灯具被要求产生超出其色域的颜色。在这种情况下，将定义它会发生什么情况，以便使其失效也是不明显的，并尽可能是可接受的。在这些情况中，最好的实现方法似乎是要求灯具应产生相同色调的颜色，但是需减少其饱和度直至其退入色域内。图5显示一个例子，一台灯具具有R、G、B三角形显现的色域。它能够制作这个三角形内的任何颜色，但是三角形以外的颜色都不能产生。如果要求产生饱和的青色，如点1所示，它应减少其饱和度（即等同于沿着一直线往后向白点移动）直至这个彩色落入其能够显示的范围。在这种情况下，它就将产生点2的彩色。它是一种具有相同色调的青色，但是其饱和度较低。这种饱和度变化误差通常是可接受的，常常是不明显的。图5 RGB三角形色域外的颜色 节选自《演艺科技》2015年第10期

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