从人眼视觉特性角度提升放映质量

冯子成

(中影巴可(北京)电子有限公司,北京102200)

回首2019年全国总票房642.66亿,新增银幕数8219块,全国总银幕数已经达到67816块,总观影人次17.3亿,增幅进一步减缓(2018年总观影人次17.2亿),单厅平均上座率继续下降到11.1%(2018年是12.5%),实际上近几年的市场数据已经可以说明,电影院从几年前就已经开始在不断地失去人流。当今社会快速发展,网络的普及,新媒体的崛起,我们可以通过电脑、手机、电视等显示终端无时无刻地获取各种各样的内容信息。这种高效、多样、大量而且快速的信息获取方式,也使得拥有着较高时间占比的 “看电影”在一定程度上成为了一种 “奢侈品”。同时即使是线下娱乐(看电影也是线下娱乐的一种),人们的需求也越来越多样化,例如传统类的演出、体育赛事、展览、游乐园、户外涌动,以及新兴的聚会游戏、体验空间、沉浸式娱乐等,也都不断在消费体验上进行改进、创新、整合,同时冲击着传统的电影院消费市场。

原定2020年春节档上映的 《囧妈》,在疫情的影响下,直接转为网络平台免费放映,使得 《囧妈》片方提前收回了成本,同时老百姓可以 “提前”在今日头条、西瓜视频、抖音等APP上欣赏到原定春节档的院线影片。虽然这个行为可能只是受到特殊时期的影响,但是毋庸置疑网络平台相对于影院,尤其在发行、放映,甚至在观影方式和受众范围方面等,都有着先天的优势。而且大家可能对于这种模式也并不陌生,近到Netflix和Disney+入驻流媒体服务,远到消费类电商平台对传统实体店的冲击。对于未来头部影片的流失可能也会使得一直“靠片吃饭”的影城雪上加霜。

不过从整体来看除了疫情的影响,影院也一直面临越来越强的竞争,如何帮助影院与其它娱乐方式在流媒体、显示终端等之间形成差异化,把观众吸引并留在影城,消费他们的时间,应当是影院在后疫情时代可能面临的最棘手的问题。说到这里就不得不提到,吸引人流的三要素 “情怀、社交、观影体验”。如果 “情怀”和 “社交”可以认为是纯主观行为的话,观影体验则被认为是可被主观评价和客观量化的行为,而且也是最重要的一个环节。因为一个观众去电影院90%的时间都会用自己的眼睛去享受电影画面所带来的视觉感知,这种视觉感知也就成为了除电影故事情节以外非常重要和吸引、留住人流的关键因素。

说到电影画面和画面带给人眼的视觉感知,离不开电影放映系统,其实电影放映系统就是完全基于人眼自身视觉特性来设计、制作和放映的。所以为了提升视觉体验,吸引并留住观众,我们就需要先了解人眼的视觉特性,才能知道什么样的放映系统能带给观众更好的观影体验,从而把他们留在影城。让 “看电影”这件事情变得更加纯粹一些,用眼睛去感受影院给你带来的有别于手机、电视、电脑等显示终端的高端视觉体验。

1 人眼亮度感知

首先人眼是由角膜、虹膜、晶状体、视网膜等构成的,其中角膜、虹膜和晶状体帮助我们构建光学成像系统,类似镜头。视网膜上的杆状细胞与锥状细胞则帮助我们获取光学信息给到大脑,类似胶片,如图1。1亿2千万个杆状细胞只能区分亮度,无法分辨颜色,700万个锥状细胞则可以同时分辨亮度和颜色。人眼的亮度感知可以分成三个特性:

图1 人眼构造

图2 亮度过低会降低人眼对于色彩和物体细节的感知

(1)明视觉响应:当人眼适应大于或等于3cd/m的视场亮度后,视觉由锥状细胞起作用。

(2)中间视觉响应:随着视场亮度从3cd/m降到3×10cd/m,人眼逐渐由锥状细胞转向杆状细胞响应,此时两种细胞共同作用。

(3)暗视觉响应:当人眼适应小于或等于3×10cd/m的视场亮度之后,视觉由杆状细胞起作用,没有颜色分辨能力。

亮度是一切视觉感知的基础,有了亮度我们才能分辨物体细节和感知不同的颜色。过低的亮度和过高的亮度,都会降低我们对于色彩和物体细节的分辨力,如图2。

2 人眼分辨力

人眼的分辨力代表着人眼可以分辨物体细节大小的能力,人眼视网膜上光敏细胞间的物理距离决定了人眼分辨力的极限,人眼的理论分辨能力是20角秒,可是由于感光细胞的分布以及本身的缺陷(年龄、视力下降、物体对比度等),实际分辨能力大致在1～1.5角分左右,所以小于1.5角分的物体就可能和背景融在一起,无法分辨了。

人眼分辨力举例说明:

1角 分=1/60度=(2π/360)/60=0.000291弧度,弧长=弧度×半径=0.000291×1000mm=0.291mm。

图3 图示为物体大小和人眼观看视距的关系

如果有一个人的眼睛分辨力大约是1角分的话,在1m处能够看到的最小物体(约等于弧长)大约在0.291mm。比如人眼分辨力同时也被画面分辨率和观看距离所决定,拥有更小像素的4K画面会在人眼感受中比2K画面更加细腻无 “颗粒感”。

3 人眼颜色感知

图4 人眼视网膜上三种颜色的锥状细胞

人眼在明视觉范围可以利用锥状细胞感受波长在380nm至780nm之间的光信号。波长不同的光呈现出不同的颜色,所有颜色中锥状细胞对绿色尤其敏感。锥状细胞又分成三种可以感受短波(蓝),中波(绿)和长波(红)的不同细胞,所以我们可以通过红绿蓝三种颜色来还原所有的颜色,如图4。

图5 CIE1931色彩空间

人眼的锥状细胞理论上可以在日常的日光下(5500～6500K色温)识别大概1000万种以上的颜色。图5为CIE1931色彩空间,马蹄形色彩区域为人眼在自然界中能看到的所有颜色。越接近边缘颜色的人眼感受的颜色饱和度越高,越接近中间区域颜色复合性就越高。画面中拥有更多的颜色和更高的饱和度可以增加人眼感知颜色信息量,同时也会增加画面的明亮感,如图6。

图6 更多的颜色更高饱和度的表现对比

4 人眼对比度感知

对比度在人眼中的感知就是明暗物体刺激锥状细胞或者杆状细胞量的差值,当然这种刺激可以是很多种方式的,我们可以简单把他们分成四种不同呈现形式的对比度。

(1)人眼的亮度感受范围(见图7)在虹膜的帮助下是非常大的,人眼大致可以感觉到10～10cd/m的亮度范围,但是这种对比度对人眼的明暗刺激在时间上是分开的。

图7 人眼亮度范围

(2)两个发光物体相邻时,同时出现在我们眼中,这两个物体的差异对于人眼感知的刺激,我们也称这种对比度为同时对比度(见图8)。

图8 同时对比度

(3)当人眼在同时观察物体背景和物体本身时,它们之间人眼所能感受到的亮度差异,也会影响到我们对物体本身的感知。这种对比度我们称之为韦伯对比度(或者叫感觉阈值),见图9。

图9 韦伯对比度

(4)相邻两个物体的亮度差异会对人眼分辨力产生影响,相邻两物体明暗差异越大,我们看得越清楚,差异越小我们可能就看不清楚,这种对比度我们也称之为迈克尔逊对比度,见图10。

图10 迈克尔逊对比度示意图

人眼感受亮度范围,可以由于虹膜的调节使我们感受到不同的物体的亮度,从而让我们感觉到不同场景的亮度变化和差异。同时对比度和韦伯对比度都可以增加我们人眼感知物体的层次细节,图像更加清晰醒目,同时也可以丰富画面的色彩使之更加鲜明艳丽;反之,则会让整个画面都灰蒙蒙的。迈克尔逊对比度则会和人眼分辨力共同作用影响到我们能看到或者分辨的最小物体,这对于画面细节的提升、清晰度等起着关键性的作用。

亮度、颜色、分辨力、对比度这些都是人眼非常重要的特性,每个观众走到影厅中所能感受到的观影体验都是通过这些从画面上被捕捉到眼睛中的数值所影响着,它们也都直接地决定了观影者的观影体验。所以放映系统是否能真正在观众观影时表现出合适的亮度、颜色、分辨力、对比度等就显得尤为重要。

后疫情时代,影院将面临的挑战会有流媒体的冲击,观众消费结构习惯的变化,如何差异化各种感官体验等问题。当人们对于存在了几十年的 “大银幕”“声音大”产生审美疲劳时,也许更多维度上的视觉体验的提升可以更进一步提升放映与观影品质,成为影院吸引和留住人流的关键因素。❖

注释

①电影市场数据来自 《2019中国电影市场报告》。②文章图片均来自网络。