純干貨：一文帶你看懂投影機(jī)色彩（色域）是什么！

kingtt1994 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:30

本帖最后由投影達(dá)人于 2019-10-31 21:40 編輯

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前言：

前段時(shí)間的文章一直在于分辨率死磕，4K/1080P的忙的不亦樂乎。最近正好又有遇到有人提問：除了分辨率，投影機(jī)比較重要參數(shù)還有哪些？

對(duì)于這個(gè)問題，腦中瞬間閃過了多種選項(xiàng)和可能性，最終還是定格在“色彩”上。

那么好，今天來說說投影機(jī)的色彩。其實(shí)人眼對(duì)于色彩的敏感度，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于分辨率，但是對(duì)于色彩的描述又不像分辨率的數(shù)字描述那樣直觀。分辨率只需看簡(jiǎn)單的數(shù)字大小就行：4K>1080P>720P。而且投影機(jī)的色彩表現(xiàn)又容易受到各種因素的干擾，再加上普通用戶對(duì)于色彩的理解要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于分辨率，因此有必要在這里做一個(gè)關(guān)于色彩知識(shí)的普及。讓投影機(jī)的“色彩” - 這一重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)更深入人心。

基礎(chǔ)知識(shí)：

色彩空間

在自然界的可見光譜中，380nm~740nm之間的顏色，組成了“最大”的色彩空間。覆蓋色彩空間包括了人眼可見的所有顏色。下圖：

圖片來自網(wǎng)絡(luò)

在顏色感知的研究中，CIE1931 XYZ色彩空間（也叫做CIE1931色彩空間）是其中一個(gè)最先采用數(shù)學(xué)方式來定義的色彩空間，它由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1931年創(chuàng)立。

為了能夠直觀的表示色域這一概念，1931年由國(guó)際照明協(xié)會(huì)（簡(jiǎn)稱CIE）根據(jù)可見光譜的排列順序，定義了該顏色空間，故稱之為：CIE色度圖。并以此作為顏色的度量基準(zhǔn)。由于形狀與馬蹄相似，故被稱作“馬蹄圖”。是不是有些眼熟？對(duì)的，大家常見的色彩測(cè)試的結(jié)果都畫在了這張圖上?？梢哉f這張圖是一切的基礎(chǔ)。

CIE 1931色彩空間色度圖

外側(cè)曲線邊界是光譜（或單色）光軌跡，波長(zhǎng)用納米標(biāo)記。色度圖展示了對(duì)一般人可見的“所有”色度，這個(gè)用彩色展示的區(qū)域叫做人類視覺的色域。“目前還沒有設(shè)備能有足夠大的色域在上圖中所有位置上提供精確的色度表現(xiàn)?！?/font>

色域

色域（英文：gamut或colorgamut），是色彩的某個(gè)完整的子集。

人眼可見的色彩，要大于顯色設(shè)備能產(chǎn)生（重現(xiàn)）的顏色（色彩子集），這個(gè)"子集"稱為色域。因此，人們?yōu)椴煌念I(lǐng)域制定了不同的色域標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于大多數(shù)已定義的色域來說，它們都落在了上面提到的CIE1931色彩空間內(nèi)。下圖：

常見色域

通俗地說，那些多邊形組成的范圍就是色域，色域就是色彩的范圍。如果說CIE1931是一個(gè)全集，那么我們常見的不同色域基本上都是其子集（有些特殊色域超過了CIE1931）。

目前來說，與家庭影院用戶息息相關(guān)的廣播電視遵循的色域標(biāo)準(zhǔn)有以下4 種：

1、歐洲廣播聯(lián)盟。于 1975 年 EBU 制定了 PAL制彩色電視的色彩標(biāo)準(zhǔn),Broadcasting Union 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：EBUTech. 3213-E。

現(xiàn)在這個(gè)制式基本早以淡出了人們的視線，但是70和80后應(yīng)該還有印象，在玩以前的游戲機(jī)和錄像機(jī)等時(shí)候常遇到的制式問題，糾結(jié)是P制式還是N制式，否則就出不了正確的圖像。下圖：

三種常見電視制式比較

2、Society of Motion Picture andTelevision Engineers - 美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)，制定了標(biāo)清彩色電視的色彩標(biāo)準(zhǔn)。最新標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為： SMPTERP145：2004（SMPTECColor Monitor Caloribertry）。

注：SMPTE-C其實(shí)就是NTSC色域的子集。這個(gè)制定于1953年的標(biāo)準(zhǔn)，它的色彩空間其實(shí)比現(xiàn)在許多標(biāo)準(zhǔn)還要大。只不過后來發(fā)現(xiàn)這么做的代價(jià)很高，因此遵守這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際上很少。SMPTE-C實(shí)際上是改進(jìn)后的熒光粉標(biāo)準(zhǔn)而來。下圖：

SMPTE-C與NTSC 1953的比較

接下來是兩個(gè)目前在廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)：

3、International TelecommunicationUnion-國(guó)際電信聯(lián)盟，簡(jiǎn)稱 ITUREC-709 是ITU 于1990 年提出的高清電視標(biāo)準(zhǔn)。最新標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：R-REC-BT.709-6(06/2015)。這個(gè)就是目前依然被廣泛使用的REC-709色域。我國(guó)高清電視制作遵循的是REC-709 色域標(biāo)準(zhǔn)。

4、International TelecommunicationUnion-國(guó)際電信聯(lián)盟，簡(jiǎn)稱ITU REC-2020 是ITU 于2012 年8 月提出的（UHD 4K）高清電視標(biāo)準(zhǔn)。最新標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：ITU-RBT.2020-2(10/2015)

這個(gè)是目前正在不斷普及的UHD4K電視的標(biāo)準(zhǔn)。由于是新標(biāo)準(zhǔn)，所以REC.2020色域的標(biāo)準(zhǔn)非常高，我們來看一下一個(gè)比較圖。下圖：

4K標(biāo)準(zhǔn)和1080P標(biāo)準(zhǔn)的色域差異也是巨大的

注：由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的起點(diǎn)太高，因此目前基本沒有民用設(shè)備可以覆蓋這個(gè)色域。而且目前發(fā)行的UHD4K藍(lán)光碟，也是將BT.2020色域映射為DCI-P3，這個(gè)目前在電影行業(yè)中設(shè)備普遍可以達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。下圖：

Rec 2020，P3，Rec 709三種色域比較

大家看一下，中間那個(gè)三角形就是P3色域。 因此，對(duì)于目前早以普及的1080P高清節(jié)目來說，器材的最低要求就是– 原始色域能覆蓋整個(gè)REC709。

什么是原始色域？

原始色域，是指顯示設(shè)備所能提供的原始色彩表現(xiàn)力或稱色域覆蓋率。

以往的顯示器評(píng)測(cè)中可以經(jīng)常見到對(duì)于色域覆蓋的一個(gè)說法：xx%的NTSC色域。其實(shí)這已經(jīng)沒有多少的參考價(jià)值。最新的顯示器/投影機(jī)評(píng)測(cè)，都至少應(yīng)該以REC709色域作為參考標(biāo)準(zhǔn)。更高端的設(shè)備甚至還需要進(jìn)行 DCI P3和BT 2020的覆蓋測(cè)試。下圖：

老外測(cè)試索尼Z9D

原始色域的大小，直接影響到設(shè)備的色彩表現(xiàn)力。簡(jiǎn)單來說，色域不足就無法準(zhǔn)確的去還原導(dǎo)演對(duì)于畫面色彩的創(chuàng)作意圖。導(dǎo)演想讓觀眾看到的色彩，在拍攝、制作以及發(fā)行過程中都嚴(yán)格按照DCI P3/REC 709的規(guī)范，但是到了最后的顯示環(huán)節(jié)掉了鏈子– 原因就是色域覆蓋不足而產(chǎn)生了偏色。

最后再順便提一下，在電腦行業(yè)內(nèi)常見的sRGB色彩空間是惠普與微軟于1996年一起開發(fā)的用于顯示器、打印機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)的一種標(biāo)準(zhǔn)RGB色彩空間，這種標(biāo)準(zhǔn)得到了W3C、Exif、英特爾、Pantone、Corel以及其它許多業(yè)界廠商的支持。

該標(biāo)準(zhǔn)的第一版于1990年獲得批準(zhǔn)，Rec. 709 和 sRGB擁有相同的三原色和白點(diǎn)色度，即它們的色域覆蓋是一樣的。這也再次證明了REC 709的重要性以及適用性。

市場(chǎng)概況：

普及完了基礎(chǔ)，下面回到現(xiàn)實(shí)世界。首先還是限定一下范圍，我們集中討論一下4000-5000左右這個(gè)入門價(jià)格段的常見機(jī)型，在色彩表現(xiàn)上是一個(gè)什么樣的情況。

聲明：

1. 本次討論盡量不包括高于這個(gè)價(jià)格段的中高端投影機(jī)。高端投影的情況比較復(fù)雜，太花費(fèi)篇幅。但是可能會(huì)拿一兩個(gè)出來舉例。

2. 本次討論也不包括這個(gè)價(jià)位的微投，相信無論是廠商還是消費(fèi)者，對(duì)于微投這個(gè)產(chǎn)品在目前階段關(guān)心的都不是色彩。

投影機(jī)的色彩來自哪里？

對(duì)于三基色光源的投影機(jī)，比如3色激光，3色LED（包括HLD），色彩取決于光源。目前來說，三基色光源的機(jī)器，一般能做到最大的色域覆蓋范圍，也就是說，色彩能夠做到最好。但是這樣的機(jī)器，價(jià)格也是最高的，三基色激光只能在商業(yè)影院中看到，三基色LED倒是進(jìn)入了家庭影院，但價(jià)格依然不那么親民。

3DLP RGB激光投影機(jī)原理

對(duì)于單色/雙色激光，燈泡（汞燈，氙燈）作為光源的投影機(jī)，色彩是光源與機(jī)器內(nèi)濾光片/色輪的共同作用。這次討論的入門級(jí)別LCD與DLP機(jī)型，基本就屬于這個(gè)范疇（高壓汞燈做為光源）。

汞燈光源

除了燈泡本身的素質(zhì)（其實(shí)能做投影機(jī)超高壓汞燈的廠家也就那么幾家），機(jī)器內(nèi)部的濾光片（色輪）也對(duì)投影機(jī)的顏色起到了決定性的作用?？匆幌略?，下圖：

DLP成像原理

燈泡作為光源的單片式DLP投影機(jī)，光源經(jīng)過透鏡聚焦照射到色輪上，色輪按照一定的速度旋轉(zhuǎn)，將白光過濾為RGB等多種單色光，單色光經(jīng)過DMD芯片的快速反射，最終形成人們看到的圖像以及色彩。所以說，在單片式DLP的機(jī)型上，色輪的對(duì)于色彩的影響十分關(guān)鍵。

3LCD成像原理

在3LCD投影機(jī)中，燈泡發(fā)出的光，經(jīng)過分色鏡，被分為RGB三基色，照射到3LCD芯片上，通過控制LCD最終形成人們看到的圖像和顏色。因?yàn)檫@里有3個(gè)LCD芯片分別控制三種基色，所以這也是3LCD機(jī)型名稱的由來。

目前市場(chǎng)上的投影機(jī)，在入門的價(jià)位基本只有以上這兩種機(jī)型可以選擇。參照京東商城的銷量排名，我們來看看那些機(jī)型的色彩參數(shù)怎么樣。

市售機(jī)型：

先來看看3LCD獨(dú)此一家的愛普生，入門機(jī)型 TW650。在它的產(chǎn)品介紹中，并沒有提到色域的覆蓋。關(guān)于色彩，愛普生強(qiáng)調(diào)了“色彩亮度”這一概念。這是3LCD機(jī)器的成像原理決定的，也是為什么標(biāo)稱同樣的亮度的機(jī)器，愛普生的機(jī)器看上去會(huì)亮度更高，色彩更飽和一些。

TW650對(duì)于色彩的描述

那么愛普生的3LCD機(jī)型要到什么級(jí)別才會(huì)提到色域覆蓋呢，基本要到旗艦的TW8300才會(huì)提到，不過價(jià)格早就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了入門的級(jí)別了。

TW8300對(duì)于色彩的描述

可以看到在最明亮的模式下可以覆蓋100%的sRGB色域（等同于REC 709），數(shù)字影院下（實(shí)測(cè)亮度會(huì)降低一半以上）能實(shí)現(xiàn)DCI P3。

接下來看看DLP陣營(yíng)：

宏碁Acer比較熱銷的機(jī)型 V7500，它對(duì)于色彩的描述是這樣的，下圖：

又玩兼容的文字游戲，能完美再現(xiàn)BT2020的民用設(shè)備還沒問世呢。邊上的色域示意圖甚至用的還是別的型號(hào)，沒有任何詳細(xì)的色域標(biāo)注，一點(diǎn)誠(chéng)意都沒有。又看了下它家的激光旗艦，用的竟然還是這個(gè)圖，就是文字稍微改了下，也是無語。

奧圖碼Optoma的HD300，它對(duì)于色彩的介紹是這樣的，下圖：

基本沒有對(duì)與色域覆蓋有什么表述，不過提高色彩飽和度對(duì)于色域覆蓋是有正面影響的這點(diǎn)不該否認(rèn)。

那么再來看看奧圖碼品牌中采用激光光源的ZH55（非入門價(jià)格段）的情況，下圖：

貴有貴的道理，光源不同了，色彩也能有提升。這個(gè)描述是不是可以理解為能覆蓋接近REC 709色域呢。這個(gè)接近的程度是多少呢？遮遮掩掩還真是麻煩。

繼續(xù)看看支持4K的UHD660（非入門價(jià)格段）的情況，下圖：

這就好多了，簡(jiǎn)單明了，這個(gè)機(jī)型是100%符合REC 709的。

明基Benq

作為京東上銷量領(lǐng)先的入門級(jí)DLP，W1070+可以說無人不知，作為一個(gè)比較老的機(jī)型，并沒有在色彩上有任何強(qiáng)調(diào)的地方。新的替代機(jī)型W1120，在介紹中有一段比較微妙的部分，請(qǐng)看下圖：

“遵循”不禁讓人浮想聯(lián)翩。不過聯(lián)想到明基產(chǎn)品線中還有更貴的以“色準(zhǔn)”為賣點(diǎn)的色準(zhǔn)大師，在這個(gè)機(jī)型上對(duì)于REC709做太多宣傳的話，也沒有什么必要。

至于明基的色準(zhǔn)大師系列和旗艦的4K系列（非入門價(jià)格段），都真符合REC 709標(biāo)準(zhǔn)的，這點(diǎn)在它們的產(chǎn)品介紹中就可以看出來。“色準(zhǔn)大師“對(duì)于色域覆蓋的描述，下圖：

抱歉這張圖是在臺(tái)灣明基的網(wǎng)站上截取的，大陸的網(wǎng)站似乎沒有強(qiáng)調(diào)100%覆蓋。

旗艦W11000H的色彩介紹

旗艦機(jī)型除了強(qiáng)調(diào)100%覆蓋709，還強(qiáng)調(diào)了THX認(rèn)證。

ViewSonic優(yōu)派

優(yōu)派在顯示設(shè)備甚至在一些專業(yè)領(lǐng)域都有運(yùn)用，因此它對(duì)于投影機(jī)的色彩的關(guān)注和控制也是比較獨(dú)樹一幟的。我們來看看PX725HD這臺(tái)入門級(jí)別的1080P投影在色域覆蓋方面有些什么獨(dú)到之處。

十分直白，我 - PX725HD，對(duì)于REC709色域的覆蓋就是100%的。

入門投影色域?qū)崪y(cè)：

那么好，口說無憑，我們親自就來測(cè)試一下手頭這臺(tái)最入門價(jià)位的PX725HD的色域表現(xiàn)。有條件的同學(xué)也可以模仿下面的步驟，自己測(cè)試一下手中投影機(jī)的色彩表現(xiàn)。

優(yōu)派 PX725HD

測(cè)試設(shè)備：Spyder5 蜘蛛 5

測(cè)試碟片用了著名的AVSHD709測(cè)試碟，這張經(jīng)典的1080P測(cè)試碟。下載地址: https://www.avsforum.com/forum/1 ... p4-calibration.html

測(cè)試軟件：著名免費(fèi)又易用的HCFR最新版本。下載地址： https://sourceforge.net/projects/hcfr/

測(cè)試環(huán)境：白幕，小黑屋。

測(cè)試開始：

首先選擇PX725HD內(nèi)置的電影（REC 709）模式，下圖：

”重置顏色設(shè)置“，使用內(nèi)置的初始參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并且到”高級(jí)”菜單中關(guān)閉“極致色彩”，下圖。

點(diǎn)擊HCFR上方的三原色按鈕，并播放75%亮度的三原色和白色圖進(jìn)行測(cè)試，下圖：

最終得到了以下的色域覆蓋圖：

PX725HD在默認(rèn)設(shè)置下的色彩表現(xiàn)

我們可以看到，白色三角（PX725HD的色域）基本覆蓋了內(nèi)部的REC 709參考三角形。紅色和綠色大大超出（有很強(qiáng)的調(diào)整潛力往更高級(jí)的DCIP3色域上去靠攏），藍(lán)色頂點(diǎn)略微有一些偏，可能是環(huán)境光或者幕布偏色的影響?？偟膩碚f，這臺(tái)機(jī)器的電影模式初始設(shè)置就能很好滿足REC709色域覆蓋。

接下來花個(gè)2分鐘做一個(gè)小調(diào)整，進(jìn)入“高級(jí)”- 色彩管理，下圖：

選擇RGB三原色進(jìn)行色調(diào)和飽和度的調(diào)整。這里不得不提一下，優(yōu)派這臺(tái)PX725HD能在這個(gè)價(jià)位上提供如此豐富的色彩管理選項(xiàng)，甚至還有ISF模式，的確難得。進(jìn)入色彩管理，可以分別調(diào)整RGBCMY，下圖：

快速改了幾個(gè)參數(shù)，再重新跑一遍三原色測(cè)試，雖然色域覆蓋并沒完全與REC 709重合，但比調(diào)整之前更接近了，下圖：

PX725HD在粗略調(diào)整之后的色彩表現(xiàn)

聲明：本次調(diào)整僅僅是為了查看機(jī)器的色域表現(xiàn)。如需進(jìn)行完整的投影機(jī)色彩調(diào)整，請(qǐng)按照特定流程一步一步進(jìn)行。色彩校準(zhǔn)是一個(gè)系統(tǒng)工程，牽一發(fā)而動(dòng)全身。所以老外請(qǐng)專門的人員上門調(diào)試投影機(jī)，一次收費(fèi)上千美元不是沒有道理的。

結(jié)論：

投影機(jī)的REC 709色域表現(xiàn)，體現(xiàn)的是投影機(jī)本身的色彩還原能力。這個(gè)是投影機(jī)本身的“硬實(shí)力”，是無法通過后天的調(diào)試進(jìn)行補(bǔ)救的。

市場(chǎng)上的投影機(jī)品牌，一般不會(huì)在入門級(jí)別產(chǎn)品中提到色域覆蓋率這一概念，只有在中高端的產(chǎn)品以及旗艦產(chǎn)品中，才能看到確切的對(duì)于色域覆蓋的描述。而優(yōu)派的PX-725HD，是唯一在入門價(jià)位的明確可以提供100%REC 709色域覆蓋的機(jī)型，并且內(nèi)置了功能強(qiáng)大的色彩管理功能。定位適合對(duì)于色彩表現(xiàn)有一定要求的用戶。

bug無敵 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:39

這個(gè)很6！科普知識(shí)

哎喲你個(gè)喂 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:39

優(yōu)秀了！

神雕小鬼 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:46

感謝分享！收藏了

winner的空虛感 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:46

原來色域是這樣的意思

大大大大的太陽 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:47

這個(gè)很叼

中戲的學(xué)霸迷妹 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:53

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！

中戲的學(xué)霸迷妹 · 發(fā)表于 2019-3-20 14:53

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！

張三也 · 發(fā)表于 2019-3-20 15:36

高手在當(dāng)貝??！學(xué)習(xí)了

sunwukong1 · 發(fā)表于 2019-3-20 15:51

厲害了，干貨

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