銀幕增益，真的越高越好嗎？

    流媒體對(duì)電影行業(yè)的沖擊以及消費(fèi)升級(jí)的要求，電影的屬性越來(lái)越往體驗(yàn)方向?qū)で笸黄�。近幾年電影行業(yè)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了高幀率（HFR）、高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）等技術(shù)， 對(duì)銀幕畫面亮度的要求也越來(lái)越高。除了放映機(jī)的輸出光通量以外，銀幕增益也成為決定電影畫面亮度的關(guān)鍵因素之一。

    傳統(tǒng)金屬銀幕采用噴涂鋁粉的方式來(lái)制作銀幕表面的反射層，市面上比較常見的金屬銀幕多為2.4增益，有部分廠商推出2.8和3.2增益金屬銀幕，但受總反射率較低的影響在影院的實(shí)際應(yīng)用案例較少。以NAMOS納米銀幕為代表的新一代銀幕技術(shù)，采用真空鍍膜方式形成銀幕反射層，將光利用率從普通金屬幕的50%左右提高到了85%以上，在相同增益條件下，比普通金屬銀幕展現(xiàn)出更寬的半增益角和更均勻的畫面亮度，也使得高增益銀幕成為可能，追求高增益成為不少?gòu)S商或影院的唯一訴求。

    銀幕增益真的越高越好嗎？不賣關(guān)子，先說(shuō)結(jié)論：銀幕增益與增益的角度依賴性，是一對(duì)相生相克的雙生兒，這是由能量守恒定律決定的，銀幕的角度依賴性指的是銀幕增益隨角度變化的曲線，而不僅僅是半增益角。兩者只有達(dá)致最佳平衡，才能呈現(xiàn)最佳的觀影效果，而不是單純看增益或半增益角數(shù)據(jù)，一味的追求兩者中的一個(gè)指標(biāo)，必然導(dǎo)致另一指標(biāo)的折損，過猶不及。好的銀幕標(biāo)準(zhǔn)不僅是畫面中心亮度高，更要畫面四周亮度變化均勻。

    下面我們從光在物體表面反射的基本物理規(guī)律，結(jié)合影廳的實(shí)際使用條件，為大家進(jìn)行科普，先說(shuō)幾個(gè)概念：光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來(lái)物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫光的反射。若反射面比較光滑，當(dāng)平行光線入射到這個(gè)反射面時(shí)，仍會(huì)平行地向一個(gè)方向反射出來(lái)，這種反射就屬于鏡面反射，常見的鏡子就是典型的鏡面反射。若反射面比較粗糙，當(dāng)平行光線入射到這個(gè)反射面時(shí)，表面會(huì)把光線向著四面八方反射，所以入射線雖然互相平行，由于各點(diǎn)的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無(wú)規(guī)則地反射，這種反射稱之為漫反射。日常見到的各種物體表面大多為漫反射，例如粗糙的墻面，衣物表面等。影院使用的銀幕，其表面是典型的漫反射。

    在漫反射中，不同的表面特性，其散射特性也不同。理想漫反射表面稱為朗伯體表面，反射光強(qiáng)度的空間分布符合余弦定律，其在不同角度的輻射強(qiáng)度會(huì)依余弦公式變化：

    但在實(shí)際中，物體表面均不滿足理想散射的條件，而是反射光強(qiáng)具有高斯分布的散射，其散射強(qiáng)度滿足公式：

    反射光強(qiáng)最大的位置位于入射光的鏡面反射方向，如下圖：

    下面我們來(lái)看影廳的實(shí)際情況，以常見兩個(gè)20米巨幕影廳為例，具體尺寸數(shù)據(jù)如下：

    在1.2投射比的20米巨幕情況下，銀幕最左側(cè)位置的光線以偏離此處銀幕法線13°角度入射，首排最右觀眾觀看銀幕最左側(cè)時(shí)的角度為52°，且入射光線與觀眾觀看的位置都在入射點(diǎn)法線的同一側(cè)。在1.45投射比條件下，銀幕最左側(cè)位置光線的入射角度減小至10°，首排最右側(cè)觀眾的觀看角度不變。

    通過模擬類似條件，我們對(duì)銀幕表面反射特性測(cè)試發(fā)現(xiàn)，以入射光線的鏡面反射方向?yàn)橹行模�反射光�?qiáng)向兩側(cè)逐漸變小，反射特性基本遵循高斯分布規(guī)律，反射光強(qiáng)最大位置與入射光分別位于法線的兩側(cè)，角度基本對(duì)稱。銀幕增益越高，隨角度變化越明顯。

    低增益銀幕斜入射時(shí)反射光強(qiáng)隨反射角度分布

    高增益銀幕斜入射時(shí)反射光強(qiáng)隨反射角度分布

3.9以上高增益銀幕斜入射時(shí)反射光強(qiáng)隨角度分布

    3.9以上的高增益銀幕，在52°反射角度情況下，其增益已經(jīng)降低至0.02以下，基本沒有光線反射能力。理論上，銀幕左側(cè)的光強(qiáng)僅為銀幕右側(cè)光強(qiáng)的幾十分之一，如下圖。當(dāng)在左側(cè)觀看銀幕時(shí)，反之亦然。

    因此，銀幕畫面左右兩側(cè)的光線被銀幕反射到兩側(cè)墻壁上，而不是被反射至觀眾區(qū)域，造成畫面左右兩側(cè)亮度嚴(yán)重不足的問題，當(dāng)觀眾在右側(cè)觀看銀幕時(shí)，左側(cè)畫面亮度過低，而左側(cè)墻壁明顯被反射光照亮，如下圖：

    當(dāng)觀眾從左側(cè)觀看銀幕時(shí)，則出現(xiàn)右側(cè)畫面亮度過低，且右側(cè)墻壁明顯被反射光照亮，如下圖：

    若影廳的側(cè)墻使用亮色調(diào)裝飾，此時(shí)光被進(jìn)一步反射回至銀幕上，將大幅降低左右兩側(cè)銀幕畫面的幀內(nèi)對(duì)比度。

    對(duì)于位于影廳中央的觀眾，在觀看時(shí)則出現(xiàn)銀幕畫面中間亮斑，銀幕四周亮度過低的問題，畫面亮度均勻性無(wú)法滿足日常電影放映要求，如下圖：

    而優(yōu)秀的影廳配置及銀幕設(shè)計(jì)，所呈現(xiàn)出的銀幕亮度比較均勻，肉眼觀察畫面四周與中心亮度差異不明顯，畫面整體觀感舒適，如下圖：

3.6增益納米銀幕實(shí)拍

    過高的銀幕增益將導(dǎo)致銀幕四周畫面亮度不足且呈現(xiàn)非線性變化，雖然測(cè)量的銀幕中心亮度數(shù)據(jù)較高，但實(shí)際觀影體驗(yàn)時(shí)并無(wú)法感受到畫面整體亮度的提高，并且由于變化曲線不合理，雖然半增益角數(shù)據(jù)看起來(lái)不錯(cuò)但畫面明暗變化非常明顯。

    選擇一款優(yōu)秀的銀幕，應(yīng)平衡銀幕增益與增益角度依賴性，搭配合理的影廳設(shè)計(jì)及放映機(jī)配置，才能獲得最佳的銀幕整體亮度及均勻性，讓觀眾得到更高質(zhì)量的觀影體驗(yàn)。