用Rec.2020解決超高清電影的色彩管理問題

樊 華

2020年初的一場疫情，讓整個電影行業經歷了巨大的挑戰。傳統的電影院觀影模式，在疫情防控的嚴格要求面前，元氣大傷。雖然仍有不少鐵桿影迷會在疫情結束后再次恢復強烈的觀影意愿，但不可否認的是很多人也因為疫情的原因，在相當長的一段時間內會遠離電影院這樣人群密集的場所。由此，整個電影產業面臨巨大的調整壓力。

但是，大眾的觀影需求并沒有消失，通過手機、pad、電腦、電視等個人和家庭終端進行觀影的行為大幅度增加。坐在公交車上追劇、坐在家中看電影，已經成為越來越多觀眾的選擇。即便是我國疫情最嚴重的上半年（2020），與電影院紛紛暫停營業形成對比的是，網絡平臺、有線電視平臺上好電影的播放量突破性增長。大家不僅要在家中、隨時隨地看到電影，還要在家中看到高畫質的電影，看到比較新、甚至全新上映的電影。這種需求直接形成了網絡平臺（指廣義的網絡平臺，含有線電視平臺，下同）對高質量電影需求的爆炸性增長。

與這種需求相對應的，一方面網絡平臺也對網絡電影的質量提出了更高的要求與期待，另一方面部分按傳統院線模式制作的電影開始嘗試在網絡平臺首發或者同時發布。而且隨著疫情在全世界蔓延，這種網絡平臺對高質量電影需求的飛速增長和電影制作方對網絡平臺的積極響應，都已經成為全世界影視行業的趨勢。即便如好萊塢這樣的傳統電影制作體系，也在大幅度增加網絡平臺首發影片的數量?？梢哉f，這一波疫情已經逼迫我們所有傳統電影的制作者認真考慮網絡平臺的影響，開始探索如何為網絡平臺提供可以比肩傳統影院觀感的高質量電影。

提到高質量電影，除了傳統意義上關于電影本身的質量判斷標準，對于網絡平臺，畫面分辨率成了一個代表性的指標。目前，“4K超高清”已經成為高畫質節目必備的條件。在民用家電消費市場上，4K彩電已經降到了非常親民的價格而且早已是市場主流產品，并且“真4K”電視正在逐漸驅逐“偽4K”電視。在專業電影制作領域，絕大部分攝影機、工作軟件都已經內置了4K以上分辨率的工作模式，可以幾乎無成本地轉移到4K超高清節目的制作上。而對于專業電視臺來說，4K的錄制、播出設備早已經成熟且成體系，甚至于大家早就開始規劃8K節目了。在這樣的時代背景下，4K頻道、4K片源正在被越來越多的觀眾認可和喜愛。同時伴隨著國產真4K電視機的持續降價，在家觀看“真4K”電影已經成為越來越多觀眾的選擇和期待。

分辨率上去了，必然帶來的問題就是節目信號所需要的傳輸帶寬會隨著分辨率平方增長。不過近兩年正是我國網絡建設的又一個高潮期。網絡提速、降費已經是各大運營商的公開承諾。尤其是5G技術的落地，更是解決了無線“最后一公里”的瓶頸問題，使得移動端同樣具有足夠的傳輸帶寬。超清的4K電視機、更快的光纖和5G網絡，以及這二者的價格都變得越來越親民、越來越適合普通人消費，直接促成了超高清電影觀眾群的形成。這些坐在4K電視機前看電影的觀眾又反過來提出了更多的片源需求和對影片畫面質量有了更高的要求。

除了以上這些因素外，2020年對超高清電影片源需求暴增還有一個重要因素：電視臺在改革方面的主動探索。對于廣播電視系統來說，提升畫面分辨率，從而給觀眾更真實的現場感一直就是其技術更新的基本動力。隨著廣電網帶寬的不斷升級，廣電系統早就開始了超高清電視節目的探索和實踐。隨著建國70周年國慶閱兵式的首次超高清直播，以及瞄準2022年冬奧會的全程超高清節目制作，廣電系統以4K頻道為契機，已經建設好了一整套超高清節目的制作、播放平臺。而且這兩年的播出實踐，不僅積累了基本的用戶、培養了用戶觀看習慣、形成了從中央臺到地方臺多個超高清頻道，更重要的是，終于使得超高清電影有了可以保證質量的、穩定的播出平臺。對超高清電影制作人來說，所有電影之外的條件都已具備，大家可以專心電影創作本身了。

綜上，市場的變化、受眾的變化、性能達標、價格適中的硬件設備以及穩定成熟的播放平臺，這些因素在2020年共同促成了對超高清電影的需求爆炸，也正在吸引著越來越多的傳統電影制作團隊加入超高清電影的創作中。但另一方面，大多數傳統電影制作團隊在制作超高清電影時，都會遇到各種技術問題，尤其是跟畫面相關的技術問題。這些問題一般并不能套用傳統方式解決，而且如果解決不好，在4K屏幕上對畫面質量的影響會很大。因此，很多導演、攝影師對超高清電影又有點害怕以致抵觸。本文將集中討論超高清電影最核心的色彩控制問題，將它的來龍去脈、前因后果一一剖析清楚，并給出建議與解決方案。

一、到底什么是超高清電影

我們不妨先談一談電影與電視在畫面上的主要區別。對于傳統電影制作者來說，電影感的獲得在很大程度上依賴于那塊巨大的放映銀幕。

由于它足夠大，能給觀眾帶來一種身臨其境、置身事中的體驗。所謂“電影必須要在大銀幕上看”就是這個意思。對于傳統電影美學來說，是無法在電視、電腦、手機的小屏幕上討論一部影片的畫面質量的。因此很長時間以來，電影制作者對電影拷貝在電視上的最終放映效果，并未給予足夠的重視。尤其討論到電影的畫面和聲音效果時，在“一切以大銀幕為準”的原則下，電視這種小屏幕上的體驗損失成了一種理所當然的“誤差”，也成為電影與電視節目天然的分別。但是隨著最近十年液晶顯示屏制造技術的突破性發展，更大的電視屏幕已經成為現實。雖然電視屏幕很難、也沒必要做到電影銀幕般大小，但是電視觀看者有自己的調整方式：觀看者可以調整觀看距離。當電視屏幕足夠大、觀看距離足夠近時，電視機對觀看者的視張角—也即電視機屏幕左右兩邊與人眼分別連線后所形成的夾角，正在逐步接近觀眾在影院中看大銀幕時的視張角。這在理論上提供了在電視屏幕上獲得影院觀感的一種可能。當然，要想真地做到在足夠近的距離舒服地觀看足夠大的電視，還必須做到屏幕上每個像素點的視張角仍然要足夠小。因為當像素點視張角過大時，人眼就會看到圖像邊緣的各種不平滑，從而降低對畫質的評價?，F在，既要增大屏幕的總體尺寸（總體視張角），又要保持每個像素點的視張角不變或變小，得到的必然結果就只能是增加屏幕上像素點的總數量，既包括像素的行數，也包括它們的列數。而屏幕上像素點的行列數，就是分辨率。所以，對于電視來說，獲得接近電影感的高畫質的前提，就是屏幕和節目畫面都具有更高的分辨率。

電視機分辨率一般以列數乘以行數表示。在剛剛進入數字電視時代，我國使用的PAL-D制式彩色信號標準數字化后的分辨率是720×576。之后的高清電視分辨率為1920×1080，由于其列數非常接近2000，因此也被稱為2K電視。目前正在流行的超高清電視分辨率為3840×2160，其列數非常接近4000，因此也被稱為4K電視。之后還有8K電視，其分辨率為7680×4320。事實上，每一種分辨率的背后都對應著一整套攝錄、編輯、播放設備。只有電視節目從拍攝開始就在全流程滿足分辨率要求，最后得到的節目才能滿足相應的分辨率，在對應設備上觀看時也才能體驗到相應感受。目前，在我國市場上，2K的高清電視早已經成熟，無論是終端觀看設備還是相應的高清電視頻道都已經完全普及。4K超高清電視則方興未艾：作為觀看設備的4K電視機正是近幾年熱賣的產品，各種4K頻道正在陸續組建播出網絡上的4K電影片源數量也正在高速增長。而能夠在對應的4K頻道播放且適合在4K電視上觀看的影片，正是本文要討論的超高清電影。嚴格來講，它屬于電視電影或者網絡大電影的一種，其制作質量與傳統院線電影是有一定差異的。相比以前的2K電視電影或者網絡電影，超高清電影由于觀看設備的巨大改進，使得其畫質有了飛躍性的改進，以至于越來越接近院線電影。因此，超高清電影對制作提出了更高的要求。

那么，超高清電影是否僅僅意味著分辨率上的變化呢？答案是否定的。對傳統電影來說，影院里的暗環境同樣是必不可少的一個要求。相比于一般電視機在家中所處的亮環境，影院的暗環境使得畫面的對比度更強、色彩更艷麗、暗部細節更豐富。由此帶來的超現實的畫面感受，同樣是電影美學中關鍵的特征。但是，隨著當代液晶顯示屏的發展，電視機屏幕也正在逐一解決這些難題，使得屏幕更亮、寬容度更廣、色彩更艷麗，甚至引入了高動態范圍（HDR）技術來構造超現實的畫面。這些新技術徹底更新了2K電視的原有標準，為4K超高清電影提供了更寬廣的表現空間，使得其完全有可能比肩影院的觀看效果。但同時，由于技術更新的幅度太大，使得原有的控制標準完全無法適應超高清電影的制作。尤其是在色彩管理這一核心問題上，原有解決方案都遇到了核心困難，目前又缺乏統一的處理方式，此問題也就成了一個亟須解決的問題。

圖1.4K超高清電視

二、色彩控制有何難

超高清電影的色彩控制成為一個難題的首要因素是：對于電視系統來說，色彩控制是一個新問題。如前所述，超高清電影本質上屬于電視電影，也即最終要在電視系統中播放的節目。對于電視系統來說，傳統上是不存在色彩控制這一問題的。傳統的電視節目由于對時效性的要求，更強調從拍攝到實時導播到最終播放的實時性?，F場攝像機拍攝下來的畫面通過電纜或專用信道直接傳到導播臺而非掛帶錄制。編導人員在導播臺直接切換不同攝像機的信號，實時完成節目制作。之后節目信號經過簡單處理，直接送到廣播設備上進行播出。整個過程強調因實時性、實在性帶來的真實感。至于整個畫面的美學特征以及細節的構造，都是居于次要位置的因素，也都是為了追求真實性而可以犧牲的部分。因此，理論上，電視系統并不存在為了美學表達而進行色彩控制的需求。而且在實踐中，為了追求時效性，電視節目制作流程中也不存在色彩調整這一獨立流程。電視節目制作時，只需要簡單保證拍攝設備和終端放映設備的色彩表現大體一樣即可。這一工作直接簡化為兩點：一、數字電視系統各設備都遵從統一的一套色彩標準，即Rec.709標準；二、每次拍攝前如有可能，盡量將攝像機參照Rec.709標準進行自身校準，保證基本指標符合要求，如果時間上不允許，那么只能依靠設備自身的穩定性。這里的Rec.709標準是指由國際電聯的ITU-R BT.709文件所定義的一整套色彩空間及亮度標準，也就是我們俗稱的Rec.709色彩空間，也可記為BT.709。這樣拍攝完成的畫面，只是使得終端設備上的畫面與現場畫面基本一致，而并不要求畫面色彩、亮度方面細節上的真實還原，更不會考慮通過色彩亮度調整達到更高的美學追求。因此，在傳統電視節目制作系統中，色彩控制問題是幾乎不需要特別考慮的問題，自然也就沒有針對性的解決方案。

圖2.Rec.709(BT.709)、DCI-P3、Rec.2020(BT.2020)色域對比圖①

但是，對于電影制作來說，色彩控制從來都是制作流程中的一步。由于電影并不需要追求實時性，因此電影制作過程中有足夠的時間對畫面進行更加精細地調整。而且，由于電影的商品屬性，不菲的票價和高昂的制作費用也要求制作者必須對畫面美學有更高的追求。這要求攝影指導/攝影師從設計拍攝方案開始，就要精細設計畫面中的每一個細節，并在現場拍攝中準確完成設計構想。攝影師追求的畫面并非簡單停留在對日常生活的準確復現，更多時候是要高于現實生活的美學展現。因此，攝影師借助燈光、道具、攝影機自身調整等多種手段，共同塑造理念中的高質量畫面。不僅如此，對于那些在實際拍攝中實在無法達到的畫面效果，還要通過后期加工去實現，這就在電影后期制作流程中出現了調色這一專門工序。由專業的調色師，對電影畫面的色彩、亮度等因素進行各種調整，以期增強畫面感染力，使得電影畫面更好看、更感人。在調色環節中，調色師往往擁有很大的創作自由。一個好的調色師不僅可以彌補現場拍攝時的種種缺憾，甚至可以讓影片直接提升一個檔次。因此，很多人將調色環節稱作對電影畫面的二次創作。由此可見，電影對畫面的要求，絕非僅僅是對被拍攝場景的簡單復現，它是一種對畫面的主動創作。電影畫面不僅要具備對現實場景的精確復現能力，還要提供超現實精細調整的能力。因此，電影創作中必需對色彩進行精確控制和調整。這是從導演到攝影指導、視效指導調色師共同的要求，也是長期以來電影制作團隊都已習慣的工作模式。對整個電影制作來說，色彩控制是必不可少的關鍵問題，也是從前期拍攝到后期制作貫穿始終的問題之一。超高清電影雖然播放平臺是電視和網絡終端，但是作為高畫質電影，色彩控制也是制作中必不可少的環節。但這一環節如何在電視系統中實現，就成為構成色彩控制難題的另一個重要因素。

事實上，在傳統電視時期、高清電視時期，類似的問題都出現過。在傳統電視時期，電影創作團隊按照標準的電影制作流程完成最終的電影膠片拷貝，至此電影制作團隊任務全部結束。此電影如果想在電視臺放映，只需將膠片拷貝交給電視臺進行“膠轉磁”，即膠片轉磁帶流程。在這個流程中，使用專門的轉換設備，并由專門技術人員控制完成。因此，轉換后電視信號的色彩狀況，完全取決于轉換設備上的參數設置，這使得色彩控制被簡化成了機器的參數調整這一簡單技術問題。而且，由于早期彩色電視信號色彩表現能力和亮度寬容度都遠遠低于膠片，因此，這種簡單的技術操作基本可以滿足播放要求，觀眾并沒有更高需求。

直到進入高清電視時代，電影也同期進入了全數字化流程階段。由于電影制作流程和電視臺播放設備面對的都是數字文件，電影制作團隊自然期望最終的數字電影文件能夠直接在電視臺以及網絡媒體上播放。但是，由于影院觀看環境和電視、網絡終端存在巨大的差異，如果電影源文件不做任何修飾的話，那么在電視和網絡終端上觀看時畫質會有較大損失，嚴重時，畫面幾乎喪失美學意義。因此，色彩控制作為一個問題被提了出來。在當時，這一問題的解決有兩種方案。一種是以好萊塢為代表的精細化解決方案：每部電影面對不同的放映終端，分別進行調色，并輸出不同的成品文件到不同介質上，供不同的渠道發行。也就是說，一部電影完成自身的、面向數字影院的數字文件制作后，再根據電視臺、藍光DVD機等不同終端的要求，由調色師人工介入、分別進行調色，形成針對某一終端的發行文件，并投送到相應終端上。這種方案的優點自然是使得不同終端上的放映效果都能最大化利用該終端的表現能力，做到了在不同終端上盡量保持影片本身的畫面美學特征。其缺點是人力耗費大，由于每一個發行版都需要調色師人工調整，因此成本自然上升，不同發行介質的價格也隨之上升。雖然對于影院來說，這點價格分攤是可以接受的，但對于另一些受眾對價格極其敏感的播放渠道，成本回收就成了新的問題。

另一種解決方案是國內大部分影視公司會采用的方法：直接將電影文件按電視臺的Rec.709標準進行編碼輸出，然后直接交給電視臺和網絡平臺播放，在此過程中幾乎不使用或者極少使用人工進行干預。甚至于一些在制作之初就定位為電視臺播放的電視電影，以及網絡播放的網絡大電影，他們在拍攝過程中，現場監視器直接監看Rec.709信號，后期調色也是在套用Rec.709的LUT（顏色查找表）文件基礎上進行調整，從而全流程滿足高清電視播放標準。這種操作的優點自然是節省人力成本，加快制作流程。而且，由于數字電影的色彩空間由DCI-P3標準確定，這一標準定義的色彩空間恰好大于Rec.709所定義的色彩空間。因此，將DCI-P3色彩空間中的文件轉化為Rec.709色彩空間是下變換，雖然會損失一些信息，但是變換效果整體可控，也就是畫面的整體狀況基本可以保持不變，故而這種偷懶的方法也就被大家所接受。

但是，到了4K超高清電視這里，由于顯示技術的深度革新，超高清電視機首次擁有了比數字電影的DCI-P3標準更大的色彩空間，并且其動態寬容度范圍也開始媲美電影放映設備。這一方面導致了超高清電視不再使用Rec.709作為其標準，而采用了更高級的Rec.2020標準(也記為BT.2020)。另一方面，由于Rec.2020的色彩空間比DCI-P3更大，所以如果簡單套用高清時的做法，即先按照電影流程制作電影文件，最后直接變換到數字電視的色彩空間上，就會發現此時色彩空間是上變換——從一個小色彩空間向更大的色彩空間做映射。這樣的上變換一般都面臨兩難抉擇：要么保持色彩絕對值不變，白白浪費超高清設備的精細表現力；要么作簡單線性或非線性擴張，雖然充滿了新的色域，但是往往伴隨著色偏、色彩感受改變等諸多問題，這也是超高清電影制作過程中色彩控制成為難題的第三個重要因素。

三、Rec.2020介紹

對于目前超高清電視普遍采用的Rec.2020標準，我們有必要進行一個介紹。Rec.2020標準對應的正式文件為國際電聯無線電通信部門發布的ITU-R BT.2020-2建議書，其完整名稱為《超高清電視系統節目制作和國際交換的參數數值》。該標準于2012年8月公布，并建議作為超高清電視的標準使用。之后于2014年6月和2015年10月兩次進行了修訂。目前使用的正是其第二次修訂后的版本。很多人也用其文件編號稱其為BT.2020標準。

Rec.2020首先定義了超高清電視的分辨率為基礎的4K：3840×2160和更高的8K：7680×4320（目前在我國還沒有正式使用），以及其掃描方式為逐行掃描，幀頻從每秒24幀到120幀。其次，定義了超高清電視的色彩空間：白色仍舊使用D65光源，而紅綠藍三基色的定義與Rec.709和DCI-P3中的定義都不相同，其形成的色三角形范圍涵蓋此兩者，并明顯大于這二者（見圖2）。這就意味著，Rec.2020標準的設備涵蓋了更大的色彩空間，可以顯示更加艷麗的色彩，也可以有更加豐富的色彩細節。再次，該標準使用10比特或12比特量化編碼，相對于Rec.709中的8比特或10比特編碼，分別增加了2個比特位。這也就意味著在亮度寬容度上可以增加至少2檔。在其預校正部分，它仍然使用了0.45的預校正系數。

事實上，經常與Rec.2020搭配使用的還有一個Rec.2100標準。后者是由國際電聯無線電通信部門發布的ITU-R BT.2100-2建議書定義的，其完整名稱為《用于制作和國際節目交換的高動態范圍電視的圖像參數值》。這一標準是在2016年7月首次發布，最近一次修訂是在2018年7月進行的第二次修訂。該標準在色彩空間上完全采用了Rec.2020的色彩空間，只不過增加定義了高動態范圍下的亮度如何處理。在此標準下，顯示設備的局部動態范圍可以在17檔以上。這已經是一個非常接近電影攝影機可拍攝范圍的數值了。在此標準下，電視設備完全可以充分展現整個電影畫面的所有細節，而無需任何壓縮和下變換。

考慮到目前主流的電影攝影機還是以4K為主，大多數寬容度在18檔上下，而且絕大多數攝影機已經內置了Rec.2020色彩空間選項。在短期內，主流攝影機的下一步發展基本就是升到8K和預置Rec.2100標準。因此，在當前形勢下，使用Rec.2020作為超高清電影制作過程中色彩控制的標準，無疑是一個可行且合理的選擇。

四、使用Rec.2020作為色彩控制標準

使用Rec.2020作為超高清電影制作過程的色彩控制標準至少有以下的優勢和便利性：

第一，Rec.2020已經是目前4K超高清電視機的實際標準。大多數4K電視都滿足此標準。因此，以此標準制作的節目在播放過程中可以最大程度地保真，減少播放環節本身造成的畫面質量損失。

第二，目前的主流攝影機、調色軟件大多已經內置了Rec.2020色彩空間，這使得以此為標準在拍攝和調色過程中不會遇到太多困難，整個流程可以順利實現。

第三，Rec.2020還預留了8K選項，其后續的Rec.2100又補充了高動態范圍，因此在短期內，這一標準可以保持穩定，不會隨著設備的升級馬上被淘汰替換。

第四，符合Rec.2020的監視器已經成熟，因此無論是現場監看，還是調色過程中的監看都已不是問題。

第五，Rec.2020由于涵蓋了更廣泛的色彩范圍，因此比傳統電影的DCI-P3色域擁有更強的色彩表現力，這種向更高標準的靠攏是符合電影創作者的期望的。而且這樣的變化，幾乎不會改變電影制作的流程，只會促進電影畫質的進一步提升。

第六，由于網絡終端的多樣化，希望針對不同產品的不同廠商逐一提供調色片源已經是一個不可能完成的任務。事實上，電腦屏幕、pad、手機等不同設備由于使用環境不同，制造工藝也不盡相同，因此根本無法做到顯示無差別。在這種情況下，大家都向同一個標準靠攏無疑是必然的趨勢。在所有備選方案中，已經被4K電視廣泛使用的Rec.2020無疑是最合適，也是最有希望完成標準統一的一個。對于制作環節來說，順從大多數播放終端的選擇，從來都是一個合理的取舍原則。

當然，在使用Rec.2020進行超高清電影制作的過程中，也有一些注意事項：

首先，千萬不要跟Rec.709混用。由于二者無論在色域還是亮度范圍上都有較大差異，一旦混用，將造成畫面質量的明顯損傷。當Rec.709畫面直接導入Rec.2020設備時，所有色彩都將瞬間變暗、變淡，色彩的生動感即刻就會消失。反之，當Rec.2020畫面導入Rec.709設備時，輕則畫面變暗、變淡，重則直接報錯、無法讀取文件。因此，一般情況下二者要避免混在一起使用。

其次，在制作過程中要注意全流程都要使用Rec.2020標準。因為整個制作環節中如果有一個流程出現失誤，都會導致最終結果的不準確。這里全流程主要包括：現場監看、初次套色、精細調色、母版生成幾個步驟。

再次，全流程使用并不意味著剝奪攝影師的好習慣。比如，在拍攝時記錄raw格式，或者使用log曲線記錄，這些操作仍舊可以進行。甚至很多調色師不愿套用現成LUT，就喜歡自己手工調整，這些都不受影響。只要調色時的監看使用Rec.2020監視器，最后生成母版時套用Rec.2020色彩空間即可。

最后，如此生成的影片一定要在“真4K”電視上觀看，方能達到效果。如果回到普通高清電視上觀看，則需要將色彩空間再下變換到Rec.709，此時肯定會產生一定偏差。對影像質量要求較高時，這一步應該由調色師人工干預。

結語

通過以上分析，可以看出，對于需求正在快速興起的超高清電影來說，如何既保留其作為電影，在制作過程中對畫面色彩的精細追求，又便于其在電視終端上放映，已經成為必須解決的一個問題。這中間的關鍵點在于制作過程中的色彩管理標準。一方面，作為電影，色彩管理標準不能下降；另一方面，作為電視，新標準要符合電視播放設備的現狀。因此，筆者建議使用Rec.2020作為標準，制作超高清電影。通過文中分析，可以看出這個結論不僅在理論上可以最大限度保證影片的畫面質量，而且在實際操作中有諸多便利之處。進一步，由于Rec.2020標準已經超過了現行數字電影的DCI-P3標準，因此很有可能會導致電視與電影制作標準的統一，這將大大方便所有的影視工作者，也方便廣大觀眾坐在家中就能看到原汁原味的電影。

【注釋】