关于灯光颜色传输的PLASA推荐系统标准

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(shāng)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(shāng)的灯具前设置相同的滤色片，将在舞台上获得差不多(duō)相同的颜色。现在，使用(yòng)LED光源替代白炽光源；那么，对于使用(yòng)各自RGB版本的不同制造商(shāng)的LED灯具，使用(yòng)两个不同的光源版本来获得相同的颜色，其可(kě)能(néng)性如何呢(ne)？一个开发中的新(xīn)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(néng)够以明确的而与制造商(shāng)无关的方式将颜色信息传达给灯具。其目标是什么？十分(fēn)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(shāng)都使用(yòng)它们各自的RGB色域。LED灯具的色域通常是由灯具所采用(yòng)的特定的红、绿、蓝LED光源的波長(cháng)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(shāng)而有(yǒu)不同的选择。对于使用(yòng)不同波長(cháng)LED光源的每一家制造商(shāng)，在制造商(shāng)之间，甚至在同一家制造商(shāng)的产品之间，没有(yǒu)RGB控制设置的通用(yòng)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(hěn)可(kě)能(néng)没有(yǒu)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(hěn)可(kě)能(néng)是发展中不可(kě)避免的一条路径。在大多(duō)数情况下，单个有(yǒu)色LED光源的控制很(hěn)少试图依据任何颜色标准实施颜色校准或参考（筆(bǐ)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光源的组合體(tǐ)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(hěn)多(duō)制造商(shāng)以绝对参照基准标定它们的灯具，因而能(néng)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(shāng)来说，运用(yòng)哪一个颜色定义没有(yǒu)特别的商(shāng)业利益。然而，如果所有(yǒu)制造商(shāng)都使用(yòng)相同的颜色定义，这对整个行业有(yǒu)着相当大的利益！控制台将能(néng)够给所有(yǒu)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成為(wèi)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(yòng)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(yǒu)很(hěn)多(duō)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(yòng)作背景标绘的熟悉的CIE 1931x,y空间。虽然CIE 1931空间已经被新(xīn)空间所取代，譬如均匀性更好的新(xīn)空间L*u*v*或L*a*b*，然而对于大多(duō)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(yòng)作标准，它们都覆盖相同的颜色區(qū)域，因而，它们彼此都可(kě)以線(xiàn)性转换。

建议1：PLASA颜色传输应使用(yòng)CIE 1931 x,y颜色空间虽然使用(yòng)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(zuò)标（x,y）為(wèi)0.5,0.2代表什么颜色？另一方面，用(yòng)户使用(yòng)RGB（红、绿、蓝）或HSI（色调、饱和度、亮度）参数来处理(lǐ)、选择颜色要更為(wèi)熟悉。这些参数由许多(duō)控制台所提供，显得更為(wèi)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(hěn)明显，所建议的PLASA标准应该也為(wèi)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(yòng)，在选择RGB空间时有(yǒu)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(hěn)大的，足以包含用(yòng)户有(yǒu)可(kě)能(néng)想要产生的所有(yǒu)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(kě)的颜色空间之外仍有(yǒu)大量的區(qū)域，因此，结果是渐变推杆上产生一大段空的區(qū)段，随后伴之而来的是分(fēn)辨率损失，以及在未定义颜色的區(qū)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(yòng)户希望这个颜色空间是可(kě)以理(lǐ)解的，并希望其数學(xué)运算是简单的。建议仍然包含全部法定的颜色空间的更小(xiǎo)的RGB三角形是做得到的，但只能(néng)允许一个或几个参数变成负数，这将引发潜在的数學(xué)问题，至少会引起混乱，仍然还有(yǒu)很(hěn)多(duō)无用(yòng)的區(qū)域。图3显示包含蓝色纵坐(zuò)标y值為(wèi)负值的这种可(kě)能(néng)出现的RGB三角形。然而，如果后退一点，那么问题就可(kě)以被简单化了。如果考虑1931颜色空间中实际使用(yòng)的那些區(qū)域，就会发现：（1）全部的绿色不是都有(yǒu)用(yòng)。（2）现实世界的颜色并没有(yǒu)充满这个空间。

图2 在标定色域外有(yǒu)死角的大RGB色域

图3 带有(yǒu)负参数的RGB颜色空间

用(yòng)户需要使用(yòng)的是具有(yǒu)浪费空间尽可(kě)能(néng)小(xiǎo)的颜色三角形，那将带来良好的分(fēn)辨率（尤其是在色调方面微小(xiǎo)变化非常敏感的淡彩色），以及提供良好的淡入淡出效果。筆(bǐ)者也不想白费力气做重复工作。柯达（Kodak）已经在这个领域有(yǒu)了实践，研发出ProPhoto颜色空间作為(wèi)建议颜色空间以供成像和摄影使用(yòng)，见图4。它具有(yǒu)如下特性：

（1）它是任何成像设备所能(néng)获得的更大的颜色空间；（2）只有(yǒu)非常小(xiǎo)的无用(yòng)或不能(néng)用(yòng)到的颜色空间。有(yǒu)最佳使用(yòng)的有(yǒu)效分(fēn)辨率；（3）无负值的x或y；（4）它包含所有(yǒu)可(kě)能(néng)颜色的90%和所有(yǒu)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為(wèi)ANSI/I3AIT10.7666:2003和ISO 22028-2:2013的一部分(fēn)，现在通常被简称為(wèi)“ROMM RGB”（Reference Output MediumMetric RGB：参考输出媒體(tǐ)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(yòng)。如果采用(yòng)相同的RGB色域作為(wèi)PLASA标准，那么它可(kě)以被定义為(wèi)如下。 建议2：PLASA RGB原色点的CIE 1931色度坐(zuò)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(zuò)标 ANSI和ISO标准的其余部分(fēn)与我们的关系不大，尤其是它们利用(yòng)D50白色点，这个白色点对应用(yòng)并不是适当的白色点。而有(yǒu)人建议，演艺照明的标准白色点应采用(yòng)3200K黑體(tǐ)辐射源的白光（3200K通常被用(yòng)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(hěn)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(hěn)重要。对于应用(yòng)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(yǒu)时或其饱和度為(wèi)零时所获得的白色点。控制台或灯具仍能(néng)够以不同的白色点内在地运作，比如5 600 K或D50白色点，执行简单的数學(xué)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(néng)够被用(yòng)作将想要的颜色从控制台准确地传达到灯具。应用(yòng)3200K白色点达到这个目的。因此，白色点被定义為(wèi)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(zuò)标 白x=0.4254， y=0.4044 至此，我们拥有(yǒu)了已定义了的RGB三角形和白色点，有(yǒu)可(kě)能(néng)导出方程式以实现变换，从x,y色坐(zuò)标以及RGB或HSI来控制信号的输入（或制造商(shāng)可(kě)能(néng)选择使用(yòng)的任何其他(tā)的颜色空间）。正如此前筆(bǐ)者所提及的，这个标准背后的理(lǐ)念是，不应以任何方式限制灯光设计师的创作自由，或用(yòng)户和制造商(shāng)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(yòng)户是透明的，正如DMX512被用(yòng)作传输调光電(diàn)平或電(diàn)脑灯的位置时，它对用(yòng)户是透明的一样。 2.4 假使灯具不能(néng)产生用(yòng)户要求的颜色时该怎么办？ 应用(yòng)标准颜色空间和颜色语言，将不可(kě)避免地导致有(yǒu)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(kě)能(néng)是可(kě)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(yǒu)R、G、B三角形显现的色域。它能(néng)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(néng)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（即等同于沿着一直線(xiàn)往后向白点移动）直至这个彩色落入其能(néng)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(yǒu)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(kě)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(kē)技》2015年第10期