一般来说，看电影时，多数观众所关注的除了故事情节外，还有电影放映效果往往是电影画面是否清楚明亮，色彩是否饱满，声音是否清晰和震撼等。过去胶片时代，电影影像的清晰度与拍摄、放映胶片的材料（颗粒）、冲洗工艺、胶片在放映机片门的机械位置调校、片门松紧、机头机身震动引起胶片抖动、胶片划痕和老化、画幅同步准确度、电影机镜头及调校等因素有关。而数字时代，清晰度的概念有了很大改变，应该重新定义和认识，那么，数字影像还原的清晰度到底与哪些因素有关呢？

      清晰度是指人眼宏观看到图像的清晰程度，影像是包括静态和动态的图像。谈到影像的清晰度，人们自然会想到显示设备的分辨率或成像器件的物理分辨率，人们通常认为它越高影像的清晰度就越高，而很少人会想到还有什么其他因素会影响到影像的清晰度，也很少人注意到人眼的视觉极限。实际上有很多因素都会影响人眼所能感受到的影像清晰程度，如：节目内容拍摄设备指标、原始素材后期制作的分辨率、原始影像拍摄的帧速率、摄影镜头及投影镜头的质量、聚焦调校好坏、成像会聚调校的精准度、银幕类型及指标、放映窗玻璃质量、甚至3D装置及眼镜的质量等，这些都会影响最终观众所感受到的影像清晰度。即使放映设备性能很强，有超高的分辨率，但若节目源内容分辨率较低，同样也放不出所期望的超清晰的影像；即使节目分辨率很高，但若设备调校欠佳，也同样得不到高清晰的影像。因此，清晰度是由系统和设备的客观性能及其状态的综合结果造成的人们对最终影像的主观感觉，相关要素可归纳为以下十点。

一、影响清晰度十个要素

1、影像的分辨率

      影像的分辨率是直接影响画面清晰度关键要素，可分为两种，一是空间分辨率，通常它指的是数字影像呈现的分辨率，是影像包含空间像素的结构；另一是时间分辨率，它指的是单位时间呈现的画幅数，即影像的帧率（下面讨论）。空间分辨率又有拍摄、制作端原始影像内容的分辨率和显示端还原影像的分辨率之分。

      分辨率与清晰度概念不同，它是指图像的像素点密度，影视设备通常用“横向像素数”x“纵向像素数”表示。数字影像的分辨率不是指人的主观感觉，而是指在摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量记录指标，以及显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有像素结构，说具体点就是指单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格。清晰度是人观察景物影像清晰程度的主观感觉，所以相同面积内图像分辨率越高清晰度越好，如：WUXGA、HD、2K、UHD、4K、8K，按道理说4K比2K更清晰，8K比4K更清晰，也意味着需要更高的处理带宽和数据存储量，但在一定条件下，这个常人觉得很自然的逻辑并不成立，例如：在数字视频传输码率一定的情况下，分辨率与清晰度成反比关系：分辨率越高，图像越不清晰，分辨率略低，图像反而更清晰。这是因为在分辨率一定的情况下，码率与清晰度成正比关系，码率越高，图像越清晰；码率越低，图像越不清晰。这里的码率是图像数字化后数据流量指标。

      所以，前期拍摄阶段，摄制端，景物影像被数字化分解表达会随所用设备图像采集CCD（电荷耦合元件）像素数的多少、及视频带宽的不同而变化，像素越多、带宽越宽，设备的解析力就越高，数字化包含的信息越多，影像就越清晰。同样显示端，显示（放映）设备的成像分辨率也一定程度上决定了影像内容的还原效果。

     目前市场上的几种规格的4K格式，如图所示。电影采用的成像芯片分辨率2K为2048x1080，4K为4096x2160。

                                                        图1 现有几种规格的分辨率格式

      当观看者近距离观看时，会发觉影像的像素点清晰可见，有颗粒感，不如胶片细腻，因此，距离银幕最近观众的观看距离、画面还原的分辨率，与银幕尺寸有一定关系。如果距离一定，当银幕达到一定尺寸时，人眼视觉就能够分辨出像素点，即看到像素颗粒，就应该配备更高分辨率的放映设备，或加大最近的观看距离。分辨率和距离多少比较适合，这是依据人眼视觉感知来决定的。

      当分辨率是4K，其总的像素数量将是2K的4倍时，但是只有当放映的电影影像也是 4K分辨率时才有意义！ 否则，仅仅放大影像，倍化像素，观众同样不能享受到额外像素所带来清晰度的提高。此外，即使放映的是4K电影影像，观众也未必会明显的察觉到额外分辨率，因人眼敏感度是有限的。有人提出，1弧分（即 1 弧度的 60 分之一）值是人眼视敏度限值，据此来分析我们是否有对4K乃至8K的需求。事实上，该值是来自于图案视力测试。在电影院暗环境，人眼对画面分辨率是不太敏感的，同时电影是一个彩色的运动为主的影像，普通观众会更关注电影本身的故事情节，场景色彩和反差，而对分辨率的敏感程度并不很高。所以在什么情况下，在什么时候观众可以察觉到分辨率（清晰度）有差别是很重要的，因为此时观众便可以享受到更高分辨率为其带来的更愉悦的观影体验。

                                      图 2 视力表（左）和视标（右）用于定义 20/20 视觉和 1弧分视角的视敏度标准【1】

  表1列出在不同银幕宽度下，投影在给定银幕上2K像素和4K像素尺寸的比较，你可以自己做一个测试，在一定的距离测试是否能察觉到像素大小的变化。

图3不是真实尺寸，测试者可以自己绘制真实尺寸并自行测试

                                                图3  2K和4K像素尺寸比较测试图案【1】

      虽然2011年业界的共识，标准布局的影厅，在14米以下的银幕上放映2K和4K画面，在黄金座位上观看，人眼基本上没有能力察觉2K和4K像素清晰度的差别，而4K在14米以上的银幕才会有明显体现出的高像素优势，但由于前排观众到银幕的距离相对较近，且随着4K节目的增多，目前观众对影像质量要求的提高，在大、中影厅，即使小影厅（6米以上幕宽）观影，4K看起来比2K的更细腻逼真，因此对4K放映设备的需求也随之增加。

2、 影像的帧速率

      影像的帧速率直接影响画面的动态清晰度，它包括内容原始影像拍摄（及放映）的帧速率和放映（显示）还原的帧速率。一般普通电影的帧速率为24帧/秒，即每秒钟24幅画面，是利用人眼视觉暂留现象，高于此值人就可以看到连续运动的影像而不感到闪烁，高帧率（HFR）则增加了拍摄（和放映）画面的速率，使每秒采集到（放映出）更多的信息，因此会比普通帧率（24帧/秒）更清晰，动态景物影像还原得更清晰逼真，增强身临其境的感觉，如：48fps、60fps、120fps等属于高帧率。

                                                  图4 高帧率拍摄增加画幅示意图

3、 镜头的调校

      镜头的调校，摄影镜头及投影机镜头聚焦调校对清晰度的影响很明显，除了镜头的品质因素外，调校不好会使影像模糊。在使用时镜头调校也很有讲究，包括“后背聚焦”和“山姆校正（Scheimpflug Adjustment）”，后背聚焦确保焦距范围正确，山姆校正是确保画面聚焦均匀（即四角与中心）清晰，其综合调校结果使画面“刀刻般”Sharp清晰, 不同聚焦调整状态的比较如图6所示。当然摄影师和放映技师的操控调节技术也影响着最终画面的清晰度。

4、 设备的会聚调校

      设备的会聚调校在一定程度上影响清晰度，会聚调校是指使投影出的三基色重合在一起，如果会聚没调准，会出现三色影像不重合的情况，使影像、字幕出现色边，容易察觉到影像不清晰。不同会聚调校情况的比较如图7所示。

5、影像的亮度和对比度

      影像的亮度和对比度（反差）相辅相成,在很大程度上也影响人对影像清晰程度的感受，如果亮度太低，人眼是不容易识别清楚影像的，如果对比度不好，会使人感到影像灰淡模糊，帧内对比度不好，会感到有雾感，影像轮廓边“晕”出，不清澈。这也是为什么影视作品追求高动态范围的初衷，HDR拍摄制作，HDR放映能展现更宽的光影和色彩动态范围，能使人看到更多的从“超亮”到“极暗”部分的细节层次，也使观众感到景物更清晰逼真。对比度欠佳与对比度尚佳的影像对比，及帧内对比度较差的测试图边缘模糊的情况如图8、9所示。

6、 银幕类型和质量

      银幕类型和质量对影像清晰度也起着至关重要的作用。不同类型的幕有白塑幕、普通金属幕、终极银幕、抗光幕等，其解像力、亮度系数、均匀性、散射角及偏振性能等有所不同。银幕的材质、声孔的孔径大小和孔距规格，对影像的清晰度都有较大影响。目前在银幕技术上已有很大改进，以前的银幕声孔较大，金属幕反射层及工艺欠佳等原因，使之会有使清晰度降低、均匀性不好，还容易与数字像素群产生互作用而形成“摩尔纹”（如图10所示），也会使清晰度降低。例如，当数字4K影像投射到孔径相对较大的金属银幕上时，影像的清晰度会大打折扣，所看到的4K影像就像是2K画面似的，清晰度被声孔“吃掉了”不少，这会降低画面的清晰度。微孔幕可有效的改善清晰度，减弱摩尔纹的干扰（参见图13）。

7、3D系统的品质

      3D系统的品质影响3D影像的清晰度（除了激光原生3D），经过偏振双光路、三光路3D系统投射出的图像需要对位重合，如重合不好，也会使影像模糊不清，而单光路3D会更清晰但3D光效较低，目前单机激光原生3D系统，没有重合问题，清晰度很好，光效较高（图11）；3D系统的立体对比度指标也会影响影像的清晰度，立体对比度低，会使左右眼影像串扰增大，出现重影，使人感受到清晰度降低。

8、数字影像采集与表达方式

      数字影像采集与表达方式也对清晰度有影响，包括图像数字化为二进制表示的位数，即位深，数字化的采样量化结构，数字码流带宽，压缩与解压算法等，例如，采样量化结构4:4:4的就比4:2:2的格式更清楚，JP2000压缩就比MPEG2还原的内容更清楚，一般数据压缩越大，损失越大，越不清晰。

9、放映窗玻璃

      放映窗玻璃材质和划痕也对影像清晰度有影响，曾经遇见过一案例，工程师无论怎样调节镜头聚焦，就是不能得到清晰的影像，最后终于发现 “罪魁祸首”是放映窗玻璃，去掉它后影像一下全变得非常清晰，原因是玻璃用错了，是消防玻璃，完全不符合技术要求。当然，如果放映窗玻璃很脏，也会使影像画质、清晰程度打折扣。

10、摄制与放映设备稳定程度

       摄制与放映设备（包括镜头）安装的稳定程度也或多或少地影响投到银幕上影像的清晰度，因为机器上（镜头）的微小振动会在银幕上反映出图像较大的运动，振动幅度过大时，图像会变得模糊不清，这是一定要且可以避免的。

二、如何提高观众对影像清晰度的感受？

      从上面讨论可以看出，影像分辨率、帧速率、镜头及设备调校对清晰度变化的作用最明显，是关键要素，所以提升清晰度主要把控好以下三方面：把控好节目源，优化设备配置，最佳化设备调校。

1、  把控好节目源

      精心制作或选择放映内容（格式），以先进设备，采用高技术格式，特别精心制作或选择的节目内容，使影像具有“先天”固有的高品质，是获得更清晰影像的基本条件，例如大银幕选用4K激光机、中国巨幕、激光IMAX等。

2、  优化设备配置

      配置精良的放映设备和配套设施，注重合理搭配，不一定追求过高的指标参数，考虑人眼视觉感知极限，把握好性价比，进行明智选择。

      目前，放映技术不断迭代提升，激光放映机已具有高分辨率、高帧率、高动态范围等性能，3D技术在不断改善，进行系统优化，提高了指标，银幕技术也有很大提升，都使投影画面包括清晰度在内的放映质量有大幅提升。

      例如：目前巴可新推出第四代SP4K系列分辨率4K激光放映机，采用最新一代TRP芯片，可提供更出色画质，有面向未来，技术领先，可覆盖98.5%的Rec.2020 色域，全新光源和光路设计，可支持多项高技术规格放映，，巴可EcoPure ?，节能效能出众，安心运行，简易维护，全密闭引擎和光路设计，使用新型双层可水洗滤网，并在引擎附近做多层抗灰防护，不易受污染，可降低运维成本。

      另外旗舰机DP4K-40L的LHC顺序对比度达6000:1（甚至更高），帧内对比度达1000:1，支持True HDR，色域可支持REC2020，这些都给获得清晰亮丽的影像提供了给力的条件。

      目前银幕在声孔和金属幕反射层及工艺上有不少改进，如微孔，使银幕技术指标有较大的提升，同时也提升了影像还原的清晰度。所以银幕应选择增益适当与所选放映机匹配好的、材质细腻均匀、“太阳效应”小的幕，金属银幕选偏振对比度高的（串扰小），有效散射角度比较宽的幕。普通银幕声孔与微孔银幕声孔对比图见图12。

      因此，选择高对比度4K分辨率、支持高规格放映的放映机，优化配置3D系统和银幕，例如：6P激光单机激光原生3D放映，再配上优化的新型微孔白幕或金属幕，或激光放映机配高质高效偏振3D系统，在观看距离相对较近的影厅，再配上新型微孔银幕，可以获得更优异的高品质画质。

      另外，还要控制好影厅杂散光，因为如果控制不好，会使影厅对比度降低，而“吞没”放映机的对比度，降低清影像清晰感。

3、  优化设备调校

      做好设备调校的优化，首先要在稳固放置好设备的基础上，确保镜头安装牢固，然后精准调好聚焦、会聚，做好亮度设定，使影像满足规范要求，注意要使用镜头光学变焦调节画面尺寸，这样实现影像尽可能的清晰度最佳，使画面效果完美。

三、结语

      由此可见数字放映影像的清晰度除了与设备的分辨率及内容分辨率有关，还与设备调校、对比度、银幕、3D系统、放映内容帧率等多种因素有关。应该明智选择，精选最适合的设计，抓好关键要素，权衡利弊和性价比，才能获得最优异的效果，使付出投资和资源的“好钢”都用在刀刃上。

      因此，要得到更清晰的影像，不仅仅是选择高分辨率设备和调好镜头聚焦的简单事，只有把以上影响清晰度的要素把控好，才能获得完美极致的影像。

参考资料

【1】 付博  陈凡 4K数字电影放映机-内有乾坤 [J]《现代电影技术》2011.11

【2】童刚、邹伟、杨雪培《数字电影技术术语普及读本》［M］2010-4