《現代電影技術》｜李虹珊：數字電影LED放映發行母版制作技術及流程方案研究

本文刊發于《現代電影技術》2025年第10期

專家點評

隨著數字顯示技術的發展進步和迭代升級，LED電影放映系統憑借高亮度、廣色域、高對比度等性能優勢，有望取代傳統銀幕放映成為下一代主流電影放映模式。然而，基于主動發光原理的LED放映與傳統投影式放映在成像機制上存在本質區別，同時傳統電影母版制作和監看環境以銀幕放映為基準，制作的影片亮度低、對比度低、色彩層次不夠豐富，難以充分體現LED顯示技術的先天優勢，制約了國產LED影廳的建設推廣。為充分發揮LED電影放映的技術優勢，提升觀眾的沉浸感和觀影體驗，《數字電影LED放映發行母版制作技術及流程方案研究》一文分析解讀了國內外數字電影發行母版制作相關技術標準及規范，在傳統電影放映制版系統的基礎上，結合LED電影放映技術特點，研究分析了LED電影制版的調色轉換、LED顯示監看、色彩一致性校準等關鍵技術，并提出了一套適用于LED電影制版的工作流程方案，為搭建LED電影制版系統提供了理論依據與實踐指導，有助于促進LED影廳的建設推廣，有效提升我國電影放映質量，讓觀眾能夠切實感受到高新技術變革帶來的觀影體驗升級。

——董強國

高級工程師

中國電影科學技術研究所

（中央宣傳部電影技術質量檢測所）檢測認證北方中心副主任

【項目信息】中國電影科學技術研究所（中央宣傳部電影技術質量檢測所）基本科研業務費項目“數字電影 LED 影廳發行母版制版技術研究” （2024?DKS?4）。

作 者 簡 介

李虹珊

文強

中國電影科學技術研究所（中央宣傳部電影技術質量檢測所）檢測認證南方中心高級工程師，主要研究方向：電影檢測技術。

摘要

本文以數字電影LED放映發行母版制作技術為研究目標，通過研究解讀數字電影發行母版及LED放映系統相關標準規范，在傳統銀幕放映發行母版制作技術的基礎上，分析研究適用于數字電影LED放映系統的發行母版制作技術，提出對應的工作流程方案。本文可為搭建數字電影LED放映發行母版制作系統，開展高新技術格式制版工作提供指導建議。

關鍵詞

數字電影LED制版；發行母版；高動態范圍（HDR）；高新技術格式

1引言

數字電影LED放映系統憑借其高亮度、高對比度、高動態范圍（HDR）及均勻度好等技術優勢，能夠為觀眾帶來高質量的畫面效果和全新的觀影體驗，同時也為高新技術格式電影在影院的應用提供了有力的技術載體。截至2024年底，我國已安裝或投入使用105個數字電影LED影廳，累計票房收入超過9600萬元，票房占比和數量占比的增長幅度均達到55%以上[1]。由此可見，數字電影LED放映系統將成為電影行業未來重要的技術變革方向和產業發展的關鍵發力點。

然而目前數字電影發行母版制作（以下簡稱“制版”）的環境和系統仍采用傳統“投影機+銀幕”放映模式，該模式下制作的影片無法充分展現數字電影LED放映系統的技術優勢。與此同時，適用于LED放映的制版技術在全球范圍內仍處于起步階段，國內外尚未發布任何針對LED發行母版及制版工作的行業標準，這在一定程度上制約了LED新型顯示技術的應用和推廣[2]。

為充分展現LED放映技術優勢，給觀眾提供由高新技術變革帶來的極致觀影體驗，亟需針對LED顯示屏的性能特點開展數字電影LED制版技術研究，提出國產自研制版技術方案，為進一步推廣LED影廳，進而整體提升我國數字電影放映質量以及國產設備的市場占有率提供技術支持。

2標準文件解讀

數字電影倡導組織（DCI）于2024年分別發布了《直接顯示數字電影補充條款》（

Direct View Display D?Cinema Addendum

）1.2版 [3] 和《高動態范圍數字電影補充規范》（

High Dynamic Range D?Cinema Addendum

）1.2.1版 [4] ，前者定義了適用于數字影院的直顯式放映系統（包括LED放映系統）的相關技術指標；后者對適用于數字影院的HDR色度坐標、發行母版圖像特性以及色彩格式轉化等進行了規定，同時對審片室和公共放映廳的HDR圖像質量提出了要求，該規范為投影式放映機和直顯式放映系統播放HDR圖像奠定了技術基礎。

關于數字電影發行母版，電影電視工程師學會（SMPTE）發布的SMPTE ST 428-1:2019《數字電影發行母版—圖像特性》（ST 428-1:2019

D?Cinema Distribution Master — Image Characteristics

）（以下簡稱“SMPTE ST 428-1:2019”） [5] 規定了數字電影發行母版的圖像結構，SMPTE RP 431-2:2011《數字影院質量—基準放映機和環境》（RP 431-2:2011

D?Cinema Quality—Reference Projector and Environment

）（以下簡稱“SMPTE RP 431-2:2011”） [6] 規定了數字電影基準放映機應達到的圖像特性要求，可為制版工作提供參考。

中國電影產業集團股份有限公司作為我國主要電影制作和發行機構，于2024年9月發布了企業標準Q/110116CFC DYT 4-2024《CINITY LED數字電影發行母版和打包技術要求》[7]，規定了CINITY LED數字電影發行母版的圖像及音頻的特性和技術要求，但該標準主要針對其旗下CINITY品牌LED電影屏的母版制作。

2023年制定發布的DY/T 8—2023《數字電影LED影廳技術要求和測量方法》[8]標準（以下簡稱“DY/T 8—2023”）是國內電影行業有關數字電影LED放映的首個行業標準。該標準在制定過程中參考了DCI和SMPTE發布的相關規范和標準的技術要求，在對我國LED商業影院及LED制造廠商大量調研的基礎上，綜合考慮我國數字電影LED放映系統的技術現狀制定而成，既符合國際標準核心技術指標，又契合目前我國LED放映實際情況，為保證制版系統和影院放映系統觀看效果的一致性，可作為我國制版工作的主要參考技術標準。

3傳統銀幕放映制版系統

在數字電影發展初期并沒有統一的節目文件格式，各電影放映服務器廠商具備自己的母版制作系統，互操作性差、操作復雜，直接影響工作效率。后來，DCI在2007年發布了有關數字電影發行母版的技術要求，至此電影行業可以使用統一的文件格式制作數字電影發行母版[9]。

傳統銀幕放映的發行母版制作系統主要由專業調色系統、監看系統兩大部分組成，調色系統負責調整色彩、輸出監看信號以及導出發行母版；監看設備一般包括專業放映機和銀幕，負責顯示與影院一致的放映效果，此外還可配置監視器輔助調色或顯示其他媒體設備的播放效果[10]。傳統銀幕放映的制版系統結構如圖1所示。

圖1　傳統銀幕放映的制版系統結構

由于傳統投影式放映設備亮度受限，并不能充分體現HDR圖像的畫面效果，同時制作HDR影片內容需要更高性能的拍攝及制作設備，大大增加了制片成本壓力，因此一直以來大部分電影內容是標準動態范圍（SDR）模式，傳統制版系統也普遍是SDR模式。

4LED制版技術研究

數字電影LED放映技術與傳統銀幕放映的實現途徑不同，LED放映采用發光二極管直接顯示技術，一個LED燈珠對應一個像素[11]，大量LED燈珠按照像素的排列方式組成顯示單元，多個顯示單元拼接成顯示屏，這種放映技術直接放棄了放映機和銀幕，光線直接投射入觀眾眼中，避免了反射帶來的能量損失，同時不會產生均勻性方面的問題。而且LED發光技術發展迭代速度快于放映機發展速度，目前已能實現高亮度、高動態范圍（HDR）、廣色域放映。

LED制版技術需在傳統銀幕制版技術的基礎上針對性適配LED放映技術的特點，以充分體現LED放映在圖像顯示方面的性能優勢。為此，在具體制版工作中不僅需要使用數字電影LED顯示屏作為監看設備以保證圖像效果的一致性，還需要實現HDR格式電影發行母版的制作。

由于目前尚無專用于LED放映的特殊拍攝制作設備或文件格式，制作單位都采用傳統影視制作設備制作源母版，因此本文主要研究在傳統電影源母版或發行母版的基礎上制作適用于LED放映的發行母版。

根據我國電影行業標準DY/T 8—2023，DCI發布的《直接顯示數字電影補充條款》1.2版和《高動態范圍數字電影補充規范》1.2.1版，以及SMPTE發布的SMPTE ST 428-1:2019和SMPTE RP 431-2:2011，參考傳統銀幕放映的制版系統，可知數字電影LED制版系統同樣需要專業調色軟件、視頻信號輸出卡、監看設備，但需根據LED放映系統和SDR、HDR格式的要求做出調整。

4.1 不同動態范圍的圖像編碼轉換

LED顯示屏的發光元件由紅、綠、藍三色發光芯片組成，因此LED顯示屏的視頻信號處理器需要將外部圖像信號轉化為能夠控制三色芯片發光的RGB信號[12]。LED制版系統涉及SDR和HDR模式，而且影片內容源母版可能是XYZ編碼或RGB編碼，因此相對于單一SDR模式的傳統制版系統，LED制版系統需要注意不同動態范圍模式和不同圖像編碼間的轉換，還需對LED監看顯示屏狀態進行正確設置，才能正確顯示對應圖像。

（1）輸入SDR模式的XYZ編碼圖像信號

如果輸入LED監看顯示屏的是符合DCI規范的SDR模式的XYZ編碼圖像信號，根據SMPTE RP 431-2:2011，LED監看顯示屏的視頻信號處理器需將輸入數據進行如下轉化：

式（1）中，

P

=52.37，

L

為白場亮度數值48，

X'

Y'

Z'

為輸入的非線性圖像編碼值，解碼轉換得到線性

XYZ

三刺激值，然后經過轉換矩陣轉成線性RGB編碼值，轉換公式如式（2）所示。

（2）輸入SDR模式的RGB編碼圖像信號

如果輸入的并非標準的XYZ編碼圖像信號，而是SDR模式的RGB編碼圖像信號，視頻信號處理器需將非線性

R'G'B'

編碼值轉換成線性的

RGB

編碼值，根據SMPTE RP 431-2:2011，轉換公式如式（3）所示。

（3）輸入HDR模式的XYZ編碼圖像信號

如果輸入的是符合DCI規范的HDR模式的XYZ編碼圖像信號，根據《高動態范圍數字電影補充規范》1.2.1版，轉換公式如下：

其中：

（4）輸入HDR模式的RGB編碼圖像信號

如果輸入的是RGB編碼圖像信號，視頻信號處理器需將非線性RGB編碼圖像信號經過電光轉換函數（EOTF）轉化為線性信號，根據《高動態范圍數字電影補充規范》1.2.1版，轉換公式如式（6）所示。

式（6）中，

k

0 =10000，

k

1 =4095，

CV

R' 、

CV

G' 、

CV

B' 為輸入的非線性圖像編碼值，

R、G、B

為線性編碼值。

由上述不同動態范圍的圖像編碼轉換公式可知，HDR和SDR模式的圖像只能在對應的動態范圍配置下才能正常顯示，而且由于LED監看顯示屏不能自動識別輸入的圖像信號是SDR還是HDR模式，是XYZ還是RGB編碼圖像信號，因此如果要正確顯示輸入圖像，需先確定輸入圖像格式，并正確配置LED監看顯示屏的顯示狀態及數據解碼方式。

4.2 制版系統的監看

監看設備是制版系統的重要部分，主要用于確保色彩的一致性及模擬放映環境，保證制版工作人員看到的畫面色彩與影院觀眾看到的一致[13]。傳統制版系統一般使用經過校準的專業監視器及專業數字電影放映機進行監看，其中，監視器負責顯示調色過程中的畫面色彩，放映機負責模擬影院放映以檢查制版效果。

與傳統制版系統不同，LED制版系統使用影院用LED放映系統進行監看，LED放映系統集合制版調色監看功能和模擬影院放映功能于一身，但兩種功能數據輸入路徑不同，如圖2所示。

圖2　兩種數據輸入路徑示意圖

模擬影院放映需將數字電影發行母版（DCDM）進行壓縮封裝打包成數字電影數據包（DCP）導入LED放映系統的集成媒體模塊（IMB）進行解碼放映，這是放映系統的主要功能[14]；而制版調色監看則需從外部視頻接口接收調色系統傳送的視頻信號。調色系統主要通過視頻信號輸出卡（即上屏卡）輸出視頻信號，而電影制作級別的高端視頻信號輸出卡一般采用12G?SDI接口，即使具備HDMI接口，其輸出格式往往受限，或是不支持2K（2048×1080）分辨率，或是不支持48 FPS。目前影院用LED放映系統僅具備HDMI外接視頻接口，不具備SDI接口，且HDMI接口輸入的數據也僅支持RGB解碼，不支持XYZ解碼。本文研究了如下兩種技術解決方案，各有利弊，可酌情選擇。

（1）增加SDI接口并升級接口數據處理程序

由于電影行業對內容安全非常重視，要求存儲解碼數字電影發行版內容的IMB必須嵌入LED電影屏幕系統，解密、解碼過程必須在LED放映系統內部進行，放映系統不能具備解密解碼后的圖像輸出接口，IMB板卡與外部存儲間只傳輸加密數據[15]。因此用于接收IMB解碼后的視頻數據以及控制數字電影LED顯示屏顯示圖像的視頻信號處理器（IB）和IMB一同封裝在LED顯示屏箱體中。如果要增加SDI接口，需重新規劃IB線路板接口，使外部視頻數據能安全輸入，同時升級SDI接口數據處理程序，使LED顯示屏能解碼通過接口接收的XYZ或RGB編碼圖像信號。重新開發IB線路板以及SDI接口解碼程序費用較高，但是能使高質量母版圖像信號不經多余轉換直接輸入LED監看顯示系統，能有效保證圖像質量和色彩的一致性。

（2）使用接口格式轉換設備

高端視頻信號輸出卡的12G?SDI接口能良好地支持XYZ/RGB編碼的2K/4K DCI 24/48/60 FPS 4∶4∶4信號輸出[16]，但LED放映系統的視頻信號處理器一般只具備HDMI外部視頻輸入接口，如果不想在LED監看顯示屏端增加SDI接口，可使用SDI轉HDMI接口轉換設備。但這種設備需要對視頻信號使用3D 查找表（LUT）進行轉化，轉化會造成數據損失[17]。

另外，LED顯示屏的外接HDMI接口一般不能解碼XYZ信號，還需開發HDMI接口的XYZ數據解碼程序，否則只能在調色軟件端將XYZ數據格式轉為RGB數據。如此一來如圖3所示，需對原始圖像信號進行雙重轉換，將不可避免地造成原始色彩信息損失，因此在實際工作中，需先對設備轉換效果進行評估，再酌情判斷是否采用該方案。

圖3　使用格式轉換設備的數據處理流程示意圖

4.3 制版系統的色彩一致性校準

為確保制版系統的監看效果與影院的放映效果保持一致，需對系統進行校準，包括制版系統和用于模擬影院放映環境的放映系統的系統內校準，以及制版系統與放映系統的系統間校準，校準工作原理如圖4所示。

圖4　系統校準工作原理示意圖

要進行系統校準需先準備圖像測試信號，可根據DY/T 8—2023的要求，參考SMPTE RP 431-2:2011 和《直接顯示數字電影補充條款》1.2版和《高動態范圍數字電影補充規范》1.2.1版，分別制作SDR版和HDR版圖像測試序列，包括黑白場信號、三基色信號、灰階信號以及其他顏色信號，其中前述標準規范僅給出黑白場信號、三基色信號的容差值，灰階信號用于測評電光轉換特性，其他顏色信號沒有規定容差，可做實驗測試使用。

放映系統的系統內校準需按照DY/T 8—2023的技術要求進行，將圖像測試信號序列幀制成DCP導入LED放映系統的IMB中進行放映測試。重點校準顯示分辨率、中心亮度、順序對比、中心點色彩還原及電光轉換特性。為保證放映系統的畫面質量及制版內容安全，建議選用已通過DCI符合性認證的數字電影LED放映系統。

制版系統的系統內校準需將圖像測試信號序列幀導入專業調色軟件中，通過外部視頻輸入接口將圖像信號輸入LED監看顯示屏，按照DY/T 8—2023的技術要求進行校準。由于在放映系統的校準過程中已經確定LED監看顯示屏對標準圖像信號能夠精準顯示，若在此出現問題需要檢查調色軟件的設置、視頻信號輸出卡的設置及外部視頻輸入接口的數據解碼程序是否正確。

系統間校準主要用于驗證制版系統能否輸出符合要求的發行母版，需使用調色系統將圖像測試信號以標準發行母版的格式輸出，制成DCP后導入IMB中進行放映，按照DY/T 8—2023的技術要求測試圖像色彩還原和電光轉換特性的準確度。由于之前的系統內校準已確認LED監看顯示屏的顯示性能無異常，若此處出現問題需檢查打包系統是否適用，以及調色軟件的輸出配置，如涉及色彩空間轉化和格式轉化，還需檢查對應的3D LUT是否適用。

5LED制版工作流程方案

通過對LED制版技術的研究，參考傳統制版工藝流程，可知制版工作主要包括系統校準、素材檢查、色彩調整輸出、模擬影院放映等主要步驟，其主要工作流程如圖5所示。

圖5　LED制版工作流程示意圖

5.1 系統校準

系統校準流程應包括放映系統校準、制版系統校準、系統間校準，如果LED監看放映系統已通過DCI符合性認證，可以跳過放映系統校準。

（1）放映系統校準

將LED監看顯示屏調到影院SDR或HDR放映模式下，將對應圖像測試信號序列幀使用符合DCI規范的專業打包設備進行壓縮、封裝、打包后，生成的DCP導入LED放映系統的IMB中，通過IMB在LED監看顯示屏上進行放映。以DY/T 8—2023規定的容差為準，完成放映系統的校準，保證制版監看模式下的圖像顏色和影院放映模式下的一致性。

（2）制版系統校準

將LED監看顯示屏調到SDR或HDR監看模式下，切換到外部輸入接口，將對應的測試序列用調色軟件通過視頻信號輸出卡輸出到LED監看放映系統上，以DY/T 8—2023規定的容差為準，用測量儀器驗證監看顯示屏的放映圖像顏色是否與原序列一致，如超出容差范圍，需排查與外部信號輸入相關的調色軟件、視頻信號輸出卡及接口解碼程序，解決問題并滿足要求后，完成制版系統的校準。

（3）系統間校準

將測試序列通過調色軟件輸出為DCI-P3色域、Gamma 2.6或是ST 2084 EOTF的12 bit DCI XYZ TIFF圖像序列，再將該圖像序列通過封裝打包設備制成DCP，將DCP導入IMB中，在LED監看顯示屏上進行放映，驗證放映的圖像色彩與制版監看色彩是否一致，完成系統間校準。

DY/T 8—2023規定的SDR測試信號容差要求如下：

白：x=0.3140±0.006，y=0.3510±0.006；

紅：x=0.6800±0.01，y=0.3200±0.01；

綠：x=0.2650±0.02，y=0.6900±0.02；

藍：x=0.1500+0.01/-0.03，

y=0.0600+0.02/-0.04；

電光轉換特性符合伽馬2.6×（1±5%）。

DY/T 8—2023規定的HDR測試信號容差要求如下：

白：x=0.3127±0.006，y=0.3290±0.006；

紅：x=0.6800±0.01，y=0.3200±0.01；

綠：x=0.2650±0.02，y=0.6900±0.02；

藍：x=0.1500+0.01/-0.03，

y=0.0600+0.02/-0.04。

電光轉換特性（根據HDR灰階測試序列信號，Y為中心亮度）：

Y≤0.02 cd/m2：Y 的 80%～120%；

0.02 cd/m2＜Y≤1.0 cd/m2：Y 的 95%～105%；

1.0 cd/m2＜Y≤299.6 cd/m2：Y 的 97%～103%。

5.2 素材檢查和色彩調整輸出

在完成系統校準后可正式開始制版工作，首先需檢查源素材的色彩是否正確。向制片方確認源素材是SDR還是HDR模式，是XYZ還是RGB編碼格式。將LED監看顯示屏設置到正確模式，再將源素材導入調色系統，通過調色系統將素材內容序列幀顯示在LED監看顯示屏上。

由于電影屬于藝術創作并非完全的現實記錄，有很多創意色彩制版工作人員難以判斷，應由制片方派人確認源素材色彩狀態是否正確。若發現問題，建議優先在制片方的制作端排查，必要時可重新輸出存在問題的源素材片段。如果制作端確認無誤，可在制版系統上對畫面色彩進行針對性調整。

色彩調整完成后，由制片方確認后輸出發行母版，根據DCI規范的規定，參考SDR和HDR的畫面表現效果，發行母版建議使用如下技術要求：

（1）SDR模式

· 2K（2048×1080）或4K（4096×2160）分辨率；

· DCI-P3色域；

· 至少12 bit色深；

· 2K分辨率為24/48/60/96/120 FPS幀速率，4K分辨率為24/48/60 FPS幀速率；

· TIFF文件格式；

· 電光轉換函數為Gamma 2.6。

（2）HDR模式

· 4K（4096×2160）分辨率；

· DCI-P3色域；

· 至少12 bit色深；

· 48/60 FPS幀速率；

· TIFF文件格式；

· 電光轉換函數為ST 2084 EOTF。

5.3 模擬影院放映

初步完成發行母版的制作工作后，還需檢查其影院放映效果，保證全流程的色彩一致性。將發行母版序列幀導入符合DCI規范的封裝打包設備（HDR模式的發行母版需使用支持HDR打包的設備），經壓縮、封裝、打包后生成DCP，將其導入LED監看放映系統的IMB，經IMB解碼后在LED監看顯示屏上放映。最終影院放映效果應由制片方派專人檢查確認。如發現問題，需回溯前述流程，從制作端排查問題，如制作端確認無誤，需在制版系統的調色軟件上進行針對性修改，修改完成并輸出發行母版后通過模擬影院放映再次核查最終效果。待制片方確認無誤，制版工作方可完成。

6結語

數字電影LED放映技術是一種新型放映技術，其高亮度、高對比度、高動態范圍以及均勻度好等先天技術優勢能為觀眾帶來更高質量的觀影體驗，也能為導演帶來更廣闊的創意表現空間。本文針對LED放映技術特點研究了LED制版技術及流程方案，既能制作常規的SDR模式發行母版，也能制作高動態范圍的HDR模式發行母版，可充分展現LED放映技術在高亮度、高對比度、廣色域方面的優秀性能，讓廣大觀眾深切感受到新技術的魅力，從而促進LED影廳的推廣應用。未來隨著圖像處理技術的不斷發展，制版技術將向著智能化、精細化的方向發展，進一步挖掘圖像畫質潛力，充分釋放LED的技術潛能，為LED放映規模化應用與電影產業的高質量發展提供有力支撐。

參考文獻

（向下滑動閱讀）

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