银幕增益，真的越高越好吗？

    流媒体对电影行业的冲击以及消费升级的要求，电影的属性越来越往体验方向寻求突破。近几年电影行业内陆续出现了高帧率（HFR）、高动态范围（HDR）等技术， 对银幕画面亮度的要求也越来越高。除了放映机的输出光通量以外，银幕增益也成为决定电影画面亮度的关键因素之一。

    传统金属银幕采用喷涂铝粉的方式来制作银幕表面的反射层，市面上比较常见的金属银幕多为2.4增益，有部分厂商推出2.8和3.2增益金属银幕，但受总反射率较低的影响在影院的实际应用案例较少。以NAMOS纳米银幕为代表的新一代银幕技术，采用真空镀膜方式形成银幕反射层，将光利用率从普通金属幕的50%左右提高到了85%以上，在相同增益条件下，比普通金属银幕展现出更宽的半增益角和更均匀的画面亮度，也使得高增益银幕成为可能，追求高增益成为不少厂商或影院的唯一诉求。

    银幕增益真的越高越好吗？不卖关子，先说结论：银幕增益与增益的角度依赖性，是一对相生相克的双生儿，这是由能量守恒定律决定的，银幕的角度依赖性指的是银幕增益随角度变化的曲线，而不仅仅是半增益角。两者只有达致最佳平衡，才能呈现最佳的观影效果，而不是单纯看增益或半增益角数据，一味的追求两者中的一个指标，必然导致另一指标的折损，过犹不及。好的银幕标准不仅是画面中心亮度高，更要画面四周亮度变化均匀。

    下面我们从光在物体表面反射的基本物理规律，结合影厅的实际使用条件，为大家进行科普，先说几个概念：光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫光的反射。若反射面比较光滑，当平行光线入射到这个反射面时，仍会平行地向一个方向反射出来，这种反射就属于镜面反射，常见的镜子就是典型的镜面反射。若反射面比较粗糙，当平行光线入射到这个反射面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为漫反射。日常见到的各种物体表面大多为漫反射，例如粗糙的墙面，衣物表面等。影院使用的银幕，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。理想漫反射表面称为朗伯体表面，反射光强度的空间分布符合余弦定律，其在不同角度的辐射强度会依余弦公式变化：

    但在实际中，物体表面均不满足理想散射的条件，而是反射光强具有高斯分布的散射，其散射强度满足公式：

    反射光强最大的位置位于入射光的镜面反射方向，如下图：

    下面我们来看影厅的实际情况，以常见两个20米巨幕影厅为例，具体尺寸数据如下：

    在1.2投射比的20米巨幕情况下，银幕最左侧位置的光线以偏离此处银幕法线13°角度入射，首排最右观众观看银幕最左侧时的角度为52°，且入射光线与观众观看的位置都在入射点法线的同一侧。在1.45投射比条件下，银幕最左侧位置光线的入射角度减小至10°，首排最右侧观众的观看角度不变。

    通过模拟类似条件，我们对银幕表面反射特性测试发现，以入射光线的镜面反射方向为中心，反射光强向两侧逐渐变小，反射特性基本遵循高斯分布规律，反射光强最大位置与入射光分别位于法线的两侧，角度基本对称。银幕增益越高，随角度变化越明显。

    低增益银幕斜入射时反射光强随反射角度分布

    高增益银幕斜入射时反射光强随反射角度分布

3.9以上高增益银幕斜入射时反射光强随角度分布

    3.9以上的高增益银幕，在52°反射角度情况下，其增益已经降低至0.02以下，基本没有光线反射能力。理论上，银幕左侧的光强仅为银幕右侧光强的几十分之一，如下图。当在左侧观看银幕时，反之亦然。

    因此，银幕画面左右两侧的光线被银幕反射到两侧墙壁上，而不是被反射至观众区域，造成画面左右两侧亮度严重不足的问题，当观众在右侧观看银幕时，左侧画面亮度过低，而左侧墙壁明显被反射光照亮，如下图：

    当观众从左侧观看银幕时，则出现右侧画面亮度过低，且右侧墙壁明显被反射光照亮，如下图：

    若影厅的侧墙使用亮色调装饰，此时光被进一步反射回至银幕上，将大幅降低左右两侧银幕画面的帧内对比度。

    对于位于影厅中央的观众，在观看时则出现银幕画面中间亮斑，银幕四周亮度过低的问题，画面亮度均匀性无法满足日常电影放映要求，如下图：

    而优秀的影厅配置及银幕设计，所呈现出的银幕亮度比较均匀，肉眼观察画面四周与中心亮度差异不明显，画面整体观感舒适，如下图：

3.6增益纳米银幕实拍

    过高的银幕增益将导致银幕四周画面亮度不足且呈现非线性变化，虽然测量的银幕中心亮度数据较高，但实际观影体验时并无法感受到画面整体亮度的提高，并且由于变化曲线不合理，虽然半增益角数据看起来不错但画面明暗变化非常明显。

    选择一款优秀的银幕，应平衡银幕增益与增益角度依赖性，搭配合理的影厅设计及放映机配置，才能获得最佳的银幕整体亮度及均匀性，让观众得到更高质量的观影体验。