專業30英寸4K監視器“DP-V3010”的 研發軼事
DP-V3010對于佳能來說是首款向市場投放的專業液晶監視器。當前的熱門話題是“4K”分辨率,而DP-V3010是以電影行業制作現場為主要目標的4K監視器。
佳能為什么研發數字電影用的4K監視器?以色彩高度還原為首的高畫質性能是如何實現的?
——DP-V3010是佳能首款專業監視器產品,它以數字電影制作現場為產品較初的主要目標,請問這是為什么?
內藤達也
這個產品的研發是在2011年正式開始的。當時社會上的熱門話題是通過專用眼鏡可以立體地看到的3D影像。而我們沒有選擇研究3D,而是選擇了以高精細為特長的4K。
在產品研發開始之際,作為技術研發的一環,我們進行了4K監視器的試制。我們試著用試制品顯示4K影像,結果發現盡管不是3D影像,但其立體感和深度感非常高,這讓我們非常吃驚。當時就覺得,與其特意佩戴專用的眼鏡來觀看3D影像,還不如使用4K監視器來觀看高精細的影像,這應該能讓客戶獲得更加自然的3D體驗。在2010年召開的佳能展會Canon EXPO上,我們向大眾展示了這個4K監視器的試制品,4K影像所具有的立體感和深度感讓到場的人們震撼不已、驚呼連連,獲得了高度好評。
于是,為了進行商品化,佳能進行了專業監視器的市場調查,本著與佳能的攝像設備實現聯動的目標,佳能決定進行影像制作現場所用監視器的研發。一言以蔽之是“影像制作現場”,但其實它的范圍非常廣,通過調查得知其中電影制作現場的工作人員對監視器的要求較高,他們對高畫質性能提出了很高很高的要求。另外,當時調查得知,雖然電影制作領域已經開始向4K化進發,但是尚不存在能滿足4K電影制作現場需要的高畫質性能需求的監視器。
佳能在監視器領域是起步比較晚的。我們認為,佳能要想在監視器市場獲得有利地位,需要以追求較高畫質性能的頂級領域為目標,以便展現佳能的技術優勢。
——那時電影領域需要的是什么樣的監視器?
永嵨義行
在數字電影制作現場,“調色”這個工序擔負著重要的角色。調色是指通過調整色調、色澤來營造作品的世界觀,目前是使用電影專用投影儀在寬闊的空間內進行該作業。而另一方面,隨著4K作業急速增多,想通過使用監視器而非電影投影儀以便在作業環境中節省作業空間的需求越來越多。但是,如果使用監視器進行的作業過程中的顏色與使用投影儀進行較終畫質確認時的顏色有差異,那么就會出現返工,不得不再次重新進行調色作業。也就是說,調色作業所用的監視器必須與價格高昂的數字電影投影儀具有相同的色彩還原性。
——那么所需要的色彩還原性是怎樣的呢?
“DP-V3010”及各種標準下的色域
永嵨
數字電影采用的是DCI(Digital Cinema Initiatives※1)規定的色域標準。與電視廣播采用的色域標準相比,數字電影的色域范圍更廣,在4K監視器的研發中,我們把忠實地還原數字電影的色域作為我們的第一目標。
※1以好萊塢的電影制作公司為中心,以數字電影標準化為目標設立的一個團體
※2國際標準規定的電視廣播的色域
※3印刷、照片等采用的色域
為了實現數字電影制作需要的高度的色彩還原性能,佳能研發了3項新技術。即:自主研發的監視器用影像引擎;自主設計的RGB LED背光系統和液晶面板;以及能較大限度地發揮這些性能的高畫質算法。
——影像引擎發揮的是什么樣的作用?
森下昌史
視頻編緝軟件不但可以調整色彩和明暗,而且還有各種能對畫質進行細微調整的功能。你可以把“影像引擎”看作是將“視頻編緝軟件”的畫質調整功能做成監視器用的專用芯片,這就比較容易理解了。
占部弘文
佳能研發過各種各樣的影像引擎,但對于像素數眾多的4K影像來說,要處理的數據量非常龐大。單純從像素數來看,4K影像的像素數就是全高清的4倍。另外,影像制作現場使用的畫質調整功能有很多,并且需要的精度也非常高,這就需要影像引擎具有這樣的功能―能實時實現影像制作現場所用的專業級別的畫質調整,因此我們研發了新的影像引擎。
影像引擎上搭載的東西包括:能對大量的圖像數據進行批量處理的GPU(圖像處理單元);Linux等多個OS;以及應用程序。簡單地說,就是把一臺高性能的計算機整個裝進了影像引擎。
※為進行硬件基本控制而嵌入機器的軟件
——家用電視的背光等,其主流是白色LED,而DP-V3010搭載的是RGB LED,是吧?
永嵨
是的。如果是白色LED,那么與RGB LED相比,可顯示的色域比較窄。因此,為了確保DCI標準所要求的色域,我們決定采用RGB LED背光系統。
森下
RGB LED背光系統通過對R(紅)、G(綠)、B(藍)三種顏色的LED進行組合的方式來生成白色。因此,與白色LED相比,LED的個數必然增多,這導致容易出現色彩、亮度不均勻,我們在這個問題的解決對策上頗費了一些心血。
例如,如果LED周邊的溫度不一樣,那么僅此一點就會導致亮度發生變化。另外,如果RGB3個顏色LED的亮度各發生變化,那就無法生成白色了。因此,我們使用“熱視圖”(Thermo Viewer)※檢查背光溫度分布,然后在空氣流動方面下功夫等等,較終實現了溫度均等。
永嶋
背光燈的光較終會通過液晶面板進入用戶的眼睛,對于這個液晶面板,我們也進行了專用設計,進行了色域的擴大。
※將溫度分布顯示為圖像的裝置
——在色彩還原方面,您說過采用的是新研發的算法(計算方法),請您詳細介紹一下這種算法可以嗎?
永嶋
背光燈的LED和液晶面板有一個固有的“習性”,那就是你即便輸入相同的信號,顯示出來的顏色也是有差異的。新研發的算法掌握了這些部件的習性,可對這一習性進行適當的校正,從而使機器可以將目標顏色顯示出來。通過這種方式,不僅能覆蓋數字電影采用的寬廣色域,而且還能更加忠實地進行色彩還原,例如膚色的色澤、色調的微妙差異等。
要想忠實地進行色彩還原,單純地提高各個技術要素是不夠的。一個個部件的個體差異,隨著時間流逝而發生的變化,組裝時螺絲的擰法……,這些細小的因素會影響色彩的還原。為了實現專家認可的質量,研發團隊絞盡腦汁,決不輕言放棄。
——研發中有哪些課題需要解決?
內藤
單是液晶面板固定螺絲的擰法這一項,就能導致顏色發生微妙的變化。研發人員親手組裝的試制品與工廠組裝的產品,兩者出現了微妙的差異,沒想到在較后的較后竟然還吃了不少苦頭。家用電視可能會允許一定程度的顏色不均,但是影像制作現場進行顏色加工時使用的專業監視器卻決不允許發生哪怕如此細微的顏色不均現象。
永嶋
工廠在出貨時,會對每臺監視器單獨進行精密的畫質確認和調整,然后將測量結果寫到機器內存中,以便進行正確的顏色顯示,防止不同機器的顏色顯示各不相同的情況。
內藤
除此之外,DP-V3010上還搭載了亮度和色彩的自動補償系統。通過自主研發的系統,對色彩和亮度的變動以及隨時間流逝而發生的變化自動進行補償,從而可以長期維持正確的色彩和亮度。
——影像制作現場對這款機器有什么反饋?
永嶋
DP-V3010采用的是當前很高質量的液晶面板,可用1024個灰階對RGB各色濃淡進行渲染。每個面板都有自己的習性,通過前面介紹的實現高畫質的算法進行補償的方式,可以防止灰階崩潰或灰階段差。如此一來,天空微妙的漸變,暗處微妙的顏色差異,也能很好地進行灰階渲染,因此受到影像制作現場的技術人員的大力好評。
內藤
DP-V3010是佳能向市場投放的影像制作監視器頭號機。常年培養起來的影像技術,再加上永遠追求高畫質的執著之心,我們研發組提出的口號是“沒有較好,只有更好”。
忠實的色彩還原是DP-V3010的較大特征。除此之外,研發組在收集用戶需求的基礎上,還積極思考另一個問題,那就是“真正的易用性到底是什么”。
——4K數字電影標準的像素數為橫4096×縱2160像素,但DP-V3010的縱像素數為2560像素。請問佳能選擇這個像素數的理由是什么?
森下
如果是4096×2160像素,那么影像占據了整個畫面,從而導致時間碼和監視器調整菜單等只能以疊加到影像上的方式顯示。我們咨詢了一下影像制作現場的工作人員,得到的回復是如果影像信息之外的菜單等信息與影像重疊了,那么會妨礙作業,因此他們希望在確認畫質時不要讓這些信息妨礙影像。因此,在DP-V3010的研發上,我們就在縱向上加了400個像素的長度,以便滿足上述要求。
高分辨率液晶面板畫面的縱橫比
將影像調整用的滑動條配置到不與影像重疊的位置
占部
本著通過“設置菜單”一眼就能掌握“當前的設置內容”等目的,我們在畫面菜單顯示的設計上也下了一番功夫。功夫不負有心人,實際使用該產品的客戶高興地說:用戶界面非常好用。
——畫質調整用的控制器也是標配吧?
森下
在影像制作現場,在作業開始之前,根據監視器的安置環境,首先需要對亮度等監視器畫質進行細致的調整。為了進行這一畫質調整,我們加上了監視器用的控制器。為了提高這個控制器的操作性,我們在按鈕配置方面下了一番功夫,左端是各種功能的調用,正中間是畫質的調整,右端是頻道的切換,這樣就可以進行直觀的操作了。
另外,調色等畫質調整作業基本都是在光線較暗的房間里進行的,因此我們把控制器按鈕設計成可發光式的。但是,如果按鈕過于明亮也會妨礙作業,因此為了能以適當的亮度發出稍弱點兒的光,我們還把按鈕設計成可以調整亮度。
——控制器上有一個寫著“CDL”的開關,這是個什么功能?
永嶋
它指的是在電影行業已逐漸被采用的一個標準,即ASC CDL(American Society of Cinematographers Color Decision List)。
例如,在拍攝現場會拍攝各種各樣的場景,不同場景的日光會有變化,如果攝像機的白平衡不同,那么到后面再調整顏色就比較麻煩了。為了避免這種問題而出現了一個標準,這就是ASC CDL。ASC CDL功能用于對影像的顏色和灰階表現進行調整,并對調整結果進行保存。通過使用該功能,對于拍攝時所調整的符合影像制作人員意圖的顏色和灰階表現,可以在拍攝后的影像加工過程中予以重現。
在DP-V3010中,對于根據ASC CDL進行畫質調整的結果,可經由USB存儲器導出至其他設備,或者從其他設備導入,這可以提高工作流程的效率。
占部
在企劃階段,得知ASC CDL正在制定過程中這一信息,我們就立刻決定盡早在產品中引入這一功能。但是,這個標準剛制定不久,當時無法知道ASC CDL能否真正普及。我們把這一功能實際搭載到產品中后,客戶好評說“居然能支持ASC CDL”,這說明引入這一功能這個決定是正確的。
使操作變得舒適的監視器控制器
——DP-V3010這個項目今后將如何發展下去?
占部
說實話,DP-V3010上搭載的監視器引擎具有很高的功能,還潛藏著更大的可能性。我們會繼續研發,目前尚未搭載的功能也有很多。
在新的演播室標準中,色域比DCI還要廣,在這一方面,我們計劃今后通過固件升級的方式來應對。
——可以在后面的固件升級中進行色域的擴展是嗎?
森下
我們在硬件的性能擴展上確實是留有這個余地的。
占部
我想說的是DP-V3010還遠沒有顯露出它的真本領呢(笑)。
DP-V3010具備的優秀的色彩還原性和操作性已在映像制作現場獲得了很高的評價。
DP-V3010不僅單個產品的性能很優秀,而且它在影像制作的工作流程中也可以發揮很大的作用。目前,在數字電影拍攝現場,廣泛使用EOS C500和EOS-1D C等佳能的CINEMA EOS SYSTEM的數字電影攝像機。DP-V3010配備了與這些CINEMA EOS SYSTEM攝像機中使用的“Canon Log※”相對應的專用模式。它可將EOS C500和EOS-1D C拍攝的影像轉換成適當的灰階,可以在拍攝現場進行原樣確認。
影像輸入設備“攝像機”,輸出設備“監視器”。通過佳能推出的產品群,可從起點到終點實現更高水平的工作流程,并推動電影制作開始向下一個階段邁進。
※ 實現寬闊動態范圍帶來的豐富灰階的佳能數字電影攝像機特有的記錄方式
采訪與撰稿
山路 達也(Yamaji Tatsuya)
1970年出生。曾擔任雜志社編輯工作,后獨立成為自由撰稿人/編輯人。目前活躍在IT、科學、環境領域,從事采訪和寫作活動。
著書有《Apple、Google成為神的日子》(與他人合著)、《新超傳導入門》、《Google的72小時》(與他人合著)、《彈言》(與他人合著)等。
此次“訪談”的研發人員