Thuỳ biên dịch từ bài viết trên oscars.org, quyền sở hữu bài viết thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Điện ảnh Hoa Kỳ.
Giới thiệu
Hội đồng Khoa học và Công nghệ nhận thấy rằng cần phải thực hiện một nghiên cứu khách quan về công nghệ chiếu sáng dùng nguồn ở trạng thái rắn (solid state lighting, viết tắt là SSL), bao gồm các nguồn phát xạ như LED, dùng cho làm phim/video. Vấn đề của SSL liên quan đến khả năng bổ sung và tích hợp với các công nghệ chiếu sáng hiện có như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, HMI và Xenon vốn đang được sử dụng rộng rãi trong làm phim và video. Mục đích chính của nghiên cứu này là để cung cấp dữ liệu cần thiết cho ngành để đưa ra những đánh giá chính xác về tác động của việc sử dụng SSL, cũng như cung cấp một khuôn khổ để đánh giá các công nghệ chiếu sáng trong tương lai khi chúng được phát triển. Các nỗ lực của hội đồng được tập trung vào việc cung cấp cho ngành sản xuất phim và video dữ liệu chính xác và chưa được công bố trước đây về các phép đo trắc quang và bức xạ (ví dụ như: phân bổ công suất quang phổ, quang thông bức xạ, quang thông phát sáng…) điển hình của nhiều nguồn sáng LED khác nhau hiện đang được sử dụng.
Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Điện ảnh Hoa Kỳ đã quan tâm đến ánh sáng từ khi nào?
Từ những ngày đầu thành lập. Báo cáo kỹ thuật đầu tiên từng được Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Điện ảnh Hoa Kỳ xuất bản là về một phát minh mới – đèn sợi đốt. “Báo cáo của Viện Hàn lâm – Số 1 – Khả năng chiếu sáng của đèn sợi đốt” được xuất bản năm 1928, được viết cách một năm sau khi khi Viện Hàn lâm được thành lập. Bản báo cáo dài 80 trang này đã đặt nền móng cho việc sử dụng ánh sáng từ đèn sợi đốt trong làm phim. Nó là một nghiên cứu chặt chẽ bao gồm tất cả các vấn đề liên quan, kể cả những lợi thế về mặt kinh tế ở thời điểm đó so với các giải pháp thay thế như đèn hồ quang. Một trong những khía cạnh hấp dẫn của nghiên cứu là việc nhấn mạnh vào khả năng thể hiện màu sắc, vốn hoàn toàn nằm trong bối cảnh của kỷ nguyên phim đen trắng. Bạn có thể tải bản sao của báo cáo đó về tại đây.
Mục tiêu nghiên cứu
Các sản phẩm bàn giao của dự án nghiên cứu về nguồn sáng ở trạng thái rắn bao gồm:
- Các phép đo bức xạ và trắc quang trên các công nghệ phát xạ.
- So sánh giữa dữ liệu bức xạ và trắc quang của các nguồn phát xạ ở trạng thái rắn với dữ liệu bức xạ và trắc quang của các loại nguồn sáng hiện có.
- So sánh dữ liệu đo màu giữa các nguồn phát xạ ở trạng thái rắn với các nguồn sáng hiện có, cũng như dung sai đối với các công nghệ chiếu sáng đang phát triển so với các nguồn sáng hiện có và các hợp nhất về mặt công nghệ.
- Phát triển một khung báo cáo để so sánh các nguồn sáng với nhau một cách nhất quán.
Các thông số được đánh giá:
Nhiều thông số do các nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng dùng nguồn sáng ở trạng thái rắn thường không được xác minh độc lập. Thiết bị chiếu sáng cần phải được đo để cung cấp các thông tin sau:
- Công nghệ sử dụng (ví dụ như: LED công suất cao, LED ba màu, LED nhiều màu, công nghệ hỗn hợp…)
- Mục đích sử dụng (Ví dụ: flood, fill, spot)
- Công suất chiếu sáng (quang thông dựa trên radiant, quang thông dựa trên luminous)
- Công suất tiêu thụ (tính theo watt)
- Các điều chỉnh điện tử có sẵn (ví dụ như nhiệt độ màu)
- Phân bổ công suất quang phổ.
Đánh giá về thông tin kỹ thuật của nguồn sáng ở trạng thái rắn
Ánh sáng khả kiến là một dạng năng lượng điện từ, một phần quang phổ có chứa sóng vô tuyến, tia X, tia cực tím và tia hồng ngoại. Bức xạ khả kiến thường được gọi là ánh sáng và thường được mô tả bằng bước sóng của nó, được biểu thị bằng nanomet. Một nanomet là một phần tỷ của một mét. Mối quan hệ của ánh sáng với các dạng năng lượng khác được minh hoạ dưới đây. Mắt người chỉ có thể thấy một phần của phổ năng lượng này – một dải rất hẹp các bước sóng từ 380 đến 780 nm. Màu xanh dương nằm dưới 480 nm, màu xanh lá nằm trong khoảng 560 đến 590 nm, màu cam nằm trong khoảng 590 đến 630 nm, màu đỏ nằm trong khoảng bước sóng trên 630 nm.
Nguồn sáng như mặt trời, đèn sợi đốt, và đèn LED được kết hợp từ nhiều bước sóng khả kiến khác nhau. Đường cong biểu thị lượng của từng bước sóng khả kiến được phát ra từ một nguồn sáng được gọi là “phân bổ công suất quang phổ”. Màu sắc mà chúng ta nhìn thấy trên các vật thể bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự phân bổ công suất quang phổ của nguồn sáng. Điều quan trọng đối với quá trình sản xuất phim và video là, màu sắc được thể hiện trên hình ảnh cũng bị ảnh hưởng bởi sự phân bổ công suất quang phổ của nguồn sáng nhưng theo những cách thức khác biệt rõ rệt so với mắt người.
Đường cong chiếu sáng tiêu chuẩn
Các đường cong bên dưới đây là phân bổ công suất quang phổ cho ba nguồn sáng tham chiếu thường được sử dụng để so sánh phần lớn các thiết bị chiếu sáng. Chúng là những nguồn sáng tiêu chuẩn được Uỷ ban Chiếu sáng Quốc tế (Commission on Illumination – CIE) hoặc Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (International Standards Organization – ISO) xác định. Đường cong đầu tiên là CIE E, biểu thị một nguồn lý thuyết có mức năng lượng ngang bằng nhau ở mọi bước sóng. Đường cong thứ 2 là CIE D55, biểu thị ánh sáng ban ngày vào giữa buổi sáng hoặc giữa buổi chiều và có nhiệt độ màu khoảng 5500 K. Đường cong thứ ba là ISO Studio Tungsten, biểu thị ánh sáng phát ra từ bóng đèn sợi đốt.
Quang phổ của một số loại đèn tiêu biểu
Các đường cong dưới đây đại diện cho các đèn LED điển hình hiện có trên thị trường. Quang phổ của đèn LED rất khác so với quang phổ của các nguồn sáng tham chiếu. Do đó, màu sắc của các đối tượng được chiếu sáng bằng nguồn LED sẽ có sự khác biệt rõ rệt so với khi được chiếu sáng bởi các nguồn tham khảo và thậm chí khác với các nguồn LED khác.
Mắt người nhìn thấy ánh sáng từ đèn LED có màu trắng, thực tế đó là kết quả của việc chip LED phát ra một dải sóng màu xanh lam hẹp để kích thích lớp phủ phosphor phát quang một dải màu vàng rộng. Khi ánh sáng màu vàng của lớp phủ phosphor kết hợp với ánh sáng màu xanh lam phát ra từ chip LED, chúng ta có ánh sáng trắng.
Một cách tiếp cận tương tự để tạo ra ánh sáng trắng khả kiến là sử dụng hỗn hợp phosphor với điốt phát quang màu xanh lam để tạo ra ánh sáng với đường cong phân bổ công suất quang phổ gần giống với đèn sợi đốt dùng trong studio hơn (Studio Tungsten).
Một loại đèn LED khác sử dụng nhiều điốt phát quang ánh sáng ở các bước sóng khác nhau. Hình thức đơn giản nhất của loại đèn này là LED bảng ba màu sử dụng LED màu đỏ, xanh lá và xanh dương (RGB).
Một biến thể của công nghệ LED đa điốt sử dụng nhiều chip LED hơn để bổ sung các bước sóng cho quang phổ nhằm tạo ra ánh sáng gần với ánh sáng đèn sợi đốt dùng trong studio. Dù vậy quang phổ nhận được vẫn không đều. Điều này gây tác dụng phụ đáng chú ý trong sản xuất phim, sẽ được thảo luận dưới đây.
Các hiệu ứng có thể nhìn thấy được của một số loại đèn
Dù rằng đèn LED tạo ra ánh sáng gần giống với ánh sáng trắng đối với mắt người (hoặc đối với phim nhựa hay máy quay kỹ thuật số), nhưng màu sắc của các đối tượng được chiếu sáng bằng đèn LED có thể không giống như mong đợi. Một mẫu thử màu được dùng một cách phổ biến để đánh giá hiệu suất màu của các hệ thống hình ảnh là biểu đồ Macbeth (color chart), bao gồm một một số ô có màu, đây là các màu được chỉ định, và thước xám với các thang màu xám chuẩn. Các biểu đồ dưới đây cho thấy ảnh hưởng của từng loại nguồn sáng khác nhau lên màu sắc của đối tượng được chiếu sáng bởi nguồn sáng đó. Nửa trên của mỗi biểu đồ là ảnh hưởng của ánh sáng đèn sợi đốt dùng trong studio, nửa dưới của biểu đồ là ảnh hưởng của ánh sáng từ đèn LED. Mối biểu đồ tương ứng với các nguồn sáng được mô tả bởi biểu đồ phân bổ công suất quang phổ ở trên. Có thể màn hình máy tính của bạn không chuẩn màu, nhưng bạn vẫn có thể thấy được sự khác biệt về màu sắc do ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau bằng mắt thường.
Nghiên cứu này được thực hiện cách đây khá lâu, dù các nguyên lý cơ bản vẫn còn được áp dụng và bài viết cũng cung cấp đủ thông tin để chúng ta có thể có một cái nhìn toàn diện hơn về LED, tuy vậy, cùng với thời gian và tiến bộ công nghệ, chất lượng ánh sáng từ LED đã được cải thiện rất đáng kể. LED là xu hướng của thời đại bởi bên cạnh chất lượng ánh sáng ở mức chấp nhận được và càng ngày càng tốt hơn, LED còn đi kèm với những tiện nghi khác bao gồm giá cả phải chăng, khả năng điều khiển, thiết kế gọn nhẹ, ít tiêu hao điện năng, khả năng ứng dụng linh hoạt trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và cùng với đó là công suất càng ngày càng được nâng cao.
