1、数字电影设备发展回顾

    近年来，数字技术迅猛发展，渗透到电影的摄影、制作、发行和放映各领域，从根本上改变了传统的电影制作手段。

    1.1  国际数字电影设备的发展

    20世纪90年代后，计算机技术飞速发展，信息量相对较小的音频率先进入数字化。随后，用计算机进行电影特技画面制作逐步兴起，影片《泰坦尼克号》、《星球大战》的成功放映，使人们感受到了数字技术的神奇。

    在电影摄影领域，从摄像机出现开始，传统胶片摄影就不断接受挑战，本世纪初，数字高清摄像机逐渐进入电影前期拍摄，从最初的高清到2K直到4K数字摄影机，已有多种数字摄影机应用于电影拍摄。

    在电影后期制作过程中，数字技术改变了电影制作工艺流程，胶片扫描仪将拍摄在胶片上的原始素材转变成数字信号，进入后期制作工作站，艺术家方便地进行编辑、调色、配光等工作，极大地提高了工作效率。

    在电影放映领域，20世纪90年代后期电影《星球前传I》首次应用数字投影机在影院放映。数字影厅逐年增加，到2010年底，数字放映的银幕数达到3万块以上。数字放映通过硬盘、网络、卫星等传输方式，可以多地同步放映相同影片。数字放映机从高价笨重到经济便捷，从分辨率1. 3K到2K、4K，数字放映技术不断进步。

    1.2我国数字电影设备发展

    1997年北京电影制片厂制作了我国第一部数字立体声影片《鸦片战争》，上海和八一电影制片厂也相继在1998年以后开始了数字立体声的影片制作。

    1997年中国电影资料馆在国家支持下开展“影像数字化修复”研究课题。秦皇岛视听机械研究所受中国电影资料馆的委托共同研制了“电影胶片扫描仪”，对资料影片图像进行数字化扫描后用计算机修复。

    1997年中国电影科学技术研究所与清华大学国家光盘中心合作，开展“高精度连续图像数字处理技术及应用研究”。

    2001年中国电影集团成立“华龙电影数字制作公司”，开始正式将数字技术应用于电影制作领域。

    2002年6月在国家广电总局的扶植下由中影集团安装了首批100块数字银幕，我国电影进入数字放映阶段。

    2004年国家广电总局发布了《电影数字化发展纲要》、《电影数字放映暂行技术要求》等相关文件，在政策、规划、技术及资金方面鼓励并规范了数字电影技术的应用。上海、西安等数字电影后期制作基地陆续建成。

    2010年底我国城市数字银幕达到4312块。中档影院放映设备部分国产化；4万套农村数字流动放映设备基本实现国产化。

    1.3 数字电影标准建立

    数字电影发展初期，设备生产厂家和使用者都处于探索、试验阶段。随着技术设备的成熟，使用者增多，建立数字电影技术标准，有利于数字电影规范持续发展。

    好莱坞数字影院倡导组织(DCI)在2005年首先发布了《数字影院系统规范》V 1.0，2007年和2008年发布了修订的V1.1和Vl.2版本。随后，美国电影电视工程师协会数字电影标准工作组(SMPTE 21DC)和国际标准化组织(ISO/TC36)均发布了相关的数字电影技术标准。

    2007年我国发布了《数字影院暂行技术要求》、《数字影院（中档）放映系统技术要求》、《数字流动电影放映系统技术要求》三个技术规范。

上述技术规范的颁布和实施，是数字电影发展的里程碑，使数字电影进入了新的发展时期。对数字电影设备生产起到了规范和促进作用。

    2、数字摄影设备的发展

    数字技术进入摄影领域前，胶片已统领影像记录一百多年，35mm电影底片记录分辨率大于4K，高于现有数字摄影机的分辨率。

    随着技术进步数字摄影技术正在向4K、6K甚至8K分辨率发展，未来数字传感器有希望超越胶片。

    2.1  数字摄影机与胶片摄影机结构比较

    数字摄影机和胶片摄影机都是基于光学成像原理，通过光学镜头，将现实中的动态画面记录在胶片或数字存储介质中。它们是由光学镜头、装载成像记录媒介的机体、取景器、存储媒介、动力源、电器控制部分组成。

    胶片摄影机存储记录介质是感光胶片，摄影机机械结构和电器控制系统都是围绕胶片曝光成像和胶片传输设计制造。

    数字摄影机的成像器件是光电传感器，记录媒介是硬盘或磁带。数字摄影机机体结构和电器控制系统围绕光电传感器和硬盘或磁带设计制造。

    综合来看两者基本组成相同，核心结构完全不同，这验证了数字技术是一次电影技术领域的革命。

    2.2数字摄影机技术性能指标

    近年来，采用光电传感器CCD或CMOS技术的数字摄影机已经应用在电影拍摄中，各种形式的数字摄影机不断推出，从高清到2K到4K分辨率，成像质量不断提高。

    数字摄影机技术指标主要有：

    影像的分辨率；动态范围；摄影速度（帧／秒）；芯片形式和尺寸；取景器形式；镜头接口；信号输出；存储形式等。

    数字摄影技术发展日新月异，市场上常用数字摄影机有：Panavision GENSIS、SONY F35、ARRI ALEXA、RED ONE、RED EPIC等。

    2.3 数字摄影机的发展前景

目前，电影采用数字摄影机拍摄逐渐增多。图像采集信息量大，是电影拍摄的特点。随着技术的进步，光电传感器性能不断提高，未来数字摄影机将向分辨率更高、设备体积小、存储容量大、传输速度快、使用方便的方向发展。

    3、电影后期制作过程中的数字电影设备

    电影后期制作是指影片拍摄完成后，对影片进行洗印、剪辑、特技、调色、配光、后期录音、字幕等到完成整部影片创作的一系列工作。

    3.1  电影数字后期制作一数字中间片(DI)

    上世纪90年代，电影界用数字技术对影片进行特技制作，数字特技镜头成功应用在电影大片制作中。随着高速、高分辨率、高精度的胶片扫描、调色、胶片记录输出及大容量存储传输技术的日臻成熟，数字后期制作应用日益广泛。现在整部电影后期制作运用数字技术已经普及，这个过程即数字中间片工艺(Digital Intermediate，简称DI)。

    数字后期制作(DI)针对电脑制作、胶片拍摄和数字拍摄三种素材。

电脑制作和数字拍摄的素材直接进入数字中间片工作站进行数字后期制作。胶片素材进行数字后期制作，要用到多种数字电影设备。下面主要探讨胶片电影数字后期制作工艺流程。

    胶片电影数字后期制作(DI)的工艺流程如图3所示。

    3.2  电影数字后期制作主要设备

    DI的数字电影设备包括胶片扫描仪、数字中间片工作站和胶片记录仪。

    3.2.1  胶片扫描仪

    市场上主要的2K和4K胶片扫描系统有THOMSON公司的Spirit系列；ARRI公司的ARRISCAN胶片扫描仪；FilmLight公司的Northlight 2胶片扫描仪等。

    胶片扫描仪主要技术指标：采用传感器形式CCD或CMOS;扫描分辨率和扫描速度（格／秒）；输出文件格式，连续扫描还是间歇扫描；光源形式等。

    3.2.2  数字中间片工作站

    高分辨率剪辑、校色、配光和特技制作系统，即数字中间片工作站，目前主要有美国Autodesk公司的lustre、英国Quantel公司的iQ、英国Film-light公司的Baselight、美国Da Vinci公司的Resolve等。

    数字中间片工作站主要性能指标：分辨率和工作速度，工具集完整和适用性；硬件适应性等。

    3.2.3  胶片输出记录仪

    将数字工作站完成的成片数据记录到胶片上，用来制作胶片放映的拷贝母版，是数字中间片的最后一道工序。市场上胶片记录仪有：ARRI公司的Arrlaser、CELCO公司的Firestorm 4K等。

    胶片记录仪主要性能指标：光源形式；记录分辨率和速度等。

    3.3 数字中间片技术和设备前景

电影数字后期制作设备追求的是扫描分辨率高，速度快，传输快捷。随着数字图像质量越来越好，超过胶片将成为可能。那样，胶片将被数字取代，数字中间片这一过渡时期的工艺将发生根本变化。

    4、数字电影放映设备

    数字影院组成如图4。

主要放映设备是数字放映机和服务器，重点是数字放映机。

    4.1  数字放映机的基本组成

数字放映机涉及光学、微电子芯片传感器、电器自动控制、机械等方面的技术。具体到结构上，由4部分组成，如图5所示。

    由图5可知，数字放映机的核心部件是光电传感器，其余是为它服务的安装、控制软件和硬件、接收、冷却系统。

    4.2 数字放映机的关键技术

    4. 2.1  光电传感器

    目前主要有DLP和LCOS两种光电传感器，DLP投影清晰度高、画面均匀、色彩还原好、亮度高。LOCS投影分辨率高、对比度高，它们都应用于数字放映机制造领域。

    4.2.2 光源系统

    照明系统的亮度和寿命，直接影响数字放映的质量和成本。

    4.2.3  光学镜头和光学系统

    光学镜头和光学系统影响画面的清晰度和色彩还原质量。

    4.3我国数字电影放映机现状的思考

    数字放映机的关键器件是成像芯片，这一技术为国外公司掌握，但是DLP和LOCS芯片的厂家并不都直接生产数字放映机。如TI公司将DLP芯片授权给三家公司来生产数字投影机。

    以目前我国基础元器件研制的水平和速度来看，对于成像芯片我们要采用边引进边研制的策略，二者互相促进。我们作为数字电影放映机使用大国，可以积极争取授权生产。光学和光源系统、电器自动控制软硬件等通用技术能自主集成的就自行研发，经过一段时间的经验积累，数字电影放映设备基本自主生产是可行的，这样，我国数字影院的发展就有了技术保障。

    2008年秦皇岛视听机械研究所受科技部专项资金支持，完成了数字电影放映镜头系列的研制工作。

    4.4 数字放映设备未来的发展

    随着人们生活水平的不断提高，大屏幕、高清晰影院是未来发展目标。数字电影放映设备高清晰度、高亮度、低能耗将不断满足人们的要求。更经济、更方便、更安全是数字电影放映设备发展方向。

    5、结束语

    数字技术为电影业带来了新的生机，也给传统胶片电影设备带来了冲击。拍摄方便、制作随心所欲、放映画面清晰的数字电影将取代胶片成为主要的电影形式。

    遵循“十二五”时期广播影视科技发展规划的精神，结合近年我国电影发展形势，未来我国影片拍摄数量、质量都会不断提高，观众数量也会不断增加，新建影院数字银幕将占主导地位，预计“十二五”期间有上万块银幕的数字放映机市场。

技术不断更新的时代，我国业界同仁须同心协力，深入探讨国产电影设备在数字时代的生存发展之道，研制适合国情的数字电影设备，促进数字电影在我国健康、稳步、持续的发展。

《现代电影技术》2012年9月26日