数字电影高帧率技术应用与发展前景

数字电影高帧率技术应用与发展前景

2013-05-28 | 访问次数:304 | 新闻来源：电科网

近年来，声音、画面上的新技术不断涌现，旨在通过技术革新，带来更清晰、更具冲击力的观影感受，营造更加真实的影音再现。就画面而言，主要的手段有扩大银幕面积、增加影像分辨率和提高放映帧率等。其中，高帧率作为提高视觉感受的有效手段之一，进入了人们的视野。

电影最根本的技术就是利用视觉暂留原理，将静止画面连续播放，当画面的播放达到一定速度时，实现画面的运动重现。因此，电影的放映帧率越高，单位时间内播放的画面越多，则画面交替时的闪烁感越弱，重现的画面运动越平滑，画面也越细腻。但是在胶片电影时代，受经济成本、机械机构等因素的制约，不能采用高帧率的方式拍摄和放映电影，只能在声画质量与成本之间折中，最终确立了24FPS的电影速率。

然而，24FPS 下的画面存在着诸多不足，如快速摇移画面时产生的抖动、频闪等现象，带来视觉上的不适。通过提高帧率来增加画面信息量，平滑运动镜头，增强视听震撼力一直是追求电影品质的方向之一。但在胶片时代，这种昂贵的方式只能作为一种特种电影局部放映，未能大量普及。

随着电影从胶片时代过渡到数字时代，曾经的制约因素逐渐减弱，数字技术的发展攻破了大量记录介质、快速机械结构等方面的技术瓶颈，使高帧率电影成为可能。加上观众对电影画面质量要求的不断提高，提升画面品质的任务更显得迫在眉睫。技术的成熟和市场的需求赋予了高帧率电影莫大的现实意义。

1 数字电影高帧率技术发展与应用现状

◎应用实践

高帧率对于画质提升的意义并不是最近的新发现，早在胶片时代就有了通过提高帧率来获得更好的视听感受的尝试；而数字技术时代的高帧率热潮则是在2011年前后，随着数字电影技术的日趋成熟而悄然掀起。

对高帧率的探索可追溯至20 世纪70年代末，由道格拉斯·特鲁姆布（Douglas Trumbull）开发的休斯坎电影系统。特鲁姆布一直致力于研究提高电影的保真度，尤其是电影帧率与放映效果的关系。他将胶片以不同的播放速率放映给观众，再观察观众的表现。发现随着帧率的提高，观看者的情绪反应也随之提高。在此基础上，他在自己研发的休斯坎电影系统中，以60FPS的速度进行拍摄和放映，创造出画面清晰、运动流畅的观影感受。

但是由于胶片电影本身成本的制约，休斯坎系统大多用于与动感电影相结合的短片中，在游乐场等场所放映，未能大量推广。1983 年本计划成为第一部休斯坎电影的《头脑风暴》也因多方面原因而夭折。尽管如此，特鲁姆布等人对高品质电影的追求和探索留给了后人启发和鼓舞。

时至2011年，数字电影技术日臻成熟，高帧率再一次进入业界的视野。当年3月，詹姆斯·卡梅隆在CinemaCon展会上提出推动电影技术向高帧率方向发展的观点。他认为目前电影工业标准是在1927 年颁布的，长久以来都不曾改变，对当下的电影发展而言或许已经过时，将帧速率提高到48FPS甚至是60FPS 能获得更好的效果。为此，他展示了一些分别以24FPS、48FPS 和60FPS 拍摄和放映的素材，以证明高帧率对影像质量的提升，尤其是对3D 影片质量的提升。随后，卡梅隆确定将使用60FPS的格式拍摄《阿凡达2》。

乔治·卢卡斯和彼得·杰克逊分别表示了对高帧率的兴趣。乔治·卢卡斯在迪斯尼乐园制作了一个名为《星球大

战》的游乐设施。该设施以高帧率播放影片，并模拟人坐在太空船中加速的感觉。彼得·杰克逊在体验该设施后，萌生将电影制作成48FPS 的想法。他在环球摄影棚为《金刚》制作了一个3D短片，以60FPS拍摄。之后，宣布将使用48FPS 的格式拍摄指环王三部曲的前传《霍比特人：意外旅程》。而高帧率也正是随着《霍比特人：意外旅程》的推出而一度成为热点。

2012 年12 月14 日，万众瞩目的《霍比特人：意外旅程》正式上映。该片是第一部以高帧率格式发行的故事片，发行了2D、3D、HFR 3D和HFR IMAX 3D等多种版本，其中HFR 3D 版将在约450 家影院上映。影片上映后，尽管有一些关于“电影感减弱”、“画面太过清晰而产生穿帮”的负面评价，但其对画面质量的提升，带来更流畅、更真实、更清晰的观感有目共睹，毋庸置疑。

《霍比特人：意外旅程》前期拍摄使用3Ality 公司的3D 支架和Red Epic 摄影机，以5120×2700 像素分辨、48FPS 帧率来记录影像。所有高帧率RAW 数据文件通过SGO Mistika生成样片（Daily）文件，用于检查和后期剪辑。后期制作环节，以AVIDMedia Composer进行剪辑，在SGO Mistika工作站上完成立体调整、调色、图像增强等后期制作。最后用DVS CLIPSTER进行数字拷贝制作。完成了高帧率电影从前期拍摄到后期制作的一整套流程的探索。

此外，奥斯卡获奖者视觉特效总监Rob Legato 也拍摄了一部48FPS测试短片。他使用卡梅隆- 佩斯3D 支架和两台ARRI Alexa摄影机拍摄，一台以24FPS 记录，另一台以48FPS记录，确保两台摄影机记录完全相同的画面，用来做并排的对比。

与此同时，詹姆斯·卡梅隆的《阿凡达2》和《阿凡达3》将以高帧率的格式进行制作。安迪·瑟金斯也将使用高帧率拍摄自己的第一部电影——改编自乔治·奥威尔的《动物庄园》。休斯坎系统的创始人道格拉斯·特鲁姆布也打算拍摄高帧率格式的电影。

除了个人，一些大制作公司也对高帧率表现出浓厚的兴趣，例如，迪斯尼最近做了一些高帧率测试，把摄影机架设在加利福尼亚探险乐园的过山车上，在苏黎士的迪士尼研发中心也进行了类似的测试工作。相信在近期将会不断涌现出更多高帧率电影。

◎设备支持

高帧率电影的制作离不开从前期到后期各个环节设备的支持。自2001年高帧率的热潮兴起以来，各设备生产商一直致力于设备的准备、测试和安装工作，以迎接高帧率时代的到来。迄今为止，从前期拍摄到后期制作，再到最后的解码放映，已初步完成了对高帧率制作流程的支持。

◇前期拍摄

由于目前常用的数字摄影机都带有一定的可变帧率记录功能，所以高帧率电影在前期拍摄设备方面不存在太大障碍。相对于一般的数字摄影机，高速摄影机更是先天就对高帧率有着完美的支持。由于拍摄帧率提高了一倍以上，前期拍摄数据量也相应增加了一倍以上，由此对数据存储单元提出了更高的要求：一方面存储单元要提供更快的记录速率，另一方面存储单元还要提供足够大的存储容量。目前，SONY、ARRI等公支持高帧率拍摄的摄影机也均配有相应存储记录单元。监视器方面，目前支持高帧率实时回放的监视器较少，所以拍摄高帧率影片的剧组基本都是以普通的24FPS来监看现场拍摄画面。

◇后期制作