电影制作中的数字技术

电影的数字技术经历了数字图形处理技术、数字立体声的应用、直至电影的拍摄、制作、播出等环节全数字化的发展过程。

传统的电影胶片拍摄工艺及后期制作过程中，拍摄后的素材都要经过传统的剪接、配光、洗印加工、“翻底”、“翻正”，再印制大量拷贝的过程。

传媒数字技术的引入，取得了许多比传统工艺更灵活的功能和更丰富的创作手段、提高了生产力、降低了电影的制作成本、并带来了诸多的便利。

１数字中间片数字技术最早应用在电影的后期制作，并从单一处理发展到了数字中间片技术。

１．１数字中间片的概念在电影制作的整个后期，即从影像获取之后直到印制发行拷贝之前，如“编辑、配光、校色、特效及字幕、声音的特效制作”等加工制作，所有的影片处理与创作工作完全采用数字化制作工艺一次性完成。

被称之为电影制作的数字中间片（ＤＩ－Ｄｉｇｉｔａｌｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）技术。

１．２采用ＤＩ的影片制作工艺流程（图见下页）１．３ＤＩ网络存储共享制作早期的数字中间片制作过程是顺序式的，然而ＤＩ各个环节是相互交叉、关联和渗透的，需要各部门的协同工作。

离线式的工作方式难以达到预期目的。

电影制作中的数字技术邹艺方１，王艳平２（１．湖南公安高等专科学校，长沙４１０１３８；２．湖南信息职业技术学院信息工程系，湖南望城４１０２００）摘要：数字技术的高速发展，对电影的传统制作方式产生了强烈冲击。

先进的数字技术是实现电影数字化的核心环节。

文章介绍了数字中间片等技术的概念流程及主要技术手段，通过与现今高清（ＨＤ）性能参数对比论证了数字电影制作技术在视音频领域的优越和超前性。

关键词：电影；数字技术；数字中间片（ＤＩ）中图分类号：Ｊ９１；ＴＮ９４１．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－０２７０（２００８）０４－００２１－０４ＤｉｇｉｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｏｖｉｅＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＺＯＵＹｉ－ｆａｎｇ１，ＷＡＮＧＹａｎ－ｐｉｎｇ２（１．ＨｕｎａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｕｂｌｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１０１３８，２．ＨｕｎａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗａｎｇｃｈｅｎｇ，Ｈｕｎａｎ４１０２００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｕｍｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｉｍｐａｃｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｏｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｏｖｉｅｆｉｌｍ．Ｎｏｗａｄａｙｓａｄｖａｎｃｅｄｄｉｇｉｔａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｓｏｕｎｄｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｖｉｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ（ＤＩ），ｉｔｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓ．ＩｎｔｈｅｌｉｇｈｔｏｆａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｄａｔａｏｆＨＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｅｌｕｃｉｄａｔｅｓａｌｓｏｔｈｅｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｉｅｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｖｉｄｅｏａｎｄａｕｄｉｏａｒｅａｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｍｏｖｉｅ；ｄｉｇｉｔａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｉｇｉｔａｌｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ（ＤＩ）收稿日期：２００７－０８－０７作者介绍：邹艺方，男，工程师，研究方向：电视节目制作和网络技术。

王艳平，女，讲师，研究方向：数字图像处理与图像通讯，现代网络与通讯。

２１２００８年第４期影像技术电子数字成像声音录制数字拍摄电脑制作胶片摄影胶片扫描数字特效配光调色剪辑特技数据存储磁盘磁带光盘数字翻底数字电影母版ＨＤＴＶＳＤＴＶＤＶＤ▲▲▲▲▲▲▲图１采用ＤＩ的影片制作工艺流程网络化、基于数据库的制作系统和共享极大提高了工作效率和效果，加快了制作周期。

１．４ＳＡＮ网络存储２Ｋ、４Ｋ质量的要求，对ＤＩ制作系统的处理能力，和生产流程中的网络带宽和存储方面，都面临严峻的技术挑战。

在目前应用众多的高清及数字电影制作、播出环境中广泛采用ＳＡＮ存储技术及千兆、万兆以太网技术。

ＳＡＮ（ＳｔｏｒａｇｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ），即存储区域网络。

它是一种通过光纤集线器、光纤路由器、光纤交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网。

ＳＡＮ存储容量可高达数百ＴＢ；采用的带宽从１００ＭＢ／ｓ、２００ＭＢ／ｓ（双环），发展到了目前的２Ｇｂｐｓ、４Ｇｂｐｓ甚至更高。

ＳＡＮ由三个基本的组件构成：接口（如ＳＣＳＩ、光纤通道、ＥＳＣＯＮ等）、连接设备（交换设备、网关、路由器、集线器等）和通信控制协议（如ＩＰ和ＳＣＳＩ等）。

这三个组件再加上附加的存储设备和独立的ＳＡＮ服务器，就构成一个ＳＡＮ系统。

ＳＡＮ提供一个专用的、高可靠性的基于光通道的存储网络，ＳＡＮ允许独立地增加它们的存储容量，也使得管理及集中控制（特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候）更加简化。

而且，光纤接口提供了１０ｋｍ的连接长度，这使得物理上分离的远距离存储变得更容易。

目前，国内外已有众多的基于ＳＡＮ网络存储的数字电影制作集成方案。

ＳＡＮ（存储区域网络）的优点：（１）可实现大容量存储设备数据共享；（２）可实现高速计算机与高速存储设备的高速图２ＤＩ网络存储共享制作系统图例图３ＳＡＮ的数字中间片集成环境例举２２影像技术２００８年第４期电子数字成像格式ＨＤ录像机ＤＩＤ５ＨＤＨＤＣＡＭＳＲ２Ｋ４Ｋ视频取样ＹＵＶ４：２：２ＲＧＢ４：４：４４：２：２／４：４：４４：４：４／４：２：２分辨率１９２０×１０８０１９２０×１０８０水平２０４８水平４０９６量化１０Ｂｉｔ１０Ｂｉｔ＞１０＞１０压缩算法场内压缩ＭＰＥＧ４ＳＰ非压缩非压缩码率约１９５Ｍｂ／ｓ（２５ｐ）约４４０Ｍｂ／ｓ（２５ｐ）＞１５００Ｍｂ／ｓ（２４ｐ）＞６Ｇｂ／ｓ（２４ｐ）音频取样频率４８ＫＨＺ４８ＫＨＺ４８ＫＨＺ／９６ＫＨＺ４８ＫＨＺ／９６ＫＨＺ量化２４ｂｉｔ２４ｂｉｔ２４ｂｉｔ２４ｂｉｔ通道数量８ｃｈ１２ｃｈ６－１６ｃｈ６－１６ｃｈ表１ＤＩ与ＨＤ部分参考技术要求及参数比较互联；（３）可实现灵活的存储设备配置要求；（４）可实现数据快速备份；（５）提高了数据的可靠性和安全性。

２数字电影与高清（ＨＤ）技术从２０００年开始，由于高清２４Ｐ和非压缩ＨＤ存储方式的出现，使得ＨＤ在一部分电影的前期拍摄中得到应用，而后来出现的数字影院系统抛弃了传统的胶片放映模式，直接采用图像分辨率和高清（１９２０×１０８０）相当的投影系统来播放数字载体影片。

实现了电影的完全数字化。

数字高清电视摄录系统的摄像机成像器件的像素数量、镜头成像质量、压缩编码算法的取样结构等各项参数都与图像质量有关。

比较ＨＤ和３５ｍｍ胶片的质量差距，原始胶片的图像画质达到了６Ｋ的水平，而ＣＣＤ感光器件的特性和细节电平调整电路技术与电影胶片画面图像超高的清晰度、丰富的层次、柔和的画面、特有的景深效果等特性是ＨＤ在现有技术水平下难以实现的。

因此诞生了数字中间片的生产流程。

产生了２Ｋ（图像水平分辨率２０４８）和４Ｋ（图像水平分辨率４０９６）的概念。

ＤＩ的生产流程，即满足了电影人对胶片的习惯与依赖，也摆脱了ＨＤ格式在像素等上的局限，又能充分发挥数字载体在制作、存储、拷贝上的优势，成为电影数字化理想与现实的桥梁。

我国现今的数字电影制作以２Ｋ作为标准，ＨＤ与２Ｋ在像素上差别不大，日本的松下和ＳＯＮＹ公司推出Ｄ５ＨＤ和ＨＤＣＡＭＳＲ格式作为数字电影制作环境。

２Ｋ分辨率在大尺寸银幕电影上面临局限，４Ｋ是目前技术水平下理想的选择。

３数字电影的压缩标准数字电影处理系统同其他图像系统的显著区别在于数据量巨大。

这是对图像质量的高要求决定的。

４Ｋ分辨率的上限要求达到４０９６×３１１２像素，如果红、绿、蓝三色各以１６ｂｉｔ进行取样，每帧画面的数据量高达７６ＭＢ，一部１００分钟的影片的数据量超过了１０ＴＢ（１Ｔ＝１０１２）。

由于电影数字化后数据量非常大，在存储、实时传送和解压放映等方面存在困难。

因此数字电影的压缩方法是至关重要的。

目前常用的视频压缩标准主要有以下几种：ＩＴＵ－Ｔ提出的Ｈ．２６Ｘ系列标准；ＩＳＯ／ＩＥＣ提出的ＭＰＥＧ系列标准；由静止图像压缩标准演变而来的ＪＰＥＧ、ＪＰＥＧ２０００系列压缩标准；我国的ＡＶＳ等。

我国的数字电影视频压缩现多采用ＭＰＥＧ－２，全美最大的７家制片商组成的ＤＣＩ（数字电影倡导联盟）的标准中，规定数字电影的压缩标准采用ＪＰＥＧ２０００的压缩标准。

ＪＰＥＧ２０００在数字电影应用中的主要优点有：（１）非常高的压缩质量ＪＰＥＧ２０００采用５／３滤波器时，支持无损压缩，这是ＭＰＥＧ２压缩标准无法实现的。

在影院要求的数字电影质量上，ＪＰＥＧ２０００优势明显。

在最基本的数字电影视频（分辨率：１９２０×１０８０）上，在压缩倍数小于２００８年第４期影像技术电子数字成像２０时，ＪＰＥＧ２０００在压缩质量要高于ＭＰＥＧ２。

（２）只采用帧内编码，适合图像的后期处理编辑因为电影需要大量的后期处理，如图像合成、电脑特技、电脑动画等等，ＪＰＥＧ２０００没有运动预测，前后帧之间没有关联，便于插入、移动、修改或删除一帧。

（３）计算复杂度低因为没有运动预测，大大降低了图像压缩和解压计算的复杂度，这对于大分辨率的电影图像来说非常重要。

（４）分辨率和质量可调性因为数字电影在电影院、家庭影院和移动应用中所要求的图像分辨率和质量数不同，而ＪＰＥＧ２０００采用的ＥＢＣＯＴ的编码方式，在同一编码流中既可包含无损压缩也可包含有损压缩，既可有大的分辨率图像，也可从中得到较小分辨率的图像。

因此ＪＰＥＧ２０００只需一次压缩，而后根据不同的分辨率和质量要求，截取不同压缩图像的编码流长度，来获得在电影院、ＤＶＤ和其它播放环境所要求的图像质量。

（５）利于电影查询和电影版权保护元数据直接插入到视频编码流中，这样可更有效的进行电影内容描述、版权描述，这样有利于电影查询和电影版权的保护。

（６）抗误码能力强ＪＰＥＧ２０００编码比特流采用包结构，有利于错误恢复和防止错误扩展，和传输中的比特流的重同步。

适合电影的无线和网络传输。

（７）利于提高图像质量最高支持２３２×２３２分辨率；颜色分量最高达２５６个，位深最高到３２比特。

满足了数字电影的大分辨率、多颜色分量和大位深的要求，保证了电影图像色彩的细腻度和真实度，提供更好的主观图像质量。

（８）更灵活、更开放的协议构架使得各种编码算法能作为新的部件很方便的添加到该标准中，同时ＪＰＥＧ２０００的文件格式是基于ＭＰＥＧ４和Ｑｕｉｃｋｔｉｍｅ格式，以达到与ＭＰＥＧ系列和ＪＰＥＧ的兼容，有利于节目源的交流，并且没有版权限制。