數(shù)字電影相關(guān)學(xué)習(xí)筆記

1、電影立體聲還音系統(tǒng)設(shè)備1、電影還音系統(tǒng)：從放映機或服務(wù)器的聲輸出系統(tǒng)讀取和送出的信號開始，經(jīng)影院音頻處理器一系列處理以后，由功率放大器加以功率放大，以驅(qū)動發(fā)聲系統(tǒng)做最后電聲轉(zhuǎn)換，由各聲道揚聲器重放電影錄制的聲音。2、電影還音系統(tǒng)的構(gòu)成：放映設(shè)備聲輸出系統(tǒng)、影院音頻處理器、功率放大器、揚聲器3、影院音頻處理器：D/A轉(zhuǎn)換、前置放大、降噪、解碼、均衡、A/D轉(zhuǎn)換等4、揚聲器：電能聲能電影院放映系統(tǒng)設(shè)備：膠片電影放映設(shè)備、數(shù)字電影放映設(shè)備1、 膠片電影放映系統(tǒng)：膠片放映機、還音設(shè)備、銀幕2、 數(shù)字電影放映系統(tǒng)：數(shù)字放映機、服務(wù)器、電影立體聲還音設(shè)備、銀幕、其他相關(guān)配套設(shè)備DCP：Digital Ci

2、nema Package（數(shù)字院線文件包）1、前期拍攝目前電影在拍攝的時候，無非采用兩種方式膠片攝影機或數(shù)字?jǐn)z影機，拍攝完成之后，素材需轉(zhuǎn)換為數(shù)字中間片（Digital Intermediate，DI）以便后期制作，如果是膠片素材，那么需要用掃描儀進行數(shù)字化，一般是以2k的精度轉(zhuǎn)換為DPX（Digital Picture Exchange）圖片序列格式。對于數(shù)字?jǐn)z影機拍攝的素材，就要方便很多，比如變3和加4等采用的RED或者ARRI ALEXA等數(shù)字機，都提供了相應(yīng)的軟件，直接將機內(nèi)12bitRAW格式素材文件（類似單反的RAW）導(dǎo)出為DPX、TIFF等無損的數(shù)字中間片格式。2、 后期制作獲得

3、數(shù)字中間片之后，各種后期流程就可以開始了，對于膠片機掃描下來的素材，要先進行噪點及顆粒消除（Noise & Grain Removal）。接下來就是剪輯、導(dǎo)出剪輯決定表（Edit Decision List，EDL），調(diào)色（Color Grading），特效（VFX），合成（Composting）以及混音（Sound Mixing）。這些過程往往是電影制作中耗時最長的，尤其是一些特效較多的影片。整部影片制作完成之后，就可以制作數(shù)字信源母帶了（Digital Source Master，DSM），這個是之后所有版本的基礎(chǔ)，格式方面沒有特別的規(guī)定，但一般是轉(zhuǎn)換為無損16bit TIFF圖像序列或D

4、PX序列，或存儲至HDCAM-SR，音頻部分是24bit 48Khz/96Khz的無損PCM文件。某些電影也會采取數(shù)字版膠片版同時發(fā)行的策略，這時候就需要將數(shù)字信源母帶印制到電影膠片上。數(shù)字信源母帶用來進一步制作影片的各種發(fā)型版本，比如影院、藍(lán)光、DVD、VCD、VHS等。3、 影院放映DCDM（數(shù)字院線發(fā)行母帶）已制作完成，如何給數(shù)字影院放映呢？答案是數(shù)字院線文件包（Digital Cinema Package，DCP），DCP將DCDM的無損圖像序列以JPEG2000小波變換的方式進行有損壓縮，依然是XYZ色彩空間，色深降為12bit，碼率控制在250Mbit/s，儲存至MXF容器內(nèi)，音頻

5、方面不進行壓縮，直接將譯制后或者原版的內(nèi)容打包至MXF容器中。這樣一部影片圖像部分切分為若干個MXF文件，音頻部分切分為若干個MXF文件，相互對應(yīng)的圖像和音頻MXF文件稱為Reel，所有這些文件的連續(xù)播放由若干個XML文件控制，分別是Composition playlist (CPL), Package List (PKL), Assetmap, 和Volume Index。Composition playlist (CPL)描述DCP內(nèi)所有文件的播放順序和時間，影片的放映由這個文件啟動。Package List (PKL)用于確認(rèn)文件是否損壞Assetmap 即文件列表Volume Inde

6、x 用于跨碟播放的控制，有些特別長的影片可能用多個硬盤存儲。另外，字幕文件也是XML格式存儲。所有這些DCP相關(guān)文件都存儲到一塊500GB左右的普通硬盤中。數(shù)字證書和密鑰制作分發(fā)管理系統(tǒng)（簡稱KDM系統(tǒng)）數(shù)字證書和密鑰制作分發(fā)管理系統(tǒng)是一套能夠管理全國影廳播放服務(wù)器數(shù)字證書、利用這些證書制作影片、并將及時準(zhǔn)確發(fā)放給影院的系統(tǒng)。在數(shù)字影院普及之后，影院除了具備放映的硬件和軟件基本條件以外，要放出電影來還必須具備兩個必要條件，一是要有承載影片內(nèi)容的，二是要有解密影片內(nèi)容的。制作影片的同時就可制作出，這樣的設(shè)備花錢就能買到。但有兩樣與和制作相關(guān)的東西是花錢買不到的，其一是制作時必須提供的影廳服務(wù)器數(shù)

7、字證書（相當(dāng)于這臺服務(wù)器的“身份證”），全國的影廳數(shù)字證書不但要收齊，而且這些證書有增有減是變化的，還需要有一套管理系統(tǒng)進行專門的日常管理；其二是要使制作完成的準(zhǔn)確、及時的發(fā)給影院，就必須獲得各院線、影院、影廳的基本信息并對其進行管理（這些信息也是變化的），在此基礎(chǔ)上才能建立一套的自動分發(fā)系統(tǒng)。因此，沒有一套數(shù)字證書和影院信息的管理和自動分發(fā)系統(tǒng)，有的制作能力也不能真正完成電影母版的制作，發(fā)行方也不具備真正自主發(fā)行的能力，也就是說沒有這些條件母版制作放開、發(fā)行多主體就不可能實現(xiàn)。建立和研發(fā)數(shù)字證書和密鑰制作分發(fā)管理系統(tǒng)的目的和意義就在于打通這一環(huán)節(jié)的制約，為母版制作方、發(fā)行方和放映方提供一個服

8、務(wù)平臺。系統(tǒng)的功能（如圖所示）：3D和“巨幕電影”是兩種截然不同的技術(shù)3D是指三維空間，國際上通常以3D電影來表示立體電影。3D技術(shù)是基于人類視覺的立體電影技術(shù)，當(dāng)人觀看物體時，兩眼看到的東西稍有不同，通過所謂“立體視覺”的過程，大腦將這兩個東西合成為單一的三維圖像。3D正是運用這一原理，通過兩臺攝影機進行不同角度的攝制，然后放映機通過兩個放映透鏡，將左右眼圖像疊加在巨幕上。觀眾配戴的偏振眼鏡，準(zhǔn)確地與放映機雙鏡頭的偏振濾光片相配，形成景物撲面而來，或進入銀幕深凹，呈現(xiàn)逼真的立體圖像，使觀眾大有身臨其境之感。此外，3D技術(shù)也運用在游戲、空間定位等其他領(lǐng)域。形象地說，3D是立體電影，讓觀眾體驗電

9、影的三維空間效果，而“巨幕電影”則是讓觀眾體驗高色彩、高保真和高清晰度的視覺沖擊。兩者通過不同的技術(shù)領(lǐng)域，目的都是為觀眾打造更具震撼力的觀影效果。當(dāng)然，兩種技術(shù)也可以進行結(jié)合。目前“巨幕電影”就分為三種，矩形巨幕、3D巨幕和球形巨幕。其中“巨幕電影”3D就是運用3D特效虛擬影像“巨幕電影”觀影效果組合而成。服務(wù)器的分類（1） 獨立服務(wù)器：設(shè)備的存儲模塊、銀幕管理系統(tǒng)（SMS）、媒體模塊（MB）、安全管理器的功能都集成在服務(wù)器機箱內(nèi)，可以獨立完成數(shù)字電影節(jié)目的播放。設(shè)備的存儲模塊主要用于存儲本地影片；銀幕管理系統(tǒng)（SMS）負(fù)責(zé)接收并驗證數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）的真實性和完整性以及密鑰的有效性，還

10、負(fù)責(zé)數(shù)字電影節(jié)目播放列表（SPL）的制作、播放、控制；媒體模塊（MB）除具有安全管理功能外，其基本功能是對經(jīng)圖像壓縮、加密、封裝、打包之后的數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）進行解包解封裝、解密和圖像JPEG2000或MPEG-2解壓縮等處理，以產(chǎn)生不加密的無壓縮的重建圖像、聲音、字幕，并輸出至數(shù)字放映機和音頻處理器以實現(xiàn)電影放映；安全管理器的實現(xiàn)通常由媒體模塊完成；（2） 外部文件服務(wù)器+集成媒體模塊（IMB）外部文件服務(wù)器包括存儲模塊和銀幕管理系統(tǒng)（SMS）集成媒體模塊包括媒體模塊（MB）、安全管理器（3） 獨立媒體模塊（內(nèi)置集成服務(wù)器）獨立集成媒體模塊嵌入在放映機內(nèi)，集成了專業(yè)數(shù)字電影服務(wù)器各個功

11、能模塊的功能。數(shù)字電影放映系統(tǒng)（Digital Cinema Projection System）是用來實現(xiàn)數(shù)字電影節(jié)目解碼播放與數(shù)字放映的系統(tǒng)。數(shù)字電影放映系統(tǒng)數(shù)字電影放映系統(tǒng)由播放服務(wù)器、數(shù)字放映機和還音系統(tǒng)三部分組成。播放服務(wù)器對數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）進行解包封裝、接收密鑰傳送消息（KDM）并提取解密密鑰、內(nèi)容解密、圖像解壓縮等處理，并分別將圖像和聲音信號傳送至數(shù)字放映機和還音系統(tǒng)，數(shù)字放映機進行“XYZXYZRGB”色彩空間變換、電光轉(zhuǎn)換等處理，還音系統(tǒng)還原出同步聲音，其工作流程如下圖所示。 數(shù)字電影的放映設(shè)備主要由數(shù)字放映機、服務(wù)器、電影立體聲還音設(shè)備，銀幕和其他相關(guān)配套設(shè)備組成。

12、播放服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲和播放數(shù)字電影節(jié)目，數(shù)字放映機負(fù)責(zé)將圖像投射到銀幕上，數(shù)字電影聲頻處理器處理6聲道（8聲道）數(shù)字聲信號，并饋送給左、中、右、次低頻、左環(huán)繞、右環(huán)繞（左后環(huán)繞、右后環(huán)繞）聲道的功率放大器與揚聲器。在數(shù)字影片中，2K影片的分別率為2048*1080，其水平像素最大為2048，垂直像素最大為1080；4K影片的分別率為4096*2160，其水平像素最大為4096，垂直像素最大為2160。數(shù)字影院的清晰度標(biāo)準(zhǔn)從高到低分為4K、2K、1.3K、0.8K。標(biāo)準(zhǔn)化的4K(4096水平像素)和2K(2048水平像素)格式將是下一代的數(shù)字電影發(fā)行和放映標(biāo)準(zhǔn)。 放映機寬高比：（1） F=Flat

13、遮幅寬銀幕（1.85:1）（2） S=Scope變形寬銀幕（2.39:1）（3） C=Full Container全畫幅 電影可分為數(shù)字電影和膠片電影；按放映畫面的畫幅比分，可分為普通銀幕影片、變形寬銀幕影片、遮幅寬銀幕影片。寬銀幕放映畫面的畫幅寬高比是2.35:1，遮幅寬銀幕放映畫面的畫幅寬高比是1.85:1。我國的數(shù)字電影放映分為：專業(yè)數(shù)字影院放映（2K（2048*1080）或4K（4096*2160）、數(shù)字影院（中檔（1.3K（1280*720）放映、數(shù)字電影流動放映（0.8K）1024*768）。數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)主要由數(shù)字影片制作、分發(fā)、授權(quán)、放映四個環(huán)節(jié)組成。

14、（1） 數(shù)字影片制作：將數(shù)字電影原母版制作成數(shù)字電影發(fā)行母版，供數(shù)字電影流動放映使用。制作時對圖像信號的處理上采用MPEG-4圖像壓縮編碼方式；對音頻信號的處理上采用48kHz采樣，并經(jīng)加密后生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的、具有版權(quán)保護功能的數(shù)字電影節(jié)目。（2） 數(shù)字影片分發(fā)：以衛(wèi)星傳輸為主，硬盤更新為輔。（3） 數(shù)字影片授權(quán)：數(shù)字電影流動放映采取場次管理方式。（4） 數(shù)字影片放映：其中放映設(shè)備包括播放器、放映投影機、功率放大器、揚聲器、放映銀幕等等。在3D系統(tǒng)中，按照實現(xiàn)原理分為阻光法、分光法、分色法；按照眼鏡的工作方式可分為主動式（眼鏡主動切換）和被動式（眼鏡不切換）；按放映機的配置方法可分為單機放映

15、和雙機放映。（1） 采用阻光法原理實現(xiàn)3D的系統(tǒng)是主動式3D立體電影系統(tǒng)，其采用無線同步發(fā)射器和有源無線接收眼鏡。通過液晶快門技術(shù)的同步開閉功能，讓左右眼分別看到左、右各自的影像，從而使觀影者感受到立體影像。（2） 采用分光法原理實現(xiàn)3D的系統(tǒng)是被動式3D立體電影系統(tǒng)。該系統(tǒng)在放映機鏡頭前加過濾偏振鏡，構(gòu)成由放映機發(fā)出的脈沖信號實時改變偏振極性的偏振系統(tǒng)，再由觀影者佩戴的偏振眼鏡分別接收不同極性的光（影像），就可以使觀影者感受到立體圖像，產(chǎn)生立體感。（3） 采用分色法原理實現(xiàn)3D的系統(tǒng)為光譜分色技術(shù)3D立體電影系統(tǒng)，通過安裝在放映機內(nèi)快速轉(zhuǎn)動的濾色輪，將紅、綠、藍(lán)三色各自分為高、低波長兩部分，

16、各包含左、右眼影像內(nèi)容。通過分色濾光眼鏡，讓觀眾感受到左右眼各自的畫面，產(chǎn)生立體效果。數(shù)字影片數(shù)字影片由影片的數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）和對應(yīng)此影片以及相應(yīng)服務(wù)器的密鑰（KDM）組成。影片信息內(nèi)容存儲在服務(wù)器的存儲系統(tǒng)內(nèi)，可以載入和存儲的信息包括：數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）和密鑰（KDM）文件，服務(wù)器會根據(jù)影片的種類自動分類。KDM主要包括以下三類信息：（1） 內(nèi)容解密密鑰（2） 密鑰參數(shù)：密鑰的時間窗，即電影的放映檔期；（3） 受信任的設(shè)備列表（TDL）：經(jīng)授權(quán)的合法設(shè)備的列表信息KDM的作用：（1） 將內(nèi)容解密密鑰經(jīng)過加密處理，與密鑰參數(shù)、受信任的設(shè)備列表（TDL）一起，按照一定格式要求經(jīng)過數(shù)

17、字簽名而形成KDM。KDM由發(fā)行方或發(fā)行委托制作方傳送至授權(quán)影院。影院的播放服務(wù)器在接收到相應(yīng)的KDM并正確解密出內(nèi)容的解密密鑰之后，才能對加密的數(shù)字影片進行解密和播放。發(fā)行方通過密鑰的時間窗和可使用該密鑰的設(shè)備列表等信息來實現(xiàn)對影片放映檔期和放映設(shè)備的控制。（2） 播放服務(wù)器播放影片必須滿足的條件是密鑰有效。數(shù)字影片的放映格式可以通過DCP命名來是識別。數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）傳送到影院的方式主要有移動硬盤、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星。KDM通常由發(fā)行方通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)放。DCI數(shù)字影院系統(tǒng)規(guī)范一、DCI數(shù)字電影技術(shù)規(guī)范的進展好萊塢數(shù)字電影倡導(dǎo)組織(DCI)是一個專門起草、制定數(shù)字電影技術(shù)規(guī)范并進行相關(guān)測試、評價

18、的機構(gòu)。雖然DCI既不是國際標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu),也不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草組織,但由于好萊塢在世界電影市場的壟斷地位,全球的院線經(jīng)營商和數(shù)字電影設(shè)備制造商都密切關(guān)注DCI技術(shù)規(guī)范制定的進展情況。DCI的宗旨和使命是:建立具有開放性、兼容性、可互換操作性和可擴展性的數(shù)字電影技術(shù)規(guī)范。DCI數(shù)字電影技術(shù)規(guī)范是目前全球發(fā)展數(shù)字電影、統(tǒng)一數(shù)字電影技術(shù)格式最重要的參考文件和依據(jù),對包括我國在內(nèi)的全球數(shù)字電影、特別是數(shù)字影院的發(fā)展具有明顯的導(dǎo)向性作用。 2、 DCI5.1版與4.0版的主要變動和分析DCI5.1版技術(shù)規(guī)范較之4.0版在結(jié)構(gòu)和具體規(guī)定上都更加清晰和明確,增加了許多具體的要求和規(guī)范,刪除了原來一些冗余和不清

19、晰的部分,對原有模糊的定義和尚未確定的缺省參數(shù)都明確地指出了參考文檔和技術(shù)要求。下面是DCI5.1版技術(shù)規(guī)范與4.0版技術(shù)規(guī)范的幾點主要變化:1、在發(fā)行母版的文件格式方面。4.0版僅是要 求數(shù)字電影發(fā)行母版的各組成部分要有一個通用的文件格式,但并未確定使用何種格式。而5.1版已經(jīng)明確規(guī)定數(shù)字電影發(fā)行母版的圖像文件格式為SMPTE標(biāo)準(zhǔn)的MXF格式；聲音文件格式要求是基于BroadcastWave的文件格式。 2、 壓縮標(biāo)準(zhǔn)方面。4.0版只是描述了壓縮系統(tǒng)需要具備的各種功能;在標(biāo)準(zhǔn)的確定上,4.0版僅是推薦使用JPEG2000壓縮標(biāo)準(zhǔn),但并未對此作任何硬性規(guī)定。而5.1版最終確定數(shù)字電影壓縮標(biāo)準(zhǔn)為

20、JPEG2000(ISO/IEC15444-1)。在碼流方面,4.0版由于未確定具體的壓縮標(biāo)準(zhǔn),僅說明4k解碼器的碼流約為300Mb/s,每部影片的數(shù)據(jù)量約為300Gbyte,未做任何進一步的規(guī)定。而5.1版由于已確定壓縮標(biāo)準(zhǔn),所以對2k和4k的解碼器做了詳細(xì)的要求,并明確規(guī)定碼流的規(guī)范要符合ISO15444-1:2004/PDAM1標(biāo)準(zhǔn),最大碼流規(guī)定為250Mb/s,每部電影的最大數(shù)據(jù)量為500Gbyte。此外,因為5.1版規(guī)范了2k發(fā)行版在24FPS幀率下、48FPS幀率下和4k發(fā)行版的最大碼流都為250Mb/s,由此我們可推算出4K圖像比2K圖像的壓縮倍數(shù)要大4倍。 3、 在安全體系方面。4.0版只是籠統(tǒng)地說明了內(nèi)容加密,但是沒有規(guī)范細(xì)節(jié),而5.1版則系統(tǒng)地介紹了加密的框架。5.1版首先明確了加密算法(按照NISTSP800-38A規(guī)定的CBC模式,采用AES加密算法), 主要用在三個方面：對節(jié)目內(nèi)容的