数字电影设备的发展.docx
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数字电影设备的发展
数字电影设备的发展
杜比CP650影院处理器
杜比CP750数字影院处理器
QSCDCP300数字影院处理器
QSC四分频影院扬声器系列
DTSXD10P影院音频处理器
GDC推出新一代数字影院服务器SX-2000
杜比DSP100DSS100数字影院播放器
杜比DSS200数字影院处理器
SONYSXRD4K双镜头数字放映机介绍
美国DoremiDCP-2K4数字电影服务器介绍
基于SII平台的新一代数字放映机
数字电影设备的发展
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,结构框图如下:
由图1和图2可知,两者基本区别在于成像与记录媒介不同。
图1胶片摄影机结构框图
图2数字摄影机结构框图
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。
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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。
图3胶片DI工艺流程图
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。
图4数字影院设备框图
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。
图5数字放映机结构组成框图
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。
杜比CP650影院处理器
DolbyCP650是杜比实验室于二十世纪七十年代初进入电影领域的,它是一套全数字影院处理器系统,支持杜比数字、杜比数字环绕EX、杜比SR、杜比A型和普通单声道影片还音。
CP650提供了两个放映机声头的输入,既有模拟的也有数字的,一个外置的6声道处理器,两个非同步源和一个PA话筒。
CP650的音频输出是平衡的,有一个多引脚THX标准配置的连接口。
CP650还是第一台结合了以太网连接的影院处理器,可以使影院操作人员在PC机上远程监控它的功能。
简洁编程的内置软件可对绝大部分现有格式和未来出现的格式进行管理。
虽然CP650的设定不要求必须外接PC机,但可提供一个全功能多语言的软件包,使调试过程简化。
PC机通过RS-232串行数据接口与CP650连接进行控制和调试。
杜比数字环绕EX是由卢卡斯Skywalker声音后期制作中心的声音设计师们首先提出的概念,为数字电影声音增加了第三路环绕声。
杜比实验室与卢卡斯电影公司THX共同合作开发了杜比数字环绕EX技术。
杜比数字环绕EX与现在5.1声道数字声音制式和影院声音系统完全兼容。
如果使用安有Cat.No.794板的CP650影院处理器或安有杜比SA10适配器的其他杜比影院处理器便可提供附加的环绕声道。
CP650有3中型号:
CP650型、CP650D型、CP650SR型。
它所支持的制式有93种如:
01制式学院单声道光学简称单声道,04杜比A型光学立体声简称杜比A型,05杜比SR光学。
10杜比数字电影(要求安装Cat.No.773板)简称数字电影。
杜比数字输入来自杜比数字读出头,为杜比数字解码器提供信号并产生6个声道(L,C,R,Ls,Rs,SW)。
光学声迹总是作为制式05进行处理,从而保证在需要时进行快速转换为模拟声音。
杜比CP750数字影院处理器
根据数字影院的声频要求,杜比公司推出了CP750数字影院处理器。
这是一种独立的、全数字的影院声频处理器,能够接收和处理来自数字影院系统、广告播出服务器、数字卫星接收器和有线电视接收器、录像机、DVD机等的声频信号,支持脉冲编码调制和杜比数字声频信号,以及杜比定向逻辑与EX杜比数字环绕信号的播放。
一、CP750数字影院处理器的主要特点
1、可以接受来自外部的6声道或8声道的模拟或数字声频信号、非同步信号与话筒信号。
2、具有均衡的6声道或8声道模拟声频信号输出,配备了内置以太网网卡、USB与RS232串型接口,能够接受计算机的控制,可以接人影院局域网络。
3、具有的独立的声频延迟调整功能,通过对每一个输入信号的处理,实现在数字影院放映影片时的声画同步效果。
4、能够与现有的影院自动化系统兼容,并识别和接受ASCII字符串指令,还可以不断提供升级服务。
5、内置有实时分析仪、粉红噪声与扫频音调的信号发生器、声频相位检测器等装置,便于设备的安装与调试。
6、各声道均设置有可1/3倍频程均衡调节与低频和高频的增益控制。
可用于次低音声道采用数字参数均衡器。
7、可以通过内置软件的编程进行声频设置和配置,从而完成系统设置。
在计算机上保存一台CP750的校准设置,并且在需要时可将该设置传送至另一台CP750数字影院处理器,在对处理器进行维修后,只需进行轻微的附加校准设置操作便可投入使用。
8、可选配的附件包括Cat.No.868遥控渐变控制器和Cat.No.994外接电源。
二、CP750数字影院处理器前面板
CP750数字影院处理器前面板如图50所示,具体功能说明如下:
1、菜单导航钮
控制菜单导航钮,可以浏览状态显示器菜单,对各种菜单选项列表进行逐行查看、选择,存储设置数据。
按下和松开菜单导航钮,便可将所显示的当前菜单转换为下一个菜单。
在按下并保持菜单导航钮的同时,转动主渐变旋钮可以逐个显示所有的菜单。
2、保存按钮
按下保存按钮,可接受当前在屏幕中所显示的设置,并将该设置保存于CP750的存储器中。
如果修改后的参数未被保存,保存按钮将会闪烁发光,提示使用者。
使用时应注意,保存按钮在发光闪烁时,不得断电。
3、状态显示器
前面板的状态显示器如图51所示.通道状态显示器可以显示出数据处理状态、音量状态、输入状态和工作状态下对各声道的测量情况,用刻度显示。
(1)数据处理状态显示
位于显示器的顶部区域的文字显示,表示为正在处理的声频信号的数据处理状态,所支持的信号包括:
杜比定向逻辑(DolbyProLogic)、杜比定向逻辑II(DolbyProLogicII)、杜比数字、杜比数字环绕EX(DolbyDigitalSurroundEX)与组合音响中的独立设备。
(2)音量状态显示
位于显示器的中部区域,用两个数位表示,通常设定在7.O位置。
该数值与制作影片时的电平数值基本保持一致。
(3)输入状态显示
位于显示器底部区域,所显示的是所输入声频信号的类型。
(4)刻度显示
环绕于显示器外缘部位,且与文宁相邻,刻度显示表示CP750处于T作状态F对各声道的测量情况。
4、静音按钮
静音钮按被启动后,按钮闪烁红光。
在对所有声道的声频输出处理过程中会影响主渐变器的当前设定值。
通过计算机的设置软件.声音渐强和渐弱的速度可分别进行调整,范围均为0.2~5秒。
5、主渐变旋钮
主渐变旋钮连续调整音量的大小。
红进行设置操作时,该旋钮还用来调整参数。
渐变器正确工作电平的名义值被设定为“7.0”。
当在读数值为0至4.0的范围内通过旋转旋钮进行调整时,输出电平按照每档20dB的幅度在-90~-10dB的范围内作相应的变化;当在读数值为4.0至10的范围内通过旋转旋钮进行调整时,输出电平按照每档3.33dB的幅度在-10~0dB的范围内作相应的变化。
渐变器的输出特性如图52所示。
6、USB端口
用于连接计算机,通过该端口,可对CP750数字影院处理器进行设置或升级。
7、输入选择按钮
输入选择按钮共设有7个,分别为:
Digital1(数字1)、Digitai2(数字2)、Digital3(数字3)、Digital4(数字4)、Multi-ChAnalog(模拟信号)、NonSync(非同步)、Mic(话筒)。
按下任何按钮,该按钮中的指示灯便会亮起,显示所被选定的输入通道处于启动状态。
表7与表8分别示出了4个数字输入按钮与3个模拟输入按钮所对应的输入信号源的设定对象。
8、显示有效输入信号状态的LED指示灯
位于4个数字信号选择按钮下部,分别对应显示每个数字输入口的有效数字信号传输状态。
三、CP750数字影院处理器后面板
CP750数字影院处理器后面板如图53所示。
具体功能说明如下:
1、交流电源输入口
符合IEC标准的电源插座模块。
2、备用电源端口
4针XLR连接器(阴),用于连接Cat.No.994
外接电源。
3、以太网端口:
RJ-4510/100BASE-T以太网端口,配有LED指示灯,处于工作状态时指示灯亮起。
该端口作为杜比数字影院网络的接口,还可向61408端口传输符合TCP协议的ASCII字符串指令。
此外,还可以通过该端口进行软件设置以及固件升级等操作。
4、RS232串型接口
用户可通过该端口使用ASCII字符串指令进行串行控制。
通过该端口连接设备时,须将该串口的波特率设定为9600、无同位、1结束位。
通过以太网端口也能执行相同的控制功能。
5、远程控制连接器
该端口不连接以太网,但在连接C,at.No.868遥控渐变器时,可以使用任何标准的以太网线。
6、“4xAESIN”输入连接器
25针D型连接器(阴)与“DigitalI”按钮相连接,用来接收4个AES/EBU数字声频数据流。
4个AES数字声频输入信号彼此之间应当保持时序一致。
在通常情况下,所输入的信号连接于1台杜比数字影院服务器。
建议将声频脉冲编码调制信号的频率没定为96、48、44.1和32kHz(16、20.24位).并且没定杜比数字的数据传输率和采样率。
第一个AES3声道限制对杜比数字的解码。
该连接器浮动接地。
7、影院自动化系统连接器
用来选择声频输入,回读当前所选定的输入,远程发出静音指令。
自动化子系统相对应的连接是第12针引脚的自动回路(AutomationReturn),通过该连接可完成上述功能。
通过该引脚,自动化子系统只需再安装一个lkQ的电阻就可以与CP750相连接。
连接自动化系统时需单独配备一个电源,以避免由接地回路引起的交流噪声。
而独立电源只有在自动回路引脚LJCP750机箱接地电压差为±5V范围的状态下才能正常工作。
自动控制系统用于接收接点闭合输入,一处闭合接触发出一个指令。
低端的闭合接触开关与继电器应与自动回路引脚相连接。
外部电源不能与该连接器的任何引脚连接,否则将会毁坏CP750数字影院处理器。
8、“1xAESIN”输入连接器
与“Digiral2”和“Digital3”按钮相连接,声频脉冲编码调制信号的频率没定值同“4xAESIN”输入连接器,所配备的同轴电缆插口与RCA插[J可以连接绝大多数的消费级的设备。
该连接器浮动接地。
9、光缆输入连接器
与“Digital4”按钮相连接,声频脉冲编码调制信号的频率设定值同“4xAESIN”输入连接器。
10、“NonSyncInput”非同步信号输入连接器
标有左(I.)和右(R)字样的RCA插口,可接收的输入信号电压均方根最大值为3V。
11、“AuxOut”输出连接器
模拟信号输出端f1,输出4×AES输入信号中声道7或声道8的数据。
该端口输出的信号均不采用均衡器与电平控制。
12、“H/lOut”输出连接器
RCA接口,输出非均衡的听力受损模式的左、中、右声道中心加权信号。
13、“Mic.Gain”话筒增益端口
多向微调电位计可调整话筒前置放大器的增益。
可调节话筒音量,也可通过没置软件来对该微调电位计进行调整.方便对影院进行测量的校准。
14、“Mic.Input“话筒输入端口
连接均衡输出的话筒信号。
在使用虚拟电源时可通过设置软件来进行软件开启和关闭的控制。
15、“MainAudioOutput”主声频输出连接器
为8声道(左、有、中、左环、右环、左后环、右后环和低爵)模拟输出接口,25针D型连接器(阳)相配,输出为300mV基准电平。
使用左后和右后声道需要配备杜比数字环绕声(DolbyDigitalSurroundE)装置。
16、“Multi-ChannelAnalogInput”多声道模拟信号输入连接器
25针D型连接器(阳),8声道(左、右、中、左环绕、右环绕、左后、右后和低音)模拟输入接口.用以接收来自外部信号源的电j爱均方根为300mV输人信号,所输入的为均衡和浮动的信号,其共模电压不得超过±6V(峰—峰值)范围。
四、CP750硬件的连接与安装
1、CP750浮动信号接地
CP750数字影院处理器取消了在连接多台外部设备时所需的接地环路,因此下列接口有独立的接地点:
(1)主声频输出接口(MAINALJ
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