数字电影相关学习笔记

1、电影立体声还音系统设备1、电影还音系统：从放映机或服务器的声输出系统读取和送出的信号开始，经影院音频处理器一系列处理以后，由功率放大器加以功率放大，以驱动发声系统做最后电声转换，由各声道扬声器重放电影录制的声音。2、电影还音系统的构成：放映设备声输出系统、影院音频处理器、功率放大器、扬声器3、影院音频处理器：D/A转换、前置放大、降噪、解码、均衡、A/D转换等4、扬声器：电能声能电影院放映系统设备：胶片电影放映设备、数字电影放映设备1、 胶片电影放映系统：胶片放映机、还音设备、银幕2、 数字电影放映系统：数字放映机、服务器、电影立体声还音设备、银幕、其他相关配套设备DCP：Digital Ci

2、nema Package（数字院线文件包）1、前期拍摄目前电影在拍摄的时候，无非采用两种方式胶片摄影机或数字摄影机，拍摄完成之后，素材需转换为数字中间片（Digital Intermediate，DI）以便后期制作，如果是胶片素材，那么需要用扫描仪进行数字化，一般是以2k的精度转换为DPX（Digital Picture Exchange）图片序列格式。对于数字摄影机拍摄的素材，就要方便很多，比如变3和加4等采用的RED或者ARRI ALEXA等数字机，都提供了相应的软件，直接将机内12bitRAW格式素材文件（类似单反的RAW）导出为DPX、TIFF等无损的数字中间片格式。2、 后期制作获得

3、数字中间片之后，各种后期流程就可以开始了，对于胶片机扫描下来的素材，要先进行噪点及颗粒消除（Noise & Grain Removal）。接下来就是剪辑、导出剪辑决定表（Edit Decision List，EDL），调色（Color Grading），特效（VFX），合成（Composting）以及混音（Sound Mixing）。这些过程往往是电影制作中耗时最长的，尤其是一些特效较多的影片。整部影片制作完成之后，就可以制作数字信源母带了（Digital Source Master，DSM），这个是之后所有版本的基础，格式方面没有特别的规定，但一般是转换为无损16bit TIFF图像序列或D

4、PX序列，或存储至HDCAM-SR，音频部分是24bit 48Khz/96Khz的无损PCM文件。某些电影也会采取数字版胶片版同时发行的策略，这时候就需要将数字信源母带印制到电影胶片上。数字信源母带用来进一步制作影片的各种发型版本，比如影院、蓝光、DVD、VCD、VHS等。3、 影院放映DCDM（数字院线发行母带）已制作完成，如何给数字影院放映呢？答案是数字院线文件包（Digital Cinema Package，DCP），DCP将DCDM的无损图像序列以JPEG2000小波变换的方式进行有损压缩，依然是XYZ色彩空间，色深降为12bit，码率控制在250Mbit/s，储存至MXF容器内，音频

5、方面不进行压缩，直接将译制后或者原版的内容打包至MXF容器中。这样一部影片图像部分切分为若干个MXF文件，音频部分切分为若干个MXF文件，相互对应的图像和音频MXF文件称为Reel，所有这些文件的连续播放由若干个XML文件控制，分别是Composition playlist (CPL), Package List (PKL), Assetmap, 和Volume Index。Composition playlist (CPL)描述DCP内所有文件的播放顺序和时间，影片的放映由这个文件启动。Package List (PKL)用于确认文件是否损坏Assetmap 即文件列表Volume Inde

6、x 用于跨碟播放的控制，有些特别长的影片可能用多个硬盘存储。另外，字幕文件也是XML格式存储。所有这些DCP相关文件都存储到一块500GB左右的普通硬盘中。数字证书和密钥制作分发管理系统（简称KDM系统）数字证书和密钥制作分发管理系统是一套能够管理全国影厅播放服务器数字证书、利用这些证书制作影片、并将及时准确发放给影院的系统。在数字影院普及之后，影院除了具备放映的硬件和软件基本条件以外，要放出电影来还必须具备两个必要条件，一是要有承载影片内容的，二是要有解密影片内容的。制作影片的同时就可制作出，这样的设备花钱就能买到。但有两样与和制作相关的东西是花钱买不到的，其一是制作时必须提供的影厅服务器数

7、字证书（相当于这台服务器的“身份证”），全国的影厅数字证书不但要收齐，而且这些证书有增有减是变化的，还需要有一套管理系统进行专门的日常管理；其二是要使制作完成的准确、及时的发给影院，就必须获得各院线、影院、影厅的基本信息并对其进行管理（这些信息也是变化的），在此基础上才能建立一套的自动分发系统。因此，没有一套数字证书和影院信息的管理和自动分发系统，有的制作能力也不能真正完成电影母版的制作，发行方也不具备真正自主发行的能力，也就是说没有这些条件母版制作放开、发行多主体就不可能实现。建立和研发数字证书和密钥制作分发管理系统的目的和意义就在于打通这一环节的制约，为母版制作方、发行方和放映方提供一个服

8、务平台。系统的功能（如图所示）：3D和“巨幕电影”是两种截然不同的技术3D是指三维空间，国际上通常以3D电影来表示立体电影。3D技术是基于人类视觉的立体电影技术，当人观看物体时，两眼看到的东西稍有不同，通过所谓“立体视觉”的过程，大脑将这两个东西合成为单一的三维图像。3D正是运用这一原理，通过两台摄影机进行不同角度的摄制，然后放映机通过两个放映透镜，将左右眼图像叠加在巨幕上。观众配戴的偏振眼镜，准确地与放映机双镜头的偏振滤光片相配，形成景物扑面而来，或进入银幕深凹，呈现逼真的立体图像，使观众大有身临其境之感。此外，3D技术也运用在游戏、空间定位等其他领域。形象地说，3D是立体电影，让观众体验电

9、影的三维空间效果，而“巨幕电影”则是让观众体验高色彩、高保真和高清晰度的视觉冲击。两者通过不同的技术领域，目的都是为观众打造更具震撼力的观影效果。当然，两种技术也可以进行结合。目前“巨幕电影”就分为三种，矩形巨幕、3D巨幕和球形巨幕。其中“巨幕电影”3D就是运用3D特效虚拟影像“巨幕电影”观影效果组合而成。服务器的分类（1） 独立服务器：设备的存储模块、银幕管理系统（SMS）、媒体模块（MB）、安全管理器的功能都集成在服务器机箱内，可以独立完成数字电影节目的播放。设备的存储模块主要用于存储本地影片；银幕管理系统（SMS）负责接收并验证数字电影数据包（DCP）的真实性和完整性以及密钥的有效性，还

10、负责数字电影节目播放列表（SPL）的制作、播放、控制；媒体模块（MB）除具有安全管理功能外，其基本功能是对经图像压缩、加密、封装、打包之后的数字电影数据包（DCP）进行解包解封装、解密和图像JPEG2000或MPEG-2解压缩等处理，以产生不加密的无压缩的重建图像、声音、字幕，并输出至数字放映机和音频处理器以实现电影放映；安全管理器的实现通常由媒体模块完成；（2） 外部文件服务器+集成媒体模块（IMB）外部文件服务器包括存储模块和银幕管理系统（SMS）集成媒体模块包括媒体模块（MB）、安全管理器（3） 独立媒体模块（内置集成服务器）独立集成媒体模块嵌入在放映机内，集成了专业数字电影服务器各个功

11、能模块的功能。数字电影放映系统（Digital Cinema Projection System）是用来实现数字电影节目解码播放与数字放映的系统。数字电影放映系统数字电影放映系统由播放服务器、数字放映机和还音系统三部分组成。播放服务器对数字电影数据包（DCP）进行解包封装、接收密钥传送消息（KDM）并提取解密密钥、内容解密、图像解压缩等处理，并分别将图像和声音信号传送至数字放映机和还音系统，数字放映机进行“XYZXYZRGB”色彩空间变换、电光转换等处理，还音系统还原出同步声音，其工作流程如下图所示。 数字电影的放映设备主要由数字放映机、服务器、电影立体声还音设备，银幕和其他相关配套设备组成。

12、播放服务器负责存储和播放数字电影节目，数字放映机负责将图像投射到银幕上，数字电影声频处理器处理6声道（8声道）数字声信号，并馈送给左、中、右、次低频、左环绕、右环绕（左后环绕、右后环绕）声道的功率放大器与扬声器。在数字影片中，2K影片的分别率为2048*1080，其水平像素最大为2048，垂直像素最大为1080；4K影片的分别率为4096*2160，其水平像素最大为4096，垂直像素最大为2160。数字影院的清晰度标准从高到低分为4K、2K、1.3K、0.8K。标准化的4K(4096水平像素)和2K(2048水平像素)格式将是下一代的数字电影发行和放映标准。 放映机宽高比：（1） F=Flat

13、遮幅宽银幕（1.85:1）（2） S=Scope变形宽银幕（2.39:1）（3） C=Full Container全画幅 电影可分为数字电影和胶片电影；按放映画面的画幅比分，可分为普通银幕影片、变形宽银幕影片、遮幅宽银幕影片。宽银幕放映画面的画幅宽高比是2.35:1，遮幅宽银幕放映画面的画幅宽高比是1.85:1。我国的数字电影放映分为：专业数字影院放映（2K（2048*1080）或4K（4096*2160）、数字影院（中档（1.3K（1280*720）放映、数字电影流动放映（0.8K）1024*768）。数字电影流动放映系统数字电影流动放映系统主要由数字影片制作、分发、授权、放映四个环节组成。

14、（1） 数字影片制作：将数字电影原母版制作成数字电影发行母版，供数字电影流动放映使用。制作时对图像信号的处理上采用MPEG-4图像压缩编码方式；对音频信号的处理上采用48kHz采样，并经加密后生成符合国家标准的、具有版权保护功能的数字电影节目。（2） 数字影片分发：以卫星传输为主，硬盘更新为辅。（3） 数字影片授权：数字电影流动放映采取场次管理方式。（4） 数字影片放映：其中放映设备包括播放器、放映投影机、功率放大器、扬声器、放映银幕等等。在3D系统中，按照实现原理分为阻光法、分光法、分色法；按照眼镜的工作方式可分为主动式（眼镜主动切换）和被动式（眼镜不切换）；按放映机的配置方法可分为单机放映

15、和双机放映。（1） 采用阻光法原理实现3D的系统是主动式3D立体电影系统，其采用无线同步发射器和有源无线接收眼镜。通过液晶快门技术的同步开闭功能，让左右眼分别看到左、右各自的影像，从而使观影者感受到立体影像。（2） 采用分光法原理实现3D的系统是被动式3D立体电影系统。该系统在放映机镜头前加过滤偏振镜，构成由放映机发出的脉冲信号实时改变偏振极性的偏振系统，再由观影者佩戴的偏振眼镜分别接收不同极性的光（影像），就可以使观影者感受到立体图像，产生立体感。（3） 采用分色法原理实现3D的系统为光谱分色技术3D立体电影系统，通过安装在放映机内快速转动的滤色轮，将红、绿、蓝三色各自分为高、低波长两部分，

16、各包含左、右眼影像内容。通过分色滤光眼镜，让观众感受到左右眼各自的画面，产生立体效果。数字影片数字影片由影片的数字电影数据包（DCP）和对应此影片以及相应服务器的密钥（KDM）组成。影片信息内容存储在服务器的存储系统内，可以载入和存储的信息包括：数字电影数据包（DCP）和密钥（KDM）文件，服务器会根据影片的种类自动分类。KDM主要包括以下三类信息：（1） 内容解密密钥（2） 密钥参数：密钥的时间窗，即电影的放映档期；（3） 受信任的设备列表（TDL）：经授权的合法设备的列表信息KDM的作用：（1） 将内容解密密钥经过加密处理，与密钥参数、受信任的设备列表（TDL）一起，按照一定格式要求经过数

17、字签名而形成KDM。KDM由发行方或发行委托制作方传送至授权影院。影院的播放服务器在接收到相应的KDM并正确解密出内容的解密密钥之后，才能对加密的数字影片进行解密和播放。发行方通过密钥的时间窗和可使用该密钥的设备列表等信息来实现对影片放映档期和放映设备的控制。（2） 播放服务器播放影片必须满足的条件是密钥有效。数字影片的放映格式可以通过DCP命名来是识别。数字电影数据包（DCP）传送到影院的方式主要有移动硬盘、网络、卫星。KDM通常由发行方通过网络发放。DCI数字影院系统规范一、DCI数字电影技术规范的进展好莱坞数字电影倡导组织(DCI)是一个专门起草、制定数字电影技术规范并进行相关测试、评价

18、的机构。虽然DCI既不是国际标准制定机构,也不是行业标准起草组织,但由于好莱坞在世界电影市场的垄断地位,全球的院线经营商和数字电影设备制造商都密切关注DCI技术规范制定的进展情况。DCI的宗旨和使命是:建立具有开放性、兼容性、可互换操作性和可扩展性的数字电影技术规范。DCI数字电影技术规范是目前全球发展数字电影、统一数字电影技术格式最重要的参考文件和依据,对包括我国在内的全球数字电影、特别是数字影院的发展具有明显的导向性作用。 2、 DCI5.1版与4.0版的主要变动和分析DCI5.1版技术规范较之4.0版在结构和具体规定上都更加清晰和明确,增加了许多具体的要求和规范,删除了原来一些冗余和不清

19、晰的部分,对原有模糊的定义和尚未确定的缺省参数都明确地指出了参考文档和技术要求。下面是DCI5.1版技术规范与4.0版技术规范的几点主要变化:1、在发行母版的文件格式方面。4.0版仅是要 求数字电影发行母版的各组成部分要有一个通用的文件格式,但并未确定使用何种格式。而5.1版已经明确规定数字电影发行母版的图像文件格式为SMPTE标准的MXF格式；声音文件格式要求是基于BroadcastWave的文件格式。 2、 压缩标准方面。4.0版只是描述了压缩系统需要具备的各种功能;在标准的确定上,4.0版仅是推荐使用JPEG2000压缩标准,但并未对此作任何硬性规定。而5.1版最终确定数字电影压缩标准为

20、JPEG2000(ISO/IEC15444-1)。在码流方面,4.0版由于未确定具体的压缩标准,仅说明4k解码器的码流约为300Mb/s,每部影片的数据量约为300Gbyte,未做任何进一步的规定。而5.1版由于已确定压缩标准,所以对2k和4k的解码器做了详细的要求,并明确规定码流的规范要符合ISO15444-1:2004/PDAM1标准,最大码流规定为250Mb/s,每部电影的最大数据量为500Gbyte。此外,因为5.1版规范了2k发行版在24FPS帧率下、48FPS帧率下和4k发行版的最大码流都为250Mb/s,由此我们可推算出4K图像比2K图像的压缩倍数要大4倍。 3、 在安全体系方面。4.0版只是笼统地说明了内容加密,但是没有规范细节,而5.1版则系统地介绍了加密的框架。5.1版首先明确了加密算法(按照NISTSP800-38A规定的CBC模式,采用AES加密算法), 主要用在三个方面：对节目内容的