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      略論數(shù)字電影放映中的光學(xué)技術(shù)

      2021-04-12 08:06:01
      中阿科技論壇(中英文) 2021年2期
      關(guān)鍵詞:膠片投影光學(xué)

      (哈爾濱市呼蘭區(qū)電影院,黑龍江 哈爾濱 150025)

      數(shù)字電影放映系統(tǒng),已經(jīng)徹底代替膠片放映系統(tǒng),成為現(xiàn)代電影產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流方向。一方面,數(shù)字電影應(yīng)用大量光學(xué)技術(shù),其畫面質(zhì)感、色度、色差等方面系數(shù)均符合相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn),另一方面,現(xiàn)代社會對電影的要求和期待相對較高,數(shù)字電影的發(fā)展,滿足了社會大眾的基本需求,符合時代的發(fā)展軌跡。因此,開展數(shù)字電影放映系統(tǒng)的研究和創(chuàng)新,有助于促進(jìn)現(xiàn)代電影產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

      1 數(shù)字電影放映系統(tǒng)與光學(xué)技術(shù)的概念

      1.1 數(shù)字電影放映系統(tǒng)

      隨著膠片電影徹底淡出世界歷史舞臺,數(shù)字電影成為電影界的主流。數(shù)字電影放映系統(tǒng),經(jīng)歷數(shù)代的更新和發(fā)展,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)6K分辨率的播放成效,同時在部分區(qū)域開始發(fā)展和普及[1]。數(shù)字電影放映系統(tǒng)能夠及時接收到最新的電影資訊和訊息,不像膠片電影播放系統(tǒng)需要相應(yīng)的膠片,只需要借助互聯(lián)網(wǎng)將影像資料進(jìn)行傳輸,等到特定的時間,電影發(fā)行單位提供對應(yīng)鑰匙對傳輸影片進(jìn)行解鎖,從而能夠?qū)崿F(xiàn)電影的有效播放。數(shù)字電影的出現(xiàn),為現(xiàn)代社會的發(fā)展提供了多元化的發(fā)展理念,特別是數(shù)字電影的清晰程度、制作成本以及覆蓋范圍等,都能夠有效促進(jìn)電影產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。而數(shù)字電影放映系統(tǒng),不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的有效升級,同時還能夠最大程度降低電影播放的事故率。例如,以膠片電影播放機(jī)為例,膠片電影放映系統(tǒng)需要大量的人工和膠片,電影播放成本較高,同時還需要對膠片進(jìn)行有效的保護(hù),確保膠片電影使用壽命。數(shù)字電影播放系統(tǒng),完全不必考量對應(yīng)的因素和問題,數(shù)字電影能夠?qū)崿F(xiàn)長周期的使用,并且還能夠保證多次播放后,電影播放效果不會產(chǎn)生任何的變化。隨著電影產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,數(shù)字電影已經(jīng)得到進(jìn)一步升級和優(yōu)化,其中IMAX-3D成為數(shù)字電影的行業(yè)里程碑,不僅能夠展現(xiàn)出絕佳的電影效果,同時還能夠?qū)F(xiàn)代電影播放系統(tǒng)的多種技術(shù)進(jìn)行融合和創(chuàng)新,體現(xiàn)數(shù)字電影播放系統(tǒng)的魅力和價值。例如,數(shù)字電影系統(tǒng)融合放映機(jī)、服務(wù)器、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)、硬盤、操作系統(tǒng)等一系列技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)多元化的管理和操作,進(jìn)一步提升電影播放的成效和觀感體驗(yàn),具有不可估量的意義和價值[2]。

      1.2 光學(xué)技術(shù)

      現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)技術(shù)的應(yīng)用極為重視。例如我國被國外勢力“掐脖子”的“光刻機(jī)”事件,正是光學(xué)技術(shù)的重要分支。光學(xué)技術(shù)涉及領(lǐng)域龐雜,光學(xué)儀器、光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)測量、光學(xué)材料、薄膜光學(xué)、非線性光學(xué)、激光技術(shù)與激光器、導(dǎo)波光學(xué)、光纖與集成光學(xué)等都是光學(xué)技術(shù)的重要組成部分。而電影放映技術(shù),也是光學(xué)技術(shù)的集成技術(shù)。首先,光本身是一種特殊的物質(zhì)形態(tài),在電影放映系統(tǒng)中,大多是借助電影放映機(jī)實(shí)現(xiàn)電影的投影和播放,而電影放映機(jī)根據(jù)自身設(shè)備的等級與功能,決定電影的放映質(zhì)量。放映功能展現(xiàn)的技術(shù),主要是由光與其他物質(zhì)共同作用的結(jié)果,并且不同的作用角度以及作用方式,能夠展現(xiàn)出不同的作用效果。其次,光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為現(xiàn)代電影產(chǎn)業(yè)提供了多種發(fā)展方向。一方面,光學(xué)技術(shù)為現(xiàn)代電影產(chǎn)業(yè)提供了新的成像技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝畫面的高度還原;另一方面,光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,能夠提升電影播放設(shè)備的使用壽命,降低電影設(shè)備的使用成本,特別是與傳統(tǒng)膠片電影相比,影像資料不會出現(xiàn)任何的損失,具有傳統(tǒng)膠片電影無可比擬的優(yōu)勢。再次,光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,為電影產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提供了重要的技術(shù)支持與指導(dǎo),特別是數(shù)字電影鑰匙技術(shù)的研發(fā),能夠?qū)崿F(xiàn)全國大范圍同時段的快速上映,減少膠片等設(shè)備的運(yùn)輸問題,提升了電影播放的保密特性,降低了類似傳統(tǒng)膠片的流出風(fēng)險[3]。因此,光學(xué)技術(shù)本身具有一定前沿性和技術(shù)性,融合數(shù)字電影領(lǐng)域,能夠?qū)崿F(xiàn)多方面的改善和提升,具有不可估量的意義和價值。

      2 光學(xué)技術(shù)在數(shù)字電影放映系統(tǒng)中的應(yīng)用

      2.1 光學(xué)技術(shù)在數(shù)字電影投影成像中應(yīng)用

      光學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,在數(shù)字電影放映系統(tǒng)中展現(xiàn)出非同一般的成效。數(shù)字電影播放系統(tǒng)最為常見的技術(shù)有三種:數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)、液晶顯示技術(shù)以及直接光方法技術(shù)。以數(shù)字光處理技術(shù)為例,借助數(shù)字顯微鏡片,以半導(dǎo)體晶片的“偶極”效應(yīng)為核心,促進(jìn)電路能夠圍繞某一軸體進(jìn)行偏轉(zhuǎn),并且在轉(zhuǎn)向過程中以某種規(guī)律的形態(tài)進(jìn)行,從而形成對晶片轉(zhuǎn)向的控制,當(dāng)以一段連貫性的微晶控制操作時,對應(yīng)的光線會產(chǎn)生不同的反射,將所有反射進(jìn)行結(jié)合,形成數(shù)字電影的基本形態(tài)。該技術(shù)的應(yīng)用,雖然看似簡單,但是需要大量的技術(shù)協(xié)同配合,尤其是大量光學(xué)元件的使用,要務(wù)必確保構(gòu)件的精準(zhǔn)化和精確化,才能確保電影的放映質(zhì)量。數(shù)字電影放映系統(tǒng),融合光學(xué)技術(shù),能夠在色彩上實(shí)現(xiàn)最大程度的還原,光學(xué)技術(shù)將投影成像的效果進(jìn)一步提升和優(yōu)化,特別是電影中的大量色彩,在進(jìn)行影像投影過程中,需要將藍(lán)、綠、紅三種基礎(chǔ)顏色,進(jìn)行不同程度的合成和調(diào)整。彩色圖像的顯現(xiàn),本身需要濾光片的作用,同時還需要旋轉(zhuǎn)頻率達(dá)到60Hz,從而能夠展現(xiàn)出180個彩色場,并且在對顏色的模式、順序進(jìn)行處理時,會解讀為RGB數(shù)據(jù),根據(jù)不同的順序儲存到系統(tǒng)的DMD中,然后彩色輪回接受聚光系統(tǒng)中的所有白鋼,以單色的形式照射到DMD表面,結(jié)合彩色輪的持續(xù)性旋轉(zhuǎn),以藍(lán)、綠、紅三種顏色為基礎(chǔ),有序投射到DMD表面,形成對應(yīng)的圖像[4]。基于電影信號與彩色輪保持一定的轉(zhuǎn)動頻率,當(dāng)紅光投射到DMD表面時,微晶會對紅色光的整體照射強(qiáng)度以及投射位置進(jìn)行綜合的分析和處理,根據(jù)對應(yīng)的顏色信息,確定設(shè)備的開啟和關(guān)閉,而其他兩種光也是同樣的道理進(jìn)行投射,從而當(dāng)DMD圖像投射到銀幕后,會形成方形的像素,上述圖形的形成時間較短,因此構(gòu)成了數(shù)字電影圖像的基本形態(tài),能夠讓人類肉眼對成像內(nèi)容進(jìn)行短暫停留,并以三色光進(jìn)行綜合分析,從而實(shí)現(xiàn)彩色圖形的有效形成。當(dāng)微鏡處于開啟模式后,投射以及聚焦的鏡頭,能夠?qū)⑽⒕Х瓷涞墓饩€,以某種固定路徑投射到大銀幕上,形成電影投影效果,當(dāng)關(guān)閉微晶時,會減少無效光線的影響。以上結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,數(shù)字技術(shù)功不可沒。

      2.2 光學(xué)技術(shù)在投影終端鏡頭中的實(shí)際應(yīng)用

      首先,光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,需要良好的光學(xué)環(huán)境。眾所周知,光的傳播路徑不能存在遮擋物或者影響物。傳統(tǒng)意義上的遮擋一般包括硬件遮擋與光遮擋。硬件遮擋,是指光在傳輸過程中存在的障礙物,影響了光的傳播,如擋板等,能夠?qū)⒐獾膫鬏斅窂饺空趽酰諝庵械幕覊m、水蒸氣也會影響光的傳播。例如,不少汗蒸館的電影投影效果較差,這是由于空氣中存在大量的水蒸氣,潮濕、高溫環(huán)境都會影響數(shù)字電影的投影效果。因此,在傳播過程中,存在的硬件遮擋會影響光的直接傳播。光遮擋,主要是指光的傳播過程中與其他光形成反射,影響了光的傳播效果,由此可見,光的傳播環(huán)境對于最終的效果影響極大。現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,需要充分考慮傳播環(huán)境的直接影響和間接影響。另外,數(shù)字電影的投影設(shè)備,還要充分考慮鏡頭的焦距、投影孔直徑、安裝尺寸、安裝位置等一系列參數(shù),需要考慮投射靶面的大小、光投射距離等一系列參數(shù),進(jìn)而確保電影終端設(shè)備的投影效果。數(shù)字電影投影系統(tǒng)中需要考慮的因素眾多,任何一種影響因子的存在,都能夠?qū)е峦队靶Ч蟠蛘劭?。例如,不少影院的投影燈光照明度不足,進(jìn)而導(dǎo)致圖像形成后存在亮度不足等問題,觀眾觀看完畢后,眼部會出現(xiàn)極度的疲勞情況,影響觀影體驗(yàn)。只有當(dāng)圖像的照明度超過5 000lx,才能夠保證對應(yīng)的觀影效果,因此通常采用氙燈等設(shè)備。需要注意的是,氙燈需要對應(yīng)的使用溫度才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的使用功能。

      其次,光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,不僅需要確定鏡頭焦距,還要融合投影設(shè)備的基本性能。以投影設(shè)備的像素為例,我國目前大多數(shù)影院使用的投影設(shè)備主要為1K左右的范圍,部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)2K或者4K等級,極個別影院達(dá)到6k的投影效果。因此,不同的設(shè)備等級,對應(yīng)的投影效果也截然不同。通常投影的距離基本數(shù)據(jù)范圍固定,距離并不是真正影響投影成像的主要因素。例如,以DP100設(shè)備為例,我國大部分的電影院都能夠達(dá)到相應(yīng)的投影距離需求,但是受投影終端型號的影響,焦距對應(yīng)的型號有35 mm~41 mm、42 mm~52 mm以及70 mm~75 mm等,這些型號的差異影響著設(shè)備的投影效果。基于設(shè)備成本的考慮,變焦鏡頭種類應(yīng)用相對較少,主要原因是該技術(shù)的成本較高,并且會折算到影院的材料器材的折舊成本里,也是影響影院采用高清設(shè)備的主要原因[1]。

      再次,光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對鏡頭設(shè)備的要求進(jìn)一步增加,當(dāng)鏡頭存在一定的技術(shù)極限時,對應(yīng)的投影效果以及處理效果會受到不同程度的限制。例如,放映鏡頭的工作距離與焦距比例基本在0.5~0.7,基于鏡頭的設(shè)計(jì)相對簡單,當(dāng)鏡頭的焦距超過40 mm時,焦距比例會達(dá)到3以上,電影設(shè)備務(wù)必要選擇遠(yuǎn)心光路鏡頭。該型號的鏡頭孔徑相對較小,鏡頭還要承受6 000lx的光照和高溫環(huán)境,設(shè)計(jì)難度較大,一直是行業(yè)的技術(shù)研發(fā)焦點(diǎn)。借助遠(yuǎn)心光路能夠?qū)崿F(xiàn)分離式的改進(jìn)成效,從而滿足傳輸終端的基本需求[2]。

      2.3 光學(xué)技術(shù)在像差處理中的應(yīng)用

      像差,是光學(xué)領(lǐng)域中重要內(nèi)容,通常分為兩大類,其一為色像差,其二是單色像差。色像差的出現(xiàn),主要是由鏡頭材料的折射率與波長形成的一定的函數(shù)關(guān)系中產(chǎn)生對應(yīng)的像差。單色像差又分為模糊像差與變形像差兩種類型。通常像差都是由于投影設(shè)備不夠精密或者由于人為因素引發(fā)的投影問題產(chǎn)生,主要有球面像差、彗形像差、像散、像場彎曲和畸變五種。當(dāng)投影終端設(shè)備發(fā)出的光線聚焦于地面感光膜時,會引發(fā)影像變形,最終導(dǎo)致圖像模糊不清。像差的出現(xiàn),不僅僅會影響到電影終端設(shè)備的使用,同時對觀眾的觀感體驗(yàn)也影響巨大,特別是在一些重要的鏡頭畫面,像差問題的出現(xiàn),對電影的整體性和觀賞性造成極為惡劣的破壞。現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,需要提高對于像差問題的重視程度,特別是對局部像差問題,需要引起重視和關(guān)注[3]。

      3 光學(xué)技術(shù)在數(shù)字電影放映領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

      雖然數(shù)字電影技術(shù)日新月異,對應(yīng)的光學(xué)技術(shù)應(yīng)用廣泛,但是目前數(shù)字電影放映領(lǐng)域存在大量的基礎(chǔ)壁壘。其一是數(shù)字電影放映設(shè)備的技術(shù)壁壘。數(shù)字電影本身是一項(xiàng)還原技術(shù),無論其技術(shù)如何發(fā)展,都是無限接近于拍攝的影像,無法做到真實(shí)畫面的有效還原,而隨著4K、6K等影像設(shè)備的應(yīng)用,雖然能夠提升人類肉眼的觀感效果,但是與畫面的真實(shí)情況依然存在一定的距離。因此,光學(xué)技術(shù)發(fā)展依然存在較大的提升空間。其二是現(xiàn)代數(shù)字電影投影技術(shù)的干擾因素影響眾多,包括投影設(shè)備、電影屏幕、投射間距等一系列因素,都需要對其進(jìn)行深入的研究和發(fā)展。例如,不少影院的投影設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用新的投影技術(shù)——裸眼3D投影技術(shù),能夠?yàn)橛^眾提供最佳的投影效果,并且立體感、畫面質(zhì)感以及畫面聯(lián)動成效等均有所提升?,F(xiàn)代數(shù)字電影的發(fā)展,一方面,對電影的質(zhì)感和觀感提出明確的要求,需要對應(yīng)的光學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用,另一方面,數(shù)字電影會從大屏幕走向小屏幕,對數(shù)字電影放映設(shè)備的要求進(jìn)一步提升,尤其是對周邊環(huán)境的抗干擾能力、不同間距的自動化調(diào)節(jié)能力以及不良色差的自動過濾能力,都是未來發(fā)展和研究的重要內(nèi)容[4]。

      4 結(jié)語

      綜上所述,光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為現(xiàn)代數(shù)字電影產(chǎn)業(yè)帶來新的光明和希望,同時隨著多種光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,為數(shù)字電影終端設(shè)備的發(fā)展,提供了多種可能性,特別是立體化的呈現(xiàn)效果,提升電影內(nèi)容的質(zhì)感和觀感,能夠滿足社會大眾的強(qiáng)烈需求,同時還能夠最大程度提升觀影的整體體驗(yàn),是現(xiàn)代社會發(fā)展的必然趨勢。

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