【转载】DI数字中间片概念

9 十二月, 2013
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最近在做阿莱拍摄的微电影,由于小成本我们后期得担当起DI数字中间片的工作,在网上学习了这篇文章分享给大家

(转载于雪美影视调色中心)

数字中间片(Digital Intermediate,缩写DI)是数字视频技术在电影后期制作史上的一次革命性应用,作为一种技术和艺术手段,极大地提高了电影后期制作的效率和创作自由度。数字中间片是介于素材胶片和成片拷贝之间的一种数字媒介,1990年首次将整部影片由传统的光化学性质的电影后期加工方式代之以计算机软硬件系统为操作平台的数字处理方式。

随着数字摄影机,高清摄像机、高清电视机、高清DVD及数字电影的出现,影视节目的形式趋向多元化,电影、电视在内容上不断走向融合,数字中间片技术也在不断地发展和成熟,现在它已不仅仅是介于素材胶片和成片拷贝之间的一种数字视频文件,而是演变为将素材胶片、数字摄影素材、高清摄像素材及成品拷贝、数字电影、电视电影、影视光盘等多种媒体联系在一起的“中间媒介”,在整个影视节目制作链条中承前启后,居于中心地位,DI的上游是信源媒体,下游是要输出的目标媒体。DI的信源除传统的胶片扫描外,还有数字摄影机及高清摄像机拍摄的素材,甚至还可以是记录在高清光盘(如蓝光DVD)上的数字文件。根据拟发布媒体的不同,数字化的电影文件在中间片系统中作相应的处理并转换为不同的格式后,可以分别通过激光记录仪输出为传统的胶片电影或以特定格式派生为用于数字影院的数字电影母版,也可以输出为高清或标清的电视电影、DVD光盘或录像带,甚至是输出为基于网络发布和面向手机电视等移动终端的流媒体文件,当然也可以做成面向不同应用领域的母版文件暂时予以存档。

在这里,对胶片扫描及电视电影这两个概念作一简要阐述。胶片扫描既是形成电视电影的核心环节,也是产生DI的主要手段。 胶片扫描的硬件装置主要有两种,一种是飞点扫描器(Flying Spot Scanner),另一种是线性阵列CCD(Line Array CCD)。飞点扫描器的基本原理是利用飞点扫描管(一种单枪阴极射线管)或激光扫描装置发出的直径为像素大小的光束对连续匀速运行的胶片进行扫描,透过胶片的光束通过分色镜分解为红、绿、蓝三路基色光,照射到光电倍增管(Photomultiplier Tube)上产生模拟视频电信号,最后经模数转换形成数字中间片文件。线性阵列CCD的基本硬件构造和工作原理是通过固定光源产生的白光光束透过连续运行的电影胶片,经光学棱镜分解为红绿蓝三束基色光,分别照射到三片CCD(目前也有用CMOS器件的,构造及原理与CCD类似)的光敏面上,再经电荷耦合与存储单元产生三路基色视频信号,最后也是经模数转换完成从胶片影像到数字中间片的转换。
将电影胶片上的影像转换为电视节目(也包括记录到光盘上)的过程叫做Telecine(电视电影),与俗称的胶转磁(Film-to-tape)意义相当,只是Telecine的媒体及发布形式更灵活、宽泛一些。“打开电视看电影”,我们在央视6套上看到的电影即电视电影,意为用电视终端显示的电影画面。虽然DI是电视电影的一个中间环节,但也可以通过专门的硬件装置和特定的格式输出为胶片电影和数字电影。在电视上,我们也常可看到用摄像机拍摄的单集或最多二到三集的电视剧,由于是借鉴了电影的美学风格,并且片长与一部电影相当,所以有时也将其称之为电视电影,如《神探亨特》、《 X档案》、《岁岁平安》、《请你留下来》、《第三条线》等,这与我们上面提到的Telecine不是一个概念。Telecine是源于电影的电视节目,而后者则是“类似”电影的短篇电视剧。

随着计算机及存储技术的发展,目前世界上已有多个品牌的数字中间片系统,基于系统提供的编辑软件,可以对数字化的素材进行剪辑、套对、特效、配光、配音、字幕、预览,尤其是色彩校正(色彩分级)等一系列处理。另外,如果输出为电视电影,还需要改变画面的宽高比例并将电影的每秒24帧通过2:2或2:3下拉变换为625/50系统的每秒25帧(50场)或525/60系统的每秒29.97(59.94场)帧,同时将逐行显示方式变换为隔行显示方式。

数字中间片的文件格式是ANSI/SMPTE268M-1994规定的DPX(Digital Picture Exchange:数字图像交换)格式,是在柯达公司的Cineon文件格式的基础上,加上一系列头文件(Header Information)后形成的一种用来储存和表达运动图画或视频流的每一个完整帧而发展出的数字视频格式。有多种应用软件支持DPX格式,如Flame,Combustion,Shake,Maya,Fusion,Avid等。DPX也是数字电影的常采用的文件格式之一。

数字中间片系统大多采用10位量化、32位色深和2K(2048)分辨率,最顶级的中间片系统支持48位色深和4K(4096)分辨率。采用4K分辨率时,巨大的数据量将会对系统的存储及传输能力造成严峻的考验。就目前的设备能力而言,采用4K分辨率所获得的画质提升与制作成本的提高、制作时间的延长相比,多少有些“得不偿失”。因此,目前绝大多数的DI系统都是以2K分辨率完成的。尽管如此,和编辑电视节目相比,DI所面对的数据量仍然是十分“恐怖”的,单个硬盘无法满足存储要求,SAN(Storage Area Network,存储局域网络)和NAS(Network Attached Storage, 网络连接存储)是目前主要采用的存储手段。

数字中间片系统有基于硬件和基于软件两种类型,前者支持实时预览,具有完善的色彩分级及数据管理等功能,但价格昂贵;后者功能相对更多一些,通常提供基于样条曲线的图像遮罩及运动跟踪等区域性处理功能,价格也低廉,但速度较慢,特别是在色深、分辨率较高及视觉特效相对复杂时,需长时间的渲染才能进行效果预览。前面说过,由于DI中的数据量是十分惊人的,基于软件运算的DI系统,通常也需要采用多CPU的视频工作站并引入GPU等硬件加速手段,从而保证实时性能尽可能接近基于硬件的中间片系统。
将电影胶片上的影像转换为电视节目(也包括记录到光盘上)的过程叫做Telecine(电视电影),与俗称的胶转磁(Film-to-tape)意义相当,只是Telecine的媒体及发布形式更灵活、宽泛一些。“打开电视看电影”,我们在央视6套上看到的电影即电视电影,意为用电视终端显示的电影画面。虽然DI是电视电影的一个中间环节,但也可以通过专门的硬件装置和特定的格式输出为胶片电影和数字电影。在电视上,我们也常可看到用摄像机拍摄的单集或最多二到三集的电视剧,由于是借鉴了电影的美学风格,并且片长与一部电影相当,所以有时也将其称之为电视电影,如《神探亨特》、《 X档案》、《岁岁平安》、《请你留下来》、《第三条线》等,这与我们上面提到的Telecine不是一个概念。Telecine是源于电影的电视节目,而后者则是“类似”电影的短篇电视剧。

随着计算机及存储技术的发展,目前世界上已有多个品牌的数字中间片系统,基于系统提供的编辑软件,可以对数字化的素材进行剪辑、套对、特效、配光、配音、字幕、预览,尤其是色彩校正(色彩分级)等一系列处理。另外,如果输出为电视电影,还需要改变画面的宽高比例并将电影的每秒24帧通过2:2或2:3下拉变换为625/50系统的每秒25帧(50场)或525/60系统的每秒29.97(59.94场)帧,同时将逐行显示方式变换为隔行显示方式。

数字中间片的文件格式是ANSI/SMPTE268M-1994规定的DPX(Digital Picture Exchange:数字图像交换)格式,是在柯达公司的Cineon文件格式的基础上,加上一系列头文件(Header Information)后形成的一种用来储存和表达运动图画或视频流的每一个完整帧而发展出的数字视频格式。有多种应用软件支持DPX格式,如Flame,Combustion,Shake,Maya,Fusion,Avid等。DPX也是数字电影的常采用的文件格式之一。

数字中间片系统大多采用10位量化、32位色深和2K(2048)分辨率,最顶级的中间片系统支持48位色深和4K(4096)分辨率。采用4K分辨率时,巨大的数据量将会对系统的存储及传输能力造成严峻的考验。就目前的设备能力而言,采用4K分辨率所获得的画质提升与制作成本的提高、制作时间的延长相比,多少有些“得不偿失”。因此,目前绝大多数的DI系统都是以2K分辨率完成的。尽管如此,和编辑电视节目相比,DI所面对的数据量仍然是十分“恐怖”的,单个硬盘无法满足存储要求,SAN(Storage Area Network,存储局域网络)和NAS(Network Attached Storage, 网络连接存储)是目前主要采用的存储手段。

数字中间片系统有基于硬件和基于软件两种类型,前者支持实时预览,具有完善的色彩分级及数据管理等功能,但价格昂贵;后者功能相对更多一些,通常提供基于样条曲线的图像遮罩及运动跟踪等区域性处理功能,价格也低廉,但速度较慢,特别是在色深、分辨率较高及视觉特效相对复杂时,需长时间的渲染才能进行效果预览。前面说过,由于DI中的数据量是十分惊人的,基于软件运算的DI系统,通常也需要采用多CPU的视频工作站并引入GPU等硬件加速手段,从而保证实时性能尽可能接近基于硬件的中间片系统。
二、数字中间片的历史、现状和未来

虽然早在上世纪80年代就开始采用数字技术对胶片电影进行特技处理,比如美国大片《泰坦尼克号》中船体断裂并缓缓沉没那个场景,但这些数字手段相对于整部影片而言,都是局部的、片断性的,还不能算是真正意义上的数字中间片。数字中间片强调的是对整部影片的数字化处理,当然其中也包括对部分镜头的数字特技制作。事实上,基于全数字手段、面向整部影片的中间片技术始于上世纪90年代,至今不过十几年的历史:

1990年,第一次将整部影片以数字中间片形式编辑处理后记录为成片拷贝的是The Rescuers Down Under(救难小英雄),这是一部用Pixar 公司的CAPS(电脑辅助制作系统)制作的动画片。Pixar原是迪斯尼的一家分公司,后来发展壮大,并脱离迪斯尼自成一家, 2006年又被购回。

1993年,第一部将原电影胶片以4K分辨率、10位色深进行全片扫描形成数字中间片文件,并以数字手段进行去脏污、划痕及色彩增强处理,最后再生成为胶片母版的是Snow White and the Seven Dwarfs(白雪公主和七个小矮人)。

1998年,影片Pleasantville(欢乐谷)以全片进行数字化扫描和输出,但仅仅是有选择地进行饱和度和对比度处理(将部分镜头或片断灰度化)。

2000年,O Brother, Where Art Thou?(霹雳高手)和Chicken Run(小鸡快跑)首次从头至尾采用数字中间片系统对影片的饱和度及色调等进行特殊处理并最终生成为胶片母版。

2004年,包括Spider-Man2(蜘蛛侠2)在内的80%的好莱坞新片采用数字中间片系统制作完成。自此,胶片形式的后期处理方式越来越少,数字形式的中间片趋于普及。

在磁转胶、电视电影、色彩分级及数字中间片系统领域,提供硬件及软件系统的著名厂商有Da Vinci(达芬奇)、Pandora(潘多拉)、Grass Valley(草谷)及ARRI(阿莱)等。前面提到的电影霹雳高手就是采用Da Vinci的胶片扫描器,Pandora 的中间片系统,最后用Kodak 的Lightning II 激光胶片记录仪输出胶片母版的。另外,提供中间片硬件或软件系统的还有Quantel 、DV、MTI、Cintel及ASSIMILATE、Bright Systems等厂商,后两家公司主要提供中间片编辑软件及网络存储解决方案。

用数字视频技术取代传统的以胶片为介质的电影后期制作工艺,最大的好处之一是影片创作人员可以即时地在大银幕上看到影片处理的效果,而不用像过去那样必须等胶片冲洗出来。另外,采用数字中间片系统的电影后期制作还具有操作简易、功能多、效率高、制作成本低等优点。对于制片方,采用数字中间片技术还可以非常容易地将同一个影片制作成适于不同领域的多个母版文件,从而以更便捷、高效的方式获取更多的经济效益。在环保方面,采用数字手段进行电影的后期制作,可以将胶片的冲洗过程降至最低,大幅度地减少废水和银、汞等有害物质的排放。

总之,数字中间片技术既是现在及未来电影后期制作的一种崭新的技术手段,又是影片创作者最大限度地将电影的美学特征和电视等显示媒体相结合的艺术平台,是真正将胶片电影、数字电影、电视、DVD、网络、个人移动终端等多种媒体整合在一起的桥梁和纽带。

三、结束语

数字中间片作为勾通电影、电视等多种媒体的一个“中介”系统,其软、硬件性能正处一个不断提高和完善的过程中。相信随着高清电视、高清DVD、数字电影、电视电影和24P高清摄像等数字视频技术的发展及其形式和内容的不断交叉、融合,以及PC电脑计算和存储性能的大幅提高,数字中间片系统也将和非线编及后期合成系统形成必要的交叉和融合,也许到了那一天,电影和电视的界线将变得模糊起来。