略論數(shù)字電影放映中的光學(xué)技術(shù)

（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。