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2.1 电影产业数字化迭代升级

电影是一门艺术,而要完成电影的拍摄和制作需要很高的专业技巧和丰富的经验。电影工业经过长期的发展,已经建立起完整的生产、管理、发行、放映等工业流程和工业体系。

在电影100多年的发展历程中,电影的生产模式也发生了变化。面对技术和市场的考验,每个时代的电影工作者都摸索出了符合其时代特色的生产模式。5G时代,电影产业中各个要素的组合将发生彻底的改变,电影产业最终会向更专业化和更完善迈进。

5G独有的大带宽、广连接、低时延和高可靠等特点,可以实现人与物、物与物的互联,所有的信息都变成数据进行传递。电影产业的数字化经历了从无到有的过程。电影产业的数字化先后经历了如下过程:电影数字特效制作,数字中间片,电影数字化放映,电影的数字化拍摄,电影由胶片向数字转化的全过程(没有涉及电影声音的数字化)。

2.1.1 电影数字特效制作

电影给人留下最深刻印象的就是电影中的视觉效果。

在1977年上映的科幻巨片《星球大战》中,非常真实的宇宙空间活动合成景象让观众叹为观止。巨大的太空战舰从头上飞过,十几米高的战斗坦克踏步而来,还有被舞动的嗡嗡作响的激光剑,这些逼真的视觉形象给了人们强烈的感官感受。

1993年上映的《侏罗纪公园》依靠数字特效使早就在地球上绝迹的恐龙重新出现在观众眼中,通过数字技术给人们展示了一个梦幻般的侏罗纪世界。《侏罗纪公园》开创了电影的一个新时代。它的出现象征着好莱坞开始从传统光学特技向数字技术转型。

1997年上映的电影《泰坦尼克号》同时使用550台高性能计算机,创造出数字化的海洋、浪花和人物。在数字特效的帮助下,观众在银幕上看到了当年泰坦尼克号沉没的场景,这种震撼的视觉冲击是无法被其他艺术形式所替代的。《泰坦尼克号》在商业和艺术上获得了巨大成功,全球票房收入高达18亿美元。

在数字时代之前,电影采用卤化银感光胶片来记录和再现活动的影像。胶片能够完成影像的采集、影像的记录、影像的呈现等功能。电影的35mm16∶9的胶片相当于数字化时代4K的分辨率。在数字成像技术成熟以前,电影基本上都采用35mm胶片进行拍摄。部分IMAX影片采用70mm胶片拍摄,同时也采用70mm影片进行放映。

在1995年之前大部分拍摄依旧需要采用胶片来完成,但许多胶片镜头要使用计算机技术加工,需要使用计算机完成对不同的场景进行合成、改善图像光亮度、修复缺陷影片、校正颜色等工作。除此之外,大部分的特效制作也需要计算机来完成:计算机需要完成创造虚拟场景、创造虚拟人物、将虚拟场景和虚拟人物和真实拍摄景物结合、生成特效镜头等工作。这些加工和制作过程完成以后将数据转换到胶片。剪辑师再根据导演的要求将不同场景的胶片剪辑在一起,完成电影成片。

柯达公司进行了大量的化学影像和电子影像的对比分析,在1988年推出了高分辨率电子中间系统(High Resolution Electronic Intermediate System),随后还推出了实用性的Cineon系统。该系统是柯达公司设计的第一套能够完成胶片进(Film In)和胶片出(Film Out),中间过程使用计算机对扫描进来的数字影像进行加工处理的计算机处理系统。这个系统的流程为:进原底片→影片扫描→数据存储→计算机工作站处理→数据存储→胶片记录→出电子中间片。

除了柯达公司的Cineon系统以外,还有其他公司的系统,例如宽泰的DOMINO系统,日本IMAGECA电影制作公司的系统。这些系统的工作流程基本相同,但是都有其自身的特点。

随着计算机技术的快速发展,新的数字技术打破了传统光学、化学、机械等结合方法的束缚,将很多之前表现不了的电影题材依靠最新数字技术合成为全新电影形式。数字技术就像催化剂一样,给电影带来了无限可实现性,将无数导演的想象搬上了银幕。

2.1.2 电影数字中间片加速电影数字化进程

随着特技镜头的增多,越来越多的镜头需要计算机进行处理。同时随着计算机技术的快速发展,出现了数字中间片(Digital Intermediate, DI)。数字中间片并不是一个新的技术突破,而是对原来的电子中间片的扩展。电子中间片主要是应用计算机处理并制作电影中少数需要特技效果的镜头,而数字中间片则将数字技术扩展到整部影片(见图2-1)。整个影片拍摄的全部胶片都用影片扫描仪采集到计算机存储设备中。

图2-1 数字中间片工作流程

数字中间片使用数字技术替代了原来洗印厂影片后期制作过程中的全部工艺(除了胶片洗印加工外)。相对于传统胶片,数字中间片有很多优点:

1)操作灵活方便,能够所见即所得。

2)可以多头并进,同时进行特效制作,提高了工作效率。

3)可以保存不同的版本并进行比较,以便确定最优方案。

4)由于是用计算机进行处理,因此不用生成胶片,可以降低成本,保护环境。

5)由于不接触原始胶片,因此可以不损伤胶片素材,不会出现影片翻印过程中的质量下降。

数字中间片的出现,使数字非线性编辑软件获得广泛应用。计算机用数字方式存储影片,使编辑人员可以不用按照原有场景的先后顺序和每个素材段起始位置,随意调用不同的影片素材,按照创作要求进行编辑,重新安排故事情节。数字非线性编辑方式比必须按顺序进行录像磁带线性编辑方式优越得多。

数字非线性编辑和数字中间片在电影制作中大量被使用,是电影制片数字化变革的一个重要过程。这意味着通过网络,可以将多个部门与不同的个体连接起来协同工作。这些工作的跨度可以突破时间和空间的界限。导演可以将不同的部门按照需要进行不同组合,根据需要进行多部门平行工作,这彻底改变了传统电影顺序工作的电影制作流程。例如,摄影和编辑之间可以看到互相的工作进度,不必等到一方工作结束后另一方才开始工作,可以根据需要随时进行各自的工作,从而缩短了制作周期,提高了效率,降低了成本。

数字中间片的出现意义重大,它标志着电影的特效制作已经全面数字化,并且为未来的数字化发行、数字化放映做好了准备。

2.1.3 影院播放数字化

1999年6月18日,影片《星球大战前传Ⅰ:幽灵的威胁》开始在美国的六家影院中进行为期一个月的数字放映,这是数字电影的首次商业放映,1999年因此被称为世界数字电影发展史的元年,数字电影的放映也是电影诞生100多年来一次最根本的变革。这次采用的放映设备是第一代数字放映机,其结构是基于传统胶片放映机灯箱设计的,只是在灯箱的前部安装了数字放映机头。数字放映机头中的成像元器件采用了美国德州仪器(TI)公司的数字光处理(Digital Light Processing, DLP)技术的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)进行成像。当时该放映机分辨率只有1.3K(1280×1024像素),放映质量还没有达到传统影院胶片放映质量。随着集成芯片技术的不断进步,2003年TI公司设计生产了2K的DLP Cinema TM DMD芯片。TI公司不但将此DMD芯片的分辨率提高到2K(2048×1080像素),而且将微镜偏转角增大到±12°,有效地提高了影像的对比度。

2002年,迪士尼、20世纪福克斯电影、派拉蒙、索尼电影、华纳兄弟等好莱坞大型电影制片公司为确保其在数字影院的优势,联合组织了数字影院倡导组织(Digital Cinema Initiatives, DCI),将标准制订的主导权牢牢地掌握在手中。该组织在2005年公布了《数字影院技术规范正式版本》(V1.0),并将其作为指导各种标准制订的基本要求和原则。巴可、科视等数字放映设备厂商不断跟进,对数字放映设备进行了软、硬件的升级,使其满足DCI规范。这些努力促使各个厂商的数字放映机和服务器产品能够使用符合DCI规范的DCP进行放映。此时,数字放映机放映质量才正式达到传统放映机水平,也拉开了影院全面由胶片转向数字放映的改造进程。

数字化放映相对于传统电影放映有着巨大的优势:

• 数字电影是基于数字化存储的,所以数字化后的电影首先消灭了胶片复制,节省了巨大的发行成本。

• 数字电影存储在物理介质上,相对于胶片而言非常轻便,同时也可以借助网络、卫星等方式方便、快速地传输到世界上任何一个角落。

• 数字电影放映能够长期保持首映时的影像质量,不存在胶片的磨损、褪色等造成的影像质量下降。

2.1.4 数字电影“最后一公里”——数字化拍摄

数字摄影机是影片全数字制作最困难也是最后的一个关口。电影摄像机是电影制作最重要的影响因素之一,只有使用拍摄质量好的摄像机才有可能制作出质量优秀的影片。所以在很长一段时间内,虽然电影的很多技术环节都采用了数字化,但是电影的拍摄依旧采用传统胶片摄像机。只有当数字摄像机的拍摄质量达到或者超过胶片摄影要求的时候,数字摄影机才会被采用。

2000年,日本索尼公司推出了索尼F900数字高清摄影机。索尼F900数字高清摄影机是索尼旗下CINEALTA系列第一款24P格式数字高清摄像机,它的出现使传统胶片电影24格/s拍摄与数字高清摄像机24帧/s逐行扫描格式拍摄之间的素材无缝结合成为可能。2002年5月《星球大战》系列电影新作《星战前传Ⅱ:克隆人的进攻》在全球进行数字放映,该片获得了空前的成功,还获得2003年第75届奥斯卡最佳视觉效果奖提名。整部影片第一次全面采用数字化设备拍摄,彻底抛开了传统胶片摄影机。整部影片全部使用数字储存,并直接进行了数字化创作,最后实现了数字化发行和放映。

电影产业从拍摄到制作,再到最后的传输和放映,全部实现了数字化,电影产业进入了数字化时代。目前,中国电影产业已经全面实现了数字化拍摄制作过程,对于5G技术的到来,已经做了充分准备。 iXZPrvJ2Nz+Q7+SkWyeV/1zSv5r7wgQe6YAtcmi9YABWPLF8D5xIyXNdaQZ35PPk



2.2 5G助力电影拍摄

2.2.1 5G+4K/8K拍摄

随着半导体工业的快速发展,感光元器件的性能得到大幅提高,数字摄影机的拍摄质量已经不低于原来的胶片摄影机,这促使数字摄影机在电影拍摄中被大量使用。胶片摄影机的影视图像是存储在胶片上的,而数字摄影机的优点之一就是拍摄的影视图像是数字形式的,存储在磁带机、硬盘阵列和固态的闪存器件等上。数字摄影机最突出的优势就是不怕浪费胶片,想拍几次就拍几次,这可是之前导演梦寐以求的。

最初的数字摄影机的数据存储在摄影机上,使用硬盘作为存储介质,但是硬盘较重,且其物理特性不适合摄影机的快速移动、摇摆等拍摄要求。随着闪存器件的发展,闪存的容量和存储速度都有了很大的提高,闪存器件开始逐渐被数字摄影机所采用。拍摄完成以后,内存卡上被贴上标签,并交专人管理并将储存在内存卡里的影视内容导入剧组当时在拍摄现场的存储阵列中,等到恰当的时候存储阵列的内容将导出交给后期制作部门。

随着计算机技术的快速发展,数字摄影机将机身和存储分离。数字摄影机演变为通过高速数据电缆连接(HD-SDI),以光纤等方式将影视数据直接存储在本地的存储阵列中。数字摄影机在拍摄过程中,边拍摄、边存储,减少了中间使用闪存的环节。这样的好处是避免了闪存的损害或者丢失所带来的拍摄影视资料的损失,同时数字摄影机也减轻了重量,提高了数字摄影机使用的灵活度,特别在拍摄的过程中,不会因为本机身的存储容量等问题影响到拍摄。但是由于数字摄影机带着数据线进行拍摄,所以也存在一些缺点。这些缺点在一些固定机位拍摄的时候并不明显,但在进行动态拍摄时,数字摄影机的数据线需要预先铺设,并做防护,否则很容易出现数据线脱落或者损坏而无法记录影视数据的情况出现。

WiFi网络的出现,初步解决了数据线的问题,但是随着4K和8K的出现,WiFi的传输速度和延迟响应已经无法满足需要,将当天拍摄的数字影视资料传送给远端的后期制作部门是个大难题。

5G的出现突破了时间与空间的限制,完美解决了这个问题。在没有5G出现的时候,由于摄影组拍摄外景的取景地一般都是风景优美、远离市区的地方,因此需要专人将存储影视资料的数字存储阵列送到后期制作部门。如果不在一个地区,还需要通过网络传输过去。

5G的应用彻底解决了这个痛点问题,数字摄像机在拍摄地同时将数字影视信号直接通过5G网络发送到后期制作部门的存储阵列上。一个镜头拍摄完毕,不仅在本地的导演可以对拍摄的质量进行检查,而且在远端的后期制作部门也可以看到,并对该段影视进行特效制作等工作。过去,导演将在拍摄电影后的第二天观看未经编辑的原始素材。随着数字设备的引入,这种情况发生了变化。5G可以进一步改善这一过程。5G网络的超快速度可以使电影拍摄人员快速地将大量视频传输给编辑人员,而不受时间和空间的束缚。特别是在4K甚至是8K的时候,影片的清晰度很高,数据的容量也非常大,只有5G的快速网络才能够支持这么大数据量的快速传输。

2019年10月1日在庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式上,华为使用5G网络和5G设备首次完成了对阅兵式的4K超高清直播,并引入电影院线。不仅如此,5G快速网络还实现了阅兵式VR直播和多视角直播。如果依照传统的技术和网络条件,在直播之前需要提前布设各种布线,架设不同网络,这些布设活动还要受到通信距离、安全、场地等限制。5G的到来解决了这种困扰,这次的拍摄只需要一个很小的5G背包即可,而且这个背包不仅支持4K信号也支持8K信号的高质量稳定的回传,这完全满足数字电影的拍摄需要。这次阅兵式采用的5G背包使用华为mate20×5G版,5G手机结合便携式编码器,拍摄设备重量从之前35kg左右直接下降到3kg左右,减轻了摄像师的工作强度,提高了拍摄的轻便性。

2020年1月15日,《我想成为巴尔塔利》在普拉托(Prato)的首次拍摄中利用了5G快速网络,它用5G的高连接速度将拍摄的影视信号转到视频助手(Video Assist)中。视频助手是Blackmagic公司开发的一款适合新一代数字电影拍摄、现场制作母版记录,以及播出测试和技术评估的多用途解决方案。通过视频助手的视频信号可以帮助用户分析正在拍摄的影片质量,可用于现场制作监看和播出,甚至可以用于RGB分量示波器在调色时进行色彩平衡。借助于5G网络的低时延、高速度和高容量,通过5G网络连接到视频助手上的摄影机,其拍摄的影像即使在拍摄动态场景时也能够以4K质量实时观看素材,方便导演快速查看拍摄质量,同时存储摄像视频。

2021年2月11日,美国软件公司Frame.io发布了“摄影机上云”(Camera to Cloud, C2C)技术。Frame.io通过使用C2C技术让客户“瞬间”从摄像机上传图像并将其以数据流方式传输到世界各地的后期创意制作团队。该技术开创了一个崭新的制作时代,它是自数字电影制作以来在电影、电视、新闻和商业制作工作流程中的最大变化。Frame.io首席执行官表示:“在当今社会距离已经不是问题,远程工作已成为常态,Frame.io C2C改变了游戏规则。”该技术支持WiFi和5G网络,通过网络将视频文件发送到云端,使人们在异地可以实时观看视频。

2.2.2 5G+特种拍摄

电影拍摄中除了常规拍摄外,还有些要在特殊环境、特殊情况下完成的拍摄,例如水下拍摄、空中拍摄、特殊慢镜头等。这些拍摄都需要采用特殊的设备如高速摄影机、水下摄影机等特殊的摄影机,还要采用特殊拍摄方法如定时摄影、暗中摄影等,甚至还要使用非可见光如红外线、紫外线、X射线、激光等特殊“光源”来呈现微观世界中的微小物体,或者要拍摄水中鱼类、高速运动的汽车和飞机等特殊对象。

1.5G+无人机拍摄

电影的部分片段,需要从空中拍摄一些镜头。目前常用的做法就是使用无人机进行航拍。早在2014年,我国电影《狼图腾》就已经用无人机拍摄电影了。现在都是使用点对点通信遥控系统对无人机进行操控的。采用WiFi网络技术,可以将无人机控制在300~500m视距范围之内,这对于一般的使用而言是没有问题的,但是在拍摄电影全景时就会受到限制。

使用5G技术,无人机的遥控距离大大增加,理论上可以做到无限远,在有信号的地方都可以控制无人机的拍摄。无人机的操作对于网络时延要求非常高,如果时延太长,就会造成操作失误。5G网络具有超低时延的特性,优化后的网络能够降到毫秒级的传输时延(与4G LTE网络时延在50ms以上相比,5G能低于20ms,甚至达到1ms)。高速的网络使无人机能够快速响应控制器发出的命令,控制人员能够更精确地控制无人机进行拍摄。

除此之外5G还可以提供厘米级定位精度,而现有的4G网络在空中的定位精度为几十米(使用GPS协助的情况下可以达到米级),因此应用了5G技术的无人机可以稳定悬停在指定位置进行拍摄,避免了拍摄角度出现偏差。

4G网络信号只能覆盖空域120m高度以下的范围。在高空拍摄纪录片的时候,拍摄高度往往需要超过120m,这种情况下使用无人机容易出现失联状况,而采用有人飞机则成本会增加太多,同时航空审批也会更复杂。5G所采用的Massive MIMO大规模天线阵列和波束赋形技术,可以灵活自动地调节各个天线发射信号的相位,不仅可以调节水平方向,还可以调节垂直方向。5G利用一定高度目标的信号覆盖,满足国家对500m以内低空空域监管要求和未来城市多高楼环境下无人机120m以上的飞行需求。

在航拍峡谷内部等特殊位置的时候,使用WiFi网络就会出现无人机控制距离短、部分地方没有信号等问题,在一定程度上影响拍摄的进度和自由度。而使用5G技术的无人机进行拍摄,只要有5G信号就可以满足电影拍摄的要求。

目前无人机航拍的高质量视频文件都是存储在无人机里的,接收端看到的图像都是使用WiFi网络回传的低分辨率、低码率视频。如果无人机坠毁或者内存卡损坏,拍摄的视频就将毁于一旦。使用4G LTE蜂窝通信技术的无人机,如果基站覆盖到位,理论上可以不受限制;但是受4G带宽的限制,图像回传能力只有720P(分辨率1280×720像素)左右,无法满足电影的拍摄需要。随着5G应用在无人机上,无人机航拍可以使用5G的高带宽,将4K或者8K图像直接回传到专业图像监视屏幕上,导演可以依据要求进行调整,并重新拍摄。相比于传统无人机只能用单镜头相机拍摄,有5G加持的无人机可以吊装360°全景相机,进行多维度拍摄。5G提供D2D(Device to Device)通信能力,可以让无人机与无人机之间实现直接通信,让多个无人机组成机群,从不同角度协同拍摄,为导演的创作提供更好的素材。

2.5G+水下拍摄

有些电影片段特别是一些纪录片,需要在水下取景。水下拍摄面临着极高的专业性要求:首先要求摄像师必须会潜水;其次水下拍摄需要使用特殊设备,重量不能太重;再次潜水员由于使用的是压缩空气瓶,因此潜水时间不能太长,一般在1h左右。除此之外在水下拍摄时还有光线、洋流、温度等因素的影响,这些因素都决定着水下拍摄周期长、费用高、风险大。在每次拍摄前,导演都要和摄像师沟通,然后摄像师下水拍摄,摄像师在拍摄完后上岸检查拍摄的情况。经常一组镜头要拍摄很多次才能达到导演要求,就算是导演与摄像师一同下水进行拍摄,也没有办法仔细鉴别在水中拍摄的影像。

5G的出现解决了上述问题,5G信号能够穿透水进行数据通信。将5G运用在水下拍摄,导演可以在船上或者陆地上通过专业的电影监视器来查看摄像师拍摄的影像,还可以通过5G通信网络告知摄像师需要改进的地方,大大缩短了水下拍摄的时间,降低了工作强度,节省了拍摄费用。

2017年11月23日,以“和创未来,智连万物”为主题的2017年中国移动全球合作伙伴大会在广州隆重召开。中兴通讯在本次盛会上重点展示了六大5G业务,其中之一就是使用5G技术的高带宽、低时延来实现远程控制无人潜水艇。通过5G将无人潜水艇拍摄的画面实时传输给水面上的舰船,舰船根据拍摄到的图像远程控制无人潜水艇。5G的这项技术也可以使用在电影拍摄中,使用无人潜水艇代替摄像师进行拍摄。无人潜水艇不需要氧气,可以长时间在水下拍摄,大大延长了拍摄的时间。

除此之外,纪录片中对野生动物的拍摄也是5G的一个重要应用。一般来讲,对野生动物的拍摄主要使用远距离超长焦镜头、伪装后拍摄、操控机器人或者把相机安置好遥控拍摄等方法。传统的遥控伪装拍摄面临两个问题:一个问题是拍摄的时机无法掌握,只能采取动感捕捉或者是遥控拍摄;另外一个问题是拍摄的高质量画面存储在机器本身,野生动物很容易对设备造成破坏导致拍摄影像的丢失。采用5G网络下的遥控伪装拍摄可以使用5G的高带宽,将4K或者8K图像直接回传到本地存储设备上,并且导演可以通过专业图像监视屏幕,依据要求调整镜头甚至重新拍摄,这提高了拍摄质量和工作效率。 iXZPrvJ2Nz+Q7+SkWyeV/1zSv5r7wgQe6YAtcmi9YABWPLF8D5xIyXNdaQZ35PPk



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