3D電影高幀頻技術(shù)

近來，由于彼得·杰克遜和詹姆斯·卡梅隆兩位導(dǎo)演的大力倡導(dǎo)，高幀頻數(shù)字電影放映技術(shù)，特別是3D放映受關(guān)注程度持續(xù)升高。

高幀頻技術(shù)也被納入了美國影視工程師協(xié)會（以下簡稱SMPTE）的優(yōu)先議事日程。SMPTE期刊上已經(jīng)發(fā)表了數(shù)篇關(guān)于此項技術(shù)的文章（www.smpte.org/publications/journal）

并先于協(xié)會的年度技術(shù)展覽會，在10月下旬的好萊塢舉行了“數(shù)字電影高幀頻技術(shù)”研討會。（了解詳情請參閱www.smpteconnect.blogspot.com）

從杰克遜的承諾中可以看出他對高幀頻技術(shù)的興趣，他接下來的“霍比特三部曲”——《意外旅程》、《史矛革的蒼涼之地》和《去而復(fù)返》都將使用每秒48幀的攝影技術(shù)進(jìn)行拍攝，卡梅隆則宣稱他或?qū)⒉捎酶哌_(dá)60fps的攝影幀頻拍攝兩部《阿凡達(dá)》續(xù)集。

同樣，高幀頻故事片之父，今年“數(shù)字電影高幀頻技術(shù)”研討會的主講嘉賓道格拉斯·特拉姆伯爾導(dǎo)演，也在為此吶喊，而且已經(jīng)將他的原創(chuàng)的肖斯康（Showscan）或“高幀頻沖印術(shù)”嫁接到數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，冀望推動行業(yè)對高幀頻的探討（另見下頁底框）。

高幀頻技術(shù)：空前的可操作性

所有這些事態(tài)，加上技術(shù)上的進(jìn)步使3D畫面的高幀頻拍攝和放映可行性更強(qiáng)，也比以往任何時候更吸引眼球，顯然，高幀頻放映正在獲得越來越多的主流認(rèn)可，影響力越來越大。

“兩位大導(dǎo)演（杰克遜和卡梅?。┮呀?jīng)分別公布了他們的影片拍攝計劃，幾年內(nèi)將有5部高幀頻3D電影登上銀幕，”華納兄弟公司的高級技術(shù)副總裁溫迪.埃爾斯沃思（埃爾斯沃思同時也是SMPTE的現(xiàn)任執(zhí)行副主席并將在2013年成為協(xié)會主席）強(qiáng)調(diào)說，“他們這樣做是因為他們覺得高幀頻技術(shù)能使觀眾更好的融入和享受3D電影，因為一旦眼睛不需要那么費力地盯著銀幕了，觀眾就可以把更多的精力放在跟進(jìn)電影的情節(jié)上，這與人類視覺系統(tǒng)研究學(xué)者的說法是一致的?！?/p>

杰克遜、卡梅隆和特拉姆伯爾探索高幀頻電影工作的核心依據(jù)就是“人的大腦更易于處理高于24fps的立體畫面”，埃爾斯沃思表示多年來各種視覺心理學(xué)研究都能為這個觀點提供支持。其實在2012年SMPTE研討會上，美國國家航空航天局研究此類課題的專家安德魯·B·華生博士就曾就此觀點發(fā)表論斷。

埃爾斯沃思認(rèn)為，此類研究和實驗使杰克遜、卡梅隆和像他們一樣的電影創(chuàng)作者相信大腦更容易觀看和欣賞高幀頻畫面，因為那更接近人眼的觀看習(xí)慣。

“一些學(xué)者說，人眼在生活中觀察事物會遠(yuǎn)高于24fps，所以他們認(rèn)為，大腦獲取畫面的速度越快，處理圖像的速度也越快，3D畫面也就因此能更加逼真，更加接近真實生活?！?/p>

另一方面，長期以來，電影觀眾已經(jīng)習(xí)慣了以24fps的幀頻觀看2D和3D的電影。然而具有諷刺意義的是，高幀頻也被定義為“大于24fps的幀頻”，而這種設(shè)計從一開始就不科學(xué)。

“100年前人們會用到各種各樣的幀頻進(jìn)行拍攝，”她說?！暗?dāng)電影進(jìn)入有聲時代時，人們注意到聲音噪波幀頻較低。一方面他們需要提高幀頻來獲得高質(zhì)量的聲音，但另一方面又不愿意多花錢來多印膠片。所以，逐漸的，隨著有聲電影的普及，電影制作者們最終妥協(xié)于一個24fps的標(biāo)準(zhǔn)，聲音和畫質(zhì)得以兼顧?！?/p>

“傳統(tǒng)的膠片攝制和發(fā)行正逐步被數(shù)字技術(shù)取代，洗印環(huán)節(jié)已經(jīng)不復(fù)存在了，再也不必考慮這筆費用了，”埃爾斯沃思繼續(xù)說道，“推動高幀頻技術(shù)的電影人當(dāng)然了解這段歷史，他們現(xiàn)在的說法是，既然已經(jīng)沒有了種種約束，那么以盡可能最高的幀頻進(jìn)行電影拍攝，使畫面更逼真，讓電影創(chuàng)作者能夠更好地講故事，是當(dāng)下應(yīng)該做的。

改裝3D高幀頻影院

當(dāng)然，當(dāng)這些電影制作人們往前沖往前闖的同時，現(xiàn)在的大多數(shù)3D影院怎么樣、什么時候以及在什么情況下能夠進(jìn)行改裝來放映高幀頻（大于24fps）的電影卻仍然是個問題——這也是今年秋天SMPTE舉辦的高幀頻技術(shù)研討會的一個主要話題。埃爾斯沃思自己也在SMPTE期刊9月版上發(fā)表文章探討這一課題。她指出，也只是在去年，全球范圍內(nèi)的放映業(yè)才開始升級投影設(shè)備來解決這個問題。她還預(yù)測，升級過程在今年年底前將會“緩慢展開”，像杰克遜的《霍比特人》等轟動性3D電影將能在部分影院按導(dǎo)演的愿望以高幀頻放映。

埃爾斯沃思補(bǔ)充說，那些影院通常都可以隨時升級投影系統(tǒng)，因為一些大廠商制造的集成媒體模塊只需要通過軟件更新就能完成放映幀頻的提升。在另外一些情況下，還可以用集成媒體模塊來替換原有的服務(wù)器插入投影系統(tǒng)中，使其能夠放映高幀頻電影。

在SMPTE期刊的文章中，埃爾斯沃思也討論了設(shè)備廠商通過現(xiàn)有的升級途徑能將放映設(shè)備提升到何種性能。她指出，對大多數(shù)大廠商制造的現(xiàn)代系統(tǒng)來說，將幀頻提高到60ftp當(dāng)然不成問題。但是，她也在文章中指出，“跟所有的技術(shù)設(shè)計調(diào)整一樣，有一些對整個系統(tǒng)有影響的微妙問題也需要處理，包括數(shù)字水印、閃光頻率和數(shù)字電影包（DCP）在節(jié)目放映單（SPL）中的轉(zhuǎn)換?！苯谠谶@樣的影院中播放高幀頻電影是可能實現(xiàn)的，但并不會非?？?，也不會那么簡單、一致和天衣無縫。

尋求長久之計

即使可以樂觀地認(rèn)為廠家可以在很短的時間內(nèi)就解決了升級問題，讓一些影院可以在近期就放映杰克遜和卡梅隆的高幀頻電影，埃爾斯沃思仍然強(qiáng)調(diào)說這只是短期的辦法。

她解釋說，長遠(yuǎn)考慮“21DC高幀頻研究組”和其他人應(yīng)該就未來放映系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)壓縮率和最佳的幀頻值范圍達(dá)成共識。這個研究組基本上也是兩條腿走路：一方面在研究對現(xiàn)存的放映設(shè)備可行的改造方法，另一方面也在研究未來的放映系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的標(biāo)準(zhǔn)和功能。

“現(xiàn)有的設(shè)備能夠達(dá)到多高的放映速度，相應(yīng)的壓縮率是多少——這是研究小組正在關(guān)注的問題之一，”埃爾斯沃思解釋說。“還有，長期來看，未來的設(shè)備能否在一個合理的價格內(nèi)帶來預(yù)期的效果和壓縮率。所有在影院中播放的節(jié)目都是經(jīng)過壓縮的，否則的話，圖像會過大，那么將圖像壓縮到什么水平，才能在大銀幕上達(dá)到最佳效果呢？

的確，“21DC高幀頻研究組”的報告中暗示了可行的壓縮辦法。從眼睛的本質(zhì)特性上來說，人眼對于亮度的敏感程度要高于對色彩的敏感程度。這意味著，根據(jù)報告的研究成果，相對于亮度的變化來說，大腦更有可能“在不影響觀察畫面的情況下，忽略了色度的變化。因此，亮度分量對最大傳輸帶寬的要求一般高于色度分量對帶寬的要求。

“現(xiàn)在，根據(jù)SMPTE最近頒布的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，最大壓縮率可以達(dá)到520兆比特/秒?！卑査刮炙佳a(bǔ)充說，“但是，對3D畫面，這個數(shù)值需要翻倍，如果是高幀頻播放，比如48fps，那就得在這個基礎(chǔ)上再翻一倍。保持相同的壓縮率就意味著有翻倍的噪波，如果是4k畫面，就會變得更大。因此，為了得到質(zhì)量更高更好的畫面，就必須輸出每秒2-8倍于常規(guī)畫面的幀頻。這就是研究小組在確定未來系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)上的關(guān)鍵之所在。

迎接挑戰(zhàn)

在可預(yù)見的將來，多數(shù)影院還是會以常規(guī)2D影片的放映為主，而不是3D版本；更多的影院也仍然會是專注放映24fps，而不是高幀頻電影。這個現(xiàn)實就給電影制作者帶來了挑戰(zhàn)：怎能才能最好地針對日常24fsp的放映采集高幀頻素材。事實上，以48fps甚至更高幀頻采集的素材，在現(xiàn)在的24fps放映設(shè)置下肯定會有不匹配的問題。埃爾斯沃思認(rèn)為這會給電影創(chuàng)作者帶來的一個大問題是，整部3D電影要設(shè)法減幀，而3D電影是用雙攝影機(jī)拍攝的。

“這不像4k畫面到2k畫面轉(zhuǎn)化時只需要把分辨率降下來那么簡單。這里的問題是，如果你以48fps的幀頻拍攝，并且每隔一幀丟一幀最終得到每秒24幀畫面，這樣得的畫面效果沒有本來就以24fps幀頻拍攝的畫面的動態(tài)模糊?！彼忉屨f。

“最好的解釋方法就是，每二十四分之一秒，攝影機(jī)的快門完成一次開合，在那二十四分之一秒結(jié)束的毫厘之前拍攝一幀畫面。如果在二十四分之一秒內(nèi)要拍攝兩幀畫面，那么就要在這個時間內(nèi)開合快門兩次，”埃爾斯沃思說，“那么每個圖像在同樣的時間間隔中提供了兩幀畫面，因而也意味著圖像所帶動態(tài)信息的減少。如果間隔抽幀，相鄰的兩幀之間的動態(tài)模糊保留的不完整，畫面看起來就會堅硬、死板。這樣可以得到一個異常清晰的畫面，然而人眼卻習(xí)慣于觀看動態(tài)模糊較為自然的畫面。如果你在看DVD電影時停在某一幀，比如說正好是汽車在行駛的畫面，你會發(fā)現(xiàn)行駛中的汽車的背景是模糊的，這就是我們的眼睛所習(xí)慣的動態(tài)模糊。所以，沒有人想要用48fps拍攝，然后24用fps的速度放映，他們拍的是48fps，就是想要以這個速度放出來。

駛向標(biāo)準(zhǔn)

同由數(shù)字拍攝和放映帶來的許多其他相關(guān)問題一樣，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)狀況將決定高幀頻拍攝和放映能走多快、多遠(yuǎn)和多完全。毫無疑問的是，在技術(shù)上，為了使高幀頻適合3D放映，已經(jīng)做了一系列的認(rèn)真努力。這些由杰克遜、卡梅隆和其他電影人通過他們的實踐做出努力的結(jié)果是，生產(chǎn)商和21DC研究小組正在考慮更重大的研究項目和發(fā)展。

“這些電影人是先鋒——他們現(xiàn)在所做的事情可以給工程技術(shù)人員幫助和反饋，讓他們知道什么可以成為標(biāo)準(zhǔn)而什么不可以，”埃爾斯沃思說。“第一批產(chǎn)品可能包括無法沒標(biāo)準(zhǔn)化的側(cè)面因為制定標(biāo)準(zhǔn)還為時過早，并且那些電影為了適應(yīng)在現(xiàn)在放映會涉及到很多權(quán)變措施。在未來，我們將有希望擁有更適合拍攝和放映這些3D素材的標(biāo)準(zhǔn)，使我們的觀影體驗更好。想想看，所有的科技創(chuàng)新都來源于一些人的先行嘗試，然后當(dāng)你想要普及它的時候，你就會為它創(chuàng)造一個接口標(biāo)準(zhǔn)。這就是科技的發(fā)展歷程，我相信高幀頻技術(shù)也將經(jīng)歷這樣的過程。

即使那樣，產(chǎn)業(yè)觀察家也不指望任何適用于一切“創(chuàng)造性情景和美學(xué)愛好”的萬能高幀頻標(biāo)準(zhǔn)出臺。埃爾斯沃思指出，比如，用于數(shù)字演示的高幀頻技術(shù)絕不會和用于電影的高幀頻技術(shù)相同。因為現(xiàn)在的觀影人群無路如何都已經(jīng)非常習(xí)慣觀看24fps的畫面，所以也一定會有關(guān)于哪一種看起來更好，誰更喜歡哪一種畫面的爭辯。

埃爾斯沃思認(rèn)為，這樣的美學(xué)爭論在一個富有創(chuàng)造性的社會一定不會終止，也不應(yīng)該終止。

她說：“關(guān)于這些，會有很多爭論，會像當(dāng)年人們爭論電影的不同表象一樣，彩色電影、黑白電影、不同的頻道存儲，色彩飽和度的高低，分辨率、2D畫面和3D畫面的對比，等等。不同的幀頻帶來不同的外觀和感受，許多人會發(fā)現(xiàn)它非常棒，其他人則堅持認(rèn)為看起來不對勁或者不夠像電影。再一次，這是又一次引入了新的色彩表達(dá)方式。最終，人們將會鎖定在當(dāng)時經(jīng)濟(jì)允許的情況下適合某一部影片的最佳方式；這樣很好，因為所有人的口味都一致的話也會很無趣的。