數字電影攝影技術原理與實踐

摘 要：隨著科技的日益發展，數字電影攝影技術也逐漸被人們發掘。本文從數字電影攝影技術原理出發，概述了數字電影攝影技術的發展現狀，并提出了數字電影攝影技術的發展前景。

關鍵詞：數字電影 原理 發展現狀 發展前景

世界日新月異，電影的制作也從膠片開始向數字方向轉變，數字電影是在膠片基礎上對電影拍攝、制作和發行的質的飛躍。在當前的科技水平條件下，真正的數字電影仍然只能是一個目標，重點掌握數字電影攝影技術原理，關注目前數字電影存在的問題，在數字電影的實踐中不斷超越，推動數字電影走進日常生活中。

一、數字電影攝影技術原理

1.CCD的數字處理。科技的發展，給人類帶來了數字電影攝影技術。數字電影攝影技術原理是基于CCD技術的攝像機數字技術，是利用半導體實現光電轉換而拍攝而成的。CCD全稱Charge Coupled Device，中文名為電荷耦合器件。CCD輸出的微弱信號在進入編碼器之前經過在CCD組件內進行預放大、嵌位、黑斑補償等一系列處理，然后再送入射頻處理通道進行A/D轉換以及其他視頻處理。預放大使用的預放器在廣播級數字攝像機中所輸出信號的信噪比要高于45dB，否則屏幕將會出現黑白電視中的經典“雪花”，對觀看效果的影響非常大。

2.直流分量的恢復原理。在視頻通道中多采用交流放大器，使直流分量丟失，在復雜的圖像中看不到背景亮度的緩慢變化，造成圖像亮度的畸變。基于電視信號的單極性，只要利用嵌位電路，把經過交流放大器后出現的變化的黑色電平重新嵌在一個電平上，恢復圖像信號的性質。嵌位電路作為直流分量的恢復電路，可以有效消除低頻干擾。

3.電纜校正原理。為了不干擾正常的視頻制作，數字攝像頭與控制臺之間要有一定長度的距離，攝像機通過電纜將圖像信號傳輸給控制臺。電纜的普遍較長，造成它的分布電容和線路電感使圖像信號在傳輸過程中產生嚴重衰減。為了彌補信號在此過程中的衰減，當信號到達信號臺時，必須要通過電纜校正放大器來完成高頻分量的提升處理。

4.黑白斑校正原理。黑斑在圖像上表現為黑色不均勻，白斑是疊加了一個本身均勻的附加信號或是受到了附加信號的調制。根據出現的黑白斑情況，運用抵消原理去除黑白斑，還原現場畫面的真實性。讓數字電影的表達更加真切動人。

5.輪廓校正原理。孔闌效應對信號頻譜的影響極大，具體表現為高端幅頻特性衰減。通過取出衰減圖像的邊緣輪廓進行加工處理，可以有效補償變化銳度的下降，提高圖像清晰度。通過對輪廓進行處理的方式被稱為輪廓校正原理。

6.Y校正電路。為了消除在光電轉換中的Y畸變（光電轉換特性的非線性引起的圖像灰度畸變），必須在傳輸通道中設置Y校正電路，在CCD數字攝像機中隊顯像管的電、光的非線性進行一定的校正。通過在發端采取措施，使傳輸通道在光電轉換中表現出線性的特性，總傳輸特性是線性的，確保了影片的色彩鮮活。

7.彩色校正原理。由于數字攝像機的各個部分的光譜響應曲線沒有負值，彩色圖片會出現大量失真現象，必須相對應進行彩色校正，在此過程中，為了加強影片的藝術效果，還需要人為改變飽和度和色度，進行可變彩色處理。

二、數字電影攝影技術發展現狀

1.傳統膠片技術和數字技術的比較。傳統膠片技術采用的是多層彩色膠片成像原理。通過膠片三原色（紅、綠、藍）對不同顏色的感光原理，將曝光后的膠片通過顯影處理形成人眼可見的影像。傳統膠片技術中，顯像是最重要一環，它受到環境因素和時間因素的強烈影響。在顯像過程中，需要嚴格的工藝控制，對化學反應的過程要具體把握，才能保證影像的真實度。現代數字電影運用半導體器件，通過光電轉換，實現對畫面的捕捉。現代數字技術重點在于運用CCD技術的掌控。運用CCD器件中按照一定規律排列的像素，用電氣將每個相鄰像素連接起來，在拍照時順利產生光電子，并在固態傳感器上形成電子影像。傳統膠片技術重點在于膠片的感光和記錄功能。而現代數字技術中固態傳感器只負責感光，內含相應的儲存設備對影像進行記錄。

2.攝影曝光問題。曝光過度或不足是目前攝影過程中經常出現的問題，攝影師在拍攝過程中，由于節目拍攝領域不同，時間、天氣、光線在不斷發生改變，不同的景物很難在圖片中表現出相應的明暗影調。當景物的亮度范圍過大甚至超出攝像設備允許記錄的有效范圍時，景物在圖片中就不可避免的出現曝光過度和曝光不足的情況。第二，由于攝影師對膠片的標清設備認知度高，而忽略了數字電影攝影設備的高清程度，在光圈的調控方面嚴重失誤，結果只能造成圖片的曝光過度。

3.數字電影特有的影片效果。由于習慣了膠片電影，人們在面對數字電影時表現出了抵抗的情緒。其實數字電影和膠片電影的制作本來就不同，一個借助膠片，一個運用CCD，數字電影應該保持自己獨有的特性，呈現出特有的影片效果。相對于膠片電影，數字電影清晰度達到了質的飛躍。2009年德國阿萊數字技術研究室通過將數字攝影機的CCD像素無線擴大，雖然在色彩上數字電影略輸一籌，但在實驗室最精良的條件下進行的測試發現影像的銳度達到了驚人的細膩度，連毛孔都能看得清清楚楚。同時，數字電影在傳播過程中不會出現質量損失，無論在什么位置，都能保證播放的是一部像素穩定的高質量數字電影。

三、數字電影攝影技術發展前景

1.與膠片相結合，發揮數字電影的特性。雖然數字電影已經有了很大的進步，但是相對于膠片電影，數字電影仍然存在著諸如色彩還原度和飽和度等問題。因此，想拋開膠片去談電影是難以實現的。即使是在科技發達的今天，“數字電影全面取代膠片電影，仍然沒有充足的理由”。在傳統影片中引入數字技術，在電影的拍攝、加工和放映環節加入數字技術，減少了電影發行成本，提高了電影的制作水平，在永久保存電影的征途上跨出了重要的一步。

2.解決曝光問題。色彩是人們的直觀感受，數字電影的曝光問題是當前亟待解決的重要問題。首先，當景物的亮度范圍超過了感光材料的允許范圍時，要根據具體要求，對亮度進行有目的地取舍。一般情況下可以采取中間、亮部和暗部曝光法，“控制”景物亮度。其次，當景物的亮度與感光材料的允許范圍相同時，要注意采取高亮度和低亮度的中間值來進行曝光。保持景物的亮暗變化恰好在允許范圍內，學會控制光圈，注意亮度間距，一定能拍攝出完美的數字電影。

3.合理運用科學技術，推進數字技術發展。數字電影攝影技術是科技進步的產物，是人們在不斷的科學探索中尋找到的。但是目前的數字技術仍然處在初級階段，很多技術還在等待完善。數字電影攝影技術在一定程度上已經出現了非常明顯的優越之處，只要合理運用科學技術，數字電影一定能夠取得更高的成就。

四、結語

隨著科學技術的不斷進步，數字電影在質量上徹底超越膠片電影僅僅只是時間問題。在當前情況下，我們要深入了解數字電影攝影技術，運用好科技力量，解決好阻礙數字電影發展的重要阻礙，保證好數字電影畫面的清晰度，創造出更加完美的數字電影，真正帶動數字電影的全面發展。

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作者簡介：婁世民（1978—），男，單位：紅河學院，職稱：講師，研究方向：攝影。