略論數字電影放映中的光學技術

（哈爾濱市呼蘭區電影院,黑龍江 哈爾濱 150025）

數字電影放映系統，已經徹底代替膠片放映系統，成為現代電影產業技術發展的主流方向。一方面，數字電影應用大量光學技術，其畫面質感、色度、色差等方面系數均符合相應的要求和標準，另一方面，現代社會對電影的要求和期待相對較高，數字電影的發展，滿足了社會大眾的基本需求，符合時代的發展軌跡。因此，開展數字電影放映系統的研究和創新，有助于促進現代電影產業的技術發展。

1 數字電影放映系統與光學技術的概念

1.1 數字電影放映系統

隨著膠片電影徹底淡出世界歷史舞臺，數字電影成為電影界的主流。數字電影放映系統，經歷數代的更新和發展，已經實現6K分辨率的播放成效，同時在部分區域開始發展和普及[1]。數字電影放映系統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需要相應的膠片，只需要借助互聯網將影像資料進行傳輸，等到特定的時間，電影發行單位提供對應鑰匙對傳輸影片進行解鎖，從而能夠實現電影的有效播放。數字電影的出現，為現代社會的發展提供了多元化的發展理念，特別是數字電影的清晰程度、制作成本以及覆蓋范圍等，都能夠有效促進電影產業的快速發展。而數字電影放映系統，不僅實現了技術的有效升級，同時還能夠最大程度降低電影播放的事故率。例如，以膠片電影播放機為例，膠片電影放映系統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行有效的保護，確保膠片電影使用壽命。數字電影播放系統，完全不必考量對應的因素和問題，數字電影能夠實現長周期的使用，并且還能夠保證多次播放后，電影播放效果不會產生任何的變化。隨著電影產業的發展，數字電影已經得到進一步升級和優化，其中IMAX-3D成為數字電影的行業里程碑，不僅能夠展現出絕佳的電影效果，同時還能夠將現代電影播放系統的多種技術進行融合和創新，體現數字電影播放系統的魅力和價值。例如，數字電影系統融合放映機、服務器、衛星傳輸系統、光纖傳輸系統、硬盤、操作系統等一系列技術，能夠實現多元化的管理和操作，進一步提升電影播放的成效和觀感體驗，具有不可估量的意義和價值[2]。

1.2 光學技術

現代科學技術領域對光學技術的應用極為重視。例如我國被國外勢力“掐脖子”的“光刻機”事件，正是光學技術的重要分支。光學技術涉及領域龐雜，光學儀器、光學設計、光學測量、光學材料、薄膜光學、非線性光學、激光技術與激光器、導波光學、光纖與集成光學等都是光學技術的重要組成部分。而電影放映技術，也是光學技術的集成技術。首先，光本身是一種特殊的物質形態，在電影放映系統中，大多是借助電影放映機實現電影的投影和播放，而電影放映機根據自身設備的等級與功能，決定電影的放映質量。放映功能展現的技術，主要是由光與其他物質共同作用的結果，并且不同的作用角度以及作用方式，能夠展現出不同的作用效果。其次，光學技術的發展，為現代電影產業提供了多種發展方向。一方面，光學技術為現代電影產業提供了新的成像技術，能夠實現拍攝畫面的高度還原；另一方面，光學技術的應用，能夠提升電影播放設備的使用壽命，降低電影設備的使用成本，特別是與傳統膠片電影相比，影像資料不會出現任何的損失，具有傳統膠片電影無可比擬的優勢。再次，光學技術的應用，為電影產業的發展，提供了重要的技術支持與指導，特別是數字電影鑰匙技術的研發，能夠實現全國大范圍同時段的快速上映，減少膠片等設備的運輸問題，提升了電影播放的保密特性，降低了類似傳統膠片的流出風險[3]。因此，光學技術本身具有一定前沿性和技術性，融合數字電影領域，能夠實現多方面的改善和提升，具有不可估量的意義和價值。

2 光學技術在數字電影放映系統中的應用

2.1 光學技術在數字電影投影成像中應用

光學技術的創新發展，在數字電影放映系統中展現出非同一般的成效。數字電影播放系統最為常見的技術有三種：數字光學處理技術、液晶顯示技術以及直接光方法技術。以數字光處理技術為例，借助數字顯微鏡片，以半導體晶片的“偶極”效應為核心，促進電路能夠圍繞某一軸體進行偏轉，并且在轉向過程中以某種規律的形態進行，從而形成對晶片轉向的控制，當以一段連貫性的微晶控制操作時，對應的光線會產生不同的反射，將所有反射進行結合，形成數字電影的基本形態。該技術的應用，雖然看似簡單，但是需要大量的技術協同配合，尤其是大量光學元件的使用，要務必確保構件的精準化和精確化，才能確保電影的放映質量。數字電影放映系統，融合光學技術，能夠在色彩上實現最大程度的還原，光學技術將投影成像的效果進一步提升和優化，特別是電影中的大量色彩，在進行影像投影過程中，需要將藍、綠、紅三種基礎顏色，進行不同程度的合成和調整。彩色圖像的顯現，本身需要濾光片的作用，同時還需要旋轉頻率達到60Hz，從而能夠展現出180個彩色場，并且在對顏色的模式、順序進行處理時，會解讀為RGB數據，根據不同的順序儲存到系統的DMD中，然后彩色輪回接受聚光系統中的所有白鋼，以單色的形式照射到DMD表面，結合彩色輪的持續性旋轉，以藍、綠、紅三種顏色為基礎，有序投射到DMD表面，形成對應的圖像[4]。基于電影信號與彩色輪保持一定的轉動頻率，當紅光投射到DMD表面時，微晶會對紅色光的整體照射強度以及投射位置進行綜合的分析和處理，根據對應的顏色信息，確定設備的開啟和關閉，而其他兩種光也是同樣的道理進行投射，從而當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，因此構成了數字電影圖像的基本形態，能夠讓人類肉眼對成像內容進行短暫停留，并以三色光進行綜合分析，從而實現彩色圖形的有效形成。當微鏡處于開啟模式后，投射以及聚焦的鏡頭，能夠將微晶反射的光線，以某種固定路徑投射到大銀幕上，形成電影投影效果，當關閉微晶時，會減少無效光線的影響。以上結構的應用，數字技術功不可沒。

2.2 光學技術在投影終端鏡頭中的實際應用

首先，光學技術的應用，需要良好的光學環境。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，能夠將光的傳輸路徑全部遮擋，而空氣中的灰塵、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、高溫環境都會影響數字電影的投影效果。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，光的傳播環境對于最終的效果影響極大。現代光學技術的應用，需要充分考慮傳播環境的直接影響和間接影響。另外，數字電影的投影設備，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，需要考慮投射靶面的大小、光投射距離等一系列參數，進而確保電影終端設備的投影效果。數字電影投影系統中需要考慮的因素眾多，任何一種影響因子的存在，都能夠導致投影效果大打折扣。例如，不少影院的投影燈光照明度不足，進而導致圖像形成后存在亮度不足等問題，觀眾觀看完畢后，眼部會出現極度的疲勞情況，影響觀影體驗。只有當圖像的照明度超過5 000lx，才能夠保證對應的觀影效果，因此通常采用氙燈等設備。需要注意的是，氙燈需要對應的使用溫度才能實現設備的使用功能。

其次，光學技術的應用，不僅需要確定鏡頭焦距，還要融合投影設備的基本性能。以投影設備的像素為例，我國目前大多數影院使用的投影設備主要為1K左右的范圍，部分區域實現2K或者4K等級，極個別影院達到6k的投影效果。因此，不同的設備等級，對應的投影效果也截然不同。通常投影的距離基本數據范圍固定，距離并不是真正影響投影成像的主要因素。例如，以DP100設備為例，我國大部分的電影院都能夠達到相應的投影距離需求，但是受投影終端型號的影響，焦距對應的型號有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備的投影效果。基于設備成本的考慮，變焦鏡頭種類應用相對較少，主要原因是該技術的成本較高，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備的主要原因[1]。

再次，光學技術的發展，對鏡頭設備的要求進一步增加，當鏡頭存在一定的技術極限時，對應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，基于鏡頭的設計相對簡單，當鏡頭的焦距超過40 mm時，焦距比例會達到3以上，電影設備務必要選擇遠心光路鏡頭。該型號的鏡頭孔徑相對較小，鏡頭還要承受6 000lx的光照和高溫環境，設計難度較大，一直是行業的技術研發焦點。借助遠心光路能夠實現分離式的改進成效，從而滿足傳輸終端的基本需求[2]。

2.3 光學技術在像差處理中的應用

像差，是光學領域中重要內容，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，主要是由鏡頭材料的折射率與波長形成的一定的函數關系中產生對應的像差。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備不夠精密或者由于人為因素引發的投影問題產生，主要有球面像差、彗形像差、像散、像場彎曲和畸變五種。當投影終端設備發出的光線聚焦于地面感光膜時，會引發影像變形，最終導致圖像模糊不清。像差的出現，不僅僅會影響到電影終端設備的使用，同時對觀眾的觀感體驗也影響巨大，特別是在一些重要的鏡頭畫面，像差問題的出現，對電影的整體性和觀賞性造成極為惡劣的破壞。現代光學技術的發展，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，需要引起重視和關注[3]。

3 光學技術在數字電影放映領域的發展趨勢

雖然數字電影技術日新月異，對應的光學技術應用廣泛，但是目前數字電影放映領域存在大量的基礎壁壘。其一是數字電影放映設備的技術壁壘。數字電影本身是一項還原技術，無論其技術如何發展，都是無限接近于拍攝的影像，無法做到真實畫面的有效還原，而隨著4K、6K等影像設備的應用，雖然能夠提升人類肉眼的觀感效果，但是與畫面的真實情況依然存在一定的距離。因此，光學技術發展依然存在較大的提升空間。其二是現代數字電影投影技術的干擾因素影響眾多，包括投影設備、電影屏幕、投射間距等一系列因素，都需要對其進行深入的研究和發展。例如，不少影院的投影設備已經應用新的投影技術——裸眼3D投影技術，能夠為觀眾提供最佳的投影效果，并且立體感、畫面質感以及畫面聯動成效等均有所提升。現代數字電影的發展，一方面，對電影的質感和觀感提出明確的要求，需要對應的光學技術不斷發展和應用，另一方面，數字電影會從大屏幕走向小屏幕，對數字電影放映設備的要求進一步提升，尤其是對周邊環境的抗干擾能力、不同間距的自動化調節能力以及不良色差的自動過濾能力，都是未來發展和研究的重要內容[4]。

4 結語

綜上所述，光學技術的發展，為現代數字電影產業帶來新的光明和希望，同時隨著多種光學技術的應用，為數字電影終端設備的發展，提供了多種可能性，特別是立體化的呈現效果，提升電影內容的質感和觀感，能夠滿足社會大眾的強烈需求，同時還能夠最大程度提升觀影的整體體驗，是現代社會發展的必然趨勢。