以科技創新賦能電影產業鏈為電影強國建設注入新動能
——中影自主科技創新成果綜述

傅若清 王蓓 卜樹升 郭峻

1.中國電影集團公司,北京 100080

2.中國電影股份有限公司,北京 100044

1 堅持提高政治站位,引領我國電影科技創新

黨的二十大報告提出,加快實施創新驅動發展戰略,加快實現高水平科技自立自強,加強企業主導的產學研深度融合,強化目標導向,提高科技成果轉化和產業化水平。電影是由藝術、技術、商業三駕馬車共同驅動的藝術形式,技術在其中發揮著十分重要的支撐、推動和服務作用,電影從無聲到有聲、從黑白到彩色、從膠片到數字的歷次飛躍在很大程度上都是技術的飛躍,而電影科技的每一次進步都對提升電影創作和攝制的水平、提高電影音畫質量、改善觀眾觀影體驗產生重要影響。當下,全球電影產業正在加速提質升級,各種新興技術層出不窮,中國電影科技迎來重要戰略機遇期,在電影科技領域進行自主創新顯得尤為緊要。

中影作為國有電影企業,在黨的十八大以來,深入貫徹國家創新驅動發展戰略,積極承擔主體責任,將觀眾的期待和電影強國發展的需要作為努力的方向,緊跟全球電影科技發展新趨勢,以科技創新為己任,專門開辟科技板塊,加大科技創新力度,用科技全面賦能影片的拍攝、制作、放映各環節,對原創關鍵技術進行研發,下屬公司中影電影數字制作基地有限公司(以下簡稱“中影基地”)、中影華夏電影科技(北京)有限公司(以下簡稱“中影CINITY”)、中影巴可(北京)電子有限公司 (以下簡稱“中影巴可”)等形成合力,取得了一系列重要成果,包括LED 虛擬攝制、虛擬現實 (VR)、全景拍攝等創新電影攝制技術；人工智能后期制作、修復技術；CINITY 放映系統核心技術、放映器材設備等。通過自主創新,中影自身實現了可持續發展,也推動了我國電影科技的發展,提升了電影藝術創作、攝制水平和放映質量及水準。

2 堅持核心技術自主研發,科技創新賦能電影全產業鏈

2.1 電影攝制創新:LED虛擬攝制技術

虛擬攝制技術是目前全世界范圍內,影視行業的前沿制作技術。其結合了虛擬現實 (VR)、增強現實(AR)、動作捕捉、攝影機實時定位與實時渲染技術,通過LED 幕墻與智能化燈光系統的結合,使真實的演員與虛擬場景完全融為一體；打破了綠幕、藍幕拍攝的后期合成傳統流程,依托虛幻引擎強大的場景構建、環境模擬、即時渲染等功能讓各部門在攝影棚的可控拍攝環境之內獲得及時反饋,讓創作者所見即所得[1]。

LED 幕墻是LED 虛擬攝制的關鍵設備,隨著我國科技水平的提升,中國企業在全球LED 顯示屏市場的市場份額已占據絕對優勢①,但國外的LED虛擬攝制技術卻更為成熟,相比于國外,國內的LED 虛擬攝制尚處于起步階段。在國外,2019年上映的美劇《曼達洛人》就較為充分地利用了這一技術；在國內,2021年北京電影學院制作、發布了中國首部LED 幕墻虛擬攝制的教學實驗短片《異星救援》,這部時長5分鐘的短片在LED 虛擬攝制方向進行了有益探索。基于此,中影基地在電影虛擬攝制方面持續發力,形成了以下關鍵科技創新成果。

2.1.1 搭建“中影·幻境”LED 全數字虛擬攝制綜合技術平臺

“中影·幻境”是中影基地自主研發的集合多種技術于一體的影視全流程攝制綜合平臺。“中影·幻境”創造性地運用了 “攝影機內特效制作”理念,將智能LED 顯示、攝影機空間定位、虛擬拍攝、動作捕捉、智能燈光、實時摳像、實時調色以及引擎渲染等多個系統進行了融合,擁有遠高于傳統拍攝流程的效率優勢。

圖1 “中影·幻境”應用于京劇電影 《安國夫人》

2.1.2 基于高精度數字孿生的VR 影片制作技術

基于高精度數字孿生的VR 影片制作技術是中影基地自行研發的,將 “數字孿生”(Cyber Physical)技術應用到VR 影片的制作中以達到高寫實、高精度效果的制作技術。此技術用全新的視角進行場景復刻,實現了非傳統平面式的場景展示,擁有更自由的視角和更好的互動體驗。

2022年10月,由中影基地與新華社聯合署名推出、中影基地獨立攝制完成的 《高精度復刻|VR 全景看新時代之美》影片展現了新時代在黨的領導下的“超級工程”與偉大成就,影片還在2022年中國金雞百花電影節首屆“金雞VR 影展”亮相,對VR 這一新形式的電影技術應用與電影內容相結合起到了推廣普及作用。

2.1.3 超高清沉浸式特種影院攝制技術

超高清沉浸式特種影院攝制技術是中影基地自主研發的全視角特種影片拍攝技術,該技術以360度全視角、超高清、全景沉浸式方式進行拍攝,并與后期制作技術相結合,展示出全視角特種影片效果。該技術基于全景三維空間投射原理,解決了多相機實拍與CG 畫面之間的曲面拼接與投射等諸多技術問題,結合了無人機搭載多相機實景拍攝與大量CG 制作,從而實現了應用創新。

作為基層領導干部，要始終堅持以人民為中心的理念。正確認識脫貧后扶具有艱巨性、重要性、緊迫性、復雜性的特點。拓寬發展思路，著力建設一支能擔負起鄉村振興的基層干部隊伍。

在中國共產黨歷史展覽館展現在黨的領導下我國近年來重大工程與科技成果的特種影片《追夢中國》中,中影基地使用此技術完成了影片的攝制工作。

2.2 電影后期制作創新:人工智能圖像處理系統

隨著人工智能 (Artificial Intelligence,AI)技術的不斷發展,智能化離人們越來越近。雖然人工智能在諸如圖像、語音識別、博弈游戲、AI繪畫等領域已經得到廣泛應用,但其在電影領域的研究、應用仍屬于初級階段。2017年,中影基地研發相關軟硬件系統,包括高性能工作站、修復軟件等,將機器學習(ML)、自然語言處理 (NLP)和計算機視覺(CV)等技術應用于影片后期制作、影片修復等方面,形成了重要成果“中影·神思”。

“中影·神思”是基于人工智能的影視圖像處理系統,是專門用于高品質視覺內容生成、分辨率提升、動態范圍提升、幀速率提升、畫質增強、自動修復、老電影黑白上色、自動立體轉制、自動摳像補像、聲音識別、人聲分割、VR、AR 等輻射影視全產業鏈的全新技術。“中影·神思”創新利用大數據、深度學習、生成對抗網絡算法,把人類藝術家的藝術審美轉化為數字模型,實現了人工智能在圖像處理系統中的應用,可以對現實世界中實際影視項目的圖像視頻素材進行去場紋、修復、提升分辨率、增強畫質等自動處理,效率及質量均優于原本繁瑣、易出現失誤的傳統處理方法。

在歷經了大量訓練后,“中影·神思”圖像處理系統正式應用于電影 《厲害了,我的國》中,對原始視頻進行圖像增強處理,成功將分辨率較低、經過壓縮的電視素材進行優化并呈現到電影大銀幕上。之后,“中影·神思”再次在 《我和我的祖國》《保家衛國——抗美援朝光影紀實》等項目中成功應用(圖2)。本項目曾榮獲2018年度廣播影視科技創新獎高新技術研究與開發獎二等獎。

圖2 “中影·神思”應用于電影 《我和我的祖國》

2.3 電影放映技術創新

放映是電影產業中和觀眾接觸最為緊密的環節,高端電影放映產品②為觀眾帶來高品質沉浸式的觀影體驗,并充分反映電影科技的發展水平。在高端放映市場中,票房數和銀幕數的多少可以充分反映該品牌的市場占有率。為反映我國高端放映市場的集中度,本文根據2017-2022年拓普咨詢的統計數據,對歷年排名前四高端影廳票房收入及銀幕數的市場份額求和后,計算其占全國對應指標比,從而計算出各年度的票房、銀幕數CR4值:

由表1、表2中CR4指數和相關數據分析可知:根據哈佛學派產業組織理論③對市場結構的分類,我國的高端電影放映市場屬于寡占II型(即:75%≤CR4＜85%)的市場結構,具體表現為在市場中競爭企業數量有限,品牌的前幾名對市場具有較大的控制力。2017年至2022年,票房和銀幕數CR4數值呈現較為均勻的下降趨勢,這說明隨著中國自主放映品牌的發展,以及中國電影放映科技實力的提升,市場競爭力不斷增強,使得市場格局發生了變化,市場壟斷程度也隨之降低。

表1 2017-2022年高端廳票房數CR4

表2 2017-2022年高端廳銀幕數CR4

在過去很長一段時間,IMAX 擁有尖端的巨幕放映技術。其成立于1967年,有著較長的歷史和全世界范圍的發展經驗。但自數字IMAX 推出至今,市面上已經涌現出十余種放映系統,其中由我國自主研發、具有自主品牌和核心自主知識產權的CINITY 放映系統綜合應用了4K、3D、高亮度、高幀率、高動態范圍、廣色域、沉浸式音頻7大電影放映領域的高新技術,能夠支持4K/3D/120FPS/1250Mbps內容解碼播放,其中2D、3D 放映亮度分別達到36f L 和20～28f L,這些技術的綜合應用在一定程度上打破了技術壁壘和壟斷。

2.3.1 CINITY 放映系統

CINITY 放映系統是由中影主導并與國內相關企業自主設計、擁有核心自主知識產權的國有放映品牌,目前由以下成果組成:CINITY 放映系統、用于制版的CINITY 數字母版制作系統和CINITY AMR (AI Master Reproduction)人工智能母版重制系統、面向科教場館的特大型巨幕CINITY science系統、用于運維管理的CINITY care系統,以及為實現產品標準化而制定的CINITY 放映系統企業標準、CINITY 發行母版和數據包制作標準 (圖3)。

圖3 CINITY 系統構成

CINITY 系統有著新體驗、新標準、新路徑。CINITY 放映系統能使電影畫面更清晰、色彩更絢麗、影像更流暢、動作更連貫、聲音更臨場,大幅度提升電影的逼真度及臨場感,為觀眾帶來極致的沉浸感和代入感以及全新的觀影體驗[2]。為突破傳統數字電影放映系統在高亮度、高分辨率、高幀率、高碼率、水印嵌入等視頻數據處理方面的技術瓶頸問題,實現CINITY 放映系統的集中控制管理和智能化操作,技術團隊對科研難題進行了研發攻堅,申請中國專利5項、中國香港專利1項和美國專利1項。

在標準方面,2022 年,中影CINITY 發布《CINITY 數字電影放映系統和影廳技術要求及測量方法》 《CINITY 數字電影發行母版和打包技術要求》兩項企業標準,兩項標準共108 項技術條款,不僅完全符合國際、國內電影技術標準,其中54項高于現行行業標準,7項為行業創新標準,如同時達到4K/120FPS、高亮3D 等幾項核心技術指標全球首創并一直保持領先,對未來相關行業標準的制定提供了支持和參考[3]。

在發展路徑方面,區別于單純的電影放映系統,中影將從CINITY 放映系統出發,貫穿影片拍攝、制作環節,開發CINITY 攝影機系統、全新拍攝方式與CINITY 后期制作系統,傾力打造一條高新技術格式電影產業鏈。

截至2022年12月,中影共制作上映了154部CINITY 影片,在這154部影片中,有17部高幀率影片。通過與片方深入擴展合作以及應用CINITY AMR 母版重制技術,近期上映的 《流浪地球2》《阿凡達:水之道》 (圖4、圖5),以及待上映的《偉大的勝利》《沙丘2》《速度與激情10》等兼具商業和觀賞價值的國內外重要影片都選擇了CINITY版本。

圖4 CINITY 系統為 《阿凡達:水之道》首映儀式提供獨家放映技術支持

圖5 CINITY 高幀率拍攝技術應用于 《流浪地球2》

2022年11月,CINITY加快國內影院布局步伐,與橫店影視達成協議,在其院線基礎上擴升20個以上CINITY 影廳,覆蓋山東、天津、江蘇、福建、湖北、湖南、四川、貴州、云南等全國17 個東、中、西部省/直轄市,且全部為250座以上的大型影廳,其中大部分城市為CINITY 首次進駐。2022年12月7日,CINITY 與萬達電影達成合作,萬達電影將增建100個CINITY 影廳。截止2022年12月16日,全國已建設配備CINITY 放映系統的影廳120個,待建影廳89個,覆蓋全國27個省/直轄市,66個城市。

2.3.2 支持高技術格式、透聲的LED 電影屏幕

中影旗下的中國電影器材有限責任公司正在組織中影CINITY、中影巴可④研發高新技術格式電影中影CINITY LED 影院放映系統以支持CINITY 高動態范圍 (HDR)、高幀率等高新技術格式的電影放映。通過與國內企業合作,在LED 屏幕創新實現高新技術格式電影指標:分辨率≥4K、白場峰值亮度≥500nit、視頻顯示幀率≥120FPS、順序對比度≥100,000∶1 (采用標準測試流程和工具)、支持JPEG 2000、高新技術格式電影視頻播放碼率≥1000Mbps。2022年3月,數字電影倡導組織(Digital Cinema Initiatives,DCI)發布了直顯電影屏標準 《直接顯示數字電影補充條款》 (Direct View Display D-Cinema Addendum)1.0 版,中影將對應該標準,研發完全滿足DCI要求的CINITY LED 電影屏。CINITY 系統也將在電影制版中使用所研發的LED 4K 屏幕作為標準監視屏。

除此之外,中影巴可正在研制可透聲LED 顯示屏,充分利用各發光像素之間有限的空間來設置透聲孔,配合特制的音響號角達到良好的透聲效果,解決目前LED 電影屏的聲畫定位問題。

除上述科技創新外,中影旗下中影環球(北京)科技有限公司、北京中影博圣影視科技有限公司、中影南京影視設備有限公司等也形成了相應的多項專利與技術。如有關影院智慧放映、電影服務器播放列表更新、影片放映控制、影片自動排期、映前廣告跳播、播放故障處理等專利以及私人影院播放管理系統、4D 影院座椅控制系統、新型影院放映窗、影院銀幕升降設備等軟硬件系統,在豐富產業鏈的同時創造了經濟效益。

3 自信自強展望未來,電影科技創新大有可為

新時代肩負新使命,新征程展現新作為。立足電影新發展階段,中影將深入貫徹落實黨的二十大報告精神,以《“十四五”中國電影發展規劃》為指引,堅持以人民為中心的發展理念,在全產業鏈進行多維度的科技創新。

3.1 加強科研創新和應用推廣,打造高新技術格式電影產業鏈

第一階段,完成CINITY 影院放映系統的研發和應用；第二階段,圍繞CINITY 品牌向產業鏈各環節延伸,初步實現產業重點環節的全覆蓋,形成完善的品牌和較大的市場規模,服務電影強國建設；第三階段,在取得較大市場規模的基礎上,持續推動新技術發展,制定和輸出高新技術格式電影產業鏈技術標準體系,推動相關技術的全球化推廣應用。[4]

3.2 緊跟科技時代步伐,扎實推進電影制作工業化建設

繼續研發LED 全數字虛擬攝制技術,加強并完善“中影·幻境”用于虛擬攝制的Mini LED 小間距顯示屏、控制系統、渲染服務器三個方面的技術成果,將LED 顯示系統更加廣泛、高效地應用于電影級別的虛擬攝制中。

研發高逼真孿生數字人制作系統。該系統將以數字人、元宇宙等技術發展為背景,利用結構光、深度相機、陣列相機、多光譜、光場等不同掃描技術,充分結合每種掃描技術特長,同時結合AI相關技術,以達到按需定制的超寫實數字角色制作要求。

打造高精度道具數字化制作云平臺。隨著3D打印技術日益成熟,其將為影視制作創造更多的可能性,中影將以數字置景項目為基礎,發揮行業優勢,根據行業工作特性,建立數據云平臺,通過數據整合,建立云端數據庫,將數據按不同類型進行分類,使數據與3D 打印工廠設備進行遠程連接,驅動設備進行遠程打印。同時,云平臺內計劃實現3D 打印模型、影視場景、影視道具、數字展館等,形成完整的數字物理道具制作系統。

3.3 面向新算力時代研發大文件傳輸技術,為新發行方式做好牢固基建

近年來,國家大力建設全國網絡環境,不斷提高基礎網絡帶寬,中影積極響應 “東數西算”國家戰略,探索“衛星+網絡”的影片傳輸方式,以替代傳統郵寄硬盤發行為目標研究衛星和互聯網大文件數據傳輸技術,提高傳輸效率及安全性,在影院原有系統的基礎上實現影片傳輸網絡化和信息化。

3.4 把握技術趨勢,探索VR觀影新模式

中影旗下華龍電影數字制作有限公司正在組織實施、建設VR 觀影新模式并推進VR 電影產業標準化發展,提出具有國際領先水平的VR 影院建設規范,并吸引世界優秀VR 電影制片方加入,創造高水準VR 電影觀影體驗,推進VR 電影產業健康發展。

3.5 積極服務國家鄉村振興戰略,自主研發農村公益電影放映播放服務器、一體機

中影正在研究的放映播放服務器和一體機符合中央宣傳部電影數字節目管理中心技術要求和GY/T 251-2011 《數字電影流動放映系統技術要求和測量方法》技術標準,按照全新方式進行加密,融合高速移動互聯網技術與GPS/北斗定位系統等技術。未來還將在服務器基礎上集成放映模塊,開發農村公益電影放映一體機,為深入農村地區舉辦重大主題及公益電影放映活動打下堅實基礎,發揮中影農村電影國家隊的技術推動作用。

觀眾的期待、產業的需求就是中影努力的方向。未來,中影將堅持以人民為中心,以科技創新賦能電影產業鏈,全面提高電影制作和放映質量,給觀眾提供更加多樣、更高品質的沉浸式觀影體驗,為電影強國建設注入新動能。

注釋

①根據集邦咨詢 (Trend Force)統計,2020年全球LED顯示屏市場份額排名前十的企業中,除了達科電子和三星電子以外,其余均系中國企業。

②本文所指高端放映產品特指CINITY、IMAX、中國巨幕、XLAND、杜比影廳、LUXE、POLYMAX、PRIME、STARX、STAR-MAX、GMAX。

③美國學者、哈佛大學教授貝恩、梅森、謝勒等在20 世紀30年代建立了一套產業組織分析體系,即哈佛學派的產業組織理論,該理論可應用于市場結構分析,集中度指標可以衡量市場壟斷程度,集中度越高市場壟斷程度越高。

④中影巴可成立于2011年,由比利時巴可公司旗下兩家子公司與中國電影股份有限公司子公司中國電影器材有限責任公司合資成立。