电影技术发展历程

解读数字电影--电影技术发展简史等

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解读数字电影

本文包括如下内容：

电影的技术发展简史；

数字电影的原理——比特和取样；

数字母版的制作；

节目的传输；

数字影院的设备；

压缩；

加/解密与防盗版；

好莱坞大公司的动作；

数字影院的其它应用

应该指出的是，有些数据和理论都是在去年整理的，而随着技术发展的日新月异，半年之后的今天又有些变化了。

电影技术发展简史

电影自诞生日起就以它独特的方式融会艺术和技术

为了真正地去预见电影的未来，了解电影的技术发展史是很重要的。

伊斯曼及爱迪生

今天的电影放映业是以35mm的胶片电影的发行和放映为核心运转的，这是现代史上寿命最长的技术标准，超过了100年。这一切始于1891年，是从 William Kennedy Lauren Dickson向乔治?伊斯曼订购35mm宽的赛璐珞硝酸胶片，并在托马斯?爱迪生原始的Kinetograph摄像机上运行时开始的。5年之后，35mm胶片再次用于美国的首次电影放映中，当时是在纽约的Koster、Bial用Vitascope放映机放映的一系列几分钟长的短片。

在一开始，电影放映是一种危险的生意。由于电尚未出现，氢氧燃烧的“灰光”（limelight）灯用来放映高度易燃的赛璐珞胶片。碳弧灯很快取代了灰光灯，安全性提高了一些。直到1915年电动马达出现之前，电影一直是手摇以每秒16格放映的。此后，更长的故事片生产出来。到1920年，电影成了全世界主要的娱乐形式。每星期6500万美国人走进超过15,000家电影院——当时最时髦且豪华的场所。

从默片到有声电影

所谓的默片在其鼎盛时代也常常有音乐或者声效相伴，1926年8月，由约翰?巴利摩尔主演的《唐?璜》在纽约的华纳剧院首映，这次首映采用了 Vitaphone声音系统，以每秒331/3转唱片来使电影声画同步。新的发明很快就跟来了，1927年10月华纳公司的《爵士歌王》敲响了默片的丧钟。

到1930年为止，只有5%的好莱坞的影片还是默片，华纳兄弟采用了更方便的由Western Electric开发的胶片携载声音的技术，这一技术需要采用每秒24格的放映速度，从而诞生了这一今天仍然采用的标准。这一变化彻底改变了电影胶片的形态。

35mm 默片的满画面大致是正方形的，比例是1.33:1 (或4:3，象电视画面)，1927年最早的声音印在胶片上时是1.21:1。1932年，制片商和放映商联合建立了胶片上声音轨迹宽度的标准，从而创造了新的1.37:1比例。随着这一整个业界技术方针的确立，电影中的对白、歌舞急剧增加，在30年代，电影观众增加了一倍。

电影工业继续寻找新的发展，很快，就开始经历彩色电影，开始了一个新的时代。

逼真的色彩

自 1896年开始，许多简单但是富创造性的彩色处理都应用过，但在1915年，卡尔摩（Herbert T. Kalmus）博士建立了特艺色（Technicolor）公司，提供了独特的双色处理技术，结合红、绿两层颜色来模拟全色。这一技术首次应用于1922 年电影《The Toll of the Sea》，获得了250,000美元的收入——在当时是不可想象的。

特艺色既而开发了“三色染印法”，需要用特殊的摄影机分别在三卷影片上同步拍摄图像——分别记录蓝、红、绿色——之后再结合到一卷胶片上以得到更自然的颜色。这一技术首次应用于沃尔特?迪斯尼1932年的动画片《Flowers and Trees》，这是该公司第一部获得奥斯卡奖的影片，第一次应用于故事片中是1935年发行的《Becky Sharp》，从而树立了特艺色公司在好莱坞首席彩色洗印作品供应商的地位。从1935到1936年，该公司发行的胶片从2200万到3700万尺。特艺色的技术主要应用于象《白雪公主》(1937)这样的动画片以及《乱世佳人》(1939)这样的巨片中，因为特艺色的摄影机重达500磅，需要很强的照明以得到完全的曝光。

50年代初，柯达公司的单带伊斯曼彩色胶片处理技术——将三层染色集中在一卷胶片上——结束了特艺色在色彩处理方面的垄断，在短短几年中，伊斯曼彩色胶片在全世界得到了广泛的应用。此外，安全的醋酸片基取代了易燃的硝酸片基。1955年发行影片中的一半都应用了伊斯曼彩色胶片处理技术，从而使其成为其它彩色处理技术的基础，如Warnercolor、Color by De Luxe、Metrocolor以及Pathecolor。

但电影院很快就遇到了新的障碍，由于电视进入了美国家庭，观众人次从1948年的9千万下降到1952年的5千1百万。

立体电影与宽银幕电影

用于区分影院与小的电视屏幕，并将观众重新吸引回到影院的技术之一就是三维（3-D）技术。用特殊的偏色眼镜制造深度感的低预算影片《Bwana Devil》于1952年11月放映并创下了票房纪录，采用两台放映机同步放映。尽管在18个月中发行了包括《Dial M for Murder》、《House of Wax》等超过50部三维立体电影，但很快这一格式的影片就被放弃了。（80年代早期3-D电影又曾出现过，但很快也完了。）

由于继续受到电视的威胁，电影摄制者们致力于将银幕做得尽可能大，采用了包括宽银幕、大格式（70mm）技术来制作史诗式的电影。

Cinerama（西涅拉玛型立体声宽银幕电影）技术是最不寻常的一项革新，发明家Fred Waller于1952年采用三台同步35mm放映机在一块弧度很大的银幕上放映出了2.59:1的画面。5条磁性立体声带协助完

成了身临其境的感觉。但由于Cinerama拍摄用的摄影机的体积庞大，只有1962年的两部影片《How the West Was Won》、《The Wonderful World of the Brothers Grimm》采用了这种格式。

30年代，Henri Chretien就开发出了CinemaScope宽银幕技术，并由20世纪福克斯公司在50年代获得了专利使用权。CinemaScope是一种更实用的宽银幕处理技术，在电影拍摄中，应用特殊的变形镜头将2.35:1的全景式画面压缩到1.33:1的35mm胶片上。同种镜头安装在放映机上并在放映中展宽横向压缩的图像。福克斯公司采用这一技术拍摄了《The Robe》(1953)，获得了巨大的成功，从而让影院都开始在放映机上安装了新的宽银幕变形镜头。

在一年之内，所有主要的制片厂都采用了CinemaScope技术及其4声道立体声，到1957年，美国85%的影院都安装了CinemaScope技术的设备。

这一时期还有其它的宽银幕格式，其中很多都采用了70mm胶片来提高图像质量。包括Ultra Panavision 70 (《阿拉伯的劳伦斯》)、Technirama (《El Cid》)以及VistaVision (《Vertigo》)，此外还有制片人Mike Todd所谓的Todd AO技术，采用了6条磁性立体声带，于其1955年上映的影片《俄克拉荷马》中首次应用。

尽管目前超过900张银幕都装备了70mm影片的放映设备，但这一格式却很少用。一些独树一帜的人之所以还采用这种格式主要是为了声音。1997年詹姆士?卡梅隆的《泰坦尼克号》是主要制片厂所发行的最后一部70mm影片。

多厅影院时代

尽管制片和放映技术自默片时代不断地迅速发展，但影院及影院中的放映技术却一直不变。但在1963年7月12日，Durwood影院的Stanley Durwood在堪萨斯城的Ward Parkway购物中心开办了第一家两块银幕的多厅影院。Durwood影院随后发展为AMC院线公司，而多厅影院的概念则开始流行起来。到了1969 年，前露天影院院线General Cinema公司将重点转移到在购物中心开办多厅影院。

新设计的多厅影院建筑中的放映室中开始出现了大功率的氙灯以及自动化的放映循环片盘，不但淘汰了双机放映方式，同时也将专业的放映员淘汰了。如今一个操作员就可运转整个多厅影院。到了90年代末，在美国有超过23,000张银幕，放映商开始建多达30个观众厅的多厅影院，在同一屋顶下为几千个观众放映十几部影片。

同时，电影银幕再一次变得更大了。1967年，Imax公司为蒙特利尔展览会制造了第一台15片孔70mm大格式(LF)放映机，并在1970年制造了第一台摄影机。MacGillivray-Freeman电影公司制作的记述了航空史的影片《飞翔》首次采用了Imax的大格式，有超过1百万的观众观看了这部影片，到目前为止，总收入超过了1.5亿美元，成为有史以来最成功的记录片。现在全

世界有大约300家大格式影院，主要是由Imax和其主要的竞争对手 Iwerks 建造的。

数字立体声

上个世纪后25年的革新主要集中在声音质量领域。70年代 Dolby实验室研制了其降噪技术后发生了质的飞跃，在录音时采用新的形式对音频信号进行了压缩和扩展编码，并在放映时进行解码。这一技术首次应用于影片1971年的影片《发条橙子》。

1975年Dolby开发了更具实用性的四声道光学立体声影片格式，1977年发行的取得了巨大成功的科幻影片《第三类接触》和《星球大战》，采用Dolby Stereo技术，提高了公众对高品质音响的兴趣，同时也推动许多影院开始安装Dolby声音系统。

Dolby紧接着开发了其数字频谱录音(SR)系统，采用比特率缩减在35mm电影胶片上制造了完全分离的光学声迹，同时，也保证了与仍在影院中使用的模拟系统的兼容性。

为保障影院的声音，乔治?卢卡斯为1983年发行的《星球大战IV——斋代武士归来》开发了THX影院认证程序。为了保证对放映和还音设备的调试之后还能拥有高质量的放映效果，THX与所有声音系统兼容，并在超过300部影片和超过2,000家影院中获得应用。

1993 年，另外两家公司在影院声音方面走上舞台并扮演重要角色：DTS开发了6声道数字声，并应用在史蒂文?斯皮尔伯格的《侏罗纪公园》中；索尼公司开发了8声道数字声SDDS，在35mm胶片的两个片边记录声音，首次应用于影片《最后的动作英雄》中。SDDS使用安装于35毫米放映机上的读取器和解码器和胶片的数字录音声道来获得数字声音信号流。

声音在数字化领域中的位置已经很稳固了，制造可行的、高质量电子图像放映成为下一步目标——而且已经经过长时间的尝试。

1941年，RCA采用叫做Eidophore放映设备在纽约展示了电子电影。在50年代，另外一种在卡车中的流动工作站中广播的Electronovision，在一些地方用做体育赛事和电影放映中。

数字电影

1999 年6月1日，第一部商业放映的数字电影在美国的6家影院中出现了，放映了《星球大战I——幽灵的威胁》。在一个月的放映中采用了基于世界上最大半导体生产商德州仪器公司的数字光学处理器(DLP)芯片技术的放映机，同时，采用了图像光学序列(ILA)技术的休斯/JVC视频放映机的原型机在一些特定的影院也成功放映了《幽灵的威胁》和《理想丈夫》。1999年，迪斯尼公司为12家美国影院安装了DLP放映机，以数字方式放映了《玩具总动员2》、《火星任务》以及《Bicentennial Man》。

很快，更多的数字方面的里程碑出现了：2000年6月，数字电影首次通过网络进行了传输，将动画片《Titan A.E.》从好莱坞的制片厂传输到亚特

兰大的SuperComm展览中。同年3月，电影首次进行了应用性的卫星传输并数字化放映，波音数字电影公司在年度 ShoWest展览会上传输了电影《Spy Kids》。7月，在加州的环球制片厂的数字影院中放映了《侏罗纪公园III》，THX数字服务公司将整部电影以及多声道的音频内容压缩并刻录到13张 DVD-R上，并下载到每家影院的服务器上。

尽管取得了这些进展，但美国30,000家影院只有38家现在成为数字影院。

Dolby、 DTS和Sony正注视着数字电影的发展，并与不同的标准委员会合作。2001年，DTS推出了其分两步的模拟-数字音频处理器以及一个直接投射在银幕上的影院字幕系统；获得了德州仪器公司DLP授权的Christie、Barco以及Imax都推出了成功的数字放映机；柯达公司在好莱坞依托美国主要制片厂建立了数字电影图像技术中心(ITC)和娱乐技术中心(ETC)，在好莱坞太平洋电影院建立了数字电影实验室。

尽管缓慢，但电影的未来已经出现了，回望过去的一个世纪，这一旅程将是漫长的，旅途中将充斥着可笑的错误和灿烂的革新。

比特和取样——定义数字电影

必须以数字的形式进行是在数字影院中放映电影面临的最大挑战。这就意味着那些内容丰富、色彩斑斓的、细致入微的赛璐珞胶片上承载的图像必须由那些单调、非黑即白的0和1来重新记录和放映。这是如何做到的呢？怎样把一部以模拟形式生成的影片数字化？而数字到底是什么呢？

实际上，每个人都有一个数字转换器——一个数字计算器——它就在双手和双脚上。在韦伯字典中，Digital就是计数的意思，我们可以推断出世界上第一个数字转换器是由真正的数字——手指和脚趾——组成的。而对于信息时代的人们，它还有其它的含义，如离散、二进制、取样率甚至是清晰的声音等等。

当你用手指和脚趾进行计算的时候，会出现一个有趣的现象，你不可能有2 1/4个手指。不管你用2个或3个手指来计算。如果你有一个手指断了一截，出于计算的目的，你还是会将那个残指等同于整数1。

数字化数据和它的对头——模拟信息之间最大的区别就是，模拟信息是连续的，而数字信息是离散的。当然了，世界是一个模拟的，人类和他们自身的感觉也是模拟的。所以数字化的比特流必须经过转化，还原为模拟的形式才能为人们看到和听到。否则，我们将看不到图像也听不到声音，通过看一大堆0和1来欣赏一部影片会让任何人都会感觉到不可思议。

一个11岁的男孩子经常会抱怨数字显示的电子表：“我不能告诉你现在确切的时间!”这就直接一语道出了数字和模拟的数据之间的本质区别。理解这一区别的最

好的方法就是把他们当作展示同一实际事物的不同方式。

看一看两种手表的外观，数字表显示是一个单独的、离散的时间点，而模拟表的则显示了连续的时间。这是一种模拟地球围绕着太阳转。在一种古老的压缩方式中，钟面可以通过两个完整的圆周循环来显示白天、黑夜各12个小时。

尽管数字所表现的不是连续的，如果离散的信息经过足够的处理，人们会把离散的数据微小的增量当作连续的来看。换句话说，这就是古老的走马灯式的概念。在模拟世界中，这种视觉错觉就是我们将电影的各个画幅和视频信号的各个区域当作连续动作的原理。而这在数字领域中一样行得通。

你的“比特预算”有多大？

有三种制作数字电影的方法：用数字摄影机拍摄；或者是先使用胶片拍摄、然后扫描到计算机中；还有就是直接用计算机制作（如动画片）。用行话来说，这三种处理方式都属于“捕捉阶段（acquisition phase）。”

数字摄影机的商业性的应用直到前三年才开始，而直到近几年来才出现在电影制作者的工具箱中。尽管理论上说数字化拍摄的出发点很好，但要突破目前的技术水平带来的限制，还有很长的一段路。

电影摄影师和其他一些电影影像方面的专家对影像进行评价是基于对比度和分辨率。他们使用的一个工具是“影片响应曲线”，它通过光圈设置或者f值来描述给出的电影胶片的感光度。一般来说，35mm原底的动态范围应为9个f值。而在翻印为中间负片和中间正片并经过冲洗发行之后，整个过程之间的损失会使其的范围衰减到7个f值。

曾担任ILM工业光魔实验室扫描部门总监的Josh Pines先生说，如今这一代的数字摄影机捕捉影像使用的动态范围大约是3个f值。把摄像效果最大化能使其动态范围达到个7f值，即与发行影片拷贝大致相同。技术人员目前正在努力研制出动态范围可以达到10到12个f值的新一代摄影机。在2002年美国的ShoWest和NAB展览会上，松下公司等都推出了新的24P应用性数字摄影机。

尽管如此，数字化拍摄还是有很多先进性的。对于特技效果影片，可以因为减少扫描到计算机的操作步骤而提高效率。而且，数字录象带每盘能运行1个小时，而胶片则每隔10分钟就要重新装一次，这对于导演无异于一个福音，他们中大部分人都有在拍摄关键片段的时候，由于摄影机胶片用完了而不得不中止的体验。

对于影片拍摄来说，现场对焦是另一个重要问题。如果采用数字化拍摄，你看到的就是你拍到的（前提是有一台高分辨率的监视器在现场），你可以看实时拍摄的效果。当采用胶片拍摄影片的时候，你无法在当场看到拍

摄效果，甚至焦距是否合适也无法知道，这一切只有在胶片洗印结束之后才能看到。

如果场景是用胶片拍摄的，那么就不得不对素材进行数字化。这是由被称为'胶转磁（telecine）'的过程实现的。作为将胶片电子化的传统方法，胶转磁通过光信号将胶片逐祯扫描。电影胶片通过一系列元素转化到电子信号进行逐行放映。最后，这些信号以模拟的形式被存储在磁带中。

在数字的范畴中，以下过程一般称为“扫描”。信号接着就会通过一个芯片将线取样为像素得到了进一步处理。取样是指从连续信息流中选取足够的离散数据，从而可以蒙蔽观众的视觉和听觉，误以为已获取整个画面的一种技术。在决定取样过程需要多少“颗粒”或者深度达到多少上已经投入了大量的研究。这一点由于观众知觉能力的高低各有不同而变得更加复杂。出现了一些本质上的问题：你所希望的最终图像的质量能达到多少？你的系统所能运行的文件到底能有多大？第一个问题还要取决于第二个问题的答案。简而言之，质量取决于数量。在数字领域，这一问题常常由这一问题来概括：“你的比特预算到底有多大？”

对于全分辨率来说，对一部影片的视频数据进行转换需要上万亿的比特：也就是说数字后面要跟上12个0。数字影像的质量是由其分辨率来决定的。水平分辨率由像素来表示，垂直分辨率由行数表示。像素数乘以行数得到每祯图像的像素数量。再乘以 10个比特/像素，结果就表示颜色和亮度。接着再将结果乘以每秒24祯，每分钟60秒，最后，再乘以故事片的平均长度90分钟。

理论上，现在一部故事片的计算公式大致如此：1,920 (像素) X 1,080 (行) X 3(RGB三色) X 10 (比特每像素) X 24 (帧每秒) X 60 (秒每分钟) X 90 (分钟) = 8,062,156,800,000比特，转换为字节，再/8，得到1,007,769,600,000 字节，即约1TB。（在各种资料中，这一计算公式由于出发点和侧重点不同，有多种公式，实际上大同小异。）

在制作发行拷贝的过程中还会有不可避免的损失，所以没有观众会看到所有的信息。实际上，现在一部影片的分辨率是637,009,920,000字节：1,280 (像素) X 1,024 (行) X 3(RGB三色)X 10 (比特每像素) X 24 (帧每秒) X 60 (秒每分钟) X 90 (分钟) / 8 (比特每字节) 。

原因有很多方面：一是现有的后期制作设备的没有能力承载如此之大的数据，二是服务器芯片对于影像的实时解密和解压速度尚无法提高。

按 Imax70mm影片的分辨率拍摄的故事片并用胶转磁转到数字之后，达到4,076,863,488,000字节或者4TB，计算过程大致如下：4,096 (像素) X 2,048(行) X 3(RGB三色) X 10 (比特每像素) X 24 (帧每秒) X 60 (秒每分

钟) X 90 (分钟) / 8 (比特每字节) 。

尽管数字版影像就其容量而言确实很大，但可以存储到几张DVD上，比起传统存储到几本胶片上的电影还是小得多。

数字母版制作——为数字影院准备片源

数字电影的母版制作是指将一部赛璐珞的故事片转化为数字信息，以能将这些数据在影院中数字化放映的过程。母版制作是数字电影的核心，是新开发的设备和技术专家们将电影能分毫必现地保存并增强的至关重要的环节。它保证了观看一部数字版的电影——如果不是更好——与观看胶片电影是可相媲美的。

胶片是一种模拟媒介，模拟和数字的区别使母版制作成为一个有趣的过程。与数字信号相比，模拟是持续变化的。胶片上涂的乳胶液是一种感光照相材料，根据曝光度生成非常明亮和非常暗的，以及两种极端之间的千变万化的图像。数字则是基于完全不同的方式承载信息。数字信号是1或者0（开或者是关），表现为全黑或全白的图形。

将胶片进行转换来数字放映比简单地从一种媒介（赛璐珞）到另一种媒介（硬盘或服务器）上要复杂得多。信息必须经过转换。其实这并不新鲜，以前就曾出现过数字录像带，许多厂家都具备了一些将模拟信号转化成数字信号的技术。但直到现在，由胶片转化的数字视频节目还只严格地应用于电视广播、家庭录像以及其它没有对电影放映清晰度要求的方面。美国电视的标准（NTSC）是由525 线的清晰度构成的，电影的清晰度，即使不用视频的线数来衡量，也远高于视频节目的清晰度。（不成文的规定是电影画面的清晰度相当于4,000线）。数字电影因此就需要更高质量、高清晰度的胶片转换。

转换流程

将胶片转换成数字母版需要一台胶转数设备，并有熟练的色彩专家操作，在转换过程中不断地进行艺术性的调整。在将电影胶片上的节目转换成应用于电视上观看的录象带时，这一色彩专家使用一台高质量的监视器来观察在性能最好的电视上可能生成的数字图像的效果。对于数字电影来说，后期制作公司和制片厂都创造了模拟最终放映环境条件的、特殊的数字母版制作胶转数全套流程。这些大银幕母版制作流程一般都采用了德州仪器公司的DLP黑芯片放映机，这类放映机基本上是目前大多数（如果不是所有的）能够数字放映影院所采用的设备。其他一些能够提供数字电影母版制作设备的公司包括IVC、Modern Videofilm、Vidfilm、Sunset Digital、Laser Pacific、Cinesite，将来还会有特艺色公司属下的Technique。索尼和华纳公司与其它制片厂都创造了自己的数字电影母版制作流程。

在胶转数的流程中，色彩专家先将一卷

胶片安装在胶转数机器上，然后随着胶片转动，逐格通过一束光，光将图像投射到一台“拾取“设备上，并将图像转化位数字信号。如今所广泛使用的胶转数设备的区别就是拾取设备的不同。比如说，Cintel的C-Reality是采用了模拟阴极射线管拾取设备，而菲利浦的Spirit Datacine采用的是CCD元件，并不象数字摄影机上所采用的。转化的数字图像都有些区别，也都有其拥护者。

从画格到像素

不管是CRT还是CCD的拾取设备，都将投射胶片的光能量转化为数字能或者电压电平。这是通过为每种电压电平指定一定数量的比特，而每一比特都表现为“开” 或“关”状态。总的比特数量等于那些足以显现图像的开或关状态的数量。比特越多，图像就越精确、越细微。比特率一般在8到16之间，但大多数视频设备都是 10比特，这是因为在这一比率上能够制造满意的图像。每一电压电平——不管是8、10还是16比特——都代表了在一单独的像素中的信息。像素是数字图像的基本单元。胶转数设备是从一个方向对图像进行扫描的，所以清晰度被形容为每一画面每线有多少像素乘以总的线数。图像的每线像素越多，且总线数越多，则图像的清晰度越高。

颜色的转换

将胶片转换成数字中，颜色的转换是一个很重要的部分。胶片是通过黄、青、红分层染色来制造全频色彩的。在数字图像世界，颜色是有红、绿、蓝（RGB）三种信号组成的。每一像素由不同数量的RGB组成，取决于胶转数设备如何将黄、青、红信息转化成红、绿、蓝。与胶转数设备读取光能并转化为数字能量十分相似，胶转数设备从胶片的每幅画格上读取黄、青、红信息并数字化为红、绿、蓝。色彩专家手工调整颜色，直到导演或摄影师最后拍板。

记录胶转数的输出

胶转数的输出记录到磁带上。对于电视或者其它视频基础的媒介，胶转数设备将其信号记录为模拟格式，如Betacam SP，或数字格式，如DigiBeta，迄今为止，差不多所有数字电影的母版都被记录到松下的广播级的高清晰度数字D-5记录仪上，这一记录仪还将图像进行了压缩。

压缩是为再现图像而减少数据数量的艺术和技术。一部故事片的每个画格大约10兆字节。按照每秒24格，每分钟60秒计算，一部100分钟的故事片包含了 1.4千兆字节的信息。如此庞大的数据使压缩是不可避免的，因为储存和传输庞大的数据量是非常昂贵和不实用的。对图像和色彩信息进行压缩并不是理想的，但在电视这类的娱乐媒介上却运行良好。

D-5记录仪的压缩比是4:1，意味着四分之一的数据被放弃了。尽管听起来这是一笔高昂的代价，但压缩却是在不减少组

成电影图像重要信息的一个进行数据压缩的聪明的办法。

对图像信息和颜色进行压缩

压缩首先要做的是寻找并减少每画格中冗余的信息。例如，我们的画面是在一块平静的蓝天中，我们可以用一个像素来代表，而不是要重复每一个像素来表现蓝天。除了对每个画格中的冗余信息进行删除，压缩程序还可对一系列的画格中的多余信息进行删除。活动压缩检查从一个画格到下一个画格中变化的信息，并能够删除那些不变画面中的部分。压缩是通过复杂的数学计算来完成的，而且有不止一种方法来实现。离散余弦变换是一种常用的压缩运算法则，JPEG和MPEG都以此为基础，此外还有小波压缩和其它方式。

为了将传输和储存数字信号的要求减到最低，对颜色信息也要进行压缩。原始的未压缩的RGB信号表现为每像素30比特，运用一种技术可将信息量减半，即将RGB信号转换为YCrCb信号——也叫颜色差动信道——将三种颜色中的每种颜色进行加减来得到全频颜色。

未压缩的情况

数字母版进行不压缩录制是可能但非常昂贵的。D-6记录仪可以录制未压缩的数据，有些制片厂曾应用过，但证明成本太高了。非压缩数字母版中的重要发展是数据转化，数字母版存在于一种虚拟格式中，从而各种不同清晰度的母版都可制作。图像信息以0和1的形式存储在硬盘或服务器上。Spirit和C- Reality都能够进行数据转化，但仍需要另外的进行色彩矫正以及存储设备的费用。数字母版以虚拟格式存在的这个观念同时也要求制片厂必须负担多种数据转化的费用，例如家庭录象、DVD发行、国外电视、飞机上的放映等。

华纳公司如今将其影片扫描到价值100多万美元的Thomson Spectre 中，从而使制片厂的影片不但可以按照从NTSC到高清晰度电视的任何标准实时播放。存储是关键，华纳公司投资了一个巨大的10TB的硬盘存储器，其处理量可以支持存储5部故事片数据的系统。尽管建立这一系统的投资相当昂贵，华纳公司希望能从一台胶转数设备对每部影片的转换过程成本的节约中分期偿还。

胶片经过数据扫描，还需要录制到D-5上以与目前所使用的数字电影放映机兼容。尽管压缩似乎总与画面相伴，但一些公司，特别是柯达公司，正在研制新的服务器技术来为高清晰度放映机服务。

时间与资金

数字传输到D-5是实时的，或者说是每秒24画格的。数据的传输，从另一个角度讲，是十分缓慢的，每秒中只能传输1到6个画格。考虑到存储问题，数据的传输更昂贵，因为更多数据等于更多的信息。在刚开始，每画格的扫描需要1美元，这也是在制作数字母版中使用依然很有限的原

因。但目前数据扫描的速度正在加快，且在一定程度上便宜了一点。一种新的胶转数设备，ITK公司的Millennium可以用每秒18个画格速度扫描2K的数据，其它的胶转数设备很快也会跟进。以2K实时扫描能在不久的将来以合理的价格应用吗？也许吧。但是，在这同时，从时间和资金两个方面来说，实时传输到D-5将会是更首选的方式。

最后的步骤

D- 5母版随后通过光纤电缆或其他宽带电缆被传输到文件服务器这类数字存贮器上，从这里将信号发送到影院中去。QuVis公司以其QuBIT服务器最先进入市场，其后Avica、EVS、DemoGraFX、Grass Valley Group以及Qualcommd等公司也纷纷进入市场，每种服务器都需要某种形式的压缩技术。

尽管有如此多的步骤，而且，有很多的数字电路以0和1来瓜分一小片赛璐珞，但由于这一系列的复杂的设备和天才的色彩专家们的努力，数字母版已经能保持着与其母版——胶片——相一致的完美表现。

节目的传输发行——卫星、有线和物理媒介

如今一谈到数字电影，卫星传送似乎便成了数字电影的最流行的同义词。作为这个太空时代产物，数字电影只有与各种高科技结合起来，才能取代维多利亚时代采用的有一个世纪历史的运送赛璐珞影片的方式，才能完成这一历史性的产业革命。数字电影刚刚进入她商业运做的初始阶段，由三种方式组合起来的节目传输方式已经出现了：卫星、有线传输和物理媒介。

在过去的十年当中，对应用卫星、有线传输和物理的媒介传送电影或者其他内容做过无数的试验，每种技术都有自己的优点和缺点，每种应用技术都有它的支持者或者反对者。尽管对卫星传输是最早的想法，但越来越清楚的是，采用卫星传送电影将不会是数字电影最终的归宿。传统电影产业的特别是好莱坞的制片商和发行商不希望依赖于一个唯一的平台，更倾向采用一种具有不确定性的解决方案，能抵抗电讯公司以及其它通讯运营商在他们和放映商之间所推行的商业模式。

胶片

大约每年会有数亿美元的制作以及繁重的从发行商到每家影院的运送成本会节约出来，（据分析大约是每年8亿到13亿美元）。这还不包括每星期都要发生的保险、储存、更换、回收以及销毁这些数以千计的胶片的费用。但我们还一定要认识到，用胶片作为载体来传输电影是一种确定的而且是成熟的商业模式，使全世界整个行业从制片到放映的各个部门、各个环节能普遍受益，有的国家，胶片还可能会投入再使用。因此，替代任何传统模式，除了节约成本，首先要考虑的必须是普遍受惠。

卫星传输

如前所述，卫星看来是数字电影传输

最理想的候选方式。数字电影的发行母版(DCDM) 会在制片厂、后期制作室，或者更可能的是在数字电影网络管理中心(NMC)，进行加密和压缩。接着会被寻径并发送到一个卫星上，然后再定向传送到具备卫星天线等接收设备的影院，这些设备要连接到影院管理系统以及当地存储系统。接收、授权以及解密会紧接着通过网络或者电话联线的反馈渠道得到确认。

节目的下载并不是实时的，而是在离线的时候、在午夜或者在其它非高峰期的卫星转发器收费较便宜的时段进行。如果接收未完成，反馈渠道会通知网络管理中心 (NMC)重新传输未收到的部分。与物理媒介不同的是，通过卫星传输影片以卫星接收器的数量来分散成本，而不是以影院的数量来等量地增加成本。影院当地接收设备的安装也只局限于卫星天线和接收器，不比安装一个家庭的数字广播服务器复杂和昂贵。

卫星传输有三个最大的担心：盗版、盗版以及更多的盗版。将一部最新的、原版的、高清晰度的巨片在影院上映前发射到天上，似乎是向所有潜在的盗版者发出了邀请。但是，比起今天的财经、工业、军事以及科技这些更敏感、更有价值的信息，要使一部娱乐性的电影在空中定时、安全地传输不算什么。而且，卫星发行的日程表不会在电视上做节目预告。

卫星传输的支持者还指出，美国电影协会发现至少80%的盗版是用摄像机在影院偷拍这样的低级技术手段完成的，其余的盗版多发生在制片厂或者后期制作室，而并不来自于传输中的失误。然而无线发射的盗版威胁是挥之不去的一块心病，必须对卫星传输防盗版的解决方案在现有水平上有很大的提高，让制片厂110%的满意。

有线传输

有线传输在这里是指专有的、安全的、设置防火墙的、光纤宽带网络，能够承载每秒十亿甚至万亿字节信息。即使采用IP方式，网络作为数字电影的传输媒介也具有其固有的不适合性，这也绝对不能与通过专有网络进行的安全传输混为一谈。

因为电影的有线传输并不象卫星传输所表现的那样的开放方式，似乎具有先天的优势。但将影院连接到专用的光纤网络比起为家庭接入有线电视要复杂的多。

数字电影的有线传输引起人们的兴趣是由于近来美国亿万富翁Philip Anschutz疯狂地购买影院引起的，Philip Anschutz还拥有Qwest通讯公司25%的股权。Qwest采用Cisco和Williams Vyvx系统，通过其虚拟专用网 (VPN)l网络传输了影片《Titan A.E.》。据说Qwest将为Anschutz的影院，包括UATC、Edwards和Regal Cinemas在未来几年提供数字光缆。但无论是Qwest还是Anschutz都没有对这一计划给出暗示。

在日本，NTT West公司已经成功

地通过其专用骨干网络传输了超高清的数字电影文件，并宣布了其进军数字电影的野心。

有线网络提供了更多的控制功能和更直接的反馈渠道，其最后的也就是所谓“一英里”的劣势就是影院和专用宽带网络之间昂贵的光缆铺设费用。农村的影院就更具劣势了。让卫星天线转向容易，但切换有线连接就很难了。与卫星或物理媒介传输相比，有线传输有这么个门槛。

物理媒介

在已经采用DLP Cinema放映的32部影片中，除了3部 (“Titan A.E.,”、“Bounce” 、“Spy Kids”)都采用了物理媒介，包括数字磁带、硬盘(HDD)或者DVD-ROM。将一部影片存储在几张DVD-R上，并未改变将其物理递送到影院的方式，但已经大大降低了成本。比如说，可以将DVD连夜用联邦快递发送，不需要运送60磅重的铁皮片盒。DVD-R的制作成本只需要几十美分，而一部电影要用超过1,000美元的胶片。

制片厂和发行商对这种以简单的形式，保持已经建立的且安全的发行渠道表示了满意。从DVD-R下载到当地的硬盘，数字电影现在可以比实时传输还要快——下载的时间比影片本身的长度还要短。

物理媒介将不会允许放映其它任何没有预先录制的内容。DVD如损坏是不能立刻再发送的，而且，在最后时刻更换其它内容是基本上不可能的。但是，如果发生这些情况，影院可能会使用单独的卫星天线或有线连接。

混合方案

为了达到最好的结果，将三种传输平台结合使用是可行的。电影可以通过卫星发送到大城市的中心播放装置，然后通过光纤有线完成最后几英里的传输。这一方案会减少每家影院安装服务器的必要性。或者，电影还可通过专用的宽带发送到工厂中复制DVD-R，在500英里半径的范围内发行。

也许最值得注意的是，2001年7月美国在线-时代华纳与东芝公司建立了合作关系，共同在全球范围内建设电影的数字发行渠道，对于美国在线来说，这将不单单依靠于有线传输，还会应用卫星技术向全世界传输华纳的影片。这一计划会在未来3到5年内实现。

电信公司

令人并不奇怪的是，一些电信或通信公司，如太平洋贝尔Pacific Bell、意大利电信以及英国电信等，在90年代中期的数字电影的早期试验中是关键的幕后推动者。电信公司对卫星和有线传输都感兴趣，并对淘汰电影胶片以及其它内容所带来的收益充满渴望。

制片厂已经决定不会在现有的35毫米胶片这位看门人之外，再在他们和影院之间设立其它的中间店。虽然电信公司在数字电影中会扮演着重要的角色，但那也是比他们预想的要低调得多。他们主要的希望能组建一个财团，如同J-Sat对T-Joy 的赞助，T-Joy是日本由To

ei领导的垂直整合形成的影片和影院公司。

数字网络，中央存储

数字媒介资产管理 (DMAM)运营商，如IBM、Wam!Net、Studio 27、Media.net、EMC以及Virage是数字电影发行中最大的幕后选手。他们往往是将有线网络与中央存储、播放设备与数字内容管理中心 (DCMH)、B2B数字版权管理(DRM)方案和全球支持网络相结合起来。所有这些都是大规模数字电影发行网络的关键。

数字媒介资产管理已经为制片厂和后期制作提供了将文件到后期制作中心的安全的输出和输入服务。他们也与以制片厂和发行商身份出现的广播公司(CNN, Fox News)进行合作。因此，他们相对更容易进入数字电影的发行领域。所以，那些一直跟踪着电影发行且对电影业的影响正快速增长的公司，如 Hollywood Software，最有可能协助DMAM。

IBM宣布她最大的优势是能为全世界提供当地的服务网络，这是卫星运营商无法比拟的。电影发行具有其固有的B2B运营模式，发行商和放映商没有理由不会仿效其他拥有大型、安全的通信设施的公司，去依赖同一个服务提供者。

影院所要求的，如果有的话，也是很小的。在美国每年少于500部影片，每部压缩后约40GB，即使我们计算了10%的重复传输，以及相当的其他内容、预告片和广告，北美地区所需要的也只有8~10TB。数字媒介资产管理和数字版权管理的运营者们会在传输的商战中成为胜利者，除非他们认为数字电影传输市场太小而不值得去争夺。

结论

比较了各种发行平台的优势和劣势，最可能的结论是综合应用。这一方案还尊重了制片厂的不确定平台而不要有所谓“看门人”的愿望。短期内物理媒介递送会盛行一时，直到大量的数字影院的安全措施得到完全彻底的解决。卫星传输很可能是大多数电影的主要的应用平台，但绝对不会完全是数字电影发行的同义词。

三种传输应用平台的发展已超越了概念确认和演示阶段，我们很快就会看到对市场份额的竞价，以及大量的数字影院的出现，将发行模式和商业模式相结合的尝试。

在这一竞争中要关注的黑马还没有出现，但它一定具有丰富的技术、经验、信誉以及积极性，将数字电影文件进行安全的传输。数字媒介资产管理运营商——绝对不是有线传输的一个分支——是数字电影传输市场的沉睡的巨人。

今天——明天——浅析数字电影院的装备和系统运做机制

今天在全世界安装的数字影院与明天数字影院的网络结构鲜有一致。任何有关数字影院的讨论必须兼顾到现在是什么、将来是什么，以及我们如何实现这类问题。

除非内容是广播信号——比如体育比赛或音乐会，向观众收费实况

转播，所以需要进行实时播放——文件会被录制下来并被保存以用于日后的广播，不论电影是通过卫星、宽带电缆传送，还是由光盘这类物理媒介人工上载，都不会以其到达时的形式被观看。这种方式被称之为存储和发送。

依然加密和压缩的电影文件将存储于影院服务器上，这是一种先进的硬盘存储系统，是每一家数字影院的心脏。服务器会向其信号的发送方反馈文件已经收到，如果传输并未完成，会要求将遗漏的部分重新发送一遍。如今每台数字放映机都在放映室里有一台服务器伙伴，最常见的是采用小波压缩技术的QuVis公司的 QuBit服务器。以及采用MPEG技术的一些服务器。

在未来，一台大型的服务器可以为多厅影院中的每一台数字放映机提供节目。服务器必须会成为各种自动点播机，能存储几十部电影并可同步向不同的放映机分配节目，也需要将同一部影片在不同的时间向不同的放映机分配。此外，服务器还需要有内置的防止银幕由于光盘驱动故障而变黑的富余容量空间。这要通过“镜像”存储设备来实现，也就意味着服务器的存储能力需要提高。尽管存储能力看起来并不是主要的问题，但今天市场上所有的服务器都还无法以一台支持几十台放映机。

取得这一进展的第一步是在2001年7月迈出的，当时在加州的Loews影院，Grass Valley Group (GVG)公司的Profile XP数字影院服务器成功地将一部电影《侏罗纪公园III》分别传送给两台数字放映机。

从那以后，Avica公司也曾为数字放映的展示提供服务器，很多公司都对生产服务器产生了兴趣，其中包括EVS、Sun Microsystems以及Digital Vision等等。但其中任何一家都无法打保票至少在未来的几年当中其服务器为整个的多厅影院服务。其替代方式是为了全面控制的目的使用了一台以上的服务器。

目前，在QuBit或者其它的服务器上按播放（Play）、停止（Stop）、后退（Rewind）或者前进（Forward）就足以操作放映电影。最后，影院的操作者，只需用一个鼠标和一个计算机上的拖拉菜单，能在任何一个影院中调整所有影厅的节目表，组合放映预告片和插入映前广告。如果有必要的话，操作简化到即使是卖爆米花的小孩都能放映电影。

非现场遥控也是可行的，尽管放映商也许并不希望除他们之外的其他任何人掌握这一权力。

影片文件经过解压缩后，如果有必要的话，通过当地的区域网络(LAN)光纤，在信号发送到数字放映机之前就进行解密。如果文件在服务器内就经过了解压缩，则输出的数据量就非常可观了，这也是将解压缩放到放映机里的一个原因。尽管需要一台昂贵的机器来复制信号，但出于

安全考虑，在日后，解压缩和解密处理必须在数字放映机里完成，尽量接近放映的最后一步，以防止盗版的任何机会。在放映机和服务器之间，还要应用一种联接加密。

在发送到放映机的途中，信号还要经过影院管理系统(TMS)。这一系统的角色类似于影院的交通控制员。音频信号被分离出来并发送到声音解码器，再发送到功率放大器和影院的多声道扬声器系统。不论是Dolby Digital、DTS还是SDDS，声音解码器已经是典型的数字化了，因而不需要再进行转化。美国电影电视工程师协会SMPTE的DC28工作组中的一个小组正在开发统一的数字影院音频规范标准。影院主们对层出不穷的新的不同的数字电影的音频系统感到精疲力竭，任何其它专有的数字电影音频系统都不会受欢迎。

视频信号被发送到相应的影厅或放映机中，影院管理系统也具备影厅自动控制系统的操作界面，对影厅进行调光和升降幕布。影院管理系统可对任何输入的数据进行解读，从而能控制从对视觉障碍观众的特殊设置以及字幕，到例如摇动座椅这样的影厅特殊效果，以及放映机和音响系统设置。

信号通过一个联结界面最终送到放映机机头，并通过放映机里面的芯片进行解密和解压缩，使用一个还是几个芯片系统取决于采用的是哪一种编码系统。理想的情况下，影院主可以不必象以往必须购买几种不相兼容的数字声系统，而拥有一套能具有开放标准的解密和解压缩系统。

关于撤消放映室和把数字放映机安装在天花或后墙上的设想并未成熟，更可能的是35mm和数字放映机在现存的放映室中并肩运行，需要两个放映窗口，也需要更多的时间在从模拟向数字电影过渡的过程中。

将数字放映机安装在影厅的天花或后墙上会使操作和维护不易完成。那些影院不需要建造放映室的计划——宣称可节约20%建筑成本——属于未来至少10年以后。

启动解密要有一个“钥匙”——可以是一个简单的密码或者指纹或声音波纹的身份确认。最后，还会有一个通过电话线拨号或网络连接的通道，通往发送影片过来的制片厂或发行商的网络管理中心(NMC)。系统随即发送回一个有关影片放映的信息，包括指定的数字放映机和影院的位置。网络管理中心会响应并将放映的授权以及解密密码发回，同时做出相应的记录。这种通道的一个优势是远程诊断：放映机或服务器会向技术服务中心发送警告信息，如有些设备工作不正常或马上需要更换灯泡。

这一通道还可用来发送诸如每场观众人数这类信息。这当然要在之前由发行商和放映商之间达成协议，因为放映商会担心发行商会通过这一通道将放映

室中的数字放映机变成特洛伊木马。放映商已经对于数字电影网络可通过遥控而关闭那些没付钱的放映商的数字放映机感到害怕了。

也许将来会在影院中有几种不同的数字放映系统，每种都基于不同的技术且各有独到之处。目前唯一可用的数字放映机是德州仪器公司的DLP Cinema技术，应用于Barco和Christie的放映机。这一技术是基于数字微镜装置DMD，即在一个画格大小的装置上覆盖了130万个活动悬镜，每个活动悬镜比人的头发直径的六分之一还小。悬镜每秒以10度角倾斜数百次，通过反射或折射光来表示开或关，进而形成图像。

DLP Cinema放映机在机头的最末端安装了三块芯片，分别代表了红、绿、蓝三种颜色。采用标准的氙灯作为光源。芯片反射的光通过一个棱镜组成一个完整的图像，再通过一个标准的或变形的放映镜头投射到银幕上。虽然还在不断地改进，但却是目前唯一宣称可与首轮放映的35mm胶片相媲美的系统。德州仪器公司宣称 2002年5月共有超过100台DLP Cinema放映机应用于商业放映的数字电影《星球大战II》。DLP Cinema最旗鼓相当的对手是JVC公司的D-ILA技术，由JVC、Kodak以及Sony公司的放映机所采用。D-ILA 应用的是反射性液晶硅片（reflective liquid crystal on silicon），可望于2002年完成功能齐全的原型机。其主要的先进性在于比DLP Cinema具备更高的清晰度。此外，还有已经得到了Sony的许可的硅光机器公司（Silicon Light Machines）的GLV技术，采用激光作为光源，以一行反射式芯片上的镜片对银幕从一端到另一端进行“梳理”。最后，还有开发出便宜的近似阴极射线管的直接激光放映机（CRT-like direct-laser projector）的可能，目前正由Principia Lightworks公司进行测试。

当电影在数字影院中完成了放映的使命，可以简单地在服务器中将其删除，为新的电影文件腾出空间。这一删除的确认被发送到网络管理中心。另一个控制电影放映的办法是在数字电影文件中植入一个“时间炸弹”程序，在设置的放映场次或确定的放映时段结束后，将文件自动删除。将来，数字影院网络将需要作为大规模的数字权限管理系统的一部分，同时控制放映场次和付费。Hollywood Software公司已经为胶片电影建立了这样的系统，并会在数字影院一开始运做就进入该领域。

尽管有些进入难度，但数字网络为放映商提供了显而易见的好处，包括只须按一下按键，就可在更多的影厅中加演某一部受人欢迎的电影，或者放弃一个不卖座的影片在一个小厅中的试映。当然，必须得到发行商的同意。

放映广告或预告片也有更大的自由度。广告可以更有针对性，甚至可以更好地与影片结合

（如在007电影之前放映BMW的广告或赞助）。放映商还会有放映更多增值内容的能力，以及一些商业展示或其它在空闲时间对影院的使用，尽管这一市场的潜力还不很明确。

对于观众如何呢？数字化使除了放映机和服务器之外的影院也发生了变化。通过网络，交互式电视，或者下一代移动电话预订电影票会得到大力的提倡，就象鼓励使用信用卡来订票、支付、入场，甚至是其他例如购买电影原声光盘的多种形式的影院商务应用。

这些智能化应用还可包括发行商的观众人数统计。海报可以通过等离子电视更新，显示各种大堂宣传广告。在影院座椅上安装交互式听筒可能并不经济，那么安装一种交互式界面，让人们能通过移动电话和遥控器来玩交互式游戏等其它应用似乎是值得的。

尽管以上所有的应用都曾被演示过，却还要经过相当的时间才能变成现实。总而言之，现在数字电影的商业化转换所需要的是使放映商、发行商和制片厂都满意的商业计划，——或者说，任何一方都不会得到不恰当的好处或控制权。

此外，影院还需要一种值得信赖的加密技术和数字权限管理（DRM）体系。目前唯一能让DLP Cinema、QuBit服务器，以及制片厂那些超过一亿美元的内容安全的，还只是放映室门上的锁。

数字影院最终的发展离我们现在还有相当的距离呢。

数字电影的压缩

“ 压缩compression”这一词汇在英语当中并不十分潇洒——听起来象是一个模糊的医学，或者地质学，甚至是气象学的术语。但这却是电影制作人将其杰作只敲击几个按键就可通过电子的途径传输到世界上最远的角落的神奇手段。压缩需要审美敏感、技术创新以及工程技术的综合，从某种意义上来说，进行压缩的原理对好莱坞的从业者已经很熟悉。但也带来了许多新的东西——以数学方式来安排、重新安排，处理、重新处理那些能再现一部高质量的故事片长度的电影的天文数字的比特。

压缩并没有将画面压小了，画面大小的变化称为改变尺寸或缩放。压缩是指通过减少0和1的数量来减小比特流，这些比特流指示计算机制造一部原始的线、颜色、深浅、形状，或者一幅图画。注意，这幅图画是制作出来而不是还原出来的。数字后期制作的一个吸引人的地方就是，每一幅图像都是比特构成的。剪辑、色彩校正以及加入声迹等等都是通过比特，而不是胶片或磁带。这就消除了由不断复制而带来的质量损耗。

关于压缩

压缩是在电路板上细微的空间中发生的复杂的、多步骤的过程。如同一条链轮齿将胶片引入一个盒子，从盒子的另一面，一条细细的0和1的小溪流出来滴

到数字磁带上。但事实远胜于此。在那个盒子里差不多以光速发生着很多事情。

到底有多少事情发生取决于压缩专家对两个重要因素的平衡：图像质量和比特的数量。图像的质量越高，则数据量也会相应地更大。如果低质量的图像水平能够被接受，则数据的数量也就会小一些。

高的质量等于高的数据率；低质量等于低数据率。这是压缩中最重要的一个决定。处理素材的设备在处理数据时只能达到其中一个结果。不可能同时将素材压缩成高质量且低数据率。这一设备称为“codec”，是“（数字）压缩解压缩处理器”的缩写。

最终在质量和数量之间的折中方案是“比特预算”，即最佳的数据量。内容的创作者或压缩专家来确定这些重要的参数。那些对压缩的效果和其它处理过程有着异常的感知能力的人被称为“金眼睛”。

当压缩并不“十分好”的话，主要是由于压缩的人工痕迹问题，出现哪种人工痕迹取决于应用的压缩方案。人工痕迹包括使图像的分辨率柔化，可能丧失焦距的准确程度。图像可能会有些条纹，或者不是很清楚。也可能会有些轮廓线——例如在天空中不同的蓝色之间会有些线条。

所以说，压缩是一把双刃剑，不但将数据的体积变小以通过计算机系统进行处理，减小穿行于网络中的成本，同时也会将其负面影响带到电影完美的画面中去。

观众如何观看电影——是在影院里，是通过DVD 或VHS录像机在电视上，或在电脑上——是发行商采用何种压缩技术的决定性因素。压缩被区分为有损失和无损失两种。

当带宽有限时，由于素材是通过网络传输的缘故，或者当中断用户的显示设备很小时，内容所有者接受了有损压缩。但对于通过宽带卫星传送且在20到40英尺宽的银幕上放映的数字电影来说，标准就很高了。电影必须是视觉上无损失的，这就意味着一般的观众不应该分辨出电影是经过压缩和解压缩的。

即使是视觉上无损失版本的电影也可以相当地进行压缩，以减少其数据量，并进行放映。原因是大多数压缩的指导原则都是指将冗余数据祛除。

祛除冗余数据

冗余数据是指重复的数据。假设素材中有一帧，占画面三分之一面积的蓝天上，有四分之一的空间由白云覆盖。这是由大约1,920像素，每个像素有8到10个比特，乘以大约400线，总共有6,144,000到7,680,000比特的数据，而且这只是一个画格。将这一数字乘以24，才能表现出我们看到的一秒钟的蓝天。

但没有理由将表现蓝天白云的相同的8个（或者甚至达到50个）像素重复700万次。代表这些像素的重要数据可以被提取出来，同时还有这些数据的重复次数

以及位置的信息。这种压缩被称为“帧内”或者“空间”压缩。

有时，相邻的两个画格也是相似的。所以也没有理由重复前一个画格中相同的数据。所以压缩程序只需要传递两个画格的区别。这一形式的压缩称为“帧间”或者“时间”压缩。

除了祛除冗余数据之外，压缩还有另外一个重要的方针：人类的感知。人们观看和区分图像方式的两个最重要的特性是，对亮度的感知要好于对色度的，对于运动的图像的感知要好于对固定的图像。

因而我们对颜色比对亮度的数据要祛除的多一些。压缩方案一般是以一个亮度的取样率和两个色度变量来描述压缩软件如何处理这两个因素。4:4:4的比率是指未将任何颜色数据祛除；4:2:2是指祛除一半色度数据的算法；4:2:0指颜色信息被删除了。

压缩是从电影的数字母版开始的，在进行处理之前，所有素材必须数字化。在数字信号编解码器codec中实际上只有几个步骤是压缩。处理过程是从滤波开始的，将数据中的杂波滤除。杂波是指在获取、数字化或其它处理图像时，产生的与图像无关的信息。另一个预先压缩任务是制造一个颜色空间转换。胶片的颜色是红绿蓝（RGB），而红绿蓝是难以数字化压缩的。颜色从三变量空间数字化地转化为两变量空间，从而减少了三分之一的数据量。

最后一个处理步骤是取样，数字信息编解码器对数字数据进行取样，从而丢弃75%。取样率也取决于人类感知能力：多少信息能被人眼识别？科学家认定人眼能在每秒能接收18个画格。

传统电影的制作和放映技术人员经过多年的试验和失误，十分敏锐地察觉到了这些特性。早在三十年代，他们就固定在每秒24格。这一比率快到足以掩盖画格的更替。电视的标准确定的时候，这一比率定在30画格每秒。但电视屏幕中所含的磷的持续性使工程师们不得不将画格分为两个场，因而画面是以每秒60场的速度更换，保证了变换的速度快于人眼的感知能力。

只有到了这个时候编解码器才能开始真正的压缩，也是这个时候数学开始进入程序。将数据进行重排和传输以确定祯内冗余之后，比特被量化，或根据希望的质量水平赋值。接着对比特进行更有效的编码。总的数据将被减少一半。

接着编解码器转到进行祯间压缩。不同的技术决定了设备进行这一步骤如何进行。可能十分简单到只有“区别”，就是两个相邻画格之间区别的传达。或者可能十分复杂，要预见出下一个动作，以此为基础进行补偿或添加有关数据。

压缩技术或者算法没有单一的标准。也没有最理想的，或者一律通用的压缩方案。有些方法对不同的媒介要

好一些，比如说文本、声音、视频或数字电影。有些对自然的图像要好一些，比如树木和草坪，而另一些对直线，如建筑形状，要好一些。

应用于数字电影的有几种相对无损压缩技术。应用于电视图像的有两种比较相似的压缩技术标准MPEG-2和HD-MPEG-2。MPEG-2标准在用于数字电影上时需要改进一些，但有些厂家正在开发采用这一标准的设备。HD-MPEG-2更流行一些，有些重要的公司认为这是最好的运算法则。

所有的MPEG技术都将像素聚合成块，接着用一个系数表示，这一系数随后会告诉解压装置如何重新生成原来的数据块。这一转换称作“离散余弦变换”，以此为基础的方案常被称为基于离散余弦变换的算法。HD-MPEG-2是针对高质量、高清晰度视频文件而专门设计的另一种标准，此外针对用户使用通过标准清晰度电视、卫星数字电视和DVD机接收的图像，还有其它版本的标准。

高通（Qualcomm）公司，Technicolor Digital Imaging公司合资公司的伙伴，开发了DCT为基础的称为ABSolute压缩技术。大多数DCT方案将像素转换为同一大小的块。Qualcomm的算法采用了不同大小的块。“我们将每个画格分为16乘16， 8乘8，4乘4，或者2乘2的块，覆盖整个画面，我们用大的块来处理没有太多动作，小的块处理很多动作。”公司的工程高级副总裁John Ratzel解释道。

另一类重要的压缩算法是以小波变换技术为基础的，称为“离散小波变换”。之前多数发行的数字电影都采用了这一压缩技术，包括《玩具总动员2》，《火星任务》、《恐龙》、《幻想曲》、《102斑点狗》、《完美风暴》、以及《Bicentennial Man》。

International Video Conversions的总工程师Howard Lukk认为所有的无损算法都相当不错，但也有其局限性。“提高压缩率的时候，小波压缩使图像更柔化，MPEG会有些块的误差。能最终取胜的压缩系统将是不用特许权的那一个”，他预言道。

负责开发压缩标准的两个组织是美国电影电视工程师协会(SMPTE)和运动图像专家组(MPEG)。SMPTE中有在数字电影专家组(DC-28)之下的多个委员会，专门研究母版制作、加密、传输、音频、影院系统，以及压缩等的标准。

MPEG也在制订标准。2000年10月，该组织认可了两个初步标准，一个是数字电影文件技术规格，一个是数字电影性能的测试标准。

很多后期制作公司都能完成数字视频压缩，但只有一部分适用于数字电影。技术人员和创作人员在小的屏幕上不能常看到颜色或压缩的问题，但观众会在影院中的大银幕上看到。实际上，这意味着评估数字放映的素材必须通过在6米或者更高的银幕上用专门的数字放映机来进行。

防止盗版

军

事和工业秘密早就得到加密进行传输，那么为什么数字电影不能这样呢？

公众希望数字信息是免费的，但是那些制造信息的人可不这么看。如果所有的内容都变成免费的会怎么样呢？

索尼电影数字娱乐公司的总裁Yair Landau在最近一次由普华永道咨询公司主持的研讨会上回答了这个问题，他说，“我们会失业。在付费获得信息和免费之间，人们通常会选择免费。而我觉得这并不是一个可持续性的商业模式。”与免费内容相提并论的自然就是安全内容。保护昂贵的素材基于两个方面：法律制裁手段和技术解决方案。两者缺一不可。

安全问题对于数字电影的发展而言至关重要。数字媒介以其特点在吸引制片厂的同时，也让制片厂胆战心惊。制片厂尤其要考虑到的是数字媒体的容易获取的性质，这让用户得以将影片复制下来，低成本发行。即使数字技术可以节省成本、提高效率，制片厂只有在他们能保护昂贵的影片内容时才有可能放开了去采用。

复制工作室

最紧迫、最清楚的危险来自不受限制的消费者复制行为。正如Napster’s的巨大成功所告诉我们的，与亲朋好友甚至趣味相投的陌生人分享信息是无法避免的。不管电影是通过卫星还是光纤网络进行传输，在后期制作基地到放映的个别影院的传输过程中总会出现一些纰漏。虽然使用影片盒或者录像带作为载体，在运输的过程中也会出现遗失和偷窃现象，但是如果这是发生在以数字为媒介的节目上，人们根本无法察觉。

从技术角度解决安全问题包括两个方面：加密和数字权利管理。如果把内容比做国王，那么加密就是贴身侍卫，而数字权利管理则是负责会见接待和关系往来的国务卿。

行使贴身侍卫职能的加密可能受益于间谍的教科书。一部数字电影要由无数的0和1组成的比特流来表现，同时要对它们进行编码，这样只有在解密的时候才可能把画面重新组装起来。美国联邦政府在开发像70年代的数据加密标准（DES）这类加密技术中起到主要作用。十年之后才有人破译这一编码，即使是现在，一种 DES的变化形式——3DES还应用于像特艺色(Technicolor)和高通公司这样的企业之中。

两种其他的加密设计方式正在酝酿之中。一种源自DES的加密方式被称之为高级加密标准（AES）是得到政府赞助的另一个技术，但是它还在经受持续的黑客攻击试验，以证明它的抗攻击性能。高通公司工程部副总裁John Ratzel说，“总有一天AES会经受和3DES一样的审查，证明它将是安全的。只要我发现有银行把它用在他们的金融交易安全系统，我会用它来为数字影院设计数字安全系统。他们对这个技术表示

满意，我自然也不在话下。”

从数字影院到网络，加密设计跨越了整个媒体平台。但是，另一种防止复制的方法，数字传输内容保护（DTCP）已经被日本的一些生产消费类电子产品的公司接受，来保证电影从DVD机到电视监视器的传输过程中的安全性。 公共的和私有的

加密的铁腕被公共和私有密钥稳稳拿住。密钥正如其名，可以打开加密的文件。一旦解密，消费者就可以看到内容。

密钥决定了密码是怎么发生效用。内容提供商用私人密码对素材进行加密，然后把这个密钥交给消费者。这个方法很有效，但是如果收到密钥的人把它给了别人，这么传下去的话，每个拥有密钥的人都可以看到电影内容。

公共密钥意味着消费者和发行商解开同一素材时使用的密钥是不同的。消费者和发行商都自行生成公共密钥，互相交换。

曾任职为普华永道全球数字媒体部门内容安全问题的独立咨询师John Stubbs解释说，“有一整套协议是以公共密钥的获得者为基础开发出来进行信息交换的，在获得密钥之后，他使用发送人员的私人密钥获得内容。虽然这对于操作人员来说非常清楚易懂，但是这从概念上进行解释是非常复杂的。” 稳定的流

加密的运用出现过一些问题，即使它不至于影响到图像的质量。例如，在某些大型的视频点播的试验中，解密过程进行得非常顺利——只要消费者播放的是稳定的流。当消费者停止或试着重播素材时，系统可能复制或者丢弃加密了的画格，在碰到新的画格时出现混乱。

虽然寻求安全的过程中总会付出代价，在和整个制作高质量电影的成本相比时就不算什么了。不计安全因素地行事所带来的成本会非常高。高通公司的Ratzel 说，“盗版会带来这样的问题——它的价格可能只是正常运作时的百分之一。所以必须尽可能对每一比特的内容进行最周全的加密。”

多厅影院的灵活应用——在数字电影的公式中，影院的增值应用是最大的未知数

“ 当数字电影革命发生之后，观众在当地的多厅影院中能看到什么呢？我猜测那将包括很多精彩的节目，象星期一晚的足球赛、家庭网络购物、NBA比赛、最新一集的电视情景喜剧、小甜甜布兰尼和Rolling Stones在好莱坞剧场（Hollywood Bowl）的演唱会、Jerry Springer的聚会、西半球摔跤冠军总决赛、威廉王子的婚礼、世界三大男高音开春演唱会，……等等。还有，对了，本周的电影！。” -- Godfrey Cheshire, 《纽约邮报》, “胶片的死亡/影院的衰亡”

电影的增值内容和影院的增值用途是数字电影方程式中最大的未知数。几乎所有人都同意这两项还无法制造足够大的市场，得以让

影院自行支付数字放映机取代传统放映机的转换费用。对于放映商来说，在数字影院建立起来之后，增值内容和增值用途的好处也不是很明确。而那些即将成为增值内容的供应商们，很多都在积极地寻求创造一些并非将放映故事片作为主要目的的公共场所。

与电影不同，增值内容最大的缺点就是不能希望其能一周七天、一天放映4到5场。大多数增值内容，主要是些直播节目——是实时播放的，与预录的节目不同，是只能播放一次的。因此，其唯一性使影院能够收取更高的票价：放映“Jekyll & Hyde: The Musical”和Sugar Ray音乐会的票价分别是20美元和15美元，是普通电影放映票价的几倍。影院和增值内容供应商的分帐比例通常是50-50。

假设放映商能与发行商谈判，为了放映增值内容而将发行商的一部影片从影厅中撤下来，对于替代内容运营商的最大的法律障碍是该事件的广播权，这是电子影院放映增值内容被归入的类别，这一权利常常成为障碍，特别是对于按次收费的节目或体育和音乐会的网络协议。

这解释了为什么几家增值内容运营商，如Arenaplex、InTheater Entertainment以及TVN Entertainment不但是增值内容经纪人，同时也是系统集成商。百老汇电视网花了超过两年的时间谈判获得了将百老汇的演出进行按次收费的家庭和公共放映的权利。有些运营商通过“免费”放映一些节目来避免这一问题：或者通过某种赞助，或者非直接付费。2000年夏天，德国的数字电影联盟 Central Cinema Server System (CECIS) “免费”放映了德国足球联赛，但只允许购买了价值10美元的爆米花、汽水和糖果的观众入场，结果场场爆满。

增值内容的应用范围是远超过我们想象的。常常提到增值内容的形式是那些已经通过有线发送的按次收费节目，通常是体育赛事或者流行音乐会。此外还有广泛的从维多利亚的秘密内衣展示到通过广播传诵的礼拜天早晨的布道会。而鲜为人知的增值内容的杀手锏还没有最后确定下来。

在过去的几年中，所有增值内容的尝试和实际演出中最吸引观众的是体育赛事（VTHR, Cecis, Famous Players）和百老汇音乐剧（通过百老汇电视网），而演唱会（TVN Entertainment, In Theater Entertainment）的表现则差强人意。但是，现在就把音乐节目从有利润潜力的增值内容中删除还为时尚早。首先是因为真正的大腕级歌手像麦当娜、 U2、REM或者Rolling Stones还没有真正采用增值内容的形式进行表演。而更重要的是，正如Arenaplex的一名总监Ross Entwistle所言，“增值内容可能是一项新事物，但是也要遵循旧的法则。不管是什么——管它是迪斯尼儿童音乐会还是汤姆?克鲁斯的电

影——只有满足了以下三个条件才可能进行商业运做：1）其存在已经被更广泛的人群知晓；2）它以一种新的、可靠的娱乐享受的面目出现，让观众愿意舍弃传统影院并花费10 美元；3）这种享受让观众觉得值得像朋友们推荐”。

到现在为止，没有哪一次的增值内容的播放满足以上三个条件，这个事实是无可辩驳的。影院主可能需要反思增值内容的目标观众到底是哪些年龄段的人，而不是简简单单假设他们就是传统影院的12到35周岁的观众。例如，受到良好反映的 Jekyll & Hyde的主要观众是已经步入中年，甚至更年长的观众。而且早已存在一些影院以更年长、更富有的观众为目标群体，这些观众可能在传统影院中找不到归属感。这一点是很值得增值内容借鉴的。

影院的增值应用不应与影片的增殖内容混为一谈。增值应用主要针对的是不上映影片期间影院的使用。最大的可能性是用于教育（将影院变成虚拟讲台）和企业经营（进行产品介绍、召开商业会议以及举办培训班），不会对参加的观众直接收费，而是有组织者承担费用。虽然增值应用最多不过是增值内容的一个分支，而且经常限制在城市地区的影院中，一些有远见的影院经营者早就已经开始实施，而且随着数字放映能力的提升很有可能水涨船高。

增值应用问题的解决可以带来非影院形式的收入。一些增值内容运营商绕过了传统影院和多厅影院的形式，在博物馆、美术馆、图书馆设立影院功能，在大型商场中出现了Enterprise Broadcasting Corporation，在70mm银幕影院中建立Immersion Studios，在大学校园中成立NETS，在乡镇的礼堂中建立VTHR。也许增值内容的家园注定是大屏幕，但不是在传统影院中。

演出前的广告是一种广泛存在的增值内容，可能是幻灯的形式，也可能是rolling stock的形式，后者在欧洲比在美国要更为普遍。数字放映肯定会使幻灯广告更生动有趣，而且利润更为丰厚，而数字rolling stock虽然有局限性，但是只要还对美国观众具有亲和力就还有存在的空间。美国影院网络早就已经进行了以上的尝试，而且很快Carlton- Technicolor的ScreenVision也会在北美如法炮制。欧洲早就在挪威的CAPA拥有可以传输全数字电影广告的卫星。

所有增值内容都具有的交互性可能鲜有人知。自从二十世纪九十年代Interfilm、Loews和索尼引入交互性电影以来，这一形式的使用甚广。最近，Immersion Studios放映了带有不同结局的交互性电影。NETS主持了影星和制片人有问有答的电影映前展示。在大银幕上做游戏是一大块尚待开采的领域，但是考虑到更多的年轻人在互动娱乐软件上的开支与电影票比较而言非常可

观这一事实，这一领域必将带来丰厚的回报。

有一点非常清楚，那就是增值内容在与现在的影院结合的时候，就其自身而言并不会为数字电影锦上添花。上文提到的旧世界的经济学是很值得思考的。只有在增值内容已经成为了将今天的多厅影院变成明天的最先进的室外数字豪华娱乐媒体战略部署的一个部分时，它才会为业主带来可观的收入。