[[世博会的科学传奇]之漫话电影

【世博会的科学传奇】之漫话电影科学松鼠会 发表于 2010-01-12 14:45

by赵致真

电影经常是文化娱乐行业的大动静。一部巨片动辄投入亿万元资金，出动海陆空力量，调动高科技手段，轰动全世界票房。至于奥斯卡红地毯上艳光四射的影星们，则从来是亿万人追慕和倾倒的偶像，并成为经久不衰的历史人物。这种社会文化现象是绝无仅有和意味深长的。要想认识一个时代，最好的办法也许是认识他的电影。

究竟谁发明了电影，大约没有一个人敢于“贪天之功”。1851年伦敦世博会举办的时候，展出了电弧光透过玻璃板照片放出的幻灯并获得大奖，但和电影还相去甚远。摄影术的发展和透明胶片的诞生无疑是电影的前提和基础，至于活动画面的出现至少应该追溯到一个叫麦布里奇的人。当年的美国加州前任州长为了弄清马在奔跑中究竟会不会四蹄腾空，便重金礼聘麦布里奇用照相术求证。1878年6月10日，麦布里奇在公众和媒体的注视下，将12个双镜头照相机按21英寸的间距排开，疾驰而过的马接连撞断跑道上的12根细线，便依次触发每个相机的电动快门，最终得到奔马半秒钟内的12张连续动作照片。跑道对面白墙上醒目的格线则如同一张 “坐标纸”，定量记录了每个动作的空间位置。麦布里奇的照片证明了马在奔跑时的确有“脚不沾地”的时候，但不是游艺场里的“转马”那种前后蹬腿姿式，而是在四蹄蜷曲的瞬间。此后，麦布里奇发明了一种叫做“祖泼拉克西镜”的玻璃圆盘，旋转时灯光将边缘上的连续画面投射到屏幕上就变成了活动影像。这应该是现代电影的最早的萌芽。

1878年麦布里奇拍摄的奔马连续分解动作图

麦布里奇的“祖泼拉克西镜”转盘

人的眼睛能感受几万分之一秒的闪光，但大脑在光线作用结束后却不能立即清除残存的影像，这种“视觉暂留”大约持续0.05秒。“长长”的流星“划破夜空”便是证明。“似动现象”则揭示了人对一系列“静”的画面会产生“动”的错觉，这属于心理范畴的问题了。因此电影不过是“欺骗”眼睛的艺术。1893年芝加哥世博会邀请麦布里奇演示“祖泼拉克西镜”并对公众进行多场讲座。爱迪生则展出了最早的“活动电影”。这是一个4英尺高的机柜，50英尺长的35毫米胶片如同九曲回肠，盘圈在马达连接的链轮上循环转动，每秒钟走48幅画面。白炽灯泡通过胶片下方的旋转快门照射，观看者便能从1英寸直径的孔洞中欣赏机箱内的电影。1895年亚特兰大世博会上爱迪生“活动电影”再度现身，不久便风靡美国和欧洲。

早期爱迪生的活动电影机

法国鲁米埃兄弟的“电影院”则用灯光将画面投射到银幕上。放映机小巧轻便，每秒只走16帧画面使成本降低，但已经足够“欺骗”眼睛了。比起爱迪生“西洋镜”的“管窥之见”，“电影院”屏幕的视野和格局显然更大。爱迪生电影的胶片像传送带般匀速运动，造成画面模糊，鲁米埃兄弟的放映机则颇似缝纫机布料和针头的配合，电影胶片“一动一停”，光线从螺旋桨叶般同步转动的“快门”后投射过来，胶片“暗”中迅速前移，“亮”中保持静止，屏幕上便放出清晰的连续画面。1895年12月25日，鲁米埃兄弟在巴黎卡普欣尼斯大道咖啡馆首次公演了《工厂大门》、《火车进站》、《水浇园丁》等10余部50秒的短片。这一天被全世界公认为现代电影的诞生日。1900年巴黎世博会上，鲁米埃兄弟在30米宽、20米高的巨型屏幕上放映电影，成为世博会的点睛之笔。

鲁米埃兄弟电影放映原理

1895年鲁米埃兄弟的“水浇园丁”制作了世界第一张电影海报

1900年巴黎世博会鲁米埃兄弟在巨型银幕上放映电影

早期电影界的一大壮举，是桑森在1900年巴黎世博会上放映的环幕电影。一个巨型的模拟热气球吊篮，可以乘坐200名观众。10台辐辏排列的70毫米放映机同步开动，将桑森用10台摄影机从热气球上同步拍摄的画面投向360度的百米电影幕墙。身穿制服的“空姐”不断预报着“热气球”上升下降，带领观众从“400米高空”俯瞰英国、西班牙、撒哈拉沙漠等异国风光，宏大的视野和逼真的效果让人失声惊叹。可惜由于弧光灯造成放映室高温致使一名工人昏厥。警方害怕引起火灾，紧急勒令关闭“热气球之旅”。桑森的环幕电影只开张了3天便被“扼杀”在摇篮里。1901年，桑森公司彻底破产，但环幕电影却为“一切始于世博会”留下了新的记录。

1900年巴黎世博会桑森的环幕电影“热气球之旅”

鲁米埃兄弟1900年巴黎世博会后就不再染指电影拍摄，而专心致志从事照相器材的开发和生产了，但人类的三百六十行中从此出现了电影导演和制片人。号称“电影魔术师”的梅里埃从1896年到1915年间拍摄了530多部影片，其中最负盛名的是1902年和1904年分别取材于儒勒.凡尔纳科幻小说的《月球旅行》和《太空旅行》，使用了多次曝光、时间延迟和动画定格等拍摄技术，并开了科幻电影的先河。不过当年的电影“大腕”并不一定能成“大款”，《月球旅行》被爱迪生公司盗版，加之公司营销管理不善，梅里埃1913年在负债累累中破产。爱迪生公司1894年建造第一个摄影棚“黑马丽”，成为美国早期电影的摇篮。机械师鲍特改行当起电影制片人后，1903年自编自拍的《铁路大盗》轰动一时，虽然片长只有12分钟，但却成为叙事片和西部片的始祖。这些早期电影的幼稚之作永远是后辈大师们必修的经典教材。

1902年梅里埃拍摄的第一部科幻片“月球旅行”

1904年梅里埃拍摄的科幻片“太空旅行”

鲍特“铁路大盗”海报

1915年旧金山世博会举行的时候，电影已经风靡全球。人见人爱的喜剧演员卓别林来到世博会展馆和公众见面，好莱坞男女喜剧明星“胖子阿巴克”和诺曼德联手拍摄了《旧金山世博会巡礼》，红极一时的大牌导演格雷菲斯专门为旧金山世博会编导了童话和梦幻风格的短片《珍珠城故事》。而这一年正是格雷菲斯的长片《国家的诞生》首次公演，成为轰动全美的大事件。《国家的诞生》采用倒叙和蒙太奇手法，将电影真正提升到了艺术层次，格雷菲斯也因此被誉为“美国电影之父”。1915年的好莱坞已经麇集了派拉蒙等20多家公司，拥有雇员15万人，成为美国主要的电影基地。要说好莱坞的崛起还颇有一点“逼上梁山”的味道。当年爱迪生拥有诸多电影技术专利权并成立了“美国电影专利公司”，动则将“侵权者”告上法庭。于是新兴的电影制片人便纷纷“远走高飞”到西海岸，因为总部设在洛杉矶的美国第九巡回法庭并不支持爱迪生的诉讼。更何况美丽的加州一年四季洒满灿烂阳光，正是拍摄外景最理想的广阔天地。谁也不曾料及好莱坞会发展成世界的“电影之都”。

卓别林拍摄电影

好莱坞喜剧明星“胖子阿巴克”和诺曼德联手拍摄的“旧金山世博会巡礼”

格雷菲斯为1915年旧金山世博会拍摄的“珍珠城故事”

格雷菲斯拍摄的大片“国家的诞生”1915年公演

对于华纳兄弟来说1927年极不寻常，山姆.华纳去世和财务经营不善一度使公司陷入重重危机，但10月6日开始上映的《爵士乐手》不仅让华纳兄弟公司赚得盆满钵满，从此走进影业巨头的行列，而且终结了“默片时代”，开创了“有声电影”的新纪元。其实早在1900年巴黎世博会上，法国高蒙公司就开始用留声机为电影“配音”，此后有些大影院因留声机同步性差和音量不足，干脆雇请乐队现场演奏。1919年，三极管发明者德福瑞斯特改进了芬兰和德国同行的技术，创造了“有声电影”录音法。将不规则的声波转化为不规则的电流，再转化为不规则的灯丝亮度，造成胶片上不规则的感光。这是完全不同于机械和磁性录音的光学录音。最后将电影负片和录音负片合成到一起，放映时胶片边缘音轨上不规则变化的光线就还原成了初始的声音。比起留声机与电影的“双簧”，胶片录音能完全保证声画同步，并且便于剪辑和不易磨损。尽管《爵士乐手》的“有声”仍以音乐为主，但毕竟开始出现了人物对白。从此声音成为电影重要的表现手段和魅力源泉。

1927年10月华纳兄弟公司上映首部有声电影“爵士乐手”

爱迪生早期电影录音制作

1900年巴黎世博会用留声机为电影配音乐

法国高蒙公司早期用留声机为电影配音乐

1929年设立的奥斯卡奖渐渐变成了亿万影迷的盛大节日。1933年雷电华公司的大片《金刚》风靡美国，50英尺高的巨猿“大闹纽约”，魔怪恐怖片 从此种子绵绵一发难收。1933年芝加哥世博会成为美国电影业展示整体阵容的大秀台。占地5英亩的好莱坞馆撩开了电影神秘的面纱。大牌明星和导演每天都在 60英尺的“戏台”上实地拍摄电影，任凭公众隔着玻璃参观和拍照。3个演播厅里可以看到电影摄制和录音剪辑的整个流程。40多个国家的制片商和业余爱好者 作为世博会的客人前来拍摄新闻，由好莱坞馆提供录音设备和技术服务。最具诱惑力的活动是让有志于影视业的女孩子到好莱坞馆试镜，若能被电影大腕的“法眼” 看中将走上“星光大道”。不过和狂热喧嚣的好莱坞馆相比，德国蔡司公司在世博会上放映了另一种电影，用显微镜头拍下一滴水中的微生物世界，无数奇形怪状的 小生命活鲜而蓬勃，互相竞争食物和彼此吞噬。让观众在惊讶和新奇之余又陷入沉思与遐想。

1929年5月16日首届奥斯卡奖颁奖仪式

1933年放映的美国电影“金刚”

1933年芝加哥世博会好莱坞馆参观纪念

1933年芝加哥世博会上好莱坞现场拍摄电影

柯达公司1935年推出的彩色胶卷改变了电影“色盲”的历史。对红、绿、蓝三基色敏感的三层乳胶依次涂在赛璐珞片基上，便能拍出五彩斑斓的影像。第 一部真正的彩色电影是雷电华公司1935年摄制的《浮华世界》。1937年迪斯尼公司的《白雪公主和七个小矮人》创造了彩色动画片的经典。1939年纽约 世博会举办时，众多电影明星到会场和公众见面。影院大屏幕上播出米高梅公司的《乱世佳人》，以231分钟长度和近两亿美元盈利创下“世界之最”。柯达公司 杂志5-6月号连续刊登文章，详细讲解如何在世博会上使用便携式16毫米彩色电影摄影机和切换日光、灯光胶片，有位家居纽约的业余爱好者连续拍摄几个月， 留下了极为丰富的《麦迪卡斯世博会电影集》，他的后人将这些珍贵的历史资料全部捐献给了社会。

时代杂志封面刊登1936年“浮华世界”女主角霍普金斯获奥斯卡奖

1937年迪斯尼公司动画片“白雪公主和七个小矮人”

1939年米高梅公司摄制的电影“乱世佳人（飘）”

1939年纽约世博会柯达公司杂志介绍16毫米便携式彩色电影摄影机使用

对“影帝”“影后”们如醉如狂的偶像崇拜也许是永远难以解释的人类之谜。1926年8月23日好莱坞默片明星瓦伦蒂诺去世时，10万纽约公众涌向街 头，当局出动100多名骑警制止骚乱，“粉丝”殉情自杀的消息时有所闻，整整一代美国妇女悲痛欲绝，令她们的丈夫不胜尴尬和难堪。银幕上多少风情万种的 “英雄英雌”成为文化苍穹中长恒的群星，甚至主导着时代的趣味和风尚。而电影对于一种价值观的推动力同样无与伦比，《国家的诞生》因强烈的种族主义倾向被 美国许多洲定为“禁片”，卓别林由于“意识形态问题”长期被美国禁止入境，1948年好莱坞10位作家、编导因“政治倾向”锒铛入狱，数百人上了黑名单失 去工作。在世界文化板块中，电影已经成为民族“软实力”的王牌和旗舰。

1926年纽约公众为好莱坞明星鲁道夫送葬

好莱坞电影界抗议监禁10名电影作家和编导

世界电影业在二战后浴火重生，享誉全球的戛纳电影节1946年创立，推动了欧洲电影复兴。1958年布鲁塞尔世博会上，美国馆展出了迪斯尼公司新开 发的360度环幕电影，让1900年巴黎世博会“出师未捷”的环幕电影在58年后复活了。不过迪斯尼公司比当年的桑森公司更加高明，不再用“辐辏”模式从 剧院中心向四周发射，而将9台同步放映机安装在环幕之外，通过中间接缝的窗口向对面投影，9块各40度的屏幕便实现了“天衣无缝”的“团圆”。豁然贯通的 影院内不再因放映机阻碍而大煞风景。1967年蒙特利尔世博会和1984年温哥华世博会上，迪斯尼环幕电影院每天人头攒动，最成功的当属风光片和旅游片， 辽阔恢弘的视野和身临其境的逼真，令观众迷失在四面影像的包围之中。

迪斯尼公司环幕电影示意图

迪斯尼环幕电影院

电视的崛起和冲击曾让电影院门庭冷落一片萧条。为了“救亡图存”和转瘁为荣，好莱坞的巨头们祭起了早年被忽略的“宽银幕”。按照传统的“学院标 准”，屏幕的长宽比为1.33比1。但并不合乎人类双眼横向排列和水平视野角大于垂直视角的生理特点。1953年，美国20世纪福克斯公司制作了第一部宽 银幕电影《圣袍》，用法国物理学家克雷蒂安1927年发明的横向变形镜头拍摄，将2.66比1的景物压缩到1.33比1的35毫米胶片上，再用同样曲率的 变形镜头放映，稍有弧度的宽银幕上便还原出正常的影像。派拉蒙等公司各辟蹊径，有用偷懒的“遮幅法”改变纵横比，有用70毫米胶片增加解像度，1954年 保真度更高并能调整压缩比的潘那维辛宽银幕棱镜问世后便一直居于主导地位。在宽银幕的大旗下，彩色电影，立体声效果，3D电影齐头并进，“不信春风唤不 回”，电视机相形之下变成了“小人书”。

1953年美国20世纪福克斯公司放映第一部宽银幕电影“圣袍”

1970年大阪世博会上，日本富士馆放映了世界第一部IMAX电 影《虎之子》。IMAX意即影像最大化，1967年蒙特利尔世博会上，加拿大4名电影工程师深感多投影机环幕技术的诸多缺陷，成功研制了单机摄影、单机投 放的全新IMAX系统。这是电影技术的“集大成”和“总动员”。IMAX标准屏幕22米宽，16米高，能包容下观众的全部视野。15千瓦氙弧光灯投射出水 晶般的清澈画面，6声道的立体音响惊心动魄，为使70毫米胶片每秒曝光24格，放映速度需提高3倍，滚动循环技术通过压缩空气加速运行，并将水平前进的胶 片吸附在矫正平面镜上防止虚焦。1974年斯波坎世博会美国馆的IMAX影院屏幕宽27.3米，高19.7米。500万人在这面垂天之幕下领略了荡气回肠 的全身心震撼。球幕IMAX电影则用鱼眼镜头拍摄和放映，将观众笼罩在“全天域”的巨大穹庐之中。

1985年日本筑波世博会和1986年温哥华世博会展示了最早的立体IMAX电影。让二维变成三维，这是对眼睛进一步的“成功欺骗”。我们靠左右眼 的视差在大脑中形成立体感，两台和眼睛等距的摄像机同步拍摄，放映时让左眼只看到左镜头的图像，右眼只看到右镜头的图像，平面的银幕上便会显出“深度” 来。早在1939年纽约世博会上，克莱斯勒展馆就把左右镜头的影像分别用红和青两种补色投射到银幕上，让带着红-青眼镜的观众左、右眼只看到对应的图像而 达到立体效果。IMAX-3D电影使用的“障眼法”更先进。光线作为一种横波，振动方向和前进方向形成振动面，自然光的震动面呈360度均匀分布，通过偏 振镜选择吸收后便只剩下同一振动面的“偏振光”。放映机左右镜头通过互相垂直的偏振镜投射到银幕上，观众也戴着相应的偏振眼镜观看，便能让左眼“非左无 视”，右眼“唯右是瞻”。至于“快门眼镜”技术则将左右摄影机的图像逐一交替印在同一盘胶片上，按每秒48格放映。观众的液晶眼镜能根据电压变化呈现透明 和不透明状态，在放映系统的无线指令下“左右左右”快速轮番启闭，便使人随时“睁一只眼闭一只眼”，从而看到立体图像。

红蓝眼镜看立体电影示意图

偏振光眼镜看立体电影示意图

今天的IMAX电影早就不甘心于在科技馆里“曲高和寡”并“偏安一隅”了，2002年，环球公司首次用数字技术将《阿波罗13号》转为IMAX版， 库存的好莱坞大片群起效尤。2003年华纳兄弟公司新出品的《黑客帝国3》在普通影院和IMAX影院同时放映，2004年推出的动画片《极地列车》既有 3D-IMAX版也有普通版。新的杜比3D技术使用旋转滤光镜，将左右眼各自应该看到的图像用三原色高低端不同波长光线放映，每秒变换144次。观众戴上 滤光镜将能获得更鲜明逼真的立体感受，杜比技术的最大优势是能够用于普通影院的普通屏幕，从而又拆除了高科技电影大众化的一道门槛。

2004年华纳兄弟同时推出3DIMAX和普通版“极地列车”

杜比3D技术原理示意

电影观众对2010年上海世博会的一大期待，是上海电影集团与美国IM电影集团联合拍摄的《上海假期》。这是当代中国版的《罗马假日》。最新的数字电影技术也将在世博会上展露阵容。

回顾百年文化演进的历史，没有一种精神产品像电影那样吸纳了文学、绘画、音乐、戏剧、摄影的无限精华，催生了电学、光学、声学、化学、机械的诸多发明。电影的确是人类艺术和科技联姻的最伟大创造。