淺析數字電影放映系統中光學技術的應用_《中國電子商情》2014年第1期

　　注：本文摘自《中國電子商情：科技創新》2014年第1期；作者：張振宇；中央財經大學信息學院

　　【摘要】：目前，由于我國經濟不斷發展，全國各行各業也取得了長遠的發展。而電影技術就是其中之一。數字電影更是目前人們分析的焦點。本文就是通過以光學技術為角度對數字電影的放映進行研究和分析，同時對于電影放映中數字技術的應用也進行了分析。

　　【關鍵詞】：數字電影；放映系統；光學技術；應用；電影技術；數字技術；電影放映
 

　　目前，由于我國經濟不斷發展，全國各行各業也取得了長遠的發展。而電影技術就是其中之一。數字電影更是目前人們分析的焦點。本文就是通過以光學技術為角度對數字電影的放映進行研究和分析，同時對于電影放映中數字技術的應用也進行了分析。

　　僅今年，電影界由于數字化時代的到來進行了不斷的技術革新。以前老式的膠卷放映方式也已經逐漸被取代。因此在全球進入數字化時代之后，全面研究數字化電影技術已經擺在電影工作者的議程上。要對數字電影進行了解就一定要全面學習和了解其工作原理和在放映過程中各種技術的運用，其中就以光學技術的應用尤為重要。在二十一世紀中，光學技術得到了非常良好的發展，在越來越多的行業中光學技術已經發揮著非常重要的作用。特別是在日益火爆的電影行業中，光學技術更是在電影發展史上起到了功不可沒的作用。
 

　　一、光學技術

　　所謂的光學，就是對光進行研究的一門科學，其研究的對象就是光的產生，以及光作為一種特殊的物質與普通物質相互的各種作用。光學一直以來作為一門非常獨特的科學存在，但是，在光學的發展過程中，光學在最初的純光研究的基礎上得到了長遠的發函，目前已經在很多行業得到應用。信息化傳遞、醫療事業、國防事業等方面都有了非常重要的運用。
 

　　二、數字電影放映系統

　　在數字電影的整個運行系統中，最為重要的部分就是放映的系統，電影放映的質量直接跟電影的放映系統有關。很多觀眾都覺得，質量上好的放映機加上原始制作的電影，才能夠達到最佳的放映效果。但是傳統電影在放映過程中都是通過膠卷循環播放，由于放映次數的不斷增加，膠卷在放映過程中難免會有一些磨損，隨著時間的推移，放映出來的電影，其觀影效果肯定不斷下降。而數字電影是通過數字化技術，通過數據拷貝的方式進行傳遞和放映，在放映的過程中不會應為播放次數而影響到播放質量。

　　目前，傳統的使用膠片放映的電影系統已經成為過去，然而就影院的發展而言，數字化電影與傳統電影還是具有非常緊密的聯系。與傳統電影相比較，數字化電影的不同之處在于：數字化放映機以及數字服務器取代了傳統的膠卷放映設備，而膠卷更是被硬盤、光纖傳到以及衛星發射技術所代替。
 

　　三、光學技術在數字電影放映系統中的應用

　�。ㄒ唬┕鈱W原理在數字電影成像中的應用

　　1.光學技術在數字電影投影成像中的應用。提到數字電影就不得不提投影技術，如今世界上最為普遍的是采用液晶顯示、直接光學放大以及數字化光處理這三種方式。而發展最為成熟的就是數字光處理技術。這個技術的關鍵原件就在于數字顯微原件[1]。其在工作過程中表現出來的工作方式是：通過對半導體中“偶極”效應進行集合，進而對電路中的細微變量以指定的固定軸為基準進行偏轉，進而達到驅使更多所需要的顯微原件按照所需要的方向進行偏轉的目的。根據需要將其中某一特別光線進行投影，那么就可以先微鏡的屏幕上面顯示出質量良好的畫面。

　　2.光學技術在數字電影彩色成像中的應用。通過光學技術的應用，確實可以在屏幕上面得到相應的圖像，但是眾所周知，我們目前看到的影片都是色彩分明的，所以要想獲取彩色的圖像就需要一個可以對光波進行過濾的彩色輪，這樣將向靶面照射的光波進行過濾，如圖1，2所示。通過藍、紅、綠三色的濾光片共同組成了彩色輪，其在旋轉過程中保持著60HZ的頻率，在一秒的時間內，可以有180個彩色色場產生。在這個結構中，通過數字處理技術的運用對彩色的順序進行處理，然后通過RGB格式的數據陸續由DMD進行儲存。然后，彩色論通過接受光系統的聚集，將所接收到的白光照射到已經存儲有彩色數據的DMD上，由于彩色輪在不斷轉換，三原色的色彩會不斷按照順序投放到DMD的表面（如圖2所示）。由于視頻信號采用的頻率與彩色論一樣，而且設置成為同步切換，微鏡結構就通過對紅光強度的感受對“開啟”狀態進行確定，同理，綠光和藍光也同樣如此。DMD的圖像隨后被投影到大屏幕上，這樣就形成了方形的像素，而這些像素就是我們所看到的影像。由于人眼在觀察事物的過程中會有視覺停留的現象，所以在對三原色的光進行不斷中和之后，就可以得到彩色的圖像。微鏡在“開啟”狀態（-10°）時，投射和聚焦的鏡頭就會將微鏡反射出來的光線投射到屏幕上；反之，在處于“關閉”的情況下，吸收表面就可以將所有光線全部吸收，進而防止光干擾的情況發生（如圖1所示）。
 

 

　　圖1微鏡偏轉反射成像示意圖
 

 

 

　　圖2光路形成數字投影示意圖

　　（二）光學技術在終端投影鏡頭中的應用

　　1.光學技術在鏡頭工作環境中的應用。光學是一門非常精密的科學，任何一種運用到光學的儀器中都具有非常系統的光學參數作為基礎。比如，鏡頭的焦距參數，投影儀的孔徑選擇，安裝尺寸的確定等等。而數字電影在運用的過程中則是有更多的光學參數，比如投射靶面所需要的具體尺寸，聚光片的厚度以及直徑等等。并且，在實際工作時，如果圖像達到5000流明以上，就要對氙燈的使用進行考慮。

　　2.確定鏡頭焦距。根據我國現在運用最多的BARCO公司出產的有2K像素水平的DP100的機型來說，按照之前已有的設計鏡頭的經驗而言，影院的放映距離都是固定的，所以在影院放映電影的時候，可以通過固定距離進行滿足。從上面提到的DP100來看，有35mm-41mm，42mm-52mm，40mm-67mm以及70mm-95mm這幾種從35mm到95mm都有覆蓋的焦距鏡頭可供選擇，以最少的鏡頭達到了大多數使用者的要求。但是，盡管種類不過，但是鏡頭的制作成本卻非常貴，使用者在采購的過程中需要有很大的投入�；�于此，我們過自己設計了可以進行變焦的鏡頭，我們生產出了從40mm到120mm的10鐘變焦鏡頭，在對上述進行進行滿足的情況下，其使用成本得到大大降低。

　　3.確定光學鏡頭后工作的距離。有兩種方法可以確定出工作距離，第一就是對電影放映機的光學部分進行實地測量，通過最直接的方式得到數據，但是光學部分的儀器都非常精密和貴重，所以一直以來都是被封存在一個非常密封的地方，在具體的測量操作上有一定的困難[3]；第二種方法就是對靶面的數據以及聚光片和分光作用的數據進行了解后，根據光的逆向原則可以計算出這種工作距離。這種方法相對于前一種而言具有更容易操作的可行性。

　　4.確定鏡頭結構�；�本上每一個非常了解光學技術的工程師都知道，在電影放映鏡頭的后工作距離與焦距之間的比例一直維持在0.5-0.7中，而且鏡頭的設計也并不復雜。但是如果鏡頭的焦距有40mm，那么這兩者的比例就會直線上升到3.這樣就只有通過遠心的鏡頭結構。因為這種鏡頭的孔徑比較小，在設計的過程中難度非常大，同時這種鏡頭的耐高溫能力也要非常強，通常都是在6000流明的條件小工作。所以只能夠通過全權分離的方式對遠心光路進行改進，以此來滿足上述所需的要求。

　�。ㄈ�）像差

　　通過光學原理的方式進行投影成像，其畫面的質量也會因為光學的像差而受到一定的影響，電影院所運用的放映機也同樣如此[3]。光源、分離色光、靶面投射、聚合鏡片以及投射鏡頭都會影響最終放映圖像的效果，影響觀眾觀看影片的效果。因此，研究投影像差、根據光學原理減少像差就變得極其重要。
 

　　四、結語

　　數字電影在拍攝的過程中都是通過數碼的技術進行拍攝的，同時傳播和保留同樣都是試用數字科技，其觀眾群里眾多，光學技術在數字電影之中的運用非常多，在具體的放映過程中起到至關重要的作用。了解光學技術在數字電影系統中的應用范圍和應用原理是符合社會需要的具有實際意義的課題，它不但能滿足學者們研究光學技術領域的要求，而且能為人們不斷發展和完善數字電影放映系統提供技術支持和保障。

　　參考文獻：

　　[1]陳琛，左治君，李臣友.數字電影放映系統中的光學技術[J].現代電影技術，2007（10）：39-43.

　　[2]胡威捷.光學技術的新概念及其發展趨勢的探討[J].光學技術，2011（06）：11-14.

　　[3]鄒靜嫻.數字光處理（DLP）投影系統[J].電視技術，2003（1）：4-8.
 

　　【雜志信息】：

　　《中國電子商情》雜志創刊于1995年。是由中華人民共和國工業和信息化部主管，中國電子器材總公司主辦。是中國大陸最早得到新聞出版總署正式批準的電子元器件行業雜志。國內統一刊號：11-3648/F，國際標準刊號：1006-6675。