数字化音视频:电影中的模拟与数字技术

发表时间: 2021-10-29 12:57

针对电视屏幕,电影被称为“大荧幕”,也是娱乐行业的顶尖产业。作为一项综合艺术,从被发明至今,近200年的发展史中,无人可以替代,并始终走在时代的前列。

现代电影院

电影回放的原理就是“视觉残留”,也就是快速移过眼前的画面,会在人的大脑中残留短暂的时间,随着画面不断地移过,“残留”的叠加就形成了活动的画面。

1830年,“法拉第轮”从教科书中走出来,被制作成实物。1832年出现了“诡盘”。

诡盘实物

诡盘效果示意

1834名为“走马盘”的玩具的出现,具备了电影的雏形。

走马盘

1891年,爱迪生发明“电影视镜”,开始了电影的商业化,形成了“电影院”的雏形。只是这种视镜是只能一个人观看,类似我国的“拉洋片”。

电影视镜

“电影院”雏形

拉洋片

与现代影院类似,采用大屏幕放映,众多人观影的方式,始于1895年,由卢米埃尔兄弟开始实现的,当时放映的电影是《火车到站》影片。

卢米埃尔兄弟

放映问题解决了,但是拍摄电影是如何发展的呢?这个过程更漫长(请参考我的另一篇文章《音视频数字化(数字与模拟-照相机)》),因为电影就是“连续摄影”,电影摄影机就是照相机的“连发”版。最早的照相机感光时间太长,1823年的第一张照片“餐桌”,曝光时间长达14个小时,因此电影摄影机必须等,等照相技术的提升,等曝光时间尽可能的缩短,缩短到可以产生“视觉残留”。

老式照相机

1872年,美国两个闲人打赌,一个说马在飞奔是四蹄腾空,一个说至少有一个马蹄触地,俩人谁也不服谁,因此需要进行实测。英国摄影师麦布里奇知道了这件事后,不远万里参与其中。

他架设了24台相机,他最多只能找到这么多相机,这也为电影标准贡献了力量,这是后话暂且不提。所有的相机都均匀分布在骑手经过的直线上,相机快门拴上细线,做成了“绊马索”,只要马一踢到就会拍照。之所以用细线,就是不能真成绊马索,只要触发快门即可,然后随即断掉。

奔驰中的马

24张照片冲洗出来后,老麦将照片穿成一串,大家逐个观看,发现确实是“一蹄触地”。打赌完成,但照片的使命却没有完成。

连续照片

后续众多的好事者不断过来找老麦看照片串,偶然一次拉扯时,老麦发现照片上的马“动”起来了。受到启迪,生物学家马莱在1888年发明了“连续摄影机”。

从电影的发展过程我们知道,电影的核心就是多幅画面采集(拍摄)与回放(放映),每一幅画面称为“帧”,每秒采集或者回放24帧(这正好是老麦用的照相机数量)。

电影胶片两侧是有齿孔的,类似邮票,用于机械传动,这是来自于爱迪生的“电影视镜”。

电影胶片

视频解决了,音频怎么办呢?其实最早的电影是无声的,观看的时候剧院(当时影院与剧院共用)乐池内是有乐队的。乐队根据剧情,按照提前安排好的桥段,演奏不同情绪的音乐,给电影配乐,烘托氛围。大家可以找找卓别林的早期作品看看,就是这样的。

乐池伴奏

没有对白怎么办?用幻灯机随着剧情,在银幕上打出字幕。光电技术发展后,电影音频终于得到了解决。在电影胶片边上,按照唱片机的原理(可以观看我写的《音视频数字化(数字与模拟-录音机)》),存放声音。不过用的不是“刻痕”而是透光程度,光敏管接收到透光强弱不同的光线转为了电信号,电信号再通过喇叭还原为声波,电影终于来到了“有声”时代。

电影放映机

一部电影播放时,胶片分成多卷(盘),早期的影院中通常是2台放映机交替放映,一个放一个准备,有经验的放映员根据荧幕中角上的提示信息,同步切换放映机,实现持续放映(后期的自动放映机可以解决了换片问题)。由于胶片成本较高,多个影院通常共用一套胶片,分别岔开放映起始时间,有专人负责在影院之间穿梭跑动,交换胶片。偶尔来不及,银幕上总会出现“影片未到,请稍后”的字样。小时候马路上经常看到穿土灰色制服骑着摩托车(当时少见)的“跑片员”,在马路上飞驰。

电影胶片

随着数字化技术的发展,如今的电影从拍摄到放映,已经全面实现了数字化。电影放映机也不用胶片了,而是从发行方下载专用格式的视频文件。为了避免盗版,统一放映的时候才会下发密钥,从而实现正常的播放。播放结束后,密钥失效,视频文件也无法播放了。

数字电影放映机

那么模拟电影胶片如何数字化为视频呢?请关注我后续文章。


希望大家关注、收藏、转发,鼓励我完成后续的文章。请大家留言讨论,多提宝贵意见!