数字化音视频：电影中的模拟与数字技术

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。

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