3D电影高帧频技术

近来，由于彼得・杰克逊和詹姆斯・卡梅隆两位导演的大力倡导，高帧频数字电影放映技术，特别是3D放映受关注程度持续升高。

高帧频技术也被纳入了美国影视工程师协会（以下简称SMPTE）的优先议事日程。SMPTE期刊上已经发表了数篇关于此项技术的文章（/publications/journal）

并先于协会的年度技术展览会，在10月下旬的好莱坞举行了“数字电影高帧频技术”研讨会。（了解详情请参阅）

从杰克逊的承诺中可以看出他对高帧频技术的兴趣，他接下来的“霍比特三部曲”――《意外旅程》、《史矛革的苍凉之地》和《去而复返》都将使用每秒48帧的摄影技术进行拍摄，卡梅隆则宣称他或将采用高达60fps的摄影帧频拍摄两部《阿凡达》续集。

同样，高帧频故事片之父，今年“数字电影高帧频技术”研讨会的主讲嘉宾道格拉斯・特拉姆伯尔导演，也在为此呐喊，而且已经将他的原创的肖斯康（Showscan）或“高帧频冲印术”嫁接到数字技术领域，冀望推动行业对高帧频的探讨（另见下页底框）。

高帧频技术：空前的可操作性

所有这些事态，加上技术上的进步使3D画面的高帧频拍摄和放映可行性更强，也比以往任何时候更吸引眼球，显然，高帧频放映正在获得越来越多的主流认可，影响力越来越大。

“两位大导演（杰克逊和卡梅隆）已经分别公布了他们的影片拍摄计划，几年内将有5部高帧频3D电影登上银幕，”华纳兄弟公司的高级技术副总裁温迪.埃尔斯沃思（埃尔斯沃思同时也是SMPTE的现任执行副主席并将在2013年成为协会主席）强调说，“他们这样做是因为他们觉得高帧频技术能使观众更好的融入和享受3D电影，因为一旦眼睛不需要那么费力地盯着银幕了，观众就可以把更多的精力放在跟进电影的情节上，这与人类视觉系统研究学者的说法是一致的。”

杰克逊、卡梅隆和特拉姆伯尔探索高帧频电影工作的核心依据就是“人的大脑更易于处理高于24fps的立体画面”，埃尔斯沃思表示多年来各种视觉心理学研究都能为这个观点提供支持。其实在2012年SMPTE研讨会上，美国国家航空航天局研究此类课题的专家安德鲁・B・华生博士就曾就此观点发表论断。

埃尔斯沃思认为，此类研究和实验使杰克逊、卡梅隆和像他们一样的电影创作者相信大脑更容易观看和欣赏高帧频画面，因为那更接近人眼的观看习惯。

“一些学者说，人眼在生活中观察事物会远高于24fps，所以他们认为，大脑获取画面的速度越快，处理图像的速度也越快，3D画面也就因此能更加逼真，更加接近真实生活。”

另一方面，长期以来，电影观众已经习惯了以24fps的帧频观看2D和3D的电影。然而具有讽刺意义的是，高帧频也被定义为“大于24fps的帧频”，而这种设计从一开始就不科学。

“100年前人们会用到各种各样的帧频进行拍摄，”她说。“但当电影进入有声时代时，人们注意到声音噪波帧频较低。一方面他们需要提高帧频来获得高质量的声音，但另一方面又不愿意多花钱来多印胶片。所以，逐渐的，随着有声电影的普及，电影制作者们最终妥协于一个24fps的标准，声音和画质得以兼顾。”

“传统的胶片摄制和发行正逐步被数字技术取代，洗印环节已经不复存在了，再也不必考虑这笔费用了，”埃尔斯沃思继续说道，“推动高帧频技术的电影人当然了解这段历史，他们现在的说法是，既然已经没有了种种约束，那么以尽可能最高的帧频进行电影拍摄，使画面更逼真，让电影创作者能够更好地讲故事，是当下应该做的。

改装3D高帧频影院

当然，当这些电影制作人们往前冲往前闯的同时，现在的大多数3D影院怎么样、什么时候以及在什么情况下能够进行改装来放映高帧频（大于24fps）的电影却仍然是个问题――这也是今年秋天SMPTE举办的高帧频技术研讨会的一个主要话题。埃尔斯沃思自己也在SMPTE期刊9月版上发表文章探讨这一课题。她指出，也只是在去年，全球范围内的放映业才开始升级投影设备来解决这个问题。她还预测，升级过程在今年年底前将会“缓慢展开”，像杰克逊的《霍比特人》等轰动性3D电影将能在部分影院按导演的愿望以高帧频放映。

埃尔斯沃思补充说，那些影院通常都可以随时升级投影系统，因为一些大厂商制造的集成媒体模块只需要通过软件更新就能完成放映帧频的提升。在另外一些情况下，还可以用集成媒体模块来替换原有的服务器插入投影系统中，使其能够放映高帧频电影。

在SMPTE期刊的文章中，埃尔斯沃思也讨论了设备厂商通过现有的升级途径能将放映设备提升到何种性能。她指出，对大多数大厂商制造的现代系统来说，将帧频提高到60ftp当然不成问题。但是，她也在文章中指出，“跟所有的技术设计调整一样，有一些对整个系统有影响的微妙问题也需要处理，包括数字水印、闪光频率和数字电影包（DCP）在节目放映单（SPL）中的转换。”近期在这样的影院中播放高帧频电影是可能实现的，但并不会非常快，也不会那么简单、一致和天衣无缝。

寻求长久之计

即使可以乐观地认为厂家可以在很短的时间内就解决了升级问题，让一些影院可以在近期就放映杰克逊和卡梅隆的高帧频电影，埃尔斯沃思仍然强调说这只是短期的办法。

她解释说，长远考虑“21DC高帧频研究组”和其他人应该就未来放映系统的标准压缩率和最佳的帧频值范围达成共识。这个研究组基本上也是两条腿走路：一方面在研究对现存的放映设备可行的改造方法，另一方面也在研究未来的放映系统应该具有什么样的标准和功能。

“现有的设备能够达到多高的放映速度，相应的压缩率是多少――这是研究小组正在关注的问题之一，”埃尔斯沃思解释说。“还有，长期来看，未来的设备能否在一个合理的价格内带来预期的效果和压缩率。所有在影院中播放的节目都是经过压缩的，否则的话，图像会过大，那么将图像压缩到什么水平，才能在大银幕上达到最佳效果呢？

的确，“21DC高帧频研究组”的报告中暗示了可行的压缩办法。从眼睛的本质特性上来说，人眼对于亮度的敏感程度要高于对色彩的敏感程度。这意味着，根据报告的研究成果，相对于亮度的变化来说，大脑更有可能“在不影响观察画面的情况下，忽略了色度的变化。因此，亮度分量对最大传输带宽的要求一般高于色度分量对带宽的要求。

“现在，根据SMPTE最近颁布的现行标准，最大压缩率可以达到520兆比特/秒。”埃尔斯沃思补充说，“但是，对3D画面，这个数值需要翻倍，如果是高帧频播放，比如48fps，那就得在这个基础上再翻一倍。保持相同的压缩率就意味着有翻倍的噪波，如果是4k画面，就会变得更大。因此，为了得到质量更高更好的画面，就必须输出每秒2-8倍于常规画面的帧频。这就是研究小组在确定未来系统标准上的关键之所在。

迎接挑战

在可预见的将来，多数影院还是会以常规2D影片的放映为主，而不是3D版本；更多的影院也仍然会是专注放映24fps，而不是高帧频电影。这个现实就给电影制作者带来了挑战：怎能才能最好地针对日常24fsp的放映采集高帧频素材。事实上，以48fps甚至更高帧频采集的素材，在现在的24fps放映设置下肯定会有不匹配的问题。埃尔斯沃思认为这会给电影创作者带来的一个大问题是，整部3D电影要设法减帧，而3D电影是用双摄影机拍摄的。

“这不像4k画面到2k画面转化时只需要把分辨率降下来那么简单。这里的问题是，如果你以48fps的帧频拍摄，并且每隔一帧丢一帧最终得到每秒24帧画面，这样得的画面效果没有本来就以24fps帧频拍摄的画面的动态模糊。”她解释说。

“最好的解释方法就是，每二十四分之一秒，摄影机的快门完成一次开合，在那二十四分之一秒结束的毫厘之前拍摄一帧画面。如果在二十四分之一秒内要拍摄两帧画面，那么就要在这个时间内开合快门两次，”埃尔斯沃思说，“那么每个图像在同样的时间间隔中提供了两帧画面，因而也意味着图像所带动态信息的减少。如果间隔抽帧，相邻的两帧之间的动态模糊保留的不完整，画面看起来就会坚硬、死板。这样可以得到一个异常清晰的画面，然而人眼却习惯于观看动态模糊较为自然的画面。如果你在看DVD电影时停在某一帧，比如说正好是汽车在行驶的画面，你会发现行驶中的汽车的背景是模糊的，这就是我们的眼睛所习惯的动态模糊。所以，没有人想要用48fps拍摄，然后24用fps的速度放映，他们拍的是48fps，就是想要以这个速度放出来。

驶向标准

同由数字拍摄和放映带来的许多其他相关问题一样，产业内的经济状况将决定高帧频拍摄和放映能走多快、多远和多完全。毫无疑问的是，在技术上，为了使高帧频适合3D放映，已经做了一系列的认真努力。这些由杰克逊、卡梅隆和其他电影人通过他们的实践做出努力的结果是，生产商和21DC研究小组正在考虑更重大的研究项目和发展。

“这些电影人是先锋――他们现在所做的事情可以给工程技术人员帮助和反馈，让他们知道什么可以成为标准而什么不可以，”埃尔斯沃思说。“第一批产品可能包括无法没标准化的侧面因为制定标准还为时过早，并且那些电影为了适应在现在放映会涉及到很多权变措施。在未来，我们将有希望拥有更适合拍摄和放映这些3D素材的标准，使我们的观影体验更好。想想看，所有的科技创新都来源于一些人的先行尝试，然后当你想要普及它的时候，你就会为它创造一个接口标准。这就是科技的发展历程，我相信高帧频技术也将经历这样的过程。

即使那样，产业观察家也不指望任何适用于一切“创造性情景和美学爱好”的万能高帧频标准出台。埃尔斯沃思指出，比如，用于数字演示的高帧频技术绝不会和用于电影的高帧频技术相同。因为现在的观影人群无路如何都已经非常习惯观看24fps的画面，所以也一定会有关于哪一种看起来更好，谁更喜欢哪一种画面的争辩。

埃尔斯沃思认为，这样的美学争论在一个富有创造性的社会一定不会终止，也不应该终止。

她说：“关于这些，会有很多争论，会像当年人们争论电影的不同表象一样，彩、黑白电影、不同的频道存储，色彩饱和度的高低，分辨率、2D画面和3D画面的对比，等等。不同的帧频带来不同的外观和感受，许多人会发现它非常棒，其他人则坚持认为看起来不对劲或者不够像电影。再一次，这是又一次引入了新的色彩表达方式。最终，人们将会锁定在当时经济允许的情况下适合某一部影片的最佳方式；这样很好，因为所有人的口味都一致的话也会很无趣的。