数字电影放映设备演变

从数字电影放映机演变看数字电影技术发展趋势陈栩翔 陈凡 付博 巴可有限公司媒体娱乐事业部［摘要］本文从数字放映机的演变过程，回顾数字电影放映技术的主要发展 历程，分析了数字放映机的结构、技术特点、适用范围及其发展趋势，说明数字 放映技术给电影行业带来的效益，并介绍目前数字电影放映机技术的最新进展， 展望数字放映技术的应用前景。 ［关键词］数字电影，数字放映机技术，DCI 规范 自从数字电影问世以后，数字电影放映系统经历了起步阶段、观望阶段、技 术规范的制定和迅速发展阶段。与此相对应的，数字电影放映机技术也经历了研 发、改进、再改进、逐步完善的发展演变过程。从分辨率、对比度、光输出的提 高和光路效率的逐步提高，机器结构的改变（模块化设计和体积的逐步缩小） ，到 安全加密技术的逐步完善。从电影技术上看，这不仅仅是从胶片到数字的技术转 换，而且是从数字 2D 到数字 3D 革命性的演进，这使电影技术提升到一个崭新的 阶段。 数字电影展现给广大观众是目前最高质量的影像（与胶片比，画面没有跳 动、划痕、褪色、无闪烁或聚焦改变等现象） ，它以其在制作、发行、放映的强大 优势，近年来在业界得到了迅速的发展，使数字电影技术的应用受到了业界的特 别关注。 本文从数字放映机技术演变过程，对数字电影技术与放映的发展趋势进行展 望。 数字电影放映机的演变概要 2002 年 6 月，一种新的电影放映概念，悄然进入了中国。第一台数字放映机 在中影集团华龙公司安装，用于数字节目的后期制作。从此，数字电影在中国逐 步发展起来。 数字放映技术的研发开始于 1998 年。第一代数字放映机的结构是基于传统胶 片放映机灯箱设计的。其结构是在传统胶片放映机的灯箱前加上数字放映机头， 成像器件是美国德州仪器公司（TI）的 DLP CinemaTM DMD 数字微镜器件，氙灯发 出的光经过光路集光折射，影像通过电子图像信号处理送到光引擎---三片 1.3k DLP CinemaTM DMD （影院级）芯片(1280x1024)调制成像，最后将影像从镜头投 放到银幕上，这一代数字机被称为 1.3k 机。 （注：DLP CinemaTM DMD （影院级） 芯片是 TI 公司的产品，也称 DMD“黑金属芯片” ，其对比度和色彩深度都比普通投 影机用 DMD 芯片高） 由于沿用传统灯箱设计，影院放映人员比较容易接受，但是其光效比较低， 机器体积大，比较笨重。 1.3k 机采用 TI 公司的 M15/M10 的 1.1” / 0.9” （英寸）DLP CinemaTM DMD 芯 片，分辨率为 1280 x 1024，对比度为 1350:1,DMD 微镜偏转角±10º，最终的光输 出大约为 6000 - 13000 流明, 其光效相对较低，平均光路光效为 1－2 流明/瓦， 最初 1.3k 机可处理位深（Bit depth）为 14 位×3。 随着芯片技术的进一步发展，光路设计上采用了高亮度投影机的平台，从光 效和体积上得到了很大的改善，采用 TI 公司的 DC2K DLP CinemaTM DMD 芯片使影 1．

像分辨率和对比度得到了很大的提高，这一代数字机被称为 2k 机。目前市场上的 DC2K 的 DLP CinemaTM DMD 芯片有 1.2” （英寸）和 0.98” （英寸）两种，是 TI 公司分别于 2003 年和 2007 年发布的。较之 1.3 K 芯片，DC2K 芯片在性能指标上 得到了不同程度的提高，增大了 DMD 微镜偏转角，使其对比度达到 2000：1，分辨 率也达到了 2K（2048 x 1080） 。2K 放映机的光效更高，光输出可达到 30000 流明， 可处理色彩深度达 15 位×3。而且对安全加/解密的支持，从支持 CineLink I 到 支持 CineLink II，从而满足了数字影院对安全防护的严格要求。 而数字电影放映机厂商，也纷纷依托各自的技术优势不断地改良设计，降低 成本，为市场提供更经济、更可靠的数字电影放映系统。目前世界上基于 TI DLP CinemaTM DMD 技术的数字电影放映机厂商有三家,Barco、Christie 和 NEC。 2． 数字电影放映机技术发展回顾 1）1.3k 数字放映机 初期的 1.3k 数字电影放映机很像传统的胶片放映机，是数字放映从无到有的 第一个体积庞大、但非常神奇的机器，它可以不用传统电影胶片就可以放出影像 色彩接近电影胶片放映质量的影像，使业界同仁大开眼界。例如，Barco（比利时 巴可有限公司，以下简称巴可）2002 年 1 月出产的 D-Cine Premiere DP50 数字放 映机，它主要由数字机头、主镜头、变形镜头和灯箱几部分组成，外观如图 1 所图 1 DP50 数字放映机示，其核心部分是数字机头，数字机头的内部结构如图 2 所示。 DP50 采用 TI 公司的 M15 1.1” DLP DLP CinemaTM DMD 芯片，分辨率为 1280 x 1024，对比度为 1350:1，最大光输出为 13，500 流明，可以满足幕宽为 15 米银 幕的放映要求。DP50 的主要技术亮点是有完全密封的光引擎、主动式冷却系统和 防盗版装置。 a） 密封的光引擎 光引擎包括 DLP CinemaTM DMD 成像芯片和复杂的棱镜系 统，是整个数字放映机中最为精密和昂贵的组成部分之一。若油烟或灰尘散落到 芯片和棱镜上，会迅速降低画面的对比度，影响光输出和影像质量。巴可专为光 引擎设计了密封装置，完全杜绝了烟尘的入侵。 b）主动式 DMD 芯片冷却系统 DLP CinemaTM DMD 芯片是数字放映机中对 热最为敏感的部件，DP50 数字放映使用先进的冷却装置，热电冷却和液冷结合，

在芯片与液冷组件之间安装了珀耳帖（Peltier）有源散热器件，从而为芯片提供更 有效的散热性能，以确保 DMD 芯片在高亮度（热量）输出下的高效冷却。防盗版装置 密封的光引擎主动式 DLP 芯片冷却系统密封的光耦合通路图2D-Cine Premiere DP50 数字机头的内部结构c）防盗版装置 巴可开发的钥匙 Dalas Key 电子密码锁可防止电影内容的被盗。只有获得授 权的人员（如授权服务人员或影院经理） ，才能利用密码和钥匙打开防盗电子板卡 箱，接触电影信号处理部分。I/OProcessing 处理部分 RTC Flash memory 闪 存输出部分 Output100Base T Serial ports RS-232 端口 GP I/O抯 通用输入输出System MCU系统控制器metadataDual 292 2 x HDSDIDecryption/ 解码器 deserialiser Key 密码存储器 memoryScaling/ 缩放/修整 CroppingColor 色彩管理 MngtGraphical 图形文字 text 覆盖 overlayDisplay 显示驱动 driver显示 DisplayDVI图 3 数字机头信号处理部分的原理DP50 数字机头信号处理部分的原理如图 3 所示。

随着影院客户对于紧凑型产品的需求，巴可又推出了 1.3k 的 DP30 数字放映 机，更加便于安装和节省空间，如图 4 所示。图 4 DP30 数字放映机DP30 采用 TI 公司的 M10 0.9” DLP CinemaTM DMD 芯片， 分辨率为 1280 x 1024， 对比度为 1250:1， 最大光输出为 6000 流明。 可以满足幕宽为 8 米银幕的放映要求。 由于绝大多数电影格式宽高比为 1.85：1 和 2.35：1，而 1.3k DMD 芯片宽高 比是 5：4，若直接无压扩放映，则会损失很多像素分辨率和光输出（多至 46.8% [²]） 。为了在 1.3k 技术上提高成像器件像素利用率和光输出，初期的数字放映机 引入了拓展镜头(拓展率 TRa = 1.9x 或 1.5x)，它只在水平方向进行拓展，纵向 不变，从而提高了影像质量和亮度。其原理是将电影数字发行母版（DCDM）的影 片内容原始信号在制作时进行预压缩，例如：将高清格式信号压缩到 1280x1024 区域。在放映时，数字放映机将输入的影像信号进行处理，映射到显示器件的有 像素区域，通过拓展镜头展宽适当的比例（例如：1.9x 或 1.5x）进行放映，从而 还原成所需比例的影片影像。 对于 1.3k 技术的数字电影放映机，使用双拓展镜头并配合使用主镜头，可以 充分地利用成像 DMD 芯片的像素分辨率（ …… 此处隐藏：3790字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……