淺談如何選購電影膠片掃描儀

(中國電影資料館，北京 100088)

1 引言

一家檔案館如何才能掃描保存膠片影片，并將它們用于數(shù)字影院放映、網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)映，同時(shí)又能保證畫面的高質(zhì)量以及原始觀感呢？整個(gè)數(shù)字制作和發(fā)行流程雖然非常復(fù)雜，但本文將著眼于電影膠片掃描環(huán)節(jié)，并重點(diǎn)介紹如何選擇一臺合適的膠片掃描儀。盡管不是每家單位都有計(jì)劃自己去購買掃描儀，但是了解合同承包商所用的設(shè)備，對于完成電影膠片數(shù)字化計(jì)劃來說同樣大有裨益。電影膠片掃描儀是由早期的“膠轉(zhuǎn)磁”技術(shù)而來的?！澳z轉(zhuǎn)磁”是將膠片圖像轉(zhuǎn)換為錄像磁帶技術(shù)的簡稱。在電視中播送電影節(jié)目時(shí)，為了簡化操作，提高工作可靠性，大都采用先將影片轉(zhuǎn)錄成錄像磁帶，然后再播出的方法。此外，20世紀(jì)70年代以來，隨著磁帶錄像機(jī)向家庭的普及，將影片轉(zhuǎn)為錄像帶供家庭使用也已成為電影業(yè)的一種發(fā)行方式。后期隨著高清錄像帶的興起，大多數(shù)制作公司會將電影膠片轉(zhuǎn)換為高清錄像帶。但隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，將膠片轉(zhuǎn)換為數(shù)字文件的需求越來越大，電影膠片掃描儀也由“膠轉(zhuǎn)磁”變?yōu)榱恕澳z轉(zhuǎn)數(shù)”。

2 主要指標(biāo)及相關(guān)問題

在正式選購電影膠片掃描儀之前，我們先對以下概念進(jìn)行講解。

2.1 銀幕分辨率

表1 視敏度為1/75的觀眾觀看2.39∶1畫幅影片最大感知像素

對于普通觀眾來說，多大的銀幕分辨率才是合適的呢？一位影院顧客在觀看膠片電影時(shí)實(shí)際能看到多少畫面細(xì)節(jié)呢？如果是在一家THX認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)影院里，那么第一排觀眾的觀看視角肯定不會大于90度，而最后一排觀眾的觀看視角肯定不會小于36度，此時(shí)如果觀看一部2.39∶1的標(biāo)準(zhǔn)畫幅影片，按正常人的視敏度為1/75，據(jù)此就可以計(jì)算得出一位觀眾實(shí)際能看到的銀幕分辨率(表1)。而所謂視敏度是指人眼分辨物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的最大能力，通常用能分辨兩點(diǎn)的最小視角來確定。視角是物體上兩點(diǎn)光線射入眼球，在晶狀體光心前交叉所形成的夾角。正常眼能分辨兩點(diǎn)的最小視角約為1 分角(圓周為360度，1分角即為 1/60度)。在最合適的條件下，最小視角可達(dá)0.5分角。

以一位坐在影院中間排的觀眾為例，假設(shè)該觀眾的視敏度為1/75，那么他實(shí)際能感知的水平像素約為4K個(gè)點(diǎn)而垂直像素約為2K個(gè)點(diǎn)，而如果他坐在第一排的話，則可以感知到約為9K個(gè)點(diǎn)(對于大多數(shù)人來說，這時(shí)會覺得有點(diǎn)過于近了)。

同樣是這個(gè)觀眾，當(dāng)他坐在同一排觀看1.85∶1畫幅的影片時(shí)，其所能感知的垂直像素基本相同，而水平像素則變少了(表2)。

表2 視敏度為1/75的觀眾觀看1.85∶1畫幅影片最大感知像素

同一影院在該觀眾觀看1.37∶1畫幅的影片時(shí)，其所能感知垂直像素也是相同的(表3)。

表3 視敏度為1/75的觀眾觀看1.37∶1畫幅影片最大感知像素

由此我們可以知道對于一位視力良好的觀眾來說，在這座影院的中間排可以至少看到大約2K分辨率的畫面，而坐在第一排則至少可以看到大約4K分辨率的畫面。同時(shí)我們也可以得出人類視力并不是決定觀感的唯一因素，觀影距離和影片畫幅同樣會產(chǎn)生影響。此外對于傳統(tǒng)膠片影片來說，觀眾更期待看到畫面的細(xì)節(jié)即顆粒感，而固定像素的數(shù)字影片并不具備這種細(xì)節(jié)，因此4K的銀幕分辨率對于影院放映來說是足夠的。

2.2 畫面高寬比

另一個(gè)值得注意的問題是不同高寬比畫幅的影片在制作DCP包時(shí)所發(fā)生的變化。例如我們在掃描1.37∶1高寬比畫幅的影片時(shí)，如果選擇4K掃描(4096×2990即11.7Megapixels)，此時(shí)在打包DCP包的過程中，會將影片畫面縮放至1.89∶1的畫面容器中，即4096×2160,此時(shí)實(shí)際畫面的分辨率大約為2959×2160即6.1Megapixels(因?yàn)楫嬅婵s放過程中，會自動增加黑邊)。而如果你制作的是2K DCP包，那么將使用2048×1080的畫面容器，此時(shí)1.37∶1的畫面實(shí)際為1440×1080即1.6Megapixels，這只相對于原始掃描畫面的13%的像素信息(圖1)。故對于檔案影片來說選擇4K模式進(jìn)行打包更為適當(dāng)?？紤]到打包過程中的畫面損失，選擇高分辨率的掃描儀對于對畫面要求高的單位是非常必要的。

圖1 原始圖畫與打包后的畫面

2.3 掃描分辨率

使用多大分辨率來進(jìn)行膠片掃描也是一個(gè)需要特別研究的問題。因?yàn)槟z片上的顆粒不同于數(shù)字影片的像素點(diǎn)，因此很難準(zhǔn)確地進(jìn)行描述。ITU國際電信聯(lián)盟在2000年左右曾經(jīng)做過相應(yīng)的研究，得出的結(jié)論是1.85∶1的膠片轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的話大約為2000條線，而4∶3的膠片轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的話約為2700條線。因此使用4K分辨率進(jìn)行掃描的話，大致可以包含原始35mm膠片的全部內(nèi)容。同時(shí)該研究還發(fā)現(xiàn)原始底片所包含的圖像信息是最多的，其次是翻正，再次是翻底，最次的是拷貝，對于普通的發(fā)行拷貝來說，研究發(fā)現(xiàn)其所包含的圖像信息僅為875條線。當(dāng)然該研究僅僅是指掃描還原原始膠片上的圖像信息，而如果是需要還原膠片上每個(gè)顆粒點(diǎn)的話，那多大的分辨率恐怕都不夠用。因此我們可以認(rèn)為掃描分辨率越高得到的細(xì)節(jié)就越高，但是由此也會造成掃描時(shí)間的增加，掃描和保存成本的提高。在一些普通的數(shù)字應(yīng)用上，高清及2K的掃描分辨率已然夠用，而如果是進(jìn)行檔案保存或是影片修復(fù)的話，那么還是需要使用4K或更高的分辨率進(jìn)行掃描。

2.4 掃描速度

如果目標(biāo)僅僅是將影片用于商業(yè)用途而不是用于影片修復(fù)或保存的話，那么膠片掃描儀的速度就是一個(gè)需要優(yōu)先考慮的問題。要知道影片數(shù)字化流程中從膠片物理清潔、膠片掃描、色彩校正、聲音掃描、聲畫同步、文件打包壓縮以及文件傳輸都需要時(shí)間，因此膠片掃描的過程不應(yīng)該成為整個(gè)數(shù)字流程的瓶頸。一些老款的膠片掃描儀主要為電影修復(fù)而設(shè)計(jì)，其運(yùn)行速度慢于每秒1幀，這種類型的掃描儀顯然不適用于影片商業(yè)用途的工作流程。在需要大量掃描的場景下，沒有時(shí)間讓掃描儀花費(fèi)數(shù)天來掃描影片。當(dāng)前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了可以滿足影片數(shù)字化商業(yè)需求的掃描儀，該種掃描儀可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行高質(zhì)量掃描，但是需要配置相應(yīng)的高速存儲系統(tǒng)以滿足高速捕獲和存儲結(jié)果數(shù)據(jù)。

2.5 色深和亮度

圖2 該圖像幾乎看不到暗部細(xì)節(jié)了

圖3 經(jīng)過調(diào)整后的畫面顯示出不同亮度級別間的輪廓

色深決定了每個(gè)像素點(diǎn)的顏色和亮度。8bit色深意味著每個(gè)像素點(diǎn)三原色的亮度可以分為256個(gè)等級，而10bit色深為1024個(gè)等級。12bit色深及16bit色深分別為4096和65536個(gè)等級，色深參數(shù)設(shè)得越大則掃描的文件就越大。10bit色深對于大多數(shù)不需要色彩校正和亮度調(diào)整的影片來說是足夠的。但是如果影片的圖像曝光量變化過大，那么10bit色深可能造成掃描后的圖像在進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)時(shí)無法得到滿意的結(jié)果。圖2就是這種曝光量過大的例子，圖3是調(diào)整后的畫面。

一些掃描儀允許掃描員對每個(gè)場景進(jìn)行單獨(dú)的曝光設(shè)定，或是允許在掃描過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。而一些掃描儀則只允許對整卷膠片設(shè)定一個(gè)最佳曝光亮度進(jìn)行掃描。因此如果影片中存在一些曝光變化大的場景，那么最好選擇10bit以上的色深參數(shù)，此外如果要將影片用于修復(fù)的話，也需要設(shè)定10bit以上的色深。一些商業(yè)用途的掃描儀通常最大只支持10bit，因此在選購時(shí)需要特別注意。另外一些掃描儀在掃描硝酸負(fù)片時(shí)暗部細(xì)節(jié)不足，對于這類膠片建議在正式掃描前預(yù)先進(jìn)行參數(shù)測試再進(jìn)行正式掃描。

2.6 畫面穩(wěn)定性

早期的一些掃描儀主要是為數(shù)碼特技制作而生產(chǎn)的，因而都配備了專門的膠片定位片門，以保證膠片在掃描過程中每一幀都完全對齊。但這種設(shè)計(jì)會使整個(gè)掃描速度變得緩慢，尤其是在處理有損傷或收縮的影片時(shí)，更是慢得令人無法忍受，因而對于影片的商業(yè)化用途來說是不合適的。而專為影片商業(yè)化用途設(shè)計(jì)的掃描儀則轉(zhuǎn)為使用光學(xué)模塊來穩(wěn)定掃描畫面，這種方式在處理損失嚴(yán)重的影片時(shí)效果依然不錯(cuò)。當(dāng)然也有一些情況掃描儀無法保證完全穩(wěn)定畫面，如影片存在物理接頭時(shí)，這時(shí)畫面通常會出現(xiàn)“跳動”的情況。

2.7 畫面幀大小

很少有掃描儀能準(zhǔn)確地捕捉到4096或2048像素的圖像，因?yàn)椴簧倌z片的畫面幀都與標(biāo)準(zhǔn)不同，而掃描儀的光學(xué)傳感器卻是固定尺寸的。也因此捕獲畫面幀的大小只能通過選擇像素范圍的方式來確定。而一些老式2K掃描儀沒有完整的2048像素寬度的傳感器，它們在掃描影片時(shí)只能通過人為增加數(shù)據(jù)的方式來制作2K畫面幀，因而一些35mm膠片在通過這種掃描儀掃描后實(shí)際只有1820的像素寬度。而最理想的掃描儀則應(yīng)該是能夠?qū)D像進(jìn)行冗余掃描的，這樣在后期調(diào)整時(shí)，不同亮度級別間的輪廓才能更好地顯現(xiàn)。對于一卷膠片有不同畫面幀大小的影片來說，光學(xué)傳感器能夠適應(yīng)不同的畫面幀大小是非常有意義的。

2.8 聲音

一般的掃描儀無法在掃描圖像的同時(shí)掃描聲音，因?yàn)閳D像的掃描速度為幾幀每秒而聲音是按24或25幀每秒進(jìn)行播放的。因此很多掃描儀只把聲音掃描模塊作為選配件。一些能掃聲音的掃描儀都是能進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像掃描的，它們具備專門的音頻掃描頭。而不能實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像掃描的掃描儀，通常需要掃兩遍，第一遍掃圖像，第二遍再掃聲音。還有掃描儀通過直接抓取聲道圖像的方式來進(jìn)行聲音掃描，通常這種方式需要專門的軟件來模擬傳統(tǒng)光學(xué)印片的環(huán)節(jié)，來把聲音圖像轉(zhuǎn)換為聲音文件。

2.9 劃痕去除

大多數(shù)用戶都希望盡可能地去除劃痕和瑕疵，雖然在掃描后也可以通過數(shù)字修復(fù)的方式去除，但軟件修復(fù)產(chǎn)生的修復(fù)錯(cuò)誤幾乎不可避免，因此盡可能在掃描階段去除大部分劃痕和瑕疵尤為重要。大多數(shù)掃描儀都提供漫射照明的功能來減少劃痕的影響，也有部分掃描儀提供拍攝劃痕紅外線圖像的方式來形成一張磨損示意圖從而去除圖像中的劃痕，但此種方式僅適用于彩色影片，因?yàn)楹诎足y鹽膠片對于紅外線來說是不透明的。還有一部分掃描儀提供濕片門功能，當(dāng)受損膠片掃描通過該種片門時(shí)也能大幅減輕劃痕，但因?yàn)樵摲N方式掃描會降低圖像分辨率，因此不適用于對畫質(zhì)要求較高的單位。

2.10 掃描儀測試

不同于傳統(tǒng)印片工藝，因?yàn)閿?shù)字膠片掃描儀缺乏相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)，因此最好不要將掃描儀的測試工作完全交給生產(chǎn)廠商，最佳的測試方式是聘請一位有經(jīng)驗(yàn)的工程師并使用自己的測試素材來進(jìn)行掃描儀測試。對于測試素材的選取，應(yīng)盡可能的全面。即包括曝光好的膠片、曝光差的膠片、密度大的膠片、有損傷劃痕的膠片、接頭沒接好的膠片、褪色的膠片、帶聲軌的膠片等。

3 選購實(shí)例分析

在了解了以上這些問題后，我們看看選購實(shí)例吧?；谟捌迯?fù)保存以及商業(yè)化用途的需要，我簡單介紹以下兩款滿足不同需求的膠片掃描儀。

3.1 4K膠片掃描儀

該款掃描儀的選型完全是基于檔案影片數(shù)字化修復(fù)工作的需要，以下是該掃描儀的主要特點(diǎn)：

(1) 輸出分辨率支持從HD到6K自定義各種分辨率，其中2K 2048×1556 (從3K或6K過采樣)，4K 4096×3112 (從6K過采樣)，滿足4K影片修復(fù)的需要。

(2) 膠片格式支持35mm/16mm自定義分辨率和光學(xué)放大，支持所有標(biāo)準(zhǔn)孔徑尺寸和寬高比，支持光學(xué)放大對于適應(yīng)不同畫面幀大小非常有用。

(3) 掃描速度為2K 7幀每秒 , 4K 2幀每秒, 同時(shí)也支持手動控制逐幀步進(jìn)傳送的方式，該方式主要用于變形嚴(yán)重的影片。

(4) 光學(xué)傳感器成像設(shè)備采用大于35mm的光學(xué)成像芯片，采樣最大可達(dá)6K 6144×4320，可以過采樣4K，對于修復(fù)質(zhì)量會有幫助。

(5) 膠片定位既可以采用機(jī)械式定位使畫面更穩(wěn)定，也可以采用無定位掃描應(yīng)對變形嚴(yán)重的影片。

(6) 照明采用LED光源不發(fā)熱，掃描易燃影片更加安全。同時(shí)擁有球體漫射和間接照明光功能可以降低劃痕可見度。也可安裝紅外線除塵組件，生成劃痕損傷示意圖。

(7) 色深支持真16bit，便于修復(fù)時(shí)對顏色曝光進(jìn)行調(diào)整。

(8) 片門采用可換式設(shè)計(jì)，支持35mm定位片門、35mm無定位濕片門、16mm定位片門、16mm定位濕片門，濕片門也可以有效地降低畫面上的劃痕。

(9) 對于畫面穩(wěn)定上，內(nèi)置與修復(fù)軟件diamant合作的穩(wěn)定組件，在掃描過程中對收縮影片進(jìn)行穩(wěn)定，使掃描后的影片更加穩(wěn)定的同時(shí)避免不必要的畫面損失。

(10) 影片聲音方面支持對于16mm及35mm膠片區(qū)域可變、密度可變的獨(dú)立光學(xué)聲跡進(jìn)行解碼。能把膠片上的光學(xué)聲跡轉(zhuǎn)化成數(shù)字音頻，并且可以實(shí)時(shí)進(jìn)行回放。支持即時(shí)調(diào)整參數(shù)和輸出WAV文件。

綜上所述，該款掃描儀在滿足4K影片掃描提速的前提下(以前老款只能每秒1幀進(jìn)行掃描)，同時(shí)可以極大地減少受損影片的后期修復(fù)難度，后期如使用軟件修復(fù)會花更多時(shí)間和人力，因此對于影片修復(fù)工作來說會有很大幫助。

3.2 UltraHD膠片掃描儀

除了滿足影片數(shù)字化修復(fù)的需要以外，很多時(shí)候還需要考慮影片商業(yè)使用的需求，因此下面就介紹下這款可以實(shí)時(shí)4K掃描的UltraHD掃描儀。

所謂UltraHD即輸出分辨率為3840×2160，該掃描儀雖然輸出效果比4K掃描儀要低，但是可以滿足電視媒體對4K HDR內(nèi)容的需求，同時(shí)對于大規(guī)模影片數(shù)字化商業(yè)存檔來說，也可以節(jié)約不少時(shí)間?，F(xiàn)簡單介紹下該掃描儀的主要特點(diǎn)：

(1)分辨率方面原始分辨率最大支持4096×3072，有效分辨率超35mm膠片3840×2880、標(biāo)準(zhǔn)35mm 3390×2864、變形寬銀幕35mm 3390×2465、超16mm 1903×1143、標(biāo)準(zhǔn)16mm 1581×1154。

(2) 輸出分辨率為Ultra HD 3840×2160 、HD 1920×1080。

(3) 膠片類型支持35mm、超35mm、16mm、超16mm。

(4) 掃描速度支持1～30幀每秒，可以進(jìn)行4K實(shí)時(shí)掃描，使用thunderbolt3接口可以以40Gb每秒的速度將掃描數(shù)據(jù)直接傳送到電腦系統(tǒng)中。

(5) 聲音拾取方面可選配音頻及時(shí)間碼讀取器，該讀取器配備了磁性音頻讀取頭以及光學(xué)音跡讀取頭。

(6) 光源采用的是RGB LED確保膠片不會受熱變形，此外漫射技術(shù)也可以降低灰塵和劃痕的可見度。

(7) 可搭配DaVinci Resolve軟件進(jìn)行影片剪輯、校色、降噪、聲音提取等功能，保證掃描后期操作更加便捷。

總的來說，使用該款掃描儀可以滿足大規(guī)模影片數(shù)字化商業(yè)備份需求，同時(shí)實(shí)時(shí)4K掃描功能也可以滿足電視及視頻網(wǎng)站等要求不高的4K商業(yè)需求。因此對于影片商業(yè)用途及大批量影片數(shù)字化任務(wù)是非常適合的。

4 結(jié)語

作為影片數(shù)字化備份及修復(fù)工作者來說，選購合適的膠片掃描儀需要考慮的問題還有很多，本文只能從比較淺顯的角度為大家分析并提供建議，在此希望本文能對您的工作有所幫助，也希望您能對本文的疏漏提出寶貴的建議。