膠片電影數(shù)字化修復(fù)與歷史記憶的延續(xù)

李慧琴

(八一電影制片廠 ,北京 100071)

1 引言

英國哲學(xué)家托馬斯·霍布斯將國家或國民的整體比喻成一個人,并指出記憶,也就是“集體記憶”對國家或國民整體的重要性,國家通過集體的歷史記憶來凝聚國民,形成集體共識。實(shí)際上,從20世紀(jì)90年代開始,世界各國逐漸開始關(guān)注歷史記憶問題。借助現(xiàn)代修復(fù)技術(shù),對傳統(tǒng)膠片電影等影像資料進(jìn)行歷史記憶再生產(chǎn),還原以傳統(tǒng)膠片電影為代表的影像資料,再現(xiàn)當(dāng)時的文化藝術(shù)和思想價值取向,對重塑當(dāng)代民眾價值觀、凝聚集體記憶具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

國內(nèi)的膠片電影作為反映傳統(tǒng)文化藝術(shù)思想的作品,充分展現(xiàn)了中國革命時期及新中國成立后的社會記憶和價值取向,通過現(xiàn)代技術(shù)修復(fù)膠片電影,再現(xiàn)當(dāng)時的重大事件、重要人物,以及歷史細(xì)節(jié)和觀眾個體面貌,一方面可以讓觀眾欣賞中國傳統(tǒng)電影藝術(shù),另一方面也可以讓觀眾感悟歷史情境,增強(qiáng)革命感情,堅(jiān)定社會主義和共產(chǎn)主義信念,延續(xù)革命傳統(tǒng)。

2 膠片電影的主要損傷及成因

膠片電影是以感光膠片為載體拍攝的電影,由于膠片的特殊性,在膠片電影重復(fù)播放、保存中會出現(xiàn)一系列物理、化學(xué)損傷。對于膠片電影而言,主要的損傷包括化學(xué)衰變、物理劃痕、隨機(jī)噪聲、視頻抖動、亮度閃爍等。

2.1 化學(xué)衰變

臟點(diǎn)。膠片影像層主要是明膠,明膠的主要成分是蛋白質(zhì),在一定的溫濕度情況下,明膠降解,膠片會自然霉變,出現(xiàn)臟點(diǎn)。膠片顯像是一個相對復(fù)雜的過程,膠片從制作到?jīng)_洗的過程中,需要不同的化學(xué)試劑,這些化學(xué)試劑也會因各種因素出現(xiàn)不同程度的臟點(diǎn)。若明膠、化學(xué)添加劑降解明顯,膠片會出現(xiàn)畫質(zhì)不清,甚至難以播放和修復(fù)的情況。

醋酸綜合癥。該綜合癥是醋酸纖維素膠片特有的化學(xué)損壞,危害較大,我國與其他國家一樣,使用醋酸纖維素膠片的電影數(shù)量都不少。醋酸綜合癥發(fā)生之后,表現(xiàn)為膠片保存的庫房有醋酸味,膠片被大量晶體覆蓋甚至出現(xiàn)變形,再嚴(yán)重則是整盤膠卷粘成一塊。醋酸綜合癥輕則導(dǎo)致膠片物理和光學(xué)性能下降,圖像清晰度下降;重則導(dǎo)致膠片脆化,播放器難以拉展播放,進(jìn)而致使影片無法數(shù)字化修復(fù)。從產(chǎn)生的原因來看,一是醋酸纖維素脂膠片的片基材料由濃硫酸催化乙酸酐和天然纖維素而得,該片基材料一旦發(fā)生水解,一方面片基更容易吸水,導(dǎo)致膠卷變形扭曲,另一方面釋放醋酸,導(dǎo)致明膠降解,模糊淡化影像層。而且這一過程一旦發(fā)生就無法遏制。二是電影膠片存放環(huán)境的濕度、溫度、通風(fēng)狀況、存儲盒的材料等,都會不同程度導(dǎo)致醋酸綜合癥的發(fā)生。

2.2 物理劃痕

物理劃痕主要是膠片電影重復(fù)使用和保存過程,因摩擦而產(chǎn)生的劃痕,這些劃痕在膠片電影播放時,表現(xiàn)為或黑或白豎條紋。物理劃痕根據(jù)嚴(yán)重程度可以簡單分為嚴(yán)重劃痕、輕微劃痕。

嚴(yán)重劃痕一般表現(xiàn)為垂直劃痕,在膠片上呈線性狀的剝落現(xiàn)象,而且經(jīng)常覆蓋多幀,通常3～10個像素寬度,傾斜度小于5度,產(chǎn)生的主要原因是電影在傳輸和播放過程中因膠片表面被機(jī)械或堅(jiān)硬的顆粒摩擦所導(dǎo)致的。輕微劃痕,有人稱之為毛道劃痕,一般在全幀中廣泛存在,屬于較短而細(xì)小的劃痕,產(chǎn)生的主要原因是電影在保存、運(yùn)輸、播放過程中空氣中的細(xì)小顆粒摩擦所致。

此外,由于靜電的作用,空氣中的細(xì)小顆粒(灰塵)、毛發(fā)、纖維可能會吸附在膠片上,若沒有及時清洗,會形成物理斑點(diǎn)。

2.3 隨機(jī)噪聲

隨機(jī)噪聲在電影中普遍存在,不管膠片電影,還是數(shù)字電影,隨機(jī)噪聲都普遍存在。在膠片電影時代,由于膠片本身、技術(shù)水平的限制,隨機(jī)噪聲相對嚴(yán)重。根據(jù)噪聲源的不同,隨機(jī)噪聲主要有顆粒噪聲、CCD 或CMOS 噪聲、熱噪聲等。隨機(jī)噪聲是膠片電影常見的全局性損傷,對電影畫質(zhì)的影響較大,目前對隨機(jī)噪聲的數(shù)字修復(fù)工作主要是針對顆粒噪聲,其他噪聲通過機(jī)器軟件自動修復(fù)。

顆粒噪聲。在視頻圖像上表現(xiàn)為小顆粒的噪點(diǎn),產(chǎn)生的主要原因包括兩種可能,一是膠片的鍍銀層不均勻,二是不同亮度的信號在A/D 轉(zhuǎn)換后量化時所形成。

CCD 或CMOS 噪聲。攝像器材中CCD 或CMOS噪聲(電荷耦合裝置)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)造成的噪聲,這類噪聲是CCD 或CMOS器件在攝像過程中產(chǎn)生的,噪聲的程度與攝像器材的技術(shù)層次密切相關(guān)。

此外,熱噪聲這類噪聲是攝像器材在攝像過程中,光導(dǎo)攝像管產(chǎn)生的。

2.4 視頻抖動

抖動主要有兩種類型,一是攝像機(jī)運(yùn)動引起抖動,二是膠片掃描時引起抖動,前者受攝像器材的技術(shù)精密程度的影響,后者受膠片和播放器本身質(zhì)量的影響。

攝像機(jī)運(yùn)動。攝像器材在拍攝過程中,因運(yùn)動噪聲而引起的膠片視頻的序列抖動和模糊,在電影播放時表現(xiàn)為畫面抖動,畫質(zhì)不流暢。

膠片讀取不穩(wěn)定。在膠片電影掃描時,相鄰的幀時常有輕微的位置改變,導(dǎo)致畫面跳動或者晃動。導(dǎo)致膠片讀取不穩(wěn)定的具體因素包括膠片的齒孔不均勻、膠片尺寸不均勻、播放機(jī)械齒輪精度不均等。

2.5 亮度閃爍

亮度閃爍是相鄰的幀在色彩、亮度上的明顯反差。膠片電影在播放時這一缺陷會較大影響電影的畫質(zhì),觀眾視覺上的感受是同一場景的色彩和亮度不時出現(xiàn)反差。產(chǎn)生這一問題的原因包括,攝像機(jī)拍攝時的不規(guī)則曝光、拍攝燈光的干擾、操作過程中膠片化學(xué)霧化、膠片沖洗等。

3 膠片電影修復(fù)的步驟原理及方法

膠片電影修復(fù)的前提是膠片本身的修復(fù)和保存,然后才進(jìn)行視頻獲取、損傷檢測、損傷修復(fù),借助現(xiàn)代技術(shù)手段,一步步將膠片電影修復(fù)。

3.1 前置修復(fù)

膠片電影修復(fù)首先是修復(fù)膠片本身。物理環(huán)境的溫度、濕度越高,明膠、化學(xué)添加劑越容易降解、分解,醋酸纖維素膠片越容易發(fā)生醋酸綜合癥,因此對于膠片電影的前期保存修復(fù)至關(guān)重要。一是改善保存環(huán)境,不斷接近國際認(rèn)可的最佳溫濕度 (濕度范圍:30%～50%RH,溫度:-5℃～5℃)環(huán)境,難以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)時,可以考慮改善通風(fēng)環(huán)境、采用密封冷凍等方式長期保存膠片。二是加強(qiáng)膠片外層保護(hù),如運(yùn)用聚乙烯袋封裝膠片,吸收水分和醋酸,延緩、避免膠片的化學(xué)衰變;為膠片加裝保護(hù)片,加強(qiáng)膠片除酸防酸,采用復(fù)合材料保護(hù)膠片等。三是特別保存修復(fù)醋酸綜合癥膠片,對于已發(fā)生醋酸綜合癥而未粘結(jié)的膠片,運(yùn)用清洗技術(shù)對其進(jìn)行清洗和修復(fù),從而將晶體析出、形體復(fù)原,然后進(jìn)行脫酸,最后專門收藏;對于已發(fā)生醋酸綜合癥且粘結(jié)的膠片,先進(jìn)行技術(shù)剝離,然后晶體清洗、氣泡修復(fù)、形體恢復(fù),接下來脫酸和加固,最后專門收藏。

此外,對于物理損壞較大的膠片,需要借助人工拼接、粘貼等手段,使得膠片影像連續(xù),為后續(xù)視頻獲取提供便利。

3.2 膠片的數(shù)字化掃描

針對膠片化學(xué)衰變的預(yù)處理是膠片視頻獲取的前提,膠片的物理劃痕、隨機(jī)噪聲、視頻抖動、亮度閃爍等損傷,一般是在視頻獲取之后,進(jìn)行一一檢測和修復(fù)。

所謂視頻獲取,是指將膠片中一幀一幀的影像數(shù)字化,即膠片數(shù)字化掃描。目前視頻獲取的技術(shù)方式越來越智能,比如電影《紅高粱》《解放了的中國》均采用德國阿萊公司生產(chǎn)的膠片掃描儀,采用慢速掃描模式,實(shí)現(xiàn)了膠片視頻的掃描和獲取。

3.3 自動修復(fù)

損傷檢測是膠片電影修復(fù)的中心步驟,這是損傷修復(fù)的前提。通過損傷檢測,了解影像損傷具體情況,進(jìn)而確定修復(fù)方案和任務(wù)。一部分損傷可以通過機(jī)器自動修復(fù),另一部分損傷需一幀一幀人工修復(fù)。隨著設(shè)備技術(shù)進(jìn)步,損傷檢測以及對部分損傷的自動修復(fù),可以同時進(jìn)行。值得說明的是,隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,視頻獲取、損傷檢測、部分自動修復(fù)均可同時進(jìn)行,對于簡單損傷的處理越來越便捷。

初次調(diào)色。一般而言,在自動修復(fù)之前,先對掃描后的影像進(jìn)行初次調(diào)色,這樣可以使影像更加清晰,劃痕、臟點(diǎn)、亮度閃爍等損傷更加明顯,如此便于修復(fù)師進(jìn)行修復(fù)。

檢測及自動修復(fù)方法。物理劃痕檢測,主要的檢測方法分為單幀內(nèi)檢測劃痕、多幀內(nèi)利用劃痕的延續(xù)特性檢測劃痕,前一種方法主要是利用貝葉斯技術(shù)的Kokaram 算法和利用韋伯定律人眼視覺感知的Buni算法,后一種方法的代表算法是利用卡爾曼濾波器的Joyeux算法。劃痕自動修復(fù),也稱為劃痕重建,一般采用像素插值重建法,簡單快速的插值法是利用臨域的像素加權(quán)來代替丟失的劃痕數(shù)據(jù),復(fù)雜的插值法是利用模型進(jìn)行插值,這一方法在實(shí)際中應(yīng)用不多。顆粒噪聲檢測及自動修復(fù),去除噪聲的方法主要有非線性閥值去噪法、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的去噪算法、基于線性最小均方誤差的去噪算法和自適應(yīng)去噪法等。

視頻抖動檢測及自動修復(fù)。在視頻運(yùn)動中,可以將視頻抖動轉(zhuǎn)化為靜態(tài)圖像序列的整體不規(guī)則運(yùn)動來處理,需要處理的視頻抖動主要是攝像機(jī)運(yùn)動引起視頻抖動,有效的方式是對獲取的視頻進(jìn)行實(shí)時數(shù)字處理,通過視頻信號補(bǔ)償方法消除抖動。亮度閃爍檢測及自動修復(fù),是去除視頻抖動之后,進(jìn)行鏡頭分割,在此基礎(chǔ)上檢測、標(biāo)注亮度閃爍參數(shù)并自動修復(fù),主要方法有多幀灰度均值變化判斷、多幀灰度直方圖移位檢測、多幀灰度直方圖主瓣移位檢測等。

上述對不同損傷檢測及自動修復(fù)是從理論和方法上介紹的,在實(shí)際工作中,損傷檢測及自動修復(fù)需要修復(fù)師根據(jù)影片的特點(diǎn)搭配不同的修復(fù)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化處理。

3.4 手動修復(fù)

自動修復(fù)可以去掉部分損傷,或者降低損傷的程度,但自動修復(fù)往往對整體影像會有一定影響,所以自動修復(fù)一般采用最小的參數(shù)設(shè)置,然后借助修復(fù)師對一幀一幀的影像進(jìn)行手動修復(fù)和優(yōu)化。因此,一般而言,手動修復(fù)是膠片電影數(shù)字化修復(fù)中耗時最長的步驟。

手動修復(fù)。修復(fù)師對膠片電影的手動修復(fù),不僅要對影像損傷進(jìn)行修復(fù),還需要對聲音進(jìn)行修復(fù),也需要對影像色彩進(jìn)行調(diào)節(jié)。膠片電影修復(fù)的理想狀態(tài)是恢復(fù)電影“原生態(tài)”,但影像具體需達(dá)到什么色調(diào),膠片電影的 “原生態(tài)”是什么,這些都是見仁見智的,因此人工修復(fù)又是一項(xiàng)主觀創(chuàng)作的工程。通過數(shù)字化修復(fù),目的是讓電影恢復(fù)其嶄新的生命力和表現(xiàn)力,這一過程中,既要了解電影的背景、主旨,順應(yīng)原創(chuàng)作者的意圖,也需要被當(dāng)下大眾心理所理解。

復(fù)核檢查。修復(fù)師在修復(fù)完成后,需有高級修復(fù)師進(jìn)行影像的復(fù)核檢查,發(fā)現(xiàn)遺漏或忽略的細(xì)節(jié)后,再次返工修復(fù),最后達(dá)到 “完美”狀態(tài),恢復(fù)電影的“原生態(tài)”。

3.5 聲音修復(fù)及調(diào)色

除了對影像損傷的修復(fù),還需對聲音進(jìn)行修復(fù),一般在自動化修復(fù)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行手動修復(fù),這樣可以增強(qiáng)聲音的連續(xù)性、避免斷音,降低雜音、確保音量穩(wěn)定,也可以使聲音更加渾厚、飽滿,進(jìn)而烘托電影的氛圍。

最終調(diào)色。最終調(diào)色是當(dāng)手動修復(fù)完工后,本著“修舊如舊、尊重主創(chuàng)”的原則,對修復(fù)完成的影像最終調(diào)色,讓影像的色彩還原正常,保持影調(diào)統(tǒng)一,最終讓修復(fù)的電影達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 輸出及鑒定

聲畫合成。將修復(fù)好的影像和聲音合成在一起,同時配備字幕,并確保字幕與影像、聲音同步協(xié)調(diào)。

專家鑒定。聲畫合成后,基本完成了膠片電影數(shù)字化修復(fù)的工作,最后還需要邀請電影行業(yè)的專家對修復(fù)后的電影進(jìn)行鑒定點(diǎn)評,查漏補(bǔ)缺。

4 結(jié)論

百年來留存下來的膠片電影,不僅記錄著歷史和時代的變遷,而且是藝術(shù)和文化的結(jié)晶,承載著民族的歷史記憶。膠片電影修復(fù),在人工智能等技術(shù)的推動下,從視頻獲取、損傷檢測到自動修復(fù),可以一體進(jìn)行。目前,手動修復(fù)是膠片電影修復(fù)最耗時的一環(huán),也是最為關(guān)鍵的步驟,不僅涉及對影像的修復(fù),還要對聲音修復(fù),色彩的調(diào)整也不容忽視。在“修舊如舊”的原則下,盡量恢復(fù)膠片電影的“原生態(tài)”,這個過程中,修復(fù)師對影片的主觀創(chuàng)作具有重要影響。?