影院多屏廣告聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用研究

張明濤

中影電影數(shù)字制作基地有限公司，北京 101400

1 研究背景

電影搭片廣告已成為大多數(shù)電影院中必要的組成部分，廣告播放時(shí)長短則20～30 秒，長至1～2 分鐘，為了在有限的時(shí)間內(nèi)可以讓觀眾得到更多視覺沖擊，提升廣告的播放效果，目前大部分的搭片廣告都只是在廣告的內(nèi)容上“做文章”，對(duì)于播放形式上的改進(jìn)相對(duì)滯后。本文提出的電影廣告投放方案旨在提升觀看時(shí)的視覺效果，并在實(shí)施上充分參考了目前大多數(shù)影院的布局方式，利用銀幕與觀眾席間的區(qū)域空間，通過使用投影設(shè)備，將預(yù)先制作好的廣告擴(kuò)展內(nèi)容，投影到主銀幕的左、右、上三個(gè)方向，實(shí)現(xiàn)由原來一個(gè)銀幕的廣告內(nèi)容，擴(kuò)展為四個(gè)屏幕，增大了觀眾可觀看的視野范圍，獲得身臨其境般的感受。

進(jìn)行廣告播放只是這套系統(tǒng)的一個(gè)功能，如果進(jìn)一步擴(kuò)展也可以實(shí)現(xiàn)與電影正片內(nèi)容聯(lián)動(dòng)的形式，進(jìn)而大幅提升觀影感受。目前類似的形式已在國外的一些影片中應(yīng)用過，比如《移動(dòng)迷宮3：死亡解藥》中有幾場內(nèi)容就使用了Barco Escape 三屏聯(lián)動(dòng)播放，三塊銀幕將觀眾包圍在畫面之中，實(shí)現(xiàn)身臨其境的體驗(yàn)，讓觀眾仿佛置身于一個(gè)迷宮中，三屏畫面連成一個(gè)整體，以極廣的視角將迷宮的全貌呈現(xiàn)出來。所以此套方案在設(shè)計(jì)之初就不單只是為了播放廣告，也考慮了日后與電影正片能夠同步播放的需求，從而擁有廣泛的適用性及更好的市場推廣力。

根據(jù)目前的調(diào)研情況，在市面上推廣的同類方案中普遍存在著需要專用的軟硬件設(shè)備，以及便攜移動(dòng)性差的問題。因此，在產(chǎn)品功能的開發(fā)上要充分考慮盡量簡化播放硬件設(shè)備與盡可能簡單的操作步驟，并具備較好的便攜移動(dòng)能力。為了具有與電影正片同步播放的能力，經(jīng)過對(duì)多個(gè)影院播放設(shè)備提供商的走訪了解，筆者確認(rèn)目前市面上使用的播放服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)比較統(tǒng)一，在同步功能上可以使用播放服務(wù)器端的時(shí)間碼輸出接口，采用無線方式將放置于影廳后部的播放器與影廳前部的廣告播放計(jì)算機(jī)串聯(lián)起來。另外為了方便播放廣告，同時(shí)減輕播放工作人員的額外操作，方案設(shè)計(jì)廣告播放節(jié)目列表功能，可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)影廳對(duì)多個(gè)不同影片進(jìn)行相應(yīng)廣告播放文件的選擇與播放時(shí)間的設(shè)置。在程序使用的控制上，開機(jī)后基本無需操作人員過多介入。如果需要人為控制，也可以在安卓端的遠(yuǎn)程控制程序中完成。

2 系統(tǒng)組成

基于對(duì)影院廣告系統(tǒng)的研究，筆者設(shè)計(jì)了一套影院多屏廣告聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與電影放映服務(wù)器同步播放更多畫面內(nèi)容到主銀幕旁邊。為了實(shí)現(xiàn)上述功能需要使用到的硬件有投影機(jī)、無線信號(hào)發(fā)送與接收裝置、影片播放計(jì)算機(jī)、時(shí)間碼同步器，同時(shí)編寫一套支持多通道影片播放及時(shí)間碼格式轉(zhuǎn)換與校對(duì)的軟件。

方案中使用的硬件分為固定投影方式與可移動(dòng)投影方式，主要的區(qū)別是投影機(jī)的放置位置。固定投影方式是將播放影片的投影機(jī)分別安裝在影廳左右兩側(cè)墻面上，再投影到對(duì)面區(qū)域，并在左、右墻體下方放置投影到天花板區(qū)域的投影機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)左、上、右三個(gè)方向的投影畫面覆蓋。移動(dòng)投影方式是將播放計(jì)算機(jī)與3～4臺(tái)投影機(jī)置于一個(gè)可移動(dòng)的小型機(jī)柜中，通過在機(jī)柜上開孔來向外投影。以上兩種方式各有優(yōu)劣，固定方式布置相對(duì)復(fù)雜，設(shè)置好后基本不會(huì)再次過多調(diào)整，移動(dòng)方式可以做到根據(jù)需要將設(shè)備移動(dòng)到不同的影廳使用，但每次移動(dòng)到不同的影廳均需對(duì)投射區(qū)域進(jìn)行局部位置調(diào)整。

電影放映服務(wù)器所在位置一般在影廳后部，廣告播放計(jì)算機(jī)通常放置在主銀幕附近，此套方案中采用無線傳輸時(shí)間碼在兩套設(shè)備間進(jìn)行通信。以上即為硬件設(shè)備的大致描述，其中所涉及的多個(gè)硬件設(shè)備及具體型號(hào)和使用方法會(huì)在后文說明。

軟件部分主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，首先是視頻文件的播放功能，通過一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)播放多個(gè)畫面到不同的投影機(jī)上，其次是可以解釋出電影放映服務(wù)器上傳輸過來的時(shí)間碼信息，此套系統(tǒng)中的全部時(shí)間碼采用的是MIDI 標(biāo)準(zhǔn)中的時(shí)間碼格式。軟件應(yīng)能夠?qū)㈦娪胺庞撤?wù)器中的時(shí)間碼轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別并使用的格式。軟件支持在Windows 7及以上的Windows 系統(tǒng)中使用，因?yàn)樾枰^高的執(zhí)行效率，開發(fā)語言使用了C++進(jìn)行開發(fā)，并預(yù)留了擴(kuò)展接口以方便與更多的硬件設(shè)備進(jìn)行同步通信。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

在硬件的選擇上，考慮到移動(dòng)方案中需要使用規(guī)格較為特殊的機(jī)柜，所以目前市面上的機(jī)柜并不能拿來直接使用，我們便結(jié)合現(xiàn)在使用環(huán)境與投影機(jī)的散熱需求，以及整體機(jī)柜的尺寸盡量小的考慮，設(shè)計(jì)并定制了一套機(jī)柜。

定制機(jī)柜在設(shè)計(jì)上所支持的投影機(jī)尺寸長寬均在400mm 以內(nèi)，高不超過300mm，這種規(guī)格覆蓋了市面上大多數(shù)高清級(jí)別的投影設(shè)備，并配有低噪排風(fēng)系統(tǒng)，以保證在廣告播放時(shí)聲音不影響距離機(jī)柜較近的觀眾，并能滿足多臺(tái)投影機(jī)同時(shí)工作的散熱要求。

在軟件功能設(shè)計(jì)上，計(jì)算機(jī)播放廣告端程序在預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間點(diǎn)將已拷貝到本地硬盤中的廣告視頻文件進(jìn)行播放，即將3～4 個(gè)屏幕內(nèi)容拼接到一個(gè)視頻文件中，在播放時(shí)由不同的輸出端輸出投影，比如一個(gè)7680×1080 的影片，在播放時(shí)會(huì)被分為4 個(gè)1920×1080的影片，目前大部分計(jì)算機(jī)使用的顯卡支持的紋理為8192×8192，在使用上正好可以完好支持4 通道全高清顯示。由于使用的是多個(gè)輸出端同步播放，相關(guān)的播放內(nèi)容將在下文中詳細(xì)說明。計(jì)算機(jī)端播放程序的主要運(yùn)行流程如圖1所示。

圖1 程序主要運(yùn)行流程圖

圖1 中程序初始部分為程序加載后對(duì)相關(guān)的硬件設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查，待各個(gè)硬件通過檢測后，系統(tǒng)加載相應(yīng)的控制單元模塊，建立外部TCP/IP 協(xié)議的端口監(jiān)聽，由時(shí)間碼同步器判斷是否處于待機(jī)狀態(tài)，最后完成播放節(jié)目列表載入等工作，播放預(yù)先編寫的播放廣告的一組文本文件。

3.1 機(jī)柜設(shè)計(jì)方案

在機(jī)柜的設(shè)計(jì)上，主要需考慮尺寸、散熱能力、便攜性、防碰撞以及運(yùn)輸便利性，設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 機(jī)柜設(shè)計(jì)圖

從圖2 中的正向透視示意圖可以看出，機(jī)柜尺寸比較小，底部裝了4 個(gè)可360 度轉(zhuǎn)向的腳輪。機(jī)柜中左右兩側(cè)放置了可供調(diào)整傾斜角度的托板，用于放置兩臺(tái)投影機(jī)，并在機(jī)柜的左、右、上處開口用于投影機(jī)的顯示輸出。在機(jī)柜下方兩側(cè)各有一個(gè)用于進(jìn)氣的靜音風(fēng)扇,在機(jī)柜上方有兩個(gè)排氣風(fēng)扇保證氣流從下方進(jìn)入從上方排出。由于不確定是用于一臺(tái)還是兩臺(tái)投影機(jī)，所以開孔較大。由于上方的投影是立放方式，可以選用2 臺(tái)支持短焦的投影機(jī)，這樣能更加有效地覆蓋影廳前部天花板區(qū)域。機(jī)柜下方留有部分空間用于放置播放廣告的計(jì)算機(jī)、接收無線信號(hào)的接收器及時(shí)間碼轉(zhuǎn)換設(shè)備等，部分區(qū)域還可用于放置電源線與數(shù)據(jù)線。此機(jī)柜的大小不固定，主要根據(jù)所使用的投影機(jī)性能及外部尺寸定制，用于放置投影的托板上裝有固定卡扣，保證在小范圍移動(dòng)中能夠保護(hù)投影機(jī)。目前項(xiàng)目中已訂做的一款機(jī)柜尺寸為1.5m×1m×1.2m，在50 人的影廳，使用4臺(tái)5500 流明的投影機(jī)完全能夠滿足對(duì)于投影機(jī)與主銀幕放映機(jī)亮度相符的要求。如果需要使用更高亮度的投影機(jī)，則對(duì)機(jī)柜內(nèi)部空間和散熱的要求也更加嚴(yán)格，需重新修改設(shè)計(jì)方案。

3.2 系統(tǒng)中時(shí)間碼的同步傳輸方案

在前期調(diào)研中，已經(jīng)確定目前絕大部分的影院電影放映服務(wù)器均有時(shí)間碼同步輸出接口（SYNC LTC）。

電影放映服務(wù)器的時(shí)間碼同步輸出接口采用BNC 接口方式連接，使用LTC 格式輸出，通過此接口得到服務(wù)器的當(dāng)前時(shí)間碼后，就可以將其轉(zhuǎn)換為所需要的時(shí)間碼格式。進(jìn)行實(shí)時(shí)的格式轉(zhuǎn)換，使用的設(shè)備是Nuendo提供的Timelock Pro 轉(zhuǎn)換器。

將服務(wù)器輸出的同步時(shí)間碼轉(zhuǎn)換成設(shè)備所需要時(shí)間碼，首先通過將電影放映服務(wù)器的SYNC LTC 接口與無線話筒的發(fā)送端連接，經(jīng)過調(diào)查，通常無線話筒采樣頻率為100MHz 以上，這樣在將信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SYNC LTC 傳送的時(shí)間碼數(shù)據(jù)量，所以同步過程可以在百分之一秒內(nèi)完成。完成了上述設(shè)備的連接后，就完成了從電影放映服務(wù)器到發(fā)送設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換工作。

在接收端，首先在無線話筒接收器上使用一根3.5mm 耳機(jī)接口轉(zhuǎn)BNC 的轉(zhuǎn)換線。將無線話筒與Timelock Pro 的LTC In 連接，再經(jīng)過Timelock Pro 的MTC 輸出口與電腦上聲卡的MIDI 接口連接，使用的是一根5 針卡農(nóng)插頭轉(zhuǎn)15 針MIDI 的連接線，這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)端的程序處理上目前只支持使用MIDI中的MTC 格式時(shí)間碼協(xié)議，這一系列的轉(zhuǎn)換均是為了得到從LTC 到MTC 的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到下一步在編碼中對(duì)于時(shí)間碼的格式要求。

時(shí)間碼在影片播放時(shí)自動(dòng)生成由SYNC OUT 發(fā)送，所以通常不需要額外的操作設(shè)置。

上述設(shè)備工作流程如圖3 所示。這種方式既適用于絕大多數(shù)影廳，又可以做到有效控制成本，整套方案的設(shè)計(jì)也具備長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的要求，以及操作設(shè)置盡可能簡單。

圖3 播放時(shí)間同步控制示意圖

樂器數(shù)字接口(Musical Instrument Digital Interface，MIDI) 是20 世紀(jì)80 年代初為解決電聲樂器之間的通信問題而提出的，主要用于傳輸音符、控制參數(shù)等指令。傳輸時(shí)采用異步串行通信, 標(biāo)準(zhǔn)通信波特率為31.25×( 1±0.01) KBaud，其精度較高，一般可達(dá)44.1KHz/16Bit。在此由無線話筒的接收端將模擬信號(hào)的MIDI 信息發(fā)送到PC 端的聲卡MIDI 接口，經(jīng)過一根5 針卡農(nóng)插頭轉(zhuǎn)MIDI 接口的連接線，再經(jīng)過聲卡的A/D 轉(zhuǎn)換器，將傳輸?shù)男畔⑦€原到數(shù)字方式，方可讓播放程序繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)處理，在得到符合的時(shí)間播放點(diǎn)即可以開始播放計(jì)算機(jī)中的影片。

PC 端的MIDI 接口接收到數(shù)據(jù)后，循環(huán)與程序中預(yù)設(shè)的開始播放時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)?shù)玫降臅r(shí)間碼與本地設(shè)置的開始播放時(shí)間相符時(shí)，即調(diào)用程序中的播放模塊開始播放影片。

由于在電影放映服務(wù)器開始運(yùn)行后，會(huì)不斷地從電影放映服務(wù)器中傳送時(shí)間碼到PC 端，服務(wù)器端的數(shù)據(jù)格式會(huì)以一種類似數(shù)據(jù)流的方式進(jìn)行傳輸，通過在數(shù)據(jù)流中設(shè)置標(biāo)識(shí)位來說明此段數(shù)據(jù)保存的是時(shí)間碼中的哪個(gè)部分的信息，所以PC 端MIDI接口需要以回調(diào)函數(shù)的方式建立MIDI 設(shè)備的使用過程，在接收到時(shí)間碼信息后，先對(duì)信息進(jìn)行處理，確認(rèn)該段信息屬于哪位的時(shí)間碼，在整理好后按小時(shí)、分鐘、秒、幀位進(jìn)行預(yù)處理，由于收到的MIDI 格式不是以標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間碼格式傳送的，所以在本地接收到傳送過來的時(shí)間碼數(shù)據(jù)流后，在不同的數(shù)據(jù)位做“與”運(yùn)算后才能得到所需信息，當(dāng)?shù)玫揭粋€(gè)時(shí)間碼的全部信息即能夠組成hh:mm:ss:ff 后通過Windows 中的消息機(jī)制，將時(shí)間碼發(fā)送到主進(jìn)程使用，對(duì)于這部分的處理需保證機(jī)器的實(shí)時(shí)處理能力。為了完成上述過程首先在程序中對(duì)于MIDI 的所有相關(guān)操作設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的類，這樣可以保證對(duì)于MIDI 部分的處理過程可以相對(duì)獲得獨(dú)立的系統(tǒng)資源，通過由主進(jìn)程建立一個(gè)新的線程，并在此線程中運(yùn)行MIDI 處理模塊來完成相應(yīng)的工作，當(dāng)?shù)玫酵暾臅r(shí)間碼后才能給到主進(jìn)程調(diào)用，這個(gè)過程在程序運(yùn)行中一直進(jìn)行。

3.3 播放視頻的開發(fā)

在視頻播放上只要支持接收外部控制命令的播放器，或者自己編寫一個(gè)支持解碼的播放器均可以使用，目前系統(tǒng)使用的是自己開發(fā)的播放器，可以支持屏幕位置的精確調(diào)整，以及對(duì)文件分屏顯示的要求。

3.4 外部命令監(jiān)控

這套系統(tǒng)為了方便使用者，在操作上使用遠(yuǎn)程控制方式，通過將廣告播放服務(wù)器與遠(yuǎn)程控制的Android 平板或者裝載了控制程序的電腦相連即可使用，但要求同時(shí)接入到一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，兩臺(tái)設(shè)備通過IP 連接后發(fā)送控制命令，命令格式自定義。使用時(shí)通常以自動(dòng)播放為主，操作人員只需對(duì)電影放映服務(wù)器進(jìn)行操作即可。

3.5 播放設(shè)備的相關(guān)設(shè)置

在廣告播放服務(wù)器上，可以預(yù)先使用定義好的播放列表，存于一個(gè)TXT 文本文件中，通過在本地預(yù)先設(shè)置是否為自動(dòng)播放來選擇自動(dòng)播放或者遠(yuǎn)程手動(dòng)播放，自動(dòng)播放的控制文本格式為“本地影片+空格+開始時(shí)間+結(jié)束時(shí)間”（如結(jié)束時(shí)間為空時(shí)即為待全部內(nèi)容播放完成后自動(dòng)停止播放），例如：testmovie1.mp4.00:00:05:23.00:01:00:12，代表正片播放到5 秒23 幀時(shí)開始播放名為testmovie1.mp4 的媒體文件，到正片播放1 分12 幀停止播放。該方案支持為多個(gè)廣告或者正片中需要使用這套系統(tǒng)的部分設(shè)置多條播放規(guī)則，規(guī)則的調(diào)用順序以播放時(shí)間遞增的方式進(jìn)行。

4 系統(tǒng)效果測試

通過上述各部分的協(xié)調(diào)工作，才能完成無線信號(hào)傳輸、復(fù)雜信號(hào)處理、不同類型格式轉(zhuǎn)換、按時(shí)影片播放一系列功能，圖4 與圖5 展示的是在單位內(nèi)部影廳實(shí)驗(yàn)的效果，展示中用的系統(tǒng)設(shè)置為三個(gè)屏幕，根據(jù)實(shí)際情況在Windows 中將所有接入的顯示終端組合成一個(gè)水平顯示的桌面，按照左、上、右的順序把投影與顯示卡設(shè)置好，并在每個(gè)廣告片中提前按照上述順序?qū)滋幉煌娘@示視頻組成一個(gè)水平布局的視頻文件以便進(jìn)行同步顯示。圖4 所示為實(shí)驗(yàn)使用的一個(gè)三屏影片在本地直接播放的效果，圖5為在單位內(nèi)部影廳的實(shí)際播放效果。

圖4 已經(jīng)處理好的實(shí)驗(yàn)視頻

圖5 在實(shí)驗(yàn)影廳中的左、上、右播放效果

圖4 中顯示的是一個(gè)部分按環(huán)幕處理的影片，分為左上右3個(gè)屏幕，顯示內(nèi)容為航天器飛離地球的演示動(dòng)畫。

圖5 正中的畫面為電影放映服務(wù)器播放的影片，左、上、右為放置在投影幕前的一組3 臺(tái)高清投影機(jī)的播放效果，整個(gè)影片描述的是宇宙飛船飛入到太空的模擬畫面，圖片中為發(fā)射場的畫面，通過3 個(gè)屏幕實(shí)現(xiàn)了可視范圍的幾乎全覆蓋效果，帶來的視覺效果沖擊感十分強(qiáng)烈。此展示場地中的天花板高度約為6 米，左右墻距離約為18 米，使用的是3 臺(tái)BenQ 7000 流明投影機(jī)，播放計(jì)算機(jī)與影廳放映機(jī)房相距20米左右，同步效果完全符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

電影自誕生100 多年以來，觀看的方式大致都是觀眾位于銀幕前，一直以來并無太大變化，人們也不斷在新的觀影方式上進(jìn)行探索，無論是4D 坐椅或是氣味信息系統(tǒng)均是為了增加觀眾的臨場感。本文中的影院多屏廣告聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，是通過增加可視范圍以增加可觀看內(nèi)容，這種方式豐富了廣告播放手段，使觀眾得到更沉浸的觀看感受。此套系統(tǒng)創(chuàng)新地將無線傳輸模擬信號(hào)的通信方式與影院播放設(shè)備同步功能結(jié)合在一起，從而完成了播放設(shè)備的遠(yuǎn)程同步功能。根據(jù)最初的設(shè)計(jì)方案，這套系統(tǒng)也為電影正片的多屏幕播放方案奠定了研究基礎(chǔ)。經(jīng)在單位內(nèi)部影廳的實(shí)際播放效果測試，視覺效果顯著提升。