科普場館特效影院更新改造關(guān)鍵要素分析研究
——以中國科技館巨幕影院改造為例

王 麗 孫 瑞 賈 碩

中國科學技術(shù)館，北京 100101

1 引言

黨的二十大報告指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐[1]。2022 年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新時代進一步加強科學技術(shù)普及工作的意見》中提出：“全面提升科技館服務(wù)能力，推動有條件的地方因地制宜建設(shè)科技館?！薄俺浞终宫F(xiàn)科技創(chuàng)新對推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和滿足人民群眾美好生活需要的支撐作用”“讓科技成果惠及廣大人民群眾。鼓勵在科普中率先應(yīng)用新技術(shù)，營造新技術(shù)應(yīng)用良好環(huán)境。”[2]2023 年2 月21 日，習近平在中共中央政治局第三次集體學習時再次強調(diào)：要加強國家科普能力建設(shè)，深入實施全民科學素質(zhì)提升行動，線上線下多渠道傳播科學知識、展示科技成就，樹立熱愛科學、崇尚科學的社會風尚[3]。這些都是新時代國家層面對科普工作的新要求。

科普場館特效影院依托先進的科技手段，在展示科技與藝術(shù)完美結(jié)合的同時，傳播科學精神和科學家精神、普及科學知識、倡導科學思想和科學方法。科普場館特效影院主要有球幕、巨幕、4D、動感等高新技術(shù)格式影廳，由于其兼具科技體驗感、沉浸感、娛樂性和話題度，取得了很好的科普宣傳效果。近年來，我國科普事業(yè)蓬勃發(fā)展，科普特效影院也在廣泛興建，一大批較早建設(shè)特效影院的科普場館面臨改造。由于特效影院在建筑、技術(shù)等要求上都存在特殊性，技術(shù)標準缺失和建設(shè)者對關(guān)鍵技術(shù)不了解，導致影院建設(shè)或改造后效果參差不齊。隨著科技進步，人民生活水平明顯提升，人們對科技文化的需求日益增長，對科技體驗、文化藝術(shù)的欣賞水平也在逐步提升，這就對特效電影的技術(shù)和效果提出了更高要求。

2023 年，中國科學技術(shù)館（以下簡稱“中國科技館”）以展示我國電影科技成果、打造具有開創(chuàng)性與代表性的科教影院為目標，進行了巨幕影院更新改造，展示電影放映七大高新技術(shù)，同時創(chuàng)新性地進行了科普教育活動功能配置，以期在同一場地內(nèi)實現(xiàn)特效電影和教育活動的有機結(jié)合。本文將結(jié)合中國科技館本次更新改造項目，對特效影院改造過程的關(guān)鍵要素進行分析，分享建設(shè)思路和建設(shè)經(jīng)驗，共同探討科普特效影院發(fā)展之路。

2 更新改造目標定位

2.1 特效影院功能定位

確定科普場館影院更新改造的目標，首先需要準確把握新時代國家對科普工作的新要求和廣大公眾的新需求，對應(yīng)新要求、新需求，特效影院能夠發(fā)揮哪些作用。科技館特效影院作為科普電影傳播基地，是傳播科學知識、展示科技成就、推進科技和文化事業(yè)發(fā)展的重要渠道。其常規(guī)功能筆者總結(jié)了四個方面：一是科普電影的良好載體。通過觀看影片可獲取科學理論知識，感受科學研究方法，體驗科學探索過程，激發(fā)科學求索興趣。二是通過感官體驗引發(fā)好奇心和科學思考。特效電影在設(shè)備設(shè)施及技術(shù)方面的變化更容易增加觀眾的好奇心，體驗電影的過程能激發(fā)觀眾的參與興趣，樹立科學態(tài)度和探索精神。三是展示電影相關(guān)科技成果。每一種特效影院都是觀眾了解電影新技術(shù)、體驗現(xiàn)代科技的載體。觀眾觀看特效電影，既能體驗電影技術(shù)發(fā)展帶來的非同尋常的感受，也能了解現(xiàn)代影視的相關(guān)技術(shù)發(fā)展，促進對科學事業(yè)的了解。四是發(fā)揮文化傳播與價值引領(lǐng)作用?？萍拣^特效影院自出現(xiàn)以來，就被賦予了科學傳播與價值傳播的使命，有別于商業(yè)影院的泛娛樂化，特效影院除具有科學傳播功能外還兼顧文化傳播的責任與功能，作為科普場館的特效影院，選擇放映內(nèi)容時更應(yīng)注重社會主義核心價值觀的傳播以及意識形態(tài)的把控，其傳播功能從向青少年普及科學，可擴展到涵蓋體現(xiàn)中華傳統(tǒng)文化、我國科技發(fā)展成就、科學家精神、愛國主義教育等更為多元的功能目標。

2.2 更新改造目標

在功能研究基礎(chǔ)上，應(yīng)進一步明確更新改造目標，如最終效果和技術(shù)要求是達標、優(yōu)質(zhì)，還是一流水平，這些將直接決定更新改造的經(jīng)濟成本。例如，中國科技館需要在科技館發(fā)展事業(yè)中發(fā)揮引領(lǐng)示范作用，因此巨幕影院的改造目標是：夯實特效影院硬件基礎(chǔ)、提高科普教育能力，通過設(shè)備更新改造實現(xiàn)巨幕影院播放亮度、畫面分辨率等核心技術(shù)指標明顯提高，影院音響效果得到顯著改善，影院整體播放效果達到國際一流水平，為公眾提供更好的觀影服務(wù)。

3 可行性分析的關(guān)鍵要素

3.1 相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場供給情況

改造前需進行深入的可行性調(diào)研，包括調(diào)研相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、市場供給情況、核心技術(shù)要求、相關(guān)標準和規(guī)范等。近年來，全球電影科技發(fā)展呈現(xiàn)的總體趨勢，是以高品質(zhì)沉浸式綜合視聽體驗需求與高新技術(shù)格式電影攝制播映技術(shù)有力驅(qū)動和支撐電影視聽品質(zhì)持續(xù)提升，高端放映系統(tǒng)成為影院設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用熱點。

中國科技館巨幕影院改造的調(diào)研始于2019 年，根據(jù)中國電影科學技術(shù)研究所（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所）2020 年《全球電影行業(yè)技術(shù)發(fā)展報告》及《全球巨幕影院發(fā)展狀況和演進趨勢》研究，截至2019 年6 月底，全球共有巨幕影院3977 座，國內(nèi)共有1388 座（商業(yè)影院），國際巨幕品牌擁有技術(shù)和市場優(yōu)勢。截至2019 年上半年，全球巨幕市場中國際品牌數(shù)量為2358 套，市場占有率已從2018 年的57.2%上升到59.3%。其中，全球范圍內(nèi)安裝數(shù)量超過100 套的國際巨幕品牌分別為IMAX（1445 套）、中國巨幕（348 套）、ScreenX（228 套）、杜比影院（210套）。IMAX 市場占有率為60.9%，但較2016 年的74.2%已逐年下降；中國巨幕的全球市場占有率為15.1%，絕大多數(shù)安裝于中國大陸（截至2019 上半年共安裝342 套），占中國市場巨幕系統(tǒng)總數(shù)的24.7%；杜比影院的全球市場占有率為9.1%，安裝主要集中在中國、阿聯(lián)酋、日本、俄羅斯和英國[4]。巨幕品牌之間競爭日趨激烈，為順應(yīng)影院視聽體驗升級趨勢，巨幕影院品牌尋找各自定位、發(fā)揮自身優(yōu)勢、走差異化發(fā)展道路。華夏電影發(fā)行有限責任公司聯(lián)合美國科視（Christie）公司、環(huán)球數(shù)碼（GDC）公司推出高新技術(shù)格式電影放映系統(tǒng)CINITY。法國CGR 院線自有品牌ICE（Immersive Cinema Experience）高端放映系統(tǒng)在全球市場開始推廣。在IMAX、中國巨幕、ScreenX、杜比影院等成熟國際巨幕品牌數(shù)量穩(wěn)步增長的同時，THX Ultimate Cinema、索尼數(shù)字影院等新興品牌也在積極拓展市場[4]。國內(nèi)已建成的巨幕影院主要品牌以IMAX、中國巨幕、中影CINITY為主，在2020年項目調(diào)研時的具體技術(shù)參數(shù)對比如表1 所示。

表1 2020 年項目調(diào)研時巨幕影院品牌技術(shù)參數(shù)對比

目前，IMAX 仍然是唯一使用標準1.43∶1 銀幕的廠商，其優(yōu)勢是畫面面積大、沉浸感更強。其劣勢：一是場地方面，由于銀幕高度比例大，銀幕前方需要做地面下沉，不利于開展活動；二是兼容性方面，播放內(nèi)容也只能放映專有IMAX 制式影片，不支持放映普通數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP），對于自己制作影片和映前秀的影院，限制較大；三是成本相比國內(nèi)品牌較高。

中影CINITY 品牌2019 年之后發(fā)展較為迅速，其優(yōu)勢：一是高幀率（HFR）、高動態(tài)范圍(HDR)；二是除了放映CINITY 專有制式DCP 外，可兼容放映普通DCP，并配置外接視頻接口，方便開展教育活動；三是銀幕前方場地便于開展活動。其劣勢：一是在本項目調(diào)研之時，品牌知名度還不高；二是對于本項目，場地和設(shè)施改造相對復雜（原有場地為IMAX形式）。

3.2 放映效果技術(shù)參數(shù)設(shè)定

特效影院建設(shè)和改造中，應(yīng)以相關(guān)行業(yè)標準和技術(shù)規(guī)范為基本依據(jù)和基礎(chǔ)要求，同時綜合考慮電影技術(shù)發(fā)展趨勢和標準修訂情況，確定放映效果的預期目標和技術(shù)參數(shù)。并且，科普特效影院作為電影科技發(fā)展的展示平臺，更應(yīng)當以效果為先，技術(shù)要求應(yīng)高于普通影院。

巨幕影院改造可依據(jù)的相關(guān)標準和技術(shù)規(guī)范包括：DY/T 3—2020《數(shù)字電影巨幕影廳技術(shù)要求和測量方法》、GD/J 040—2012《數(shù)字電影巨幕影院技術(shù)規(guī)范和測量方法》、GB/T 13982—2022《反射和投射放映銀幕》、GB/T 21048—2007《電影院星級的劃分與評定》、GD/J 047—2013《數(shù)字影院立體放映技術(shù)要求和測量方法》、GD/J 017—2007《數(shù)字影院暫行技術(shù)要求》、JB/T 7809—2005《放映銀幕特性參數(shù)和測定方法》以及大銀幕影院協(xié)會（Giant Screen Cinema Association）發(fā)布的《數(shù)字沉浸式巨幕影院標準》（DIGITAL IMMERSIVE GIANT SCREEN SPECIFICATIONS）等。

亮度是放映效果的核心指標。亮度對于3D 觀影尤為重要，人眼對3D 空間中事物的定位通過物體邊緣判定，觀看3D 電影時人眼在不斷搜索物體邊緣，亮度低會增加這一行為的難度，長時間觀影會造成視覺疲勞。DY/T 3—2020《數(shù)字電影巨幕影廳技術(shù)要求和測量方法》中規(guī)定：2D 畫面銀幕中心亮度應(yīng)為48cd/m2，允差宜≤+10.2cd/m2和應(yīng)≥-3.5cd/m2；3D畫面銀幕中心亮度應(yīng)≥24cd/m2，宜≤55cd/m2?！稊?shù)字沉浸式巨幕影院標準》中規(guī)定3D 畫面中心亮度宜不低于10 fL，建議不低于16 fL 更為合適[5]。

對比度也是放映效果的核心參數(shù)，主要有幀內(nèi)對比度和順序?qū)Ρ榷葍蓚€指標。簡單來說，順序?qū)Ρ榷让枋鋈讏龊腿趫霎嬅娴牧炼缺?；幀?nèi)對比度描述同一幀畫面內(nèi)白色圖像和黑色圖像亮度比；對比度數(shù)值越高，畫面越分明，層次越豐富。DY/T 3—2020《數(shù)字電影巨幕影廳技術(shù)要求和測量方法》中規(guī)定：順序?qū)Ρ榷葢?yīng)不低于1500∶1，幀內(nèi)對比度應(yīng)不低于100∶1，3D 放映時幀內(nèi)對比度應(yīng)不低于50∶1[4]?！稊?shù)字沉浸式巨幕影院標準》中規(guī)定順序?qū)Ρ榷葢?yīng)不低于1500∶1，幀內(nèi)對比度不低于150∶1[6]。

對于聲音方面，巨幕影院由于影廳面積更大，應(yīng)當配備層次更加豐富、立體效果更為鮮明的音頻處理系統(tǒng)，增加聲音的沉浸效果。DY/T 3—2020《數(shù)字電影巨幕影廳技術(shù)要求和測量方法》對放映設(shè)備要求應(yīng)配備至少支持6聲道的數(shù)字還音設(shè)備，宜配備基于對象的沉浸式聲音處理系統(tǒng)[5]?！稊?shù)字沉浸式巨幕影院標準》中明確規(guī)定宜大于12路聲道[6]。

綜合本項目原有場地的基本條件、相關(guān)行業(yè)標準和技術(shù)規(guī)范以及技術(shù)發(fā)展趨勢，項目組對改造后巨幕影院放映效果提出預期目標，包括：有效畫面寬度不小于29 米，3D 入眼亮度達到10fL，分辨率達到4K，色彩表現(xiàn)更加突出，有效提高3D 放映的觀影質(zhì)量；聲音表現(xiàn)豐滿、層次感好、具有大動態(tài)范圍表現(xiàn)力和強烈的方向感，大幅提高觀影時的聽覺享受。

3.3 運行維護和影片資源因素

在可行性調(diào)研過程中，還需要對運行維護、軟硬件升級、備品備件和耗材等后續(xù)采購，以及支持的影片類型、片源市場進行深入調(diào)研，這些與建成后的運行息息相關(guān)，是改造前必須考慮的因素。

3.3.1 運行維護工作

運行維護一般包括：（1）放映設(shè)備的規(guī)范使用；（2）激光放映系統(tǒng)進行定期維護，如對放映光路、散熱等器件進行維護清潔、調(diào)整光學設(shè)置等；（3）對音響系統(tǒng)進行定期測試，調(diào)整各揚聲器聲壓級等指標；（4）對影院座椅、輔助設(shè)備進行定期維護、檢查，對損耗的零件進行更換和維修。

3.3.2 備品備件和耗材

主要有放映機散熱風扇及其空氣濾網(wǎng)、立體眼鏡、冷卻液等。其中立體眼鏡根據(jù)使用的立體技術(shù)和材質(zhì)不同，價格從8 元/副（圓偏振、線偏振）至500元/副（光譜立體）不等。因此，需要根據(jù)設(shè)備的立體效果和后續(xù)運行預算承受能力，綜合選擇適合的立體技術(shù)。

3.3.3 影片要求和市場情況

影片的調(diào)研尤為重要，關(guān)系到建成后可持續(xù)運行問題。特效影院是高新技術(shù)的體現(xiàn)，一些形式會很特殊，如不規(guī)則的曲面、多面屏等，但是適合的影片市場上很少，需要定制?？破請鲳^和樂園不同，樂園的影廳項目是有主題的場景化定制，幾乎不需更換影片，而科普場館影院一般不是固定主題，圍繞不同的科學題材，影片需要定期更新，找不到豐富的片源就會影響科學傳播作用的發(fā)揮。

再者，目前市場的主要品牌都具有專屬版本影片，而且只有放映專屬版本影片，才能展示最佳效果。例如，中影CINITY 系統(tǒng)具備放映3D/4K/120FPS內(nèi)容的能力，但實際效果取決于影片的原始分辨率和幀率。只有使用影片母版，將影片轉(zhuǎn)制為專屬版本（即制版），才能取得更好的效果，當然由此也產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)制費用。

3.4 科普影院擴展功能的設(shè)備配置

科普場館的特效影院在放映內(nèi)容和功能定位上與普通商業(yè)影院有所區(qū)別，有一些要兼顧舉辦教育活動、科普報告以及會議的功能，需要在設(shè)備配置前充分考慮。

（1）兼容科普報告和表演功能

科普報告和表演一般需要舞臺區(qū)域連接筆記本電腦、各類話筒、攝像機等，需要配置的設(shè)備設(shè)施有：小型舞臺、舞臺接口箱（含電源、網(wǎng)絡(luò)、音視頻接口等）、舞臺燈（面光燈等）、專門的擴音系統(tǒng)（音頻控制臺、會議音響、無線話筒和收發(fā)裝置等）。還需要在舞臺和放映間之間預埋音視頻傳輸線路，用于在舞臺上播放電腦端的音視頻，高端的還可以配置視頻矩陣。

（2）兼容院線放映功能

如果影院計劃進行商業(yè)院線運行，就必須配置電影服務(wù)器和電影放映機，具備放映數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）的能力，同時還需要配置影院票務(wù)系統(tǒng)。

4 改造施工重點與難點

關(guān)鍵設(shè)備選型確定后，應(yīng)按照設(shè)備配置和最終技術(shù)要求，委托具備專業(yè)資質(zhì)的單位進行工藝設(shè)計，確定建筑工藝參數(shù)，進行深化設(shè)計；并制定具體的施工方案，充分溝通現(xiàn)有條件，進行全流程規(guī)劃，尤其是重點難點分析論證。以本項目為例，施工中重點難點主要包括：

（1）建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計。由于需要將原有的4∶3的銀幕改造為1.85∶1 的銀幕，高度減少5 米，因此需要對原有銀幕前下沉區(qū)域進行改造搭平，需要建筑設(shè)計院根據(jù)承重進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。此外，由于在影院頂部安裝了舞臺燈、音響等設(shè)備，需要計算載荷是否能達到建筑要求。

（2）材料和貨物運輸路線設(shè)計。項目中，現(xiàn)有電梯空間不夠、影院入口拐彎過多，沒有適合搬運超長超重大件貨物的路線，經(jīng)過反復論證，最后現(xiàn)場搭建懸臂吊用于鋼結(jié)構(gòu)、腳手架材料等的吊運。超大銀幕的進場是項目實施的最大難點之一，銀幕外包裝長17 米，截面不到1 平方米，如此長的包裝要在保證環(huán)境安全、人員安全的情況下進入影院，在邀請專家進行反復論證后，最后確定拆除影院部分墻壁，使用懸臂吊、腳手架等輔助設(shè)施進行搬運的方案。實際搬運過程，從準備到完成總共歷時26 個小時，由20余名工作人員合作完成。

（3）影院建聲的再設(shè)計。巨幕影院裝飾面使用鋁扣板，原有建聲基礎(chǔ)條件差，又有松動情況，嚴重影響聲音效果，此次改造中專門進行了建聲的再設(shè)計，在鋁扣板背部加裝了吸音棉，并對整體墻面進行加固，整體效果尤其是混響時間和中高頻率響應(yīng)特性有了很大改善。

5 結(jié)束語

此次項目最終選用CINITY 系統(tǒng)，使用兩臺科視CP4450-RGB 放映機，物理分辨率達到4096×2160；支持3D/4K/120FPS 放映；同時可通過外接視頻源實現(xiàn)播放WMV、AVI、JPEG 2000、MPEG-2、MPEG-4 等國際通用媒體格式。經(jīng)檢測，2D 銀幕中心亮度為53.4cd/m2（約合15.9fL），3D銀幕中心亮度為36.5cd/m2（約合10.6fL），均達到項目設(shè)定目標。此外科教系統(tǒng)配備數(shù)字調(diào)音臺、信息接口盒（五孔電源、網(wǎng)口、HDMI 和SDI 信號端口）、高清視頻混合矩陣、會議音響系統(tǒng)、可升降面光燈、燈光控制系統(tǒng)。整個影院集成4K 分辨率、3D 立體效果、高亮度、高幀率、高動態(tài)范圍、廣色域、沉浸式聲音7 大電影放映領(lǐng)域的高新技術(shù)，能為公眾帶來融合視覺、聲效、舒適度與科技教育為一體的良好觀影學習體驗。

此次中國科技館巨幕影院更新改造是一次以實際行動深入學習貫徹落實黨的二十大精神，促進公眾理解科學、感受電影科技魅力，助力未來創(chuàng)新人才培育的具體舉措和重要實踐。筆者希望通過分享此次項目的實踐、經(jīng)驗和教訓，為其他場館提供借鑒，共同推進科普場館建設(shè)水平的提高，助力科普事業(yè)發(fā)展。