从数字放映系统的演变看数字影院技术的发展趋势--(3)数字放映平台的变迁

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摘要:本文从数字放映系统设备和架构的演变过程,回顾数字影院放映技术的主要发展历程,分析了数字放映系统的体系架构、放映平台的变迁和技术特点,说明了数字放映技术的不断创新给电影行业带来革命性的影响,并介绍了目前数字影院放映技术的最新进展,展望新技术在电影行业的应用前景。

从数字放映系统的演变看数字影院技术的发展趋势

陈凡 朱国华 籍雪炜 徐鹤然

(3)数字放映平台的变迁

3.1 放映机体系架构的创新

    目前正在广泛使用的2K和4K数字影院放映机的信号处理部分是基于TI 系列1或系列2 (简称S I,S II)技术平台设计生产的,其中S II把S I中的TI接口板、颜色处理板、格式化接口板的功能集成到一块集成影院处理板卡,即ICP(Integrated Cinema Processor)上,然后通过格式化板(也称卫星板)驱动数字影院DMD芯片从而在银幕上形成影像。由于提高了信号处理能力和电路集成度,S II平台的系统性能得到了很大的提升,从而可以支持4K分辨率2D和2K 3D和3D高帧率数字影院的放映。目前所有基于S II平台(1.2”DMD)的数字影院设备都可以实现从2K到4K的升级。而2014年Barco又推出了ICMP(IntegratedCinema Media Processor集成电影媒体处理器),将集成电影处理板ICP集成到媒体处理器中,进一步提升了信号处理带宽,是第三代的数字放映平台,它不但支持上一代的所有功能,而且还支持4K 3D和4K 2D高帧率(60Hz)的放映,以及多种实用功能。

下面我们来看看在体系架构上的技术创新。

图4为S I平台主要信号处理部分,S II平台将方框中的三块电路板集成到一块电路板ICP(集成电影处理板)中。


由于S II平台系统体系架构的变化,引起数字影院放映机及数字影院服务器的研发设计和生产随之的技术变革。图5为S I平台信号处理部分功能模块框图,即数字影院放映机的主要系统模块,视频信号通过放映机的信号底板进入TI接口板,颜色处理板,格式化接口板,然后通过3块格式化板驱动DMD芯片成像,经过光路处理,最终通过镜头将影像投射到银幕上。由于架构处理速度的局限,它不能支持4K和高帧率放映。


图5  S I 一代机功能示意框图

图6 为S II 信号处理部分功能模块框图,由此可见,S II平台的系统集成度更高,视频信号进入放映机后可通过IMB(IntegratedMedia Block集成媒体模块)或解码板送入ICP板处理,在通过3个格式化板(卫星板)驱动DMD芯片成像。 


6  S II二代机功能示意框图

7为新一代“灵睿”系列放映机的功能模块框图,由此可见,“灵睿”系列平台的系统集成度更高,影片节目直接进入放映机通过ICMP处理,在通过3个格式化接口板(卫星板)驱动DMD芯片成像,不需要外置服务器和硬盘阵列,也不需要ICP板,增高了集成度和系统信号处理带宽,简化了系统部件,提高了系统可靠性,是第三代数字放映机的代表作。

7第三代数字放映机功能示意框图

8为新一代激光光源放映机或激光改造机器功能模块框图,与氙灯光源的不同在于光源部分,氙灯换成了激光模块和冷却单元,灯电源换成了激光电源,信号处理部分没有变化。激光光源使影像质量提高并更节能环保。

图8激光数字放映机功能示意框图

3.2  媒体服务器在媒体处理与节目存储部分体系架构上的创新

从2002年开始,服务器从没有规范的不同厂家产品难以兼容的起步阶段,经历了一段观望期,到2005年以后DCI规范的制定,再到顺应DCI规范设备的快速发展期,其间,最初有AVICA、GDC、EVS、QuVis、Doremi推出自己的服务器,之后QuBe、XDC、Dolby和Barco相继推出了多种媒体服务器。

多年来,数字影院服务器的体系架构也随着放映机的技术升级而不断改进。第一代数字影院放映系统技术平台,媒体处理与节目存储部分以及控制管理是独立的媒体服务器,服务器与放映机通过双HD SDI视频电缆和网线连接,第二代服务器将集成媒体模块(IMB)移至放映机内连接方式,即将服务器分成外部存储系统和集成媒体模块(IMB)两部分,其体系架构上有独特的技术升级和创新,而第三代服务器以Barco灵睿系列为代表的新一代放映平台,体系架构上有明显变化。

第一代服务器有完整的解密解压的媒体模块和链路安全加密、节目存储与管理、人机交互操作等部分,物理上服务器是独立于放映机的,图9(a)表示节目从服务器到放映机是解密、解压、加水印、加密体系架构,声音信号单独送到音频处理器。

第二代服务器有独立的外置存储系统保存节目内容DCP发行数据包,而媒体模块(IMB)嵌入到基于S II平台的数字放映机内,它负责内容的解码,通过加密的高速数据传输通道(1Gb/sec)将存储的影片内容数据从外部存储系统传输到放映机,并将声音信号以AES/EBU输出到音频处理器。图9(b)表示节目从服务器到放映机解密、解压、加水印的体系结构。

而Barco推出的新一代“灵睿”系列放映系统,不需要外置服务器或硬盘阵列,也不需要集成影院处理板ICP,把影院服务器的处理功能全部集成到集成媒体服务器ICMP中,增高了集成度,加宽了信号处理带宽,简化了系统部件,图9(c)表示节目DCP从ICMP到放映机解密、解压、加水印的体系架构。它实现了内容解密的128位AES解密,FIPS 140-2 第3 级认证等。图10 是主流服务器外观图片。


(a)传统服务器+放映机的体系架构


(b)外部存储系统+带集成媒体模块放映机的体系架构


(C)ICMP集成影院媒体处理器放映机的体系架构

图9 不同的服务器和放映机体系架构





10主流服务器外观图片

3.3.主流服务器类型及主要技术指标[11](以厂家数据为准)

服务器

类型

输出

最高分辨率

最大存储容量

视频输出接口

声频输出接口

GPI/O

其他信号接口

支持

高帧率

备注

品牌

型号

GDC

SA-2100

完全独立

服务器

2048×1080

4T

双连接HD-SDI

DB26

16入/16出

 

SX-2001

完全独立

服务器

2048×1080

4T

双连接HD-SDI

DB26

16入/16出

 

SX-2000

管理和存储服务器+ 媒体模块(IMB)

2048×1080

4T

PCIe

DB25

16入/16出

支持

 

SX-2000R

管理和存储服务器+ 媒体模块(IMB)

4096×2160

4T

PCIe

RJ45

16入/16出

HDMI、3G SDI

支持

 

SX-3000

独立媒体模块(内置集成服务器)

4096×2160

8T

(本地)

PCIe

RJ45

16入/16出

HDMI、3G SDI

支持

 

Dolby

DSS-100

完全独立服务器

2048×1080

1.3T

双连接 HD-SDI

DB25

 

DSS-200

完全独立服务器

2048×1080

3T

双连接HD-SDI

DB25

 

DSS220&IMB

管理和存储服务器+ 媒体模块(IMB)

4096×2160

4T

PCIe

RJ45

HDMI、3G SDI

支持

 

Doremi

DCP-2000

完全独立服务器

2048×1080

2T

双连接HD-SDI

DB25

8入、8出

 

DCP-2K4

完全独立服务器

2048×1080

3T

双连接HD-SDI

DB25

8入、8出

 

ShowVault/IMB-2K

管理和存储服务器+ 媒体模块(IMB)

2048×1080

6T

PCIe

RJ45

4入、8出

HDMI、3G SDI

支持

 

ShowVault/IMB-4K

管理和存储服务器+ 媒体模块(IMB)

4096×2160

6T

PCIe

RJ45

4入、8出

HDMI、3G SDI

支持

 

IMS 1000

独立媒体模块(内置集成服务器)

4096×2160

2T(本地)

嵌入放映机

RJ45

4入、6出

HDMI、3G SDI

支持

 

Christie

IMB

独立媒体模块(内置集成服务器)

4096×2160

大于2T

PCIe

DB25

支持

仅支持科视放映机

Barco

ICMP

独立媒体处理器(内置集成服务器)

4096×2160

大于2T-4T

嵌入放映机

RJ45

4入、8出

HDMI3G

SDI、

DP

支持

仅支持巴可放映机

3.4 高技术格式的放映系统

以IMAX和中国巨幕为代表的电影高技术格式的放映(Enhanced Format),已不再仅仅是银幕的巨大,普通双机放映,高亮度画面,而且从到影院设计放映系统配置、节目母板特殊制作,和影像优化(对比度、锐度优化、和均匀度的优化)、双机像素级会聚闭环处理、特殊音响系统配置,使银幕影像和声音效果达到了业内公认的高水准。

3.4.1 IMAX巨幕

IMAX2008年发布数字版以来,相继在国内新装或将一些胶片系统改成数字放映系统。

从清晰度、细节到尺寸都使IMAX远远超出了简单电影的范畴。以IMAX的DMR?数字原底翻版技术精心转制电影的每一帧画面,力求以更佳效果呈现导演的拍摄意图。双机放映投射出更优质的图像,实现暖色调与清晰度之间的平衡。

经过准确调音的集成音响系统结合精确定向的扬声器,使观众能够听见一根大头针掉落在地的声响,并且清楚辨别它掉落的确切位置。在导演的督导下,每一部电影的声音都经过重新校准。所有这些声音继而在为优化体验而定制的IMAX影院中得以呈现。

称之为IMAX 观影体验(The IMAXExperience ?),每个元素都按严格标准进行规划、设计和定位,影院几何学的运用,以创造更震撼的体验。

2008年12月在北京建成第一个数字IMAX厅以来,到目前为止,在国内已有超过一百个影厅建成。

 

3.4.2 中国巨幕

从2011年至今,中国巨幕(CGS)品牌经历了自主知识产权的研发成功、第1块中国巨幕在合肥1912中影影城的落成、中国东北部地区首套双机4K巨幕厅的 诞生、美国和印尼先后三家海外中国巨幕影厅的落成,2015年11月第100家中国巨幕影厅的授牌。中国巨幕银幕数量达到了中国内地地区巨幕总数的三分之一,遍及26个省,57个城市,用4年时间走完了国外品牌10年的里程。作为业内第一个尝试双激光重合技术并成功迈入推广期的巨幕品牌,中国巨幕也成为了中国 第一家也是唯一一家被好莱坞八大片商认可并授权的巨幕影片母版制作机构。中国巨幕银幕数量突破一百大关,也见证了中国电影技术的腾飞。

多年来,数字放映特别是巨幕放映的核心技术掌握在个别发达国家手里,这使我国在这一领域所需的技术和设备长期依赖进口,中国市场长期被进口设备所垄 断。面对这种局面,2009年,中国电影股份有限公司与中国电影科研所等相关单位联合研发了在核心技术、关键工艺、制版等方面拥有中国自主知识产权的新型数字巨幕放映系统,简称中国巨幕。

“近年来,中影股份联合相关单位,在数字电影高新技术领域积极研发,大胆探索,最终在中国巨幕放映系统、ALPD电影激光放映系统、中国多维声电影音响系统3项电影高新技术的研发方面取得重大突破,在国内外产生巨大影响,一举终结了中国电影诞生110年以来所有关键技术都需要进口的尴尬局面。”中国 电影股份有限公司董事长喇培康在致辞中指出。

“中国巨幕声音技术兼容了多种多维声格式,这也使中国巨幕成为了业界兼容性最好、适应性最强、性价比最高的巨幕系统。”中影数字巨幕(北京)有限公司总经理陈京民亦表示,中国巨幕激光系统方案已于今年8月正式发布,并由中影光峰为中国巨幕量身打造了激光放映方案——ALPD激光放映技术,其以高亮 度、低能耗、寿命长的优势,将大大提升中国巨幕未来的市场竞争力。

中国巨幕积极进取,技术不断升级,从第一代分立服务器体系架构,到第二代IMB体系架构,第三代IMB X架构支持4K及高帧率2K放映,Atmos,DTS-X,人机控制上更加自动化。系统同时具有最高的数据保密级别,也是国内外巨幕产品中唯一完全符合DCI标准的系统。优化器中的自动化控制模块将3D、供电箱、服务器、放映机、风扇等设备智能化,大幅简化操作的同时增加了系统的稳定性,减少了误操作对系统的危害。另一方面,优化器中的管理和监控平台增加了对NOC远程监控系统的支持和QMS质量监控的支持,确保了中国巨幕系统的稳定性和放映的高质量。

本文章共计十节,此为第三节。


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