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数字电影多平面立体声技术在我国的发展与应用

2014-7-17 14:20| 发布者: camix| 查看: 314| 评论: 0|原作者: 中影电影数字制作基地有限公司 徐嘉 中国电影科学技术研究所 刘达|来自: 电科网

 近年来,随着4K、3D、高帧率(HFR)、巨幕、激光放映等技术在电影行业的加速发展与应用,数字电影在图像领域取得了突飞猛进的重要进展。从技术层面看,电影是图像技术和声音技术的融合统一体,因此,视听质量的联合提升极为重要,二者缺一不可。最近两年,在沉寂多年之后,电影声音技术取得了突破性进展,数字电影多平面立体声(又称沉浸式声音)技术应运而生并加速发展与应用,不仅多平面立体声影片陆续推出,片源瓶颈基本得到消除,而且影院部署安装迅速,其发展前景被业内外十分看好。

一、多平面立体声技术在我国的发展与应用

1、多平面立体声技术在电影制作领域的应用情况

多平面立体声技术是电影声音技术的发展方向和战略制高点,它通常采用基于声道或基于对象制式,或两种制式相结合。杜比全景声(Dolby Atmos)和巴可Auro 11.1是多平面立体声领域的两大重要品牌。目前,在中国国内,多平面立体声技术发展不均衡,主要表现在制作能力和市场响应两个方面。

首先,中国多平面立体声节目制作领域的发展现状不均衡。到2013年,在中国大陆,仅有中影股份公司所属的国家中影数字制作基地拥有制作多平面立体声影片的技术实力和经验。香港地区目前也已拥有制作杜比全景声的实力(2013年7月完成华谊兄弟影片《大明猩》的制作)。目前主流的几种多平面立体声格式中仅有杜比Atmos全景声系统和中国自主制作的13.1系统推出了相关节目,集中在国产影片《1942》、《西游降魔篇》和《魁拔2》中。由于进行多平面立体声制作改造的时间成本和资金成本较高,且目前经济效益不明显,国内其他制作公司目前还无能力或意向完成多平面立体声格式声音的制作改造,预计到2014年少数成熟民营电影后期加工企业中可能会进行一定的多平面立体声改造工作。

中国国内的多平面立体声市场也较为复杂。虽然以上这些影片全面使用了多声道制作发行,但上映规模都较小,仅限于国内不超过10家已经完成改造的影院。从国内电影市场看,以中国巨幕为首的高端旗舰电影放映形式尚未公开支持或选用某种声音格式,其发行放映的影片节目仍为5.1/7.1结构的声音母版,并通过独有的上变换器扩充到13.1的影院中。这种折中做法在一定程度上缓解了片源稀少和影院方面要求提供多平面立体声效果的压力,成为目前中国完成改造的多平面立体声影厅的主要放映格式。不过,中国巨幕到底会不会和中国13.1联手,或是最终支持杜比全景声,目前尚不得而知。

目前,国外品牌的竞争和发展也非常激烈,根据公开的资料,下面梳理了进入中国的三种多平面立体声系统的制作进展情况。

杜比全景声(Dolby Atmos):

杜比全景声系统将基于声道的混音方法与基于动态音频对象的混音方法相结合,在影厅中安装独立驱动扬声器作为独立声道,然后将节目制作为由固定的基础多声道节目和可移动声音元素组成的混合节目,通过其独特的音响处理器识别打包在发行母版中的元数据加以还音,并且能够在普通环境自动进行下混合输出。综合而言,杜比全景声系统在中国的推广力度最大。作为老牌的声音技术厂家,在市场推广领域他们也做出了突出成绩,杜比公司利用其在声音制作、发行、放映领域的传统技术优势,维持了良好的客户关系,从而制定了良好的商业推广模式,从影院方和制作方同时推进节目制作和放映市场,用大量的金钱和精力投入力争占据重要的市场先机。2011年中,杜比公司与中影基地合作,开始进行有针对性的多平面立体声技术交流和研发工作,通过和中影签订技术保密协议和提供培训,并在2011年开始协助基地改造多平面立体声混录棚C。完成了亚洲第一个杜比Atmos格式混录系统,从2012年开始对中影人员进行培训,并与片方合作,提供必要的商业支持,以便推进中国本土杜比Atmos影片制作。到2013年,杜比公司已在国内完成并发行了5部全景声格式的影片。分别是《一九四二》、《西游·降魔篇》、《魁拔之大战元泱界》、《大明猩》、《逃出生天》。

Auro3D:

Auro公司在2011年势头凶猛,率先获得著名导演卢卡斯的支持,并在天行者(skywalker)制作公司完成了首部多平面立体声影片《红色机尾》,但因票房原因始终默默无闻,没有给观望的市场带来更多的冲击和活力。Auro公司继续努力,在非商业影片的《蝴蝶夫人》和其他小成本影片中斩获了一些影响力。进入2013年,Auro公司将致力于增加市场上原生制作的11.1格式影片。

中国市场方面,由于起步晚于杜比,因此在北京、上海等一线城市,Auro3D公司没有获得建设多平面立体声影厅的优先权,失去了旗舰城市的示范机会。相反,他们选择在成都等二线城市积极推进多平面立体声影厅建设,估计是考虑到中国多平面立体声影厅的市场可能优先从二线城市新建影院中选取,因而采取了不同于以往的策略。这种方式能够减少中心城市改造现有影院造成票房损失的尴尬局面,避免这些影院的消极推进,以从另一角度占领中国广袤的市场份额。

制作方面,自从与巴可公司合作之后,Auro3D公司一直在寻找合适的切入点,或利用巴可公司在业内的良好声誉和影响力对中国影片市场进行一定的推进,但是事与愿违。Auro3D公司似乎没有寻找到合适的切入点,至少目前还无迹象表明中国国内最大的几家声音制作单位已与Auro建立了稳固合作关系和宣布即将推出作品。国家中影数字制作基地的声音部门目前与Auro3D的合作正在积极推进之中,尚无实质性进展,预计2013下半年将有进一步的合作趋势。目前Auro3D公司已与中影签署保密协议,计划改造一个多声道混录棚,预计2013年底能有正式的Auro3D节目影片在中国市场推出。

ImmSound音尚:

ImmSound公司进入中国的时间并不落后于其他竞争对手。2011年,其已在天津建设完成了一个多平面立体声影厅,并且独立开发制造了特殊的顶部环绕扬声器阵列和制作工作站系统IAW,借助其强大的开发后台(巴塞罗那媒体集团),ImmSound公司还与好莱坞片商合作,推出了一部影片《不可能》(中文名:海啸奇迹),该片于2013年8月大规模上映中国,但没有使用ImmSound多平面立体声制式,在中国发行的版本仍是传统5.1格式。2012年,由于技术突出和理念先进,ImmSound系统在业内获得了相当程度的认可。随后ImmSound技术被杜比公司收购,根据知识产权约定巴塞罗媒体集团在未来两年不得从事与多平面立体声技术相关的研究。在收购之后,全球范围内所有安装了ImmSound系统的影厅都进行了Atmos系统的改造,并开始宣传杜比节目和技术。已安装音尚系统的影厅的扬声器改造十分简单,仅仅是增加了几只特殊位置的音箱,足可看出当年这套系统和杜比系统的相似之处。

数字母版制作是多平面立体声格式发行到影院之前必经的环节。虽然各家公司都推出和宣布自己能够拥有独立的制作工具完成打包,但DCI系统规范规定任何厂商都不得将自己的专利引入到数字电影发行包中。必须兼容现有的所有格式,这给推出私有格式的厂家提出了明确的技术要求。为此,这些厂商都开始在DCP结构中寻找可放置多声道声轨的有效方法,通过借助无损压缩编码、自定义轨道、用户数据和元数据等渠道完成将特殊声音信号压缩到有限的DCP发行包中,然后力求在影院放映端进行解码还原。而某些声道数较少的厂家则可基于DCI系统规范中允许的16个有效声道来存储全部信息。

在DCI的统一规范下,每家公司都提出了独特的打包方案。杜比公司提出将Atmos声轨编码成为一条独立的用户声道并添加特殊标识信息,以便播放服务器能够正确识别这些信息并输出给后端的特殊影院处理器。因此,每个影片发行使用的DCP包实际上涵盖了传统5.1文件和编码后的Atmos文件。Auro3D格式则利用其良好的编码技术,将11.1格式的声音编码进入5.1的“外壳”内,这种利用PCM编码中空白数据块的无损压缩方式已经获得专利,可在不增加原始文件大小的情况下容纳另一声轨,而且普通设备还能对其正常还音,从而让普通的5.1设备输出原始界面,而能够解码的设备则输出11.1格式的影片声音。中国国内的13.1声道节目则采取最为直观的技术,将14个声道的有效信息直接放置到16轨AES通道中,以避免编解码问题,现今所有的服务器都能够直接输出这14轨的多声道信号。这种方案的最大缺点是无法与传统5.1节目互相兼容,只播放前6个声道会直接导致声音信息丢失,这种情况是不能被片方和影院接受的。因此,目前13.1格式的发行仅限于少量影院的独立发行。在母版制作阶段,中国13.1格式还没有更为科学的方案提出。

 

 

图1 杜比Atmos打包方案图解

总之,任何多平面立体声格式在中国的发展都离不开本土的影片制作。目前仅有杜比公司和国产13.1格式在中国正式推出了本土制作的多平面立体声节目,其他品牌则因动作迟缓而未能成功地在国内制作节目,但也在另辟蹊径——将影片拿到国外进行多平面立体声制作,再回国上映,以便追赶国内竞争对手,例如Auro3D格式的《大明猩》。未来在国内制作方面的格局将发生一定变化,主要集中在可提供多平面立体声制作的单位将增多,并且随着多平面立体声制作理念的深入,其水平将不断提高,无论采用何种制式,只要制作和上映的是中国本土影片,都将为中国电影后期制作领域注入新的活力。

2、多平面立体声技术在数字影院的应用情况

多平面立体声格式发行的影片正在逐渐增加。每一种多平面立体声格式都已拥有自己的影片清单。皮克斯2012年7月的新片《勇敢传说》采用杜比全景声格式,ImmSound同样也签署了一部影片《海啸奇迹》,IOSONO的首部影片是《惊天战神》,Auro11.1的首部影片是卢卡斯的《红色机尾》,中国国产13.1也已推出了《温故1942》作为首部国产影片。到2013年中,全球出品的多平面立体声影片已经超过30余部。这将从片源角度推进新技术发展,为市场推广注入活力。另一方面,新建的多平面立体声影院数量也在逐渐增加。从中国本土来看,除了没有成功进入的IOSONO和被收购的ImmSound,市场主要博弈的外方是杜比Atmos和Auro3D,本土竞争对手则是国人自主的13.1格式。三种格式都在国内开始了影厅竞赛。事实上,到2013年中几乎没有一个格式突破20家影厅的大关。

影院方面:

(1)国内一线城市的影厅建设已经接近饱和。再开工建设大型多平面立体声影厅的可能性不大,而现有热映影厅进行多平面立体声改造可能影响票房收入,致使影院方面无意改造。(2)国内二三线城市的影院建设浪潮依旧继续。这些城市成为多平面立体声影厅落户中国的主要战场,但受限于投资额度、商业模式选择、厂家利益分配以及片源内容,决定了成功投产的影厅数量有限。(3)国内四线城市等影厅建设如火如荼。但这些城市示范效应小、号召力不足以及市场影响力不大,限制了多平面立体声技术在这里安家落户,大多数情况下与之相配的投资规模也不适于添加价格高昂的多平面立体声系统。因此,如何在发展进度和速度不平衡的中国电影市场找到多平面立体声格式的立足点和突破点,成为厂商不可回避的问题。是继续寻找北上广建立高端旗舰,还是在成都天津武汉建立区域示范,还是集中力量在民间大量铺开,都是值得商榷的商业模式选择。

节目量与发行方面:

所有院线和影院方提出进行多平面立体声改造和上马多平面立体声项目的前提只有一个——更多的多平面立体声节目,大约在平均每月提供1部或以上多平面立体声节目的情况下,影院方面才会转变姿态,乐于接受这种新技术。但根据目前国内外多平面立体声影片的生产速度,都远不及这个数字,在中国国内上映的节目相对更少,因此影院方面的信心和吸引力都相对不足。节目少本质上并不是片方和制作方的问题,在新格式推广期间,往往需要解决的是费用问题,市场尚未培育完成,无论是制作方还是片方都不愿意自己投入成本去推广某种制式,而且还可能会延长制作时间耽误上映。如果多平面立体声技术公司在这方面不能给予足够的资助和培养,而是倾向于依靠市场自己发展成熟,恐怕还需要若干年的时间。

节目数量固然不能在短期内增加,但一旦拥有节目,如何安全高效地发行成为首要问题。鉴于杜比公司在5.1/7.1发行时代遭遇的发行和放映混乱情况,今天的大多数公司都选择谨慎的做法:制作特殊母版,从小范围发行开始做起。目前能够获得的信息表明,这些公司都在进行小规模发行工作。在国内,杜比公司目前为其全景声专门制作母版,并独立发送到可放映该格式的影厅。等到这些影厅的放映员熟悉了这种特殊格式的母版操作,并且其他的服务器厂家都支持将特殊的数据包送到相关的声处理器时,才能够逐步加大推广工作。Auro3D公司也采取完全相同的策略,由于其在国内尚未推出影片,因此连带的母版和发行硬盘制作工作都在国外完成,然后再通过独立于普通版影片的渠道一一发往对应的影厅。中国13.1格式目前采取的思路也完全一致。将全部的制作和发行工作委托中影完成,每部影片由中影完成13.1母版制作后直接送往母版环节,特殊母版再通过中影发行的渠道供往国内若干家13.1影厅。但小规模发行这种独立于大批量发行的方式无法长久保持,没有任何的发行商愿意在大规模发行的同时管控小范围的特殊市场。因此,无论是哪一家厂商,只有另寻他径,选择一种可兼容传统放映环境并能自动识别多平面立体声信号的声处理器和母版打包方案,才能拥有完美的解决方案。

总体上,目前存在制作方、片方和影院之间互相“等待”的微妙局面,影院希望有更多节目上映,才会积极推进影厅建设;而片方则期待有足够数量的影院对多平面立体声市场提供支持,才愿意投资进行多平面立体声节目制作;制作方则期待片方能够更为积极地向制作方提供资金和技术支持,以便制作更多影片。在解决发行技术问题的同时,多平面立体声推广方需兼顾多方利益和诉求,从不同角度出发,在各个领域做出努力,才有可能打开多平面立体声技术的整体局面。

3、中国自主多平面立体声技术发展

中国国内在引进国际先进技术的同时,也在积极自主研发多平面立体声技术。2011年,中影股份、中国电影科学技术研究所和中广华夏就已在进行多平面立体声技术研发。2012年中广华夏率先开发了16声道影院音响处理器,从放映端入手,着手解决中国自有的多声道技术。经借鉴DCI在数字电影发行母版中关于声道数量和排列分布的规定后,确定了进行13.1格式的制作和研发。相应的音响处理器,则完全基于DCI规范中提及的16声道进行,并且可以独立调节所有的输入输出接口,定义非常灵活,可以有效支持不同配置的影厅结构,实用性大大提高。目前这套音响处理器已在中国部分南方城市开始推广。由于中国数字影院发展迅猛且不均衡,以北上广为首的大型城市的影院建设高潮已经在2009年掀起,目前已趋于饱和。借助地利优势,中广华夏2012年开始在中国南方推广并建设了超过10家的13.1格式影院。并让这些影厅真正具备了放映原生13.1格式影片的能力,成为国内放映环节中仅有的已经实际应用的多平面立体声格式。中国13.1制式作为国内目前正在推广的基于声道的多平面立体声格式,在原有的5.1声道基础上通过增加前方、顶部和后部环绕声道,以扩充声场表现力。但是,一个制式的确立不仅仅是确定声道排列分布这么简单,真正需要解决的是如何实现一体化的制作和发行。

 

 

图2 中国13.1方案示意图

严格意义上讲,中国国内目前使用和正在推广的13.1格式还不够完善,目前仅仅解决了放映端的技术问题(国内生产了16声道的影院处理器),在制作端还没有有效的工具来进行声道的有效分配和声像移动。但相对于需要特殊编码格式的其他多声道技术而言,发行阶段选择13.1声道的格式则显得相对便利。使用13.1格式,可在满足DCI系统规范的情况下,较为容易地制作发行DCP包。目前国内已建设了超过10家的13.1系统影厅,全部使用国内自主研发的16声道影院处理器和专门设计的音箱系统。国产13.1格式未来将着眼于解决制作工具、与5.1节目发行包下兼容和市场推广,增加市场认可度。

从2012年开始,国家中影数字制作基地开始着手研究制作13.1格式影片节目。到2013年,已有《一九四二》、《西游降魔篇》和《魁拔之大战元泱界》三部国产影片进行了13.1多声道加工和发行,在国内也开始了多次推广活动,获得广大影院方好评。总体而言,从研制16声道影院音响处理器,到开始和制作单位合作研发制作用的效果插件和处理单元,这些积极变化都体现了中国本土电影制作者的勇气和决心。但是真正要设计、制造和推出符合中国完全自主研发的产品,并在一定程度上借助中国市场进行培育和参与竞争,需要整个行业的努力和支持。当今的电影行业,没有自己的技术标准和参与国际竞争的勇气,就会主动丧失话语权。在多平面立体声技术积极发展的今天,中国本土电影企业和行业公司有理由投身于多平面立体声的制造事业和技术研发工作,只有从科研机构、生产公司和制作公司乃至后端市场一起努力,才能在未来的3年~5年内推出成熟产品。

二、多平面立体声技术市场应用前景及发展对策

1、技术前景

从技术角度看,加快推进多平面立体声技术可以快速推动电影领域的技术进步,尽快拉开和电视行业、网络视频行业等竞争行业之间的技术差距。在画面质量提升和网络带宽提速的今天,要和电视行业拉开差距,同时还要避免网络视频的竞争,唯有靠大型影厅来还原多声道的真实效果才能吸引更多的观众前往电影院看电影。电视和网络行业受到目前的技术领域的限制,虽然可以通过一定手段呈现高分辨率画面,但却无法在家中和便携设备上还原丰富的声音层次,这仍旧是数字多声道制作还音的最大优势。因此,多平面立体声成为世界电影放映市场发展的又一推动力。

从建筑声学角度而言,大型多平面立体声影厅可以提供较为洪亮的声场和更为强大的融入感,巨大银幕所展现的视觉空间和多声道配合形成的听觉空间的组合可让观众感受到最直接的电影魅力,这在一定程度上重新提升了大型影厅的质量。伴随着3D节目和银幕亮度的提高,大型影厅乃至巨幕影厅将重新焕发青春。根据市场反馈,在国内和世界其他地方新建或改造的多平面立体声影厅往往都是该影院中的大型或旗舰影厅,相比其他表现形式,这些影厅拥有更多的竞争元素来进一步推高数字多声道节目的定位和电影的旗舰示范效应。

全球范围来看,3D技术热潮正在消退。以好莱坞为首的节目提供商也对3D技术非常审慎,不愿意大量推出不成熟的3D作品。与之相比,多平面立体声技术的发展则比较坚实,以杜比公司为例,通过和好莱坞导演、制片方和发行方的合作,目前已经逐渐推出了多部多平面立体声影片,虽然还没有成为主流制作渠道的趋势,但这种方式获得了市场认可,相信在一段时间的酝酿以后,会从量的积累逐渐引发质的飞跃。根据推测,这些专业公司大都会在多平面立体声技术推广的后期推出一系列家用技术解决方案,以提升电视媒体、便携终端和家庭影院等环境的多声道效果。尽管效果不能够完全与电影院的情况媲美,但这个做法将会为其带来巨大的利润,反过来也会提升这些竞争媒体对于电影的技术压力,从而推动电影行业技术进步。

多平面立体声技术的另一个市场突破点是娱乐业中的视频游戏。今天的视频游戏已经制作十分精良,不仅仅是过场动画有如好莱坞大片,整体游戏的质感和视听感受也已经充分提升了玩家的品位。无论在家庭还是专门的展示空间中,多平面立体声技术如何能够成功进入游戏系统,必将对目前大型视频游戏的表现力提供更为有力的武器,无论是角色扮演,第一人称射击还是竞速类体育游戏,都对音效和真实感提出了很高要求。在游戏中现实的部分主要是其回放多平面立体声的能力,或是通过游戏引擎调用相关的播放参数,使多声道处理引擎(多为软件核心)能够将事先存储好的多种音效素材在合适的位置播放,以达到和游戏中营造的空间感和定位感相辉映的效果。这个技术的市场前景相比有限的影院数量广阔很多,游戏往往能卖出数百万个拷贝,从而可以在专利授权费用方面有所收益,而不用局限于在影院中依靠出售数量有限的处理器或芯片来解决问题。

2、市场应用前景

今天,市场需求已经走在了产品前面。中国二三线城市正在积极建设影院,大量的对新技术的需求和对潜在的提高竞争力、增加票房收入的需求促使影院经营者不断寻找区别于其他竞争对手的产品和技术。这也推动中国成为比世界其他国家更加积极和主动接受全新的多平面立体声技术的地区,因而也将成为全球高技术公司展开竞争的主战场。到2013年中期,我国电影院已突破3500家,银幕数超过18000块,平均日增12块银幕,这正是新技术拓展市场的绝佳机会。特别是高技术格式电影和巨幕电影的兴起,为多平面立体声技术提供了新的展示空间。多平面立体声技术丰富的表现力对于多维电影、特种电影和巨幕电影而言,都是提升其质量和效果的法宝,只需进行一定时间的培育和酝酿,就能在这些领域找到其位置。

多平面立体声技术争夺的战场已经延伸到音乐录音和制作领域,根据消息,Auro3D公司已经完成了多平面立体声实验音乐剧《蝴蝶夫人》,并且正在积极推进殿堂交响乐多声道录音和回放工作,从而在高端的高保真家庭影院中确立多平面立体声还音的领先地位。在高保真音响和音乐欣赏领域,多平面立体声技术似乎正在获得其另一个青春,双声道立体声统治了多年的音响市场,伴随着家庭影院的兴起引发了升级到5.1技术的一次浪潮。时隔几年之后的今天,又是一次绝佳的提升表现力和现场感的机会,在力求真实还原声场效果方面孜孜不倦的音乐录音师们或许正在找到一个独特的,可由他们支配的从多个角度获得灵感的工具,而这将极有可能成为未来音乐录音作品的基本要求。近十年,关于乐队现场多声道录音的制式、话筒套装和技术方案层出不穷,多平面立体声技术的引入和研发有可能给这个领域带来更为明显的改变,而且拥有多平面立体声录音和制作技术的公司也有可能寻找到更为广阔的市场。

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