以科技创新赋能电影产业链为电影强国建设注入新动能
——中影自主科技创新成果综述

傅若清 王蓓 卜树升 郭峻

1.中国电影集团公司,北京 100080

2.中国电影股份有限公司,北京 100044

1 坚持提高政治站位,引领我国电影科技创新

党的二十大报告提出,加快实施创新驱动发展战略,加快实现高水平科技自立自强,加强企业主导的产学研深度融合,强化目标导向,提高科技成果转化和产业化水平。电影是由艺术、技术、商业三驾马车共同驱动的艺术形式,技术在其中发挥着十分重要的支撑、推动和服务作用,电影从无声到有声、从黑白到彩色、从胶片到数字的历次飞跃在很大程度上都是技术的飞跃,而电影科技的每一次进步都对提升电影创作和摄制的水平、提高电影音画质量、改善观众观影体验产生重要影响。当下,全球电影产业正在加速提质升级,各种新兴技术层出不穷,中国电影科技迎来重要战略机遇期,在电影科技领域进行自主创新显得尤为紧要。

中影作为国有电影企业,在党的十八大以来,深入贯彻国家创新驱动发展战略,积极承担主体责任,将观众的期待和电影强国发展的需要作为努力的方向,紧跟全球电影科技发展新趋势,以科技创新为己任,专门开辟科技板块,加大科技创新力度,用科技全面赋能影片的拍摄、制作、放映各环节,对原创关键技术进行研发,下属公司中影电影数字制作基地有限公司(以下简称“中影基地”)、中影华夏电影科技(北京)有限公司(以下简称“中影CINITY”)、中影巴可(北京)电子有限公司 (以下简称“中影巴可”)等形成合力,取得了一系列重要成果,包括LED 虚拟摄制、虚拟现实 (VR)、全景拍摄等创新电影摄制技术；人工智能后期制作、修复技术；CINITY 放映系统核心技术、放映器材设备等。通过自主创新,中影自身实现了可持续发展,也推动了我国电影科技的发展,提升了电影艺术创作、摄制水平和放映质量及水准。

2 坚持核心技术自主研发,科技创新赋能电影全产业链

2.1 电影摄制创新:LED虚拟摄制技术

虚拟摄制技术是目前全世界范围内,影视行业的前沿制作技术。其结合了虚拟现实 (VR)、增强现实(AR)、动作捕捉、摄影机实时定位与实时渲染技术,通过LED 幕墙与智能化灯光系统的结合,使真实的演员与虚拟场景完全融为一体；打破了绿幕、蓝幕拍摄的后期合成传统流程,依托虚幻引擎强大的场景构建、环境模拟、即时渲染等功能让各部门在摄影棚的可控拍摄环境之内获得及时反馈,让创作者所见即所得[1]。

LED 幕墙是LED 虚拟摄制的关键设备,随着我国科技水平的提升,中国企业在全球LED 显示屏市场的市场份额已占据绝对优势①,但国外的LED虚拟摄制技术却更为成熟,相比于国外,国内的LED 虚拟摄制尚处于起步阶段。在国外,2019年上映的美剧《曼达洛人》就较为充分地利用了这一技术；在国内,2021年北京电影学院制作、发布了中国首部LED 幕墙虚拟摄制的教学实验短片《异星救援》,这部时长5分钟的短片在LED 虚拟摄制方向进行了有益探索。基于此,中影基地在电影虚拟摄制方面持续发力,形成了以下关键科技创新成果。

2.1.1 搭建“中影·幻境”LED 全数字虚拟摄制综合技术平台

“中影·幻境”是中影基地自主研发的集合多种技术于一体的影视全流程摄制综合平台。“中影·幻境”创造性地运用了 “摄影机内特效制作”理念,将智能LED 显示、摄影机空间定位、虚拟拍摄、动作捕捉、智能灯光、实时抠像、实时调色以及引擎渲染等多个系统进行了融合,拥有远高于传统拍摄流程的效率优势。

图1 “中影·幻境”应用于京剧电影 《安国夫人》

2.1.2 基于高精度数字孪生的VR 影片制作技术

基于高精度数字孪生的VR 影片制作技术是中影基地自行研发的,将 “数字孪生”(Cyber Physical)技术应用到VR 影片的制作中以达到高写实、高精度效果的制作技术。此技术用全新的视角进行场景复刻,实现了非传统平面式的场景展示,拥有更自由的视角和更好的互动体验。

2022年10月,由中影基地与新华社联合署名推出、中影基地独立摄制完成的 《高精度复刻|VR 全景看新时代之美》影片展现了新时代在党的领导下的“超级工程”与伟大成就,影片还在2022年中国金鸡百花电影节首届“金鸡VR 影展”亮相,对VR 这一新形式的电影技术应用与电影内容相结合起到了推广普及作用。

2.1.3 超高清沉浸式特种影院摄制技术

超高清沉浸式特种影院摄制技术是中影基地自主研发的全视角特种影片拍摄技术,该技术以360度全视角、超高清、全景沉浸式方式进行拍摄,并与后期制作技术相结合,展示出全视角特种影片效果。该技术基于全景三维空间投射原理,解决了多相机实拍与CG 画面之间的曲面拼接与投射等诸多技术问题,结合了无人机搭载多相机实景拍摄与大量CG 制作,从而实现了应用创新。

作为基层领导干部，要始终坚持以人民为中心的理念。正确认识脱贫后扶具有艰巨性、重要性、紧迫性、复杂性的特点。拓宽发展思路，着力建设一支能担负起乡村振兴的基层干部队伍。

在中国共产党历史展览馆展现在党的领导下我国近年来重大工程与科技成果的特种影片《追梦中国》中,中影基地使用此技术完成了影片的摄制工作。

2.2 电影后期制作创新:人工智能图像处理系统

随着人工智能 (Artificial Intelligence,AI)技术的不断发展,智能化离人们越来越近。虽然人工智能在诸如图像、语音识别、博弈游戏、AI绘画等领域已经得到广泛应用,但其在电影领域的研究、应用仍属于初级阶段。2017年,中影基地研发相关软硬件系统,包括高性能工作站、修复软件等,将机器学习(ML)、自然语言处理 (NLP)和计算机视觉(CV)等技术应用于影片后期制作、影片修复等方面,形成了重要成果“中影·神思”。

“中影·神思”是基于人工智能的影视图像处理系统,是专门用于高品质视觉内容生成、分辨率提升、动态范围提升、帧速率提升、画质增强、自动修复、老电影黑白上色、自动立体转制、自动抠像补像、声音识别、人声分割、VR、AR 等辐射影视全产业链的全新技术。“中影·神思”创新利用大数据、深度学习、生成对抗网络算法,把人类艺术家的艺术审美转化为数字模型,实现了人工智能在图像处理系统中的应用,可以对现实世界中实际影视项目的图像视频素材进行去场纹、修复、提升分辨率、增强画质等自动处理,效率及质量均优于原本繁琐、易出现失误的传统处理方法。

在历经了大量训练后,“中影·神思”图像处理系统正式应用于电影 《厉害了,我的国》中,对原始视频进行图像增强处理,成功将分辨率较低、经过压缩的电视素材进行优化并呈现到电影大银幕上。之后,“中影·神思”再次在 《我和我的祖国》《保家卫国——抗美援朝光影纪实》等项目中成功应用(图2)。本项目曾荣获2018年度广播影视科技创新奖高新技术研究与开发奖二等奖。

图2 “中影·神思”应用于电影 《我和我的祖国》

2.3 电影放映技术创新

放映是电影产业中和观众接触最为紧密的环节,高端电影放映产品②为观众带来高品质沉浸式的观影体验,并充分反映电影科技的发展水平。在高端放映市场中,票房数和银幕数的多少可以充分反映该品牌的市场占有率。为反映我国高端放映市场的集中度,本文根据2017-2022年拓普咨询的统计数据,对历年排名前四高端影厅票房收入及银幕数的市场份额求和后,计算其占全国对应指标比,从而计算出各年度的票房、银幕数CR4值:

由表1、表2中CR4指数和相关数据分析可知:根据哈佛学派产业组织理论③对市场结构的分类,我国的高端电影放映市场属于寡占II型(即:75%≤CR4＜85%)的市场结构,具体表现为在市场中竞争企业数量有限,品牌的前几名对市场具有较大的控制力。2017年至2022年,票房和银幕数CR4数值呈现较为均匀的下降趋势,这说明随着中国自主放映品牌的发展,以及中国电影放映科技实力的提升,市场竞争力不断增强,使得市场格局发生了变化,市场垄断程度也随之降低。

表1 2017-2022年高端厅票房数CR4

表2 2017-2022年高端厅银幕数CR4

在过去很长一段时间,IMAX 拥有尖端的巨幕放映技术。其成立于1967年,有着较长的历史和全世界范围的发展经验。但自数字IMAX 推出至今,市面上已经涌现出十余种放映系统,其中由我国自主研发、具有自主品牌和核心自主知识产权的CINITY 放映系统综合应用了4K、3D、高亮度、高帧率、高动态范围、广色域、沉浸式音频7大电影放映领域的高新技术,能够支持4K/3D/120FPS/1250Mbps内容解码播放,其中2D、3D 放映亮度分别达到36f L 和20～28f L,这些技术的综合应用在一定程度上打破了技术壁垒和垄断。

2.3.1 CINITY 放映系统

CINITY 放映系统是由中影主导并与国内相关企业自主设计、拥有核心自主知识产权的国有放映品牌,目前由以下成果组成:CINITY 放映系统、用于制版的CINITY 数字母版制作系统和CINITY AMR (AI Master Reproduction)人工智能母版重制系统、面向科教场馆的特大型巨幕CINITY science系统、用于运维管理的CINITY care系统,以及为实现产品标准化而制定的CINITY 放映系统企业标准、CINITY 发行母版和数据包制作标准 (图3)。

图3 CINITY 系统构成

CINITY 系统有着新体验、新标准、新路径。CINITY 放映系统能使电影画面更清晰、色彩更绚丽、影像更流畅、动作更连贯、声音更临场,大幅度提升电影的逼真度及临场感,为观众带来极致的沉浸感和代入感以及全新的观影体验[2]。为突破传统数字电影放映系统在高亮度、高分辨率、高帧率、高码率、水印嵌入等视频数据处理方面的技术瓶颈问题,实现CINITY 放映系统的集中控制管理和智能化操作,技术团队对科研难题进行了研发攻坚,申请中国专利5项、中国香港专利1项和美国专利1项。

在标准方面,2022 年,中影CINITY 发布《CINITY 数字电影放映系统和影厅技术要求及测量方法》 《CINITY 数字电影发行母版和打包技术要求》两项企业标准,两项标准共108 项技术条款,不仅完全符合国际、国内电影技术标准,其中54项高于现行行业标准,7项为行业创新标准,如同时达到4K/120FPS、高亮3D 等几项核心技术指标全球首创并一直保持领先,对未来相关行业标准的制定提供了支持和参考[3]。

在发展路径方面,区别于单纯的电影放映系统,中影将从CINITY 放映系统出发,贯穿影片拍摄、制作环节,开发CINITY 摄影机系统、全新拍摄方式与CINITY 后期制作系统,倾力打造一条高新技术格式电影产业链。

截至2022年12月,中影共制作上映了154部CINITY 影片,在这154部影片中,有17部高帧率影片。通过与片方深入扩展合作以及应用CINITY AMR 母版重制技术,近期上映的 《流浪地球2》《阿凡达:水之道》 (图4、图5),以及待上映的《伟大的胜利》《沙丘2》《速度与激情10》等兼具商业和观赏价值的国内外重要影片都选择了CINITY版本。

图4 CINITY 系统为 《阿凡达:水之道》首映仪式提供独家放映技术支持

图5 CINITY 高帧率拍摄技术应用于 《流浪地球2》

2022年11月,CINITY加快国内影院布局步伐,与横店影视达成协议,在其院线基础上扩升20个以上CINITY 影厅,覆盖山东、天津、江苏、福建、湖北、湖南、四川、贵州、云南等全国17 个东、中、西部省/直辖市,且全部为250座以上的大型影厅,其中大部分城市为CINITY 首次进驻。2022年12月7日,CINITY 与万达电影达成合作,万达电影将增建100个CINITY 影厅。截止2022年12月16日,全国已建设配备CINITY 放映系统的影厅120个,待建影厅89个,覆盖全国27个省/直辖市,66个城市。

2.3.2 支持高技术格式、透声的LED 电影屏幕

中影旗下的中国电影器材有限责任公司正在组织中影CINITY、中影巴可④研发高新技术格式电影中影CINITY LED 影院放映系统以支持CINITY 高动态范围 (HDR)、高帧率等高新技术格式的电影放映。通过与国内企业合作,在LED 屏幕创新实现高新技术格式电影指标:分辨率≥4K、白场峰值亮度≥500nit、视频显示帧率≥120FPS、顺序对比度≥100,000∶1 (采用标准测试流程和工具)、支持JPEG 2000、高新技术格式电影视频播放码率≥1000Mbps。2022年3月,数字电影倡导组织(Digital Cinema Initiatives,DCI)发布了直显电影屏标准 《直接显示数字电影补充条款》 (Direct View Display D-Cinema Addendum)1.0 版,中影将对应该标准,研发完全满足DCI要求的CINITY LED 电影屏。CINITY 系统也将在电影制版中使用所研发的LED 4K 屏幕作为标准监视屏。

除此之外,中影巴可正在研制可透声LED 显示屏,充分利用各发光像素之间有限的空间来设置透声孔,配合特制的音响号角达到良好的透声效果,解决目前LED 电影屏的声画定位问题。

除上述科技创新外,中影旗下中影环球(北京)科技有限公司、北京中影博圣影视科技有限公司、中影南京影视设备有限公司等也形成了相应的多项专利与技术。如有关影院智慧放映、电影服务器播放列表更新、影片放映控制、影片自动排期、映前广告跳播、播放故障处理等专利以及私人影院播放管理系统、4D 影院座椅控制系统、新型影院放映窗、影院银幕升降设备等软硬件系统,在丰富产业链的同时创造了经济效益。

3 自信自强展望未来,电影科技创新大有可为

新时代肩负新使命,新征程展现新作为。立足电影新发展阶段,中影将深入贯彻落实党的二十大报告精神,以《“十四五”中国电影发展规划》为指引,坚持以人民为中心的发展理念,在全产业链进行多维度的科技创新。

3.1 加强科研创新和应用推广,打造高新技术格式电影产业链

第一阶段,完成CINITY 影院放映系统的研发和应用；第二阶段,围绕CINITY 品牌向产业链各环节延伸,初步实现产业重点环节的全覆盖,形成完善的品牌和较大的市场规模,服务电影强国建设；第三阶段,在取得较大市场规模的基础上,持续推动新技术发展,制定和输出高新技术格式电影产业链技术标准体系,推动相关技术的全球化推广应用。[4]

3.2 紧跟科技时代步伐,扎实推进电影制作工业化建设

继续研发LED 全数字虚拟摄制技术,加强并完善“中影·幻境”用于虚拟摄制的Mini LED 小间距显示屏、控制系统、渲染服务器三个方面的技术成果,将LED 显示系统更加广泛、高效地应用于电影级别的虚拟摄制中。

研发高逼真孪生数字人制作系统。该系统将以数字人、元宇宙等技术发展为背景,利用结构光、深度相机、阵列相机、多光谱、光场等不同扫描技术,充分结合每种扫描技术特长,同时结合AI相关技术,以达到按需定制的超写实数字角色制作要求。

打造高精度道具数字化制作云平台。随着3D打印技术日益成熟,其将为影视制作创造更多的可能性,中影将以数字置景项目为基础,发挥行业优势,根据行业工作特性,建立数据云平台,通过数据整合,建立云端数据库,将数据按不同类型进行分类,使数据与3D 打印工厂设备进行远程连接,驱动设备进行远程打印。同时,云平台内计划实现3D 打印模型、影视场景、影视道具、数字展馆等,形成完整的数字物理道具制作系统。

3.3 面向新算力时代研发大文件传输技术,为新发行方式做好牢固基建

近年来,国家大力建设全国网络环境,不断提高基础网络带宽,中影积极响应 “东数西算”国家战略,探索“卫星+网络”的影片传输方式,以替代传统邮寄硬盘发行为目标研究卫星和互联网大文件数据传输技术,提高传输效率及安全性,在影院原有系统的基础上实现影片传输网络化和信息化。

3.4 把握技术趋势,探索VR观影新模式

中影旗下华龙电影数字制作有限公司正在组织实施、建设VR 观影新模式并推进VR 电影产业标准化发展,提出具有国际领先水平的VR 影院建设规范,并吸引世界优秀VR 电影制片方加入,创造高水准VR 电影观影体验,推进VR 电影产业健康发展。

3.5 积极服务国家乡村振兴战略,自主研发农村公益电影放映播放服务器、一体机

中影正在研究的放映播放服务器和一体机符合中央宣传部电影数字节目管理中心技术要求和GY/T 251-2011 《数字电影流动放映系统技术要求和测量方法》技术标准,按照全新方式进行加密,融合高速移动互联网技术与GPS/北斗定位系统等技术。未来还将在服务器基础上集成放映模块,开发农村公益电影放映一体机,为深入农村地区举办重大主题及公益电影放映活动打下坚实基础,发挥中影农村电影国家队的技术推动作用。

观众的期待、产业的需求就是中影努力的方向。未来,中影将坚持以人民为中心,以科技创新赋能电影产业链,全面提高电影制作和放映质量,给观众提供更加多样、更高品质的沉浸式观影体验,为电影强国建设注入新动能。

注释

①根据集邦咨询 (Trend Force)统计,2020年全球LED显示屏市场份额排名前十的企业中,除了达科电子和三星电子以外,其余均系中国企业。

②本文所指高端放映产品特指CINITY、IMAX、中国巨幕、XLAND、杜比影厅、LUXE、POLYMAX、PRIME、STARX、STAR-MAX、GMAX。

③美国学者、哈佛大学教授贝恩、梅森、谢勒等在20 世纪30年代建立了一套产业组织分析体系,即哈佛学派的产业组织理论,该理论可应用于市场结构分析,集中度指标可以衡量市场垄断程度,集中度越高市场垄断程度越高。

④中影巴可成立于2011年,由比利时巴可公司旗下两家子公司与中国电影股份有限公司子公司中国电影器材有限责任公司合资成立。