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數(shù)字電影后期制作一級(jí)套底系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)研究論文
目前數(shù)字電影制作中素材存儲(chǔ)的方式主要有三種：數(shù)據(jù)磁帶 ( LTO )、分散的裸盤(pán)和磁盤(pán)陣列。數(shù)據(jù)磁帶方式存儲(chǔ)安全、穩(wěn)定，但讀取速度慢，后期素材套底過(guò)程需要手動(dòng)工作，一般耗時(shí)在6-7天，制作人員需一直守在設(shè)備旁邊。采用磁盤(pán)陣列的方式設(shè)備成本高，一般電影級(jí)別大容量的磁盤(pán)陣列費(fèi)用為10萬(wàn)元以上。因此拍攝前期，目前使用較多的方式是采用分散的裸盤(pán)形式，但在拍攝完成進(jìn)行后期制作階段，又對(duì)后期公司提出了很高的設(shè)備要求，同樣需要大容量的磁盤(pán)陣列，這部分的開(kāi)支是目前素材套底流程的不合理導(dǎo)致的。
如果重新設(shè)計(jì)套底流程，利用廉價(jià)的硬盤(pán)盒組織分散的原始素材，采用程序分析剪輯決策表中每個(gè)鏡頭所涉及的有效原始素材，經(jīng)過(guò)初級(jí)篩選，有效去除剪輯未使用的額外拍攝素材，將顯著降低素材存儲(chǔ)空間及后期制作的成本。
本文所設(shè)計(jì)的多素材混合一級(jí)套底系統(tǒng)的功能主要包括：源素材存儲(chǔ)掛載模塊，根據(jù)不同的數(shù)字電影存儲(chǔ)方式選擇掛載方法;源素材信息掃描模塊，提取卷號(hào)時(shí)碼頭文件等信息建立素材索引;剪輯決策表加載模塊，加載電影 行 業(yè)剪 輯 決策 表 EDL /XML文件;剪輯時(shí)間線分析模塊，提取切點(diǎn)疊化變速等剪輯信息;源素材一級(jí)套底模塊，依據(jù)剪輯代理的卷號(hào)時(shí)碼信息套底源素材文件;源素材套底信息報(bào)表及拷貝管理模塊，管理包括控制拷貝進(jìn)度、影片耗片比、鏡頭時(shí)長(zhǎng)、素材類(lèi)型等信息報(bào)表。
系統(tǒng)軟件將主要完成如下功能：數(shù)字電影拍攝完成后，大量各種攝影機(jī)的專(zhuān)用素材會(huì)分散存儲(chǔ)在20塊左右的裸盤(pán)中，首先需要將這些數(shù)據(jù)掛載在本軟件所在的電腦終端上，方便對(duì)素材完成非實(shí)時(shí)索引，將原始拍攝素材的卷號(hào)、鏡頭號(hào)、時(shí)間碼信息、分辨率、素材類(lèi)型等信息記錄下來(lái)形成索引文件。其次，電影行業(yè)進(jìn)行剪輯的素材不是電影拍攝的原始素材，原始素材分辨率和文件非常大，不適合剪輯，因此剪輯是在原始文件基礎(chǔ)上在拍攝現(xiàn)場(chǎng)完成小的高清文件的轉(zhuǎn)碼工作。該高清文件中包含了重要的電影卷號(hào)、鏡頭號(hào)、時(shí)間碼信息，剪輯完成后輸出的 EDL 或XML就是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的剪輯決策表文件，里面包含了所有的剪輯切點(diǎn)及剪輯特效信息。接下來(lái)，本系統(tǒng)剪輯時(shí)間線分析模塊在加載剪輯決策表時(shí)將分析所有的剪輯特效信息，有了剪輯信息以及素材索引信息，在一級(jí)回套模塊將精確計(jì)算剪輯所需原始序列幀文件的范圍及其目錄結(jié)構(gòu)。最終素材拷貝管理模塊將根據(jù)原始素材實(shí)際在線情況完成異步拷貝，并分析出該數(shù)字電影的拍攝耗片比，素材種類(lèi)，平均鏡頭長(zhǎng)度，鏡頭平均拍攝條數(shù)等重要的報(bào)表信息。
3. 一級(jí)套底核心功能設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體上會(huì)從原始(50TB左右)的電影拍攝素材中提取出剪輯最終畫(huà)面所需要的原始鏡頭素材。剪輯完成后生成的剪輯決策表EDL / XML文件中，軟件需要判斷剪輯點(diǎn)上是硬切、疊化、變速等類(lèi)型信息。硬切則根據(jù)剪輯點(diǎn)幀數(shù)結(jié)合拍攝幀率轉(zhuǎn)換為入點(diǎn)出點(diǎn)的時(shí)碼;疊化則需根據(jù)疊化長(zhǎng)度在入點(diǎn)出點(diǎn)以外添加疊化所需素材長(zhǎng)度;變速則需根據(jù)素材變速率計(jì)算剪輯所使用原始素材長(zhǎng)度;更為復(fù)雜的變速加疊化可先處理變速再處理疊化部分。通過(guò)剪輯決策表分析計(jì)算得到所需素材的入點(diǎn)及長(zhǎng)度后，進(jìn)入素材套底過(guò)程。素材套底是根據(jù)剪輯信息中的卷號(hào)、鏡頭號(hào)、時(shí)碼來(lái)匹配原始拍攝素材數(shù)據(jù)，而原始拍攝素材需要根據(jù)不同攝影機(jī)機(jī)型，分別分析提取其數(shù)據(jù)類(lèi)型、卷號(hào)、時(shí)碼、分辨率、幀率這些信息進(jìn)行匹配決策，從而通過(guò)剪輯信息完成與原始拍攝數(shù)據(jù)的精確對(duì)應(yīng)。
一般一部數(shù)字電影的數(shù)據(jù)量經(jīng)過(guò)一級(jí)回套，將從原始50TB左右提取出剪輯決策出的2TB左右數(shù)據(jù)，電影耗片比則在25∶1 左右，素材類(lèi)型、鏡頭長(zhǎng)度等重要的數(shù)據(jù)總結(jié)部分以報(bào)表的形式呈現(xiàn)。
4. 一級(jí)套底系統(tǒng)運(yùn)行及驗(yàn)證
該一級(jí)套底系統(tǒng)運(yùn)行分4步完成：第一步將所有原始拍攝素材的硬盤(pán)進(jìn)行程序掃描，掃描每一級(jí)目錄及文件，判斷文件后綴，如果文件類(lèi)型為ari 、dpx 、 dng 、 mov 、 r3d 、 mxf ，記錄文件在原始素材盤(pán)的路徑;第二步加載剪輯決策表文件 ( EDL 或XML文件)，該文件包含多軌時(shí)間線信息，通過(guò)解析該文件可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號(hào)信息、剪輯文件信息、剪輯出點(diǎn)入點(diǎn)信息以及常用的硬切、變速、疊化、淡入淡出特效信息;第三步為一級(jí)套底工序，該階段將通過(guò)剪輯信息自動(dòng)分析素材索引文件，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的卷號(hào)信息、文件名信息及時(shí)碼信息對(duì)剪輯所用的原始素材進(jìn)行套底;第四步是通過(guò)套底映射結(jié)果，并結(jié)合原始素材索引文件中素材的真實(shí)路徑及文件存儲(chǔ)信息進(jìn)行套底后的素材拷貝。
下面以數(shù)字影片一級(jí)套底的實(shí)際工作為例進(jìn)行描述。首先將所有原始拍攝素材的硬盤(pán)進(jìn)行程序掃描，掃描每一級(jí)目錄及文件，判斷文件后綴。對(duì)于ari素材原始路徑中文件所在文件夾名為鏡頭編號(hào)，而上一級(jí)目錄，以及上上一級(jí)目錄根據(jù)艾麗莎攝影機(jī)不同型號(hào)或記錄單元，一般為卷號(hào)、分辨率、場(chǎng)號(hào)信息，該信息為素材的重要索引信息。
影機(jī)目錄中文件組織方式略有不同，一般最后一級(jí)目錄中包含r3d文件和 mov代理文件，這時(shí)要分別判斷，記錄r3d文件個(gè)數(shù)及路徑信息，文件所在目錄及上級(jí)和上上級(jí)目錄，分別為鏡頭編號(hào)，場(chǎng)號(hào)及卷號(hào)。 dpx文件類(lèi)型與ari類(lèi)似， mov及 mxf文件目錄結(jié)構(gòu)與r3d類(lèi)似。掃描完成所有數(shù)據(jù)后，我們會(huì)記錄一個(gè)所有素材的信息索引文件，對(duì)于 ari ，dpx文件程序還將提取原始素材的頭文件信息，記錄每個(gè)鏡頭的第一幀的元數(shù)據(jù)。這些信息在處理多畫(huà)幅，混合素材，以及拍攝現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生人為錯(cuò)誤這些復(fù)雜情況時(shí)，將會(huì)利用該元數(shù)據(jù)進(jìn)行更為底層的素材處理。
一級(jí)套底得到剪輯用鏡頭的原始素材信息素材索引完成后，進(jìn)入第二步驟，即加載剪輯決策表文件，如圖6所示。剪輯決策表文件通用類(lèi)型為edl文件，文件中包含了剪輯的入點(diǎn)出點(diǎn)信息及剪輯特效信息。行業(yè)中更為常用的是apple公司final cut剪輯軟件輸出的xml文件，該文件包含多軌時(shí)間線信息。軟件通過(guò)加載解析該文件可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號(hào)信息、剪輯文件信息、剪輯出點(diǎn)入點(diǎn)信息以及常用的變速、疊化、淡入淡出特效信息。
得到剪輯信息后進(jìn)入第三步，即一級(jí)套底工序。該步驟中我們已獲取到剪輯所涉及拍攝素材的卷號(hào)、文件名等信息，對(duì)于原始素材為序列幀的類(lèi)型，入點(diǎn)和出點(diǎn)的時(shí)碼信息可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字編號(hào)信息，該數(shù)字編號(hào)結(jié)合卷號(hào)將唯一指定到原始素材的入點(diǎn)幀和出點(diǎn)幀，如圖7所示;對(duì)于非序列幀形式的素材，套底過(guò)程將根據(jù)文件名信息及卷號(hào)信息定位到原始的素材文件。套底過(guò)程會(huì)將每一條剪輯鏡頭所需的原始素材文件的索引文件找到，再通過(guò)索引文件對(duì)原始素材文件進(jìn)行定位，完成拍攝素材的初級(jí)篩選，如圖8所示。這里需要注意的是本系統(tǒng)在提取ari和dpx文件類(lèi)型原始素材的卷號(hào)時(shí)碼分辨率等信息時(shí)，有兩種方式：一種是通過(guò)提取原始素材文件的頭文件進(jìn)行分析獲得;一種是通過(guò)文件的目錄結(jié)構(gòu)信息獲得。第一種方式需要進(jìn)行頭文件 metadata數(shù)據(jù)操作，適用于原始素材目錄及命名方式被第三方軟件修改等復(fù)雜情況，但有一定的計(jì)算消耗;而第二種方式效率很高，適用于素材命名遵守電影行業(yè)規(guī)范未被第三方軟件修改的情況，制作過(guò)程中需要根據(jù)情況選擇使用。
處理流程第四步為素材選擇性拷貝。將盤(pán)陣、盤(pán)盒與電腦通過(guò)usb3.0接口連接，將原始素材盤(pán)插入10盤(pán)位硬盤(pán)盒，將空白硬盤(pán)插入目標(biāo)盤(pán)座，這一步需要完成從原始素材盤(pán)中定位剪輯所需素材并將其拷貝至空白目標(biāo)盤(pán)中，拷貝過(guò)程中將實(shí)時(shí)顯示拷貝進(jìn)度，自動(dòng)分配空白盤(pán)，無(wú)需人工參與。完成上述工序后，得到的有效素材可直接轉(zhuǎn)移到后期制作調(diào)色平臺(tái)中，與目前數(shù)字電影制作調(diào)色流程無(wú)縫對(duì)接。
5.軟硬件系統(tǒng)平臺(tái)及總結(jié)
系統(tǒng)中一級(jí)套底程序基于 Win -dows平臺(tái)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為 C# ，開(kāi)發(fā)工具為 mi -crosoftvisualstudio2013 ，由于一級(jí)回套為初次篩選，運(yùn)行于 Windows平臺(tái)在流程上無(wú)明顯缺點(diǎn)。配合該軟件運(yùn)行的硬件為電腦一臺(tái) (包含 usb3.0或esata接口)， 10盤(pán)位硬盤(pán)盒1個(gè)，4盤(pán)位 USB3.0硬盤(pán)底座1個(gè)， 3.5英寸硬盤(pán)14-34塊 (根據(jù)電影素材容量調(diào)整)，如圖 10 所示。該系統(tǒng)支持目前主流的艾麗莎、 RED 、 SONY 、佳能、 Blackmagic等數(shù)字電影攝影機(jī)所拍攝素材。該軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的擴(kuò)展性，可擴(kuò)展至其它數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所拍攝素材。
該一級(jí)套底系統(tǒng)及制作流程和目前制作流程是無(wú)縫對(duì)接的，它屬于數(shù)字電影制作中的套底工藝流程改進(jìn)。老的流程下需要制作人員進(jìn)行大量的手動(dòng)素材選取工作，非常耗費(fèi)人力，該系統(tǒng)將提高制作效率，減低從業(yè)人員工作負(fù)擔(dān)。另外如果在后期制作平臺(tái)中存儲(chǔ)全部影片素材，僅存儲(chǔ)素材一般耗費(fèi)空間在40-50TB ，保留時(shí)間在數(shù)月以上，這部分設(shè)備成本很高。使用本制作流程，后期制作平臺(tái)素材存儲(chǔ)容量需求為3-4TB ，以同時(shí)制作2部數(shù)字電影估算，新的方案比老的方案節(jié)約成本數(shù)十萬(wàn)元。同時(shí)制作的影片越多，成本節(jié)約越為明顯，經(jīng)濟(jì)效益越顯著。
目前，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已在北京電影學(xué)院攝影系參與制作的5部數(shù)字電影中得以應(yīng)用并驗(yàn)證，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性及可底擴(kuò)展能力。
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