數字電影后期製作一級套底系統設計與實現功能設計研究論文

目前數字電影製作中素材存儲的方式主要有三種：數據磁帶 ( LTO )、分散的裸盤和磁盤陣列。數據磁帶方式存儲安全、穩定，但讀取速度慢，後期素材套底過程需要手動工作，一般耗時在6-7天，製作人員需一直守在設備旁邊。採用磁盤陣列的方式設備成本高，一般電影級別大容量的磁盤陣列費用爲10萬元以上。因此拍攝前期，目前使用較多的方式是採用分散的裸盤形式，但在拍攝完成進行後期製作階段，又對後期公司提出了很高的設備要求，同樣需要大容量的磁盤陣列，這部分的開支是目前素材套底流程的不合理導致的。

如果重新設計套底流程，利用廉價的硬盤盒組織分散的原始素材，採用程序分析剪輯決策表中每個鏡頭所涉及的有效原始素材，經過初級篩選，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空間及後期製作的成本。

本文所設計的多素材混合一級套底系統的功能主要包括：源素材存儲掛載模塊，根據不同的數字電影存儲方式選擇掛載方法;源素材信息掃描模塊，提取卷號時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 業剪 輯 決策 表 EDL /XML文件;剪輯時間線分析模塊，提取切點疊化變速等剪輯信息;源素材一級套底模塊，依據剪輯代理的卷號時碼信息套底源素材文件;源素材套底信息報表及拷貝管理模塊，管理包括控制拷貝進度、影片耗片比、鏡頭時長、素材類型等信息報表。

系統軟件將主要完成如下功能：數字電影拍攝完成後，大量各種攝影機的專用素材會分散存儲在20塊左右的裸盤中，首先需要將這些數據掛載在本軟件所在的電腦終端上，方便對素材完成非實時索引，將原始拍攝素材的卷號、鏡頭號、時間碼信息、分辨率、素材類型等信息記錄下來形成索引文件。其次，電影行業進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上在拍攝現場完成小的高清文件的轉碼工作。該高清文件中包含了重要的電影卷號、鏡頭號、時間碼信息，剪輯完成後輸出的 EDL 或XML就是行業標準的剪輯決策表文件，裏面包含了所有的剪輯切點及剪輯特效信息。接下來，本系統剪輯時間線分析模塊在加載剪輯決策表時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，在一級回套模塊將精確計算剪輯所需原始序列幀文件的範圍及其目錄結構。最終素材拷貝管理模塊將根據原始素材實際在線情況完成異步拷貝，並分析出該數字電影的拍攝耗片比，素材種類，平均鏡頭長度，鏡頭平均拍攝條數等重要的報表信息。

　　3. 一級套底核心功能設計

系統總體上會從原始(50TB左右)的電影拍攝素材中提取出剪輯最終畫面所需要的原始鏡頭素材。剪輯完成後生成的剪輯決策表EDL / XML文件中，軟件需要判斷剪輯點上是硬切、疊化、變速等類型信息。硬切則根據剪輯點幀數結合拍攝幀率轉換爲入點出點的時碼;疊化則需根據疊化長度在入點出點以外添加疊化所需素材長度;變速則需根據素材變速率計算剪輯所使用原始素材長度;更爲複雜的變速加疊化可先處理變速再處理疊化部分。通過剪輯決策表分析計算得到所需素材的`入點及長度後，進入素材套底過程。素材套底是根據剪輯信息中的卷號、鏡頭號、時碼來匹配原始拍攝素材數據，而原始拍攝素材需要根據不同攝影機機型，分別分析提取其數據類型、卷號、時碼、分辨率、幀率這些信息進行匹配決策，從而通過剪輯信息完成與原始拍攝數據的精確對應。

一般一部數字電影的數據量經過一級回套，將從原始50TB左右提取出剪輯決策出的2TB左右數據，電影耗片比則在25∶1 左右，素材類型、鏡頭長度等重要的數據總結部分以報表的形式呈現。

　　4. 一級套底系統運行及驗證

該一級套底系統運行分4步完成：第一步將所有原始拍攝素材的硬盤進行程序掃描，掃描每一級目錄及文件，判斷文件後綴，如果文件類型爲ari 、dpx 、 dng 、 mov 、 r3d 、 mxf ，記錄文件在原始素材盤的路徑;第二步加載剪輯決策表文件 ( EDL 或XML文件)，該文件包含多軌時間線信息，通過解析該文件可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號信息、剪輯文件信息、剪輯出點入點信息以及常用的硬切、變速、疊化、淡入淡出特效信息;第三步爲一級套底工序，該階段將通過剪輯信息自動分析素材索引文件，通過相對應的卷號信息、文件名信息及時碼信息對剪輯所用的原始素材進行套底;第四步是通過套底映射結果，並結合原始素材索引文件中素材的真實路徑及文件存儲信息進行套底後的素材拷貝。

下面以數字影片一級套底的實際工作爲例進行描述。首先將所有原始拍攝素材的硬盤進行程序掃描，掃描每一級目錄及文件，判斷文件後綴。對於ari素材原始路徑中文件所在文件夾名爲鏡頭編號，而上一級目錄，以及上上一級目錄根據艾麗莎攝影機不同型號或記錄單元，一般爲卷號、分辨率、場號信息，該信息爲素材的重要索引信息。

影機目錄中文件組織方式略有不同，一般最後一級目錄中包含r3d文件和 mov代理文件，這時要分別判斷，記錄r3d文件個數及路徑信息，文件所在目錄及上級和上上級目錄，分別爲鏡頭編號，場號及卷號。 dpx文件類型與ari類似， mov及 mxf文件目錄結構與r3d類似。掃描完成所有數據後，我們會記錄一個所有素材的信息索引文件，對於 ari ，dpx文件程序還將提取原始素材的頭文件信息，記錄每個鏡頭的第一幀的元數據。這些信息在處理多畫幅，混合素材，以及拍攝現場產生人爲錯誤這些複雜情況時，將會利用該元數據進行更爲底層的素材處理。

一級套底得到剪輯用鏡頭的原始素材信息素材索引完成後，進入第二步驟，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型爲edl文件，文件中包含了剪輯的入點出點信息及剪輯特效信息。行業中更爲常用的是apple公司final cut剪輯軟件輸出的xml文件，該文件包含多軌時間線信息。軟件通過加載解析該文件可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號信息、剪輯文件信息、剪輯出點入點信息以及常用的變速、疊化、淡入淡出特效信息。

得到剪輯信息後進入第三步，即一級套底工序。該步驟中我們已獲取到剪輯所涉及拍攝素材的卷號、文件名等信息，對於原始素材爲序列幀的類型，入點和出點的時碼信息可以轉換爲數字編號信息，該數字編號結合卷號將唯一指定到原始素材的入點幀和出點幀，如圖7所示;對於非序列幀形式的素材，套底過程將根據文件名信息及卷號信息定位到原始的素材文件。套底過程會將每一條剪輯鏡頭所需的原始素材文件的索引文件找到，再通過索引文件對原始素材文件進行定位，完成拍攝素材的初級篩選，如圖8所示。這裏需要注意的是本系統在提取ari和dpx文件類型原始素材的卷號時碼分辨率等信息時，有兩種方式：一種是通過提取原始素材文件的頭文件進行分析獲得;一種是通過文件的目錄結構信息獲得。第一種方式需要進行頭文件 metadata數據操作，適用於原始素材目錄及命名方式被第三方軟件修改等複雜情況，但有一定的計算消耗;而第二種方式效率很高，適用於素材命名遵守電影行業規範未被第三方軟件修改的情況，製作過程中需要根據情況選擇使用。

處理流程第四步爲素材選擇性拷貝。將盤陣、盤盒與電腦通過usb3.0接口連接，將原始素材盤插入10盤位硬盤盒，將空白硬盤插入目標盤座，這一步需要完成從原始素材盤中定位剪輯所需素材並將其拷貝至空白目標盤中，拷貝過程中將實時顯示拷貝進度，自動分配空白盤，無需人工參與。完成上述工序後，得到的有效素材可直接轉移到後期製作調色平臺中，與目前數字電影製作調色流程無縫對接。

　　5.軟硬件系統平臺及總結

系統中一級套底程序基於 Win -dows平臺開發，開發語言爲 C# ，開發工具爲 mi -crosoftvisualstudio2013 ，由於一級回套爲初次篩選，運行於 Windows平臺在流程上無明顯缺點。配合該軟件運行的硬件爲電腦一臺 (包含 usb3.0或esata接口)， 10盤位硬盤盒1個，4盤位 USB3.0硬盤底座1個， 3.5英寸硬盤14-34塊 (根據電影素材容量調整)，如圖 10 所示。該系統支持目前主流的艾麗莎、 RED 、 SONY 、佳能、 Blackmagic等數字電影攝影機所拍攝素材。該軟件系統設計具有一定的擴展性，可擴展至其它數字攝影機所拍攝素材。

該一級套底系統及製作流程和目前製作流程是無縫對接的，它屬於數字電影製作中的套底工藝流程改進。老的流程下需要製作人員進行大量的手動素材選取工作，非常耗費人力，該系統將提高製作效率，減低從業人員工作負擔。另外如果在後期製作平臺中存儲全部影片素材，僅存儲素材一般耗費空間在40-50TB ，保留時間在數月以上，這部分設備成本很高。使用本製作流程，後期製作平臺素材存儲容量需求爲3-4TB ，以同時製作2部數字電影估算，新的方案比老的方案節約成本數十萬元。同時製作的影片越多，成本節約越爲明顯，經濟效益越顯著。

目前，本文所設計的系統已在北京電影學院攝影系參與制作的5部數字電影中得以應用並驗證，具有較強的穩定性及可底擴展能力。