IMAX起源揭秘：神话与数字电影时代的巨幕放映

　　去年初，电影《阿凡达》的热映，使北京多雪的冬天没有丝毫寒意，IMAX银幕又重新燃起观众对巨幕放映的希望之火。到了炎热的夏天，一部《唐山大地震》更增添了对IMAX热捧的温度。一时间，购买价格不菲的IMAX放映设备，建造成本高企的IMAX影厅，推出昂贵的IMAX票价，从观众到影院业主再到商业地产商对IMAX趋之若鹜，就好像只有IMAX放映才能实现高效的回报和真正的电影梦幻。针对这一现象，我们认为有必要对一些概念做些澄清。其实这个问题的核心就是IMAX究竟是什么？巨幕放映又是什么？

　　一、胶片电影时代巨幕放映的回顾

　　电影自诞生至今，其实人们一直没有停止过对大银幕放映的探索和尝试，让我们首先回顾百年来电影巨幕放映所走过的历程。在1900年，全世界正沉浸在活动影像诞生的喜悦中，卢米埃尔兄弟就在巴黎首次试验放映了他们研制的75mm胶片巨幕放映。37m×30m的巨大幕布比今天的IMAX还大（图1）。采用8片孔59mm×48mm的宽胶片（图2），用手摇式75mm放映机放映（见图3），令世人在如此巨大的画面前瞠目结舌，尽管影像的清晰度和颗粒尚显粗糙，亮度也不尽人意，但毕竟向世人展示了活动影像巨幕放映的巨大震撼力。后来为了提高银幕的尺寸和分辨率，并减小画面的颗粒，在20世纪40年代末、50年代初由Fred Waller，用3台35mm放映机在观众视野达到120度的1∶2.59宽高比的大银幕上放映，所谓的全景电影诞生了（图4）。被称之为Cinerama（图5）但后来由于3台摄影机的体积庞大以及放映同步技术及画面拼接技术的局限，此种形式很快就消失了；随后一项通过光学变形的宽银幕技术经过了十几年的试验又展现在世人面前，这就是今天仍然应用的变形宽银幕电影放映，业内人称Cinemascope。20世纪50年代初期，20世纪福斯公司从发明人Henri Chretien手中获得了专利使用权，这是一种更实用的宽银幕处理技术。在单机35mm的拍摄中，用特殊的变形镜头将2.35∶1的全景式画面光学横向压缩到1.33∶1的35mm底片上，同样的镜头安装在放映机上使放映画面得以横向展开。影片《The Robe》在1953年获得巨大成功（图6），观众又一次在大银幕中得到了快感和欢愉。而到1957年，85%的美国电影院都安装了Cinemascope的放映片门和变形镜头。在电视这种新的展示方式到来以后，电影通过大画面的技术提升，又一次征服了观众，拯救了因电视出现而导致衰退的电影市场。但很快人们就发现光学变形尽管可以把画面放大，但35mm 的底片狭小和变形镜头的球面误差带来的降低分辨率及银盐颗粒始终影响着画面的质量。在这一时期，值得一提的是70mm宽胶片技术的诞生，这是一种5片孔、画幅比2.2∶1的宽胶片、画幅由35mm的21.77mm×18.6mm扩大到48.59mm×22.1mm。在我国20世纪80年代曾经放映了这种格式的影片有前苏联拍摄的《第一骑兵军》和《森林之歌》等影片。银幕也达到了 19m×8.6m。在其间8片孔、10片孔的宽胶片，采用光学扩印技术制作的所谓超大银幕放映也多有问世。但由于拍摄成本过高以及制作工艺的复杂，况且画面质量无显著提高等原因，加之放映机机械输片的稳定度，都影响了大画面质量。

　　随着技术的发展，电影人追求大银幕放映的脚步始终没有停止。加大电影拍摄底片和拷贝的影像面积，已成为实现高质量巨幕放映的关键所在。

　　二、IMAX的诞生与主要特点

　　时至1967年，由加拿大IMAX公司在总结了多种巨幕放映技术之后，成功地推出了胶片电影划时代的巨幕技术——IMAX电影系统。这是一个由65mm摄影机拍摄的15片孔、画幅比例为1.35∶1、胶片拷贝画幅为69.6mm×48.51mm的巨幕放映解决方案，可以在35m×24m的巨型银幕上还原出高质量的画面。创造了胶片电影时代的最高质量、最大银幕的神话。

　　下面我们来分析一下IMAX在胶片时代的技术亮点。

　　1、增大胶片画幅面积，极大地提高了影像的解析度。IMAX胶片的影像尺寸为69.6mm×48.51mm，即70mm/15P（片孔）格式，其影像尺寸超过35mm普通胶片画幅近10倍（图7），是70mm/5P宽胶片的3倍，在20m×15m的宽银幕上放映，影像的放大倍率还不到9万倍，而普通35mm拷贝画幅在如此大的画面上已被放大了近40万倍！从而IMAX在根本上也就是从画幅尺寸上就拔得了头筹，为确保巨幕放映的高画质起到了决定性作用。

　　2、稳定的放映机输片系统。传统的35mm以及70mm放映机主要是依靠马尔蒂运动系统，纵向输片，十字车的机械运动装置及间隙运动部的加工精度带来的抖动直接影响着图像的分辨率。所以，在35mm胶片放映机上要实现20m以上的银幕放映，质量是很难保障的，而IMAX的放映系统，采用了一种“波状环形（rolling loop）”的横向输片技术用于影片放映，同时，增加了真空吸附及精密定位系统，使15片孔的大画幅胶片每一格都精准地稳定在片窗，使抖动降低到最低，这在巨幕放映中发挥了重要作用。

　　3、提高放映光源的亮度。传统的35mm胶片及70mm胶片的放映氙灯功率一般能到7000W，但这已经给胶片寿命和系统散热带来了诸多不利影响，但IMAX的氙灯功率提高到了15000W，高亮度的放映，良好的散热系统都确保了大银幕画面的色彩饱和度，以及良好的对比度，图像质量非同一般。

　　4、优化了观众厅结构。传统的观众厅银幕下视点一般与人眼水平一致，即1m左右。这是由于常规影院放映工艺所决定的。而IMAX胶片放映的银幕巨大，影厅高度一般都在18m以上，为了增强观众的临场感，银幕设计为“天地一体”，所以其银幕下视点都在观影厅±0.00以下，称为负视点，然后增大观众区起坡，使银幕画面上下左右无遮拦地将观众包围，以达到人在影像中身临其境的目的。

　　以上这4点是IMAX巨幕放映成功的主要关键所在，也是在胶片时代迄今为止，IMAX胶片放映系统当之无愧地创造了胶片电影巨幕放映的神话。但由于其摄制成本的巨大，制作工艺本身的特殊，影院建造及设备成本的昂贵，片源的严重局限与匮乏，加之影院运营成本的高企，在2000年以前，这种IMAX胶片系统，大多安装在博物馆、科技馆和游乐场馆中，影片也多为放映太空探秘，自然景观等题材。在全世界仅有百多块银幕，在我国也仅有上海科技馆等引进了几套IMAX系统主要作为科普放映。

　　三、IMAX的数字化转型/DMR技术

　　片源的匮乏和高额的制片成本严重制约了IMAX的商业拓展。IMAX设备销售也受到极大的影响，如何利用现有设备让片源充足起来，摆在了IMAX公司面前。2002年，随着数字技术在电影制作中的应用，IMAX公司开发了一种将35mm常规电影通过数字处理转化为70mm/15P胶片格式影片的影像处理技术，被称之为IMAX DMR技术。这是IMAX在市场的逼迫下，向数字化过渡的一个创新和尝试。

　　IMAX/DMR处理技术主要有三个过程：

　　1、以数字2K或4K的解析度扫描35mm胶片底片，使胶片画面转化为数字素材。

　　2、用其研发的颗粒管理和图像增强技术，对每幅画面进行优化处理，包括降噪、去颗粒，以及提高反差，增强画面锐度，颜色校正等工艺。

　　3、将完成图像处理的数字素材再记录回70mm/15p格式宽胶片上，冲印成IMAX放映拷贝。在影院中用IMAX胶片放映机放映，观众将看到比35mm胶片通过简单光学放大到大银幕上好的多的优质画面。

　　这种技术解决了长期困扰IMAX片源不足的窘况，图像质量虽然赶不上65mm拍摄的IMAX影片，但其银幕画面质量应该讲还是接近IMAX传统胶片制作的质量。

　　我们看到的《阿波罗十三》、《博物馆惊魂夜》等IMAX影片，均是用DMR技术制作的。但此种技术仍然没有从本质上扭转IMAX商业推广计划的缓慢，虽然采用了DMR技术，但始终没有摆脱胶片放映的困境，影片节目仍感不足，70mm拷贝的高额费用使IMAX不可能将所有好的影片全部用DMR制作。数字电影在全球的快速发展，2K放映系统特别是数字拷贝的成本不断降低，银幕亮度的不断提升，已使得画面完美地投射到了25m的银幕上，做到了在以往35mm胶片放映难以想象的银幕尺寸，这一切使IMAX做出了全面向数字化转换的战略，利用现有的大功率DLP数字电影2K放映机，和现有的JPEG2000的数字电影服务器组合成的IMAX全数字放映系统。2007年IMAX终于与TI公司战略合作，推出了全数字化的IMAX电影放映系统。一时间，原有的65mm胶片放映机逐渐退出了影院。数字拷贝的低成本，加上DMR技术的应用，使几乎所有大制作的分账影片都可以在这样的系统中放映。那么，IMAX全数字化放映系统的核心是什么呢？下面我们来分析一下。

　　四、IMAX全数字化放映系统

　　1、放映机采用DLP技术，亮度30000流明的标准2K数字机，氙灯为7000W功率，播放器为标准2K数字电影服务器，组成了新的IMAX数字放映系统。

　　2、为了使两台放映机图像稳定重合，使双机画面的一致性更好，研发了图像激光校正系统，每天放映前用40分钟进行放映机的画面重合自动校正。

　　3、对2K标准数字电影母版进行了再创作，以保证节目的专用。据IMAX介绍，将签署了IMAX发行的影片素材进行单独高精度4K扫描成数字素材，在经过颗粒管理和图像增强技术后，制作为不同于一般数字放映的DCP，专供IMAX数字机放映。

　　至此，我们已经清楚地看到，数字时代的此IMAX已不是胶片时代的彼IMAX，在IMAX公司放弃了65mm/15P全胶片放映以后，已将巨幕放映系统全面升级到数字化，虽然有其独到的技术，但主要都是对巨幅画面放映的保障技术。今天已和我们影院2K数字电影放映系统几乎没有质的差别，关于节目的单独制作细节我们不得而知，但主观评测，我们看了《唐山大地震》2D版与《史瑞克》3D版影片，采用同样2台数字放映机与数字电影服务器组成的数字巨幕放映系统，画面的亮度和清晰度几乎没有差别。这说明了一个不争的事实，采用数字电影2K放映机进行巨幕放映是完全可以实现的，在关键技术上不存在明显的障碍。数字时代，IMAX胶片电影巨幕放映的神话被打破了。问题清楚了，下面就没有必要再区分什么是IMAX电影放映和巨幕放映了。今天在巨幕放映的本质上，核心技术已经是同一个概念了，这个概念就是数字放映。

　　今天，数字电影放映机已在全球安装了近4万台，这一比例已占全球银幕数15万块的25%之多，随着科技的发展，数字电影的银幕尺寸也随着放映光源亮度的不断提高也越来越大，20m以上的巨幕放映已经不足为奇，双机巨幕放映数字电影已经使画面的亮度、色彩越来越好，北美的多条大院线也不断推出了自创品牌的各种巨幕影厅，在欧洲和我国也出现了越来越多的数字双机巨幕放映。事实证明，在电影的数字化时代，影院实现高质量的巨幕放映已成为可能，并将成为吸引观众的一个亮点。

　　当然我们还要提及的是：高质量的巨幕放映绝非简单地将两台数字机放在一起。大家应该认识到，巨幕放映是一个系统，是一个质量控制的全过程。从母版制作到放映工艺一直到设备的选配和调校，都需要一个专业的、全面的技术解决方案，才可以给观众以更完美的享受。随着技术的不断进步，相信在不久的将来我们国家也会研制出一个画面分辨力更高、色彩更饱满、声音动态更大的巨幕放映系统。不管是IMAX的成功也好，巨幕放映的崛起也好，不断提高大银幕电影放映质量，正是我们电影人共同的责任和使命，也是广大电影观众的永恒追求。（中国电影科研所 高新技术产业发展研究部）