李艳涛

（北京天文馆天象厅，北京 100044）

0 前言

我国于20 世纪末期建设了第一座特效影院，伴随电影行业的快速发展，影院规模日益壮大，特效影院的数量也越来越多，其在科学知识宣传和推动文化事业的发展上发挥着越来越重要的作用。随着特效影院的普及，数量的激增，也暴露出了一些问题，多数人对特效影院不是很了解，导致其普及率不高，特别是在建设、运行以及提升这3 个方面暴露出很多明显的问题，因此需要从此类影院的发展现状入手，对相关技术应用问题进行研究。

1 特效影院

1.1 含义

特效影院指的是电影视频和特效技术的融合，借助电影院模式和专业的播放、音响设备向观众普及知识。这种电影院模式在科技场馆中比较常见，在观看特效电影时可以让观众在产生一种极强的代入感的同时，又能学到文化知识，兼具艺术和教育功能。

1.2 发展现状

20 世纪末期我国出现了第一座特效影院，经过二十余年的发展，特效影院逐渐遍及全国的各大城市，科技的不断创新发展，使得电影行业也得到了快速发展。随着特效影院的应用越加广泛，其受到了越来越多的重视，对其的管理和创新也成了人们研究的重点。

2 现代科学技术在特效影院中的应用

2.1 在控制、播放以及演示系统中的应用

数字剧场在全球影院中有着最高的市场占有率，系统有着对全球幕渲染和天文演示进行同步控制的能力，对周围其他系统实时、同步控制的功能，其软硬件包括了控制服务器、图形和音频计算机、操控台和软件，控制服务器和其他计算机、部件是相互连接在一起的，为操作人员进行播放演示提供了空间，通过剧场内的各类设备发出的指令，实时监控系统情况[1]。图形计算机具有图像渲染功能，计算机提供的图像渲染质量是最高的，在图形计算机的操作下可以实时产生三维节目和显示视频窗口，可以对预先渲染的视频图像进行解码。音频计算机能够将数字音源通过混合转换成数字形式的音频流，对计算机进行控制，借助音源回放、音量等方式为节目场景提供混音，借助光纤线路连接外部音响和播放系统。操控台主要由2 台液晶显示器、背光键盘、鼠标、PDA 手持控制器以及操作杆组成[2]。软件的服务器是由Win7 系统、Digistar 4 星空表演、球幕播放软件这3 个部分组成。

2.2 在放映系统中的应用

影院借助2 台4K 索尼投影机、110°广角镜头在球幕上进行投射，在南北两端固定好投影机，每端设置1 台投影机，沿着球幕基线和地平线的夹角为23°的方向向上进行投射，环绕水平基线的角度为360°，镜头呈张角向上的状态，角度为45°，将球幕天顶完全覆盖住，投射出来的图像在经过校正与边缘融合后，可以使图像无缝、完整地在球幕上进行投射[3]。使用高画质的索尼投影机，超大功耗、发热量高的氙灯，在持续、高耗能的发热情况下保证画面的稳定。并且可以对高画质的画面进行投射，其质量信号与数字影院相差无几，同时也能够接收2K 画面信号，通过投影机处理器来进行处理计算，将其转换为4K 画面来进行投射，画面质量比2K 要高，对比率超过了3000 ∶1，可以提供的亮度为21 000 lm，在2 个角度为110°的广角镜头的内部对光阑进行设置，可以对球幕上投出的图像的亮度进行精细地调解操作，实现亮度平衡，将掩模拼接技术内置在镜头处，使图像拼接更容易被控制。

2.3 在球幕系统中的应用

球幕系统主要由网架、幕板、三角形状的组件、矩形铝管、钢管组件组成，其具有紧凑的网架结构，能够保持几何形状不变，在张力环上进行安装，能够实现自我支撑，为合理数量的设备提供支撑。设备主要包括音响、照明灯以及隔音层等，球幕内部由微孔铝合金板组成，复合形式的曲面模具经过加工成为成型铝合金板，其直径孔为1.6 mm，微孔以3.2 mm 错列排列，粉末喷涂表面可以达到投影机投射的相应的光学特性，使放映面与放映景象相符合，色彩、分辨率和对比度都能够符合要求。

2.4 在音响系统中的应用

音响系统采用环绕立体声系统，系统配置专业、先进，由4 个15 英寸的双路音箱，2 个中置和低音音箱、专业调音台等装置组成。这种音响系统是全数字化形式的，声道处于分离状态，通过不同功放产生音源，可以有效避免相互串扰问题。借助时间将音频嵌入视频流中，在播放影片时图形计算机会播放视频流，视频流由光纤通过音响系统发送数字信号，保证音画同步。

2.5 在灯光系统中的应用

照明设备采用能够提供球幕照明和可选择的程序化效果的LED 槽型灯。使用LED 灯能够有效解决耗电问题，可以减少散热量，为维护工作提供方便，同时可以对平滑灯光进行控制。采用三色LED 芯片使光线更加均匀，柔和度更高，产生不同的色彩和亮度效果。

2.6 在座椅系统中的应用

影院的座椅数量一般为60 个，并且采用的专用影院座椅是结合人体工程学原理来进行设计制造的，与人体坐姿需求相匹配，不仅具有雅致的外观，而且结实耐用、坐感舒适，同时颜色搭配十分合理。

3 特效影院关键技术

3.1 画面技术

画面技术在特效影院技术中占据关键地位，其主要包括画面形式等内容。画面形式侧重于对观众视觉范围的全覆盖。结合影片呈现的需要，结合人眼在视觉上的特性对主画面与辅助画面之间的关系进行确定。主画面指的是人眼有效的视角范围，辅助画面是视角范围以外的画面。主画面视角范围为双眼水平的30°以内，人们对有效视野以内的大画面有了更高的追求，因此，可将水平视角设置在60°～80°，辅助画面可设置为余光区域，用来营造“沉浸感”。如果主画面覆盖角增大，会迫使观众转头、仰视，不断转动眼球，时间长了就会产生明显的不适感。

需要结合观众的观看方式对画面形式进行确定，以此来为后续影片在内容和投射技术、技术系统与投资等方面确定方向。画面显示和投射方式十分关键，LED 技术在未被大规模使用之前，只能利用投影拼接融合生成画面。其技术关键点在于对光路进行分析，对正常观看不会产生影响，利用画面校正技术，使像素间距和亮度保持一致，根据镜头投射比例，对完整的画面进行拼接融合。

另一种为立体方式，主动式与被动式是很成熟的2 种立体方式，但是主动式一般是不被采用的。在被动式的立体技术中偏振技术在立体画面位置上是有限的，在包围感很强的特效影院当中是不应该使用的。

对于特效影院的立体问题一直都是存在争议的，在多数特效影院中是不需要采用的，主要有以下3 个原因。1）只有在有效的视野范围内人们才能产生立体感，这其中人眼的视觉特性起决定作用，因此，在余光范围内营造立体感的意义不大，与视觉感知相违背。2）现在要想体会画面呈现出的立体效果，需要佩戴专业的眼镜，但是眼眶会对视野产生影响，不协调的局部与其他画面会破坏立体感。3）通过对画面进行推拉摇移或者是播放具有沉浸感的画面都能够让观众产生立体感，不一定非要借助立体画面来实现，如果全息技术是真正意义上的全息，那么就能能够实现裸眼3D，呈现出来的立体化模式将会是全新的。

对于分辨率、亮度以及对比度这些技术指标而言，分辨率是影视项目对外宣传时的一项非常重要的指标。亮度这个指标很容易被曲解，传统影院亮度为15 FL 时最适宜，在3D 状态下比3 FL 高。采用这个指标的前提是在观影当中对亮度的要求不高，画面指向正前方，环境装饰材料为低反光且颜色是深色的。亮度过高影院会如白昼一般，会影响对比度，所以在普通模式下建议将亮度设置成5 FL～6 FL，在3D 状态下2 FL 更适宜。如果是自发光型影院，对画面亮度的影响会小一些，但是该放映方式还处在推广阶段，没有严格的标准，从人眼健康角度出发，亮度不应过高。再从对比度上看很容易忽略掉，这是因为缺少国家及行业规范提供的支持，所以要参考国外的技术要求与工程经验，建议对比度要比2000 ∶1 大，帧内比10 ∶1 大。

3.2 多声道技术

声道布置需要结合影片声音创作的初衷来确定，根据环境特点、观看方式、坐席布置来确定声道，采用主声道+环绕声道的形式，其具有5 个声道。很多时候人们只关注声道的位置，却忽略了扬声器、画面位置、坐席布置之间的关系，从而影响到了声音的定位效果。有人认为具有“沉浸感”的声音是通过扬声器实现的，所以增加扬声器的布置，但这是一种片面的想法。正确的操作是声中心位置在主画面的2/3 高度左右，与声画位置相对应，对于具有环绕效果的扬声器要考虑到观众需求，除了特殊需求外布置时不应该过低或者过高，应集中布置声道扬声器，如果声道环境尺度大，需要通过多个扬声器的设置对多排观众进行覆盖。

4 结语

综上所述，我们可以发现现代科学技术在特效影院中的应用还是很广泛的，在每个系统组成部分都有所应用，每个系统对科学技术有着不同的要求，所以在应用的过程中应尤其注意真实的技术需求，从需求出发对相关科学技术进行应用，并对相关指标参数进行设置，使其符合技术标准规范，获得高质量的画面和声音效果，让观众体验到最佳的观影效果。