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儲存的方式主要有三種：資料磁帶 ( LTO )、分散的裸盤和磁碟陣列。資料磁帶方式儲存安全、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裝置旁邊。採用磁碟陣列的方式裝置成本高，一般電影級別大容量的磁碟陣列費用為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裝置要求，同樣需要大容量的磁碟陣列，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，利用廉價的硬碟盒組織分散的原始素材，採用程式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，將顯著降低素材儲存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：源素材儲存掛載模組，根據不同的數字電影儲存方式選擇掛載方法;源素材資訊掃描模組，提取卷號時碼標頭檔案等資訊建立素材索引;剪輯決策表載入模組，載入電影 行 業剪 輯 決策 表 EDL /XML檔案;剪輯時間線分析模組，提取切點疊化變速等剪輯資訊;源素材一級套底模組，依據剪輯代理的卷號時碼資訊套底源素材檔案;源素材套底資訊報表及複製管理模組，管理包括控制複製進度、影片耗片比、鏡頭時長、素材型別等資訊報表。
系統軟體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儲存在20塊左右的裸盤中，首先需要將這些資料掛載在本軟體所在的電腦終端上，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、時間碼資訊、解析度、素材型別等資訊記錄下來形成索引檔案。其次，電影行業進行剪輯的素材不是電影拍攝的原始素材，原始素材解析度和檔案非常大，不適合剪輯，因此剪輯是在原始檔案基礎上在拍攝現場完成小的高畫質檔案的轉碼工作。該高畫質檔案中包含了重要的電影卷號、鏡頭號、時間碼資訊，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，裡面包含了所有的剪輯切點及剪輯特效資訊。接下來，本系統剪輯時間線分析模組在載入剪輯決策表時將分析所有的剪輯特效資訊，有了剪輯資訊以及素材索引資訊，在一級回套模組將精確計算剪輯所需原始序列幀檔案的範圍及其目錄結構。最終素材複製管理模組將根據原始素材實際線上情況完成非同步複製，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資訊。
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檔案中，軟體需要判斷剪輯點上是硬切、疊化、變速等型別資訊。硬切則根據剪輯點幀數結合拍攝幀率轉換為入點出點的時碼;疊化則需根據疊化長度在入點出點以外新增疊化所需素材長度;變速則需根據素材變速率計算剪輯所使用原始素材長度;更為複雜的變速加疊化可先處理變速再處理疊化部分。透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資訊中的卷號、鏡頭號、時碼來匹配原始拍攝素材資料，而原始拍攝素材需要根據不同攝影機機型，分別分析提取其資料型別、卷號、時碼、解析度、幀率這些資訊進行匹配決策，從而透過剪輯資訊完成與原始拍攝資料的精確對應。
一般一部數字電影的資料量經過一級回套，將從原始50TB左右提取出剪輯決策出的2TB左右資料，電影耗片比則在25∶1 左右，素材型別、鏡頭長度等重要的資料總結部分以報表的形式呈現。
4. 一級套底系統執行及驗證
該一級套底系統執行分4步完成：第一步將所有原始拍攝素材的硬碟進行程式掃描，掃描每一級目錄及檔案，判斷檔案字尾，如果檔案型別為ari 、dpx 、 dng 、 mov 、 r3d 、 mxf ，記錄檔案在原始素材盤的路徑;第二步載入剪輯決策表文件 ( EDL 或XML檔案)，該檔案包含多軌時間線資訊，透過解析該檔案可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號資訊、剪輯檔案資訊、剪輯出點入點資訊以及常用的硬切、變速、疊化、淡入淡出特效資訊;第三步為一級套底工序，該階段將透過剪輯資訊自動分析素材索引檔案，透過相對應的卷號資訊、檔名資訊及時碼資訊對剪輯所用的原始素材進行套底;第四步是透過套底對映結果，並結合原始素材索引檔案中素材的真實路徑及檔案儲存資訊進行套底後的素材複製。
下面以數字影片一級套底的實際工作為例進行描述。首先將所有原始拍攝素材的硬碟進行程式掃描，掃描每一級目錄及檔案，判斷檔案字尾。對於ari素材原始路徑中檔案所在資料夾名為鏡頭編號，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，一般為卷號、解析度、場號資訊，該資訊為素材的重要索引資訊。
影機目錄中檔案組織方式略有不同，一般最後一級目錄中包含r3d檔案和 mov代理檔案，這時要分別判斷，記錄r3d檔案個數及路徑資訊，檔案所在目錄及上級和上上級目錄，分別為鏡頭編號，場號及卷號。 dpx檔案型別與ari類似， mov及 mxf檔案目錄結構與r3d類似。掃描完成所有資料後，我們會記錄一個所有素材的資訊索引檔案，對於 ari ，dpx檔案程式還將提取原始素材的標頭檔案資訊，記錄每個鏡頭的第一幀的元資料。這些資訊在處理多畫幅，混合素材，以及拍攝現場產生人為錯誤這些複雜情況時，將會利用該元資料進行更為底層的素材處理。
一級套底得到剪輯用鏡頭的原始素材資訊素材索引完成後，進入第二步驟，即載入剪輯決策表文件，如圖6所示。剪輯決策表文件通用型別為edl檔案，檔案中包含了剪輯的入點出點資訊及剪輯特效資訊。行業中更為常用的是apple公司final cut剪輯軟體輸出的xml檔案，該檔案包含多軌時間線資訊。軟體透過載入解析該檔案可以獲得剪輯所涉及原始素材的卷號資訊、剪輯檔案資訊、剪輯出點入點資訊以及常用的變速、疊化、淡入淡出特效資訊。
得到剪輯資訊後進入第三步，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、檔名等資訊，對於原始素材為序列幀的型別，入點和出點的時碼資訊可以轉換為數字編號資訊，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，套底過程將根據檔名資訊及卷號資訊定位到原始的素材檔案。套底過程會將每一條剪輯鏡頭所需的原始素材檔案的索引檔案找到，再透過索引檔案對原始素材檔案進行定位，完成拍攝素材的初級篩選，如圖8所示。這裡需要注意的是本系統在提取ari和dpx檔案型別原始素材的卷號時碼解析度等資訊時，有兩種方式：一種是透過提取原始素材檔案的標頭檔案進行分析獲得;一種是透過檔案的目錄結構資訊獲得。第一種方式需要進行標頭檔案 metadata資料操作，適用於原始素材目錄及命名方式被第三方軟體修改等複雜情況，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體修改的情況，製作過程中需要根據情況選擇使用。
處理流程第四步為素材選擇性複製。將盤陣、盤盒與電腦透過usb3.0介面連線，將原始素材盤插入10盤位硬碟盒，將空白硬碟插入目標盤座，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複製至空白目標盤中，複製過程中將實時顯示複製進度，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.軟硬體系統平臺及總結
系統中一級套底程式基於 Win -dows平臺開發，開發語言為 C# ，開發工具為 mi -crosoftvisualstudio2013 ，由於一級回套為初次篩選，運行於 Windows平臺在流程上無明顯缺點。配合該軟體執行的硬體為電腦一臺 (包含 usb3.0或esata介面)， 10盤位硬碟盒1個，4盤位 USB3.0硬碟底座1個， 3.5英寸硬碟14-34塊 (根據電影素材容量調整)，如圖 10 所示。該系統支援目前主流的艾麗莎、 RED 、 SONY 、佳能、 Blackmagic等數字電影攝影機所拍攝素材。該軟體系統設計具有一定的擴充套件性，可擴充套件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儲存全部影片素材，僅儲存素材一般耗費空間在40-50TB ，保留時間在數月以上，這部分裝置成本很高。使用本製作流程，後期製作平臺素材儲存容量需求為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，成本節約越為明顯，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充套件能力。