数字电影后期制作一级套底系统设计与实现功能设计研究论文
目前数字电影制作中素材存储的方式主要有三种：数据磁带 ( LTO )、分散的裸盘和磁盘阵列。数据磁带方式存储安全、稳定，但读取速度慢，后期素材套底过程需要手动工作，一般耗时在6-7天，制作人员需一直守在设备旁边。采用磁盘阵列的方式设备成本高，一般电影级别大容量的磁盘阵列费用为10万元以上。因此拍摄前期，目前使用较多的方式是采用分散的裸盘形式，但在拍摄完成进行后期制作阶段，又对后期公司提出了很高的设备要求，同样需要大容量的磁盘阵列，这部分的开支是目前素材套底流程的不合理导致的。
如果重新设计套底流程，利用廉价的硬盘盒组织分散的原始素材，采用程序分析剪辑决策表中每个镜头所涉及的有效原始素材，经过初级筛选，有效去除剪辑未使用的额外拍摄素材，将显著降低素材存储空间及后期制作的成本。
本文所设计的多素材混合一级套底系统的功能主要包括：源素材存储挂载模块，根据不同的数字电影存储方式选择挂载方法;源素材信息扫描模块，提取卷号时码头文件等信息建立素材索引;剪辑决策表加载模块，加载电影 行 业剪 辑 决策 表 EDL /XML文件;剪辑时间线分析模块，提取切点叠化变速等剪辑信息;源素材一级套底模块，依据剪辑代理的卷号时码信息套底源素材文件;源素材套底信息报表及拷贝管理模块，管理包括控制拷贝进度、影片耗片比、镜头时长、素材类型等信息报表。
系统软件将主要完成如下功能：数字电影拍摄完成后，大量各种摄影机的专用素材会分散存储在20块左右的裸盘中，首先需要将这些数据挂载在本软件所在的电脑终端上，方便对素材完成非实时索引，将原始拍摄素材的卷号、镜头号、时间码信息、分辨率、素材类型等信息记录下来形成索引文件。其次，电影行业进行剪辑的素材不是电影拍摄的原始素材，原始素材分辨率和文件非常大，不适合剪辑，因此剪辑是在原始文件基础上在拍摄现场完成小的高清文件的转码工作。该高清文件中包含了重要的电影卷号、镜头号、时间码信息，剪辑完成后输出的 EDL 或XML就是行业标准的剪辑决策表文件，里面包含了所有的剪辑切点及剪辑特效信息。接下来，本系统剪辑时间线分析模块在加载剪辑决策表时将分析所有的剪辑特效信息，有了剪辑信息以及素材索引信息，在一级回套模块将精确计算剪辑所需原始序列帧文件的范围及其目录结构。最终素材拷贝管理模块将根据原始素材实际在线情况完成异步拷贝，并分析出该数字电影的拍摄耗片比，素材种类，平均镜头长度，镜头平均拍摄条数等重要的报表信息。
3. 一级套底核心功能设计
系统总体上会从原始(50TB左右)的电影拍摄素材中提取出剪辑最终画面所需要的原始镜头素材。剪辑完成后生成的剪辑决策表EDL / XML文件中，软件需要判断剪辑点上是硬切、叠化、变速等类型信息。硬切则根据剪辑点帧数结合拍摄帧率转换为入点出点的时码;叠化则需根据叠化长度在入点出点以外添加叠化所需素材长度;变速则需根据素材变速率计算剪辑所使用原始素材长度;更为复杂的变速加叠化可先处理变速再处理叠化部分。通过剪辑决策表分析计算得到所需素材的`入点及长度后，进入素材套底过程。素材套底是根据剪辑信息中的卷号、镜头号、时码来匹配原始拍摄素材数据，而原始拍摄素材需要根据不同摄影机机型，分别分析提取其数据类型、卷号、时码、分辨率、帧率这些信息进行匹配决策，从而通过剪辑信息完成与原始拍摄数据的精确对应。
一般一部数字电影的数据量经过一级回套，将从原始50TB左右提取出剪辑决策出的2TB左右数据，电影耗片比则在25∶1 左右，素材类型、镜头长度等重要的数据总结部分以报表的形式呈现。
4. 一级套底系统运行及验证
该一级套底系统运行分4步完成：第一步将所有原始拍摄素材的硬盘进行程序扫描，扫描每一级目录及文件，判断文件后缀，如果文件类型为ari 、dpx 、 dng 、 mov 、 r3d 、 mxf ，记录文件在原始素材盘的路径;第二步加载剪辑决策表文件 ( EDL 或XML文件)，该文件包含多轨时间线信息，通过解析该文件可以获得剪辑所涉及原始素材的卷号信息、剪辑文件信息、剪辑出点入点信息以及常用的硬切、变速、叠化、淡入淡出特效信息;第三步为一级套底工序，该阶段将通过剪辑信息自动分析素材索引文件，通过相对应的卷号信息、文件名信息及时码信息对剪辑所用的原始素材进行套底;第四步是通过套底映射结果，并结合原始素材索引文件中素材的真实路径及文件存储信息进行套底后的素材拷贝。
下面以数字影片一级套底的实际工作为例进行描述。首先将所有原始拍摄素材的硬盘进行程序扫描，扫描每一级目录及文件，判断文件后缀。对于ari素材原始路径中文件所在文件夹名为镜头编号，而上一级目录，以及上上一级目录根据艾丽莎摄影机不同型号或记录单元，一般为卷号、分辨率、场号信息，该信息为素材的重要索引信息。
影机目录中文件组织方式略有不同，一般最后一级目录中包含r3d文件和 mov代理文件，这时要分别判断，记录r3d文件个数及路径信息，文件所在目录及上级和上上级目录，分别为镜头编号，场号及卷号。 dpx文件类型与ari类似， mov及 mxf文件目录结构与r3d类似。扫描完成所有数据后，我们会记录一个所有素材的信息索引文件，对于 ari ，dpx文件程序还将提取原始素材的头文件信息，记录每个镜头的第一帧的元数据。这些信息在处理多画幅，混合素材，以及拍摄现场产生人为错误这些复杂情况时，将会利用该元数据进行更为底层的素材处理。
一级套底得到剪辑用镜头的原始素材信息素材索引完成后，进入第二步骤，即加载剪辑决策表文件，如图6所示。剪辑决策表文件通用类型为edl文件，文件中包含了剪辑的入点出点信息及剪辑特效信息。行业中更为常用的是apple公司final cut剪辑软件输出的xml文件，该文件包含多轨时间线信息。软件通过加载解析该文件可以获得剪辑所涉及原始素材的卷号信息、剪辑文件信息、剪辑出点入点信息以及常用的变速、叠化、淡入淡出特效信息。
得到剪辑信息后进入第三步，即一级套底工序。该步骤中我们已获取到剪辑所涉及拍摄素材的卷号、文件名等信息，对于原始素材为序列帧的类型，入点和出点的时码信息可以转换为数字编号信息，该数字编号结合卷号将唯一指定到原始素材的入点帧和出点帧，如图7所示;对于非序列帧形式的素材，套底过程将根据文件名信息及卷号信息定位到原始的素材文件。套底过程会将每一条剪辑镜头所需的原始素材文件的索引文件找到，再通过索引文件对原始素材文件进行定位，完成拍摄素材的初级筛选，如图8所示。这里需要注意的是本系统在提取ari和dpx文件类型原始素材的卷号时码分辨率等信息时，有两种方式：一种是通过提取原始素材文件的头文件进行分析获得;一种是通过文件的目录结构信息获得。第一种方式需要进行头文件 metadata数据操作，适用于原始素材目录及命名方式被第三方软件修改等复杂情况，但有一定的计算消耗;而第二种方式效率很高，适用于素材命名遵守电影行业规范未被第三方软件修改的情况，制作过程中需要根据情况选择使用。
处理流程第四步为素材选择性拷贝。将盘阵、盘盒与电脑通过usb3.0接口连接，将原始素材盘插入10盘位硬盘盒，将空白硬盘插入目标盘座，这一步需要完成从原始素材盘中定位剪辑所需素材并将其拷贝至空白目标盘中，拷贝过程中将实时显示拷贝进度，自动分配空白盘，无需人工参与。完成上述工序后，得到的有效素材可直接转移到后期制作调色平台中，与目前数字电影制作调色流程无缝对接。
5.软硬件系统平台及总结
系统中一级套底程序基于 Win -dows平台开发，开发语言为 C# ，开发工具为 mi -crosoftvisualstudio2013 ，由于一级回套为初次筛选，运行于 Windows平台在流程上无明显缺点。配合该软件运行的硬件为电脑一台 (包含 usb3.0或esata接口)， 10盘位硬盘盒1个，4盘位 USB3.0硬盘底座1个， 3.5英寸硬盘14-34块 (根据电影素材容量调整)，如图 10 所示。该系统支持目前主流的艾丽莎、 RED 、 SONY 、佳能、 Blackmagic等数字电影摄影机所拍摄素材。该软件系统设计具有一定的扩展性，可扩展至其它数字摄影机所拍摄素材。
该一级套底系统及制作流程和目前制作流程是无缝对接的，它属于数字电影制作中的套底工艺流程改进。老的流程下需要制作人员进行大量的手动素材选取工作，非常耗费人力，该系统将提高制作效率，减低从业人员工作负担。另外如果在后期制作平台中存储全部影片素材，仅存储素材一般耗费空间在40-50TB ，保留时间在数月以上，这部分设备成本很高。使用本制作流程，后期制作平台素材存储容量需求为3-4TB ，以同时制作2部数字电影估算，新的方案比老的方案节约成本数十万元。同时制作的影片越多，成本节约越为明显，经济效益越显著。
目前，本文所设计的系统已在北京电影学院摄影系参与制作的5部数字电影中得以应用并验证，具有较强的稳定性及可底扩展能力。
