光学技术在数字电影放映系统中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇光学技术在数字电影放映系统中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：近年来，随着电影行业的不断进步，数字电影的发展日益成熟，完善和发展数字电影的放映系统也成为人们研究的焦点。本文从光学的研究内容出发，在对数字电影及其放映系统进行了简要分析后，着重探讨了光学技术在数字电影放映系统中的实际应用。

关键词：光学技术；数字电影放映；应用

进入数字电影时代以来，传统胶片电影的放映系统已经逐步淡出了电影舞台，影院工作者们曾经轻车熟路的放映胶片电影的技术也几乎没有用处了，因此，要了解数字电影放映系统，发展完善其放映技术，就必须深入开展数字电影放映系统工作原理和程序的研究。21世纪以来，光学技术的应用范围日益增加，研究和探讨光学技术在电影放映系统的应用不但可以了解光学技术在该领域的应用实效，而且可以增加人们对数字电影放映系统的知识累积，促进电影行业的稳健发展。

一、光学技术

光学，即研究光的科学，它的主要研究对象为光的产生、本质以及光与物质的相互作用。虽然光学是一门专门的学科，但是就光学的发展性来说，光学及自身工程学的应用领域已经发生了很大的变化。光学技术是一种应用极为广泛的载体，几乎所有大型系统都需要发挥其载体作用，信息技术、医疗行业、能源应用等诸多领域都需要光学技术的支持和传载。

二、数字电影放映系统

数字电影系统最重要的部分就是放映系统，它是决定数字电影放映实际效果的最终技术关口。绝大多数观众认为只有好的电影放映机加上最原始的拷贝电影，电影画面才能栩栩如生。然而，传统的胶片电影因为放映次数的增加，质量会随之下降，数字电影的效果不如将原始胶片电影进行拷贝的效果，但是他们也不得不承认数字电影的质量不会随着放映次数的增多而有所改变。

虽然传统胶片电影已经淡出电影舞台，但是从电影院发展放映技术的历程来看，数字电影放映系统的工作原理和使用的技术同传统的胶片电影的放映技术之间并不存在不可逾越的差距。同传统胶片电影相比，数字电影放映方式有所变化的是：胶片电影的放映机被数字电影的放映机和服务器所取代，卫星、光纤、硬盘等数字载体取代了传统的胶片拷贝。

三、光学技术在数字电影放映系统中的应用

（一）光学原理在数字电影成像中的应用

1.光学技术在数字电影投影成像中的应用

现今使用最为广泛的电影投影技术主要有数字光处理、直接光放大影像以及液晶显示三种，发展最为成熟的是数字光处理技术。数字光处理技术的关键部分是数字微镜器件[2]。它的工作原理：通过集合半导体晶片的“偶极”效应来驱使电路内部的微小动量围绕某一固定的轴进行偏转，以达到使在转向结构中位置相对固定的所有微镜都发生有规律的偏转的目的，在这种情况下，如果能够对电场电路进行控制，这些微镜就能按照电路控制进行预定的方向偏转，而照在微镜上面的光线也会随之反射在不同方向。把其中同一方向的光线经过镜头投射在银幕上，就形成了微镜在银幕上组成的图像了。

2.光学技术在数字电影彩色成像中的应用

光学技术应用在投影成像中虽然能得到图像，但是要得到完整的彩色图像，必须要将一个过滤光波的彩色轮应用在照射至靶面的光路中，如图1，2所示。彩色轮是由扇形的红色、绿色和蓝色的滤光片组成，它的旋转频率为60Hz，一秒内能刷出180个彩场。在该结构中，数字处理技术在确定彩色模式的顺序后，其被分解为RGB的数据会按照对应顺序存储入DMD。随后，彩色轮接收到聚光系统聚集的白光后，会将白光以单色光的形式照射到DMD的表面，随着彩色轮的旋转，红光、绿光和蓝光都会依序投射到DMD表面（如图2所示）。因为视频信号同彩色轮是同步的，因此当红光投射到DMD表面时，微镜就会根据红光的强度和位置等信息而决定“开启”状态，其他两种光线也是如此。DMD的图像被投射到屏幕以后就会形成方形的像素，这些像素就构成了数字投影的图像。人眼的“暂留视觉”将红光、绿光和蓝光的信息进行综合以后，就能得到全部的彩色图像了。微镜在“开启”状态（-10°）时，投射和聚焦的镜头就会将微镜反射出来的光线投射到屏幕上；相反，在“关闭”状态时，吸收表面就会将反射出来的光线吸收干净，从而消除无效光线干扰图像的可能性（如图1所示）。

（二）光学技术在终端投影镜头中的应用

1.光学技术在镜头工作环境中的应用

任何使用光学技术进行投影的系统，都必须有关于工作环境参数的具体要求，如镜头焦距、投影孔直径和安装尺寸等[1]。数字电影的放映镜头需要考虑的工作参数则更多，如投射靶面的尺寸、靶面反射彩色轮单色光线的光程、聚合镜片的有效厚度、分离色彩光线、镜头鉴别靶面像素的极限值等等。同时，在实际操作过程中，一旦图像亮度超过5000流明，就要考虑氙灯使用时产生的过高温度，提高镜头耐高温的水平。

2.确定镜头焦距

按我国目前使用最为广泛的BARCO公司出产的有2K像素水平的DP100的机型来说，依据以往设计和使用放映电影镜头的经验，影院都是在固定距离下进行放映，因此固定镜头的设计符合绝大部分影院的要求。从上面提到的DP100来看，有35mm-41mm， 42mm-52mm，40mm-67mm以及70mm-95mm这几种从35mm到95mm都有覆盖的焦距镜头可供选择，以最少的镜头达到了大多数使用者的要求。然而，虽然变焦镜头的种类较少，但是其价格相当昂贵，增加了使用者的消费成本。所以，通过自行设计变焦镜头，我们生产出了从40mm到120mm的10钟变焦镜头，在涵盖范围同上述机型基本一致的前提下，大大降低了使用者的采购成本。

3.确定光学镜头后工作的距离

要确定后工作距离有两种方法，第一种就是对放映机的光学引擎进行实际测量，但是因为光学引擎作为放映机的关键部分被存放在一个密封的地方，我们很难对其进行实际测量[3]；第二种方法则是在了解靶面的长和宽以及分离色光和聚合镜片的形式后，根据逆向运算其对应比例得出相近的后工作距离的数值。这种运算方式能够实现，最主要的原因是分离色光和聚合镜片的形式都是固定的，其计算尺寸也是根据光束的尺寸而进行比例缩放的，在整个逆向计算过程中，唯一的可变因素就是分离红光和绿光的角度差异，而这个差异可以从放映机的外型结构获得，无需进入机器内部，相对第一种方法更为方便。

4.确定镜头结构

所有对光学技术了解透彻的工程师们都清楚的知道，当电影放映镜头的后工作距离同焦距的比例在0.5-0.7的范围内时，镜头的结构设计比较简单。然而，一旦镜头焦距达到40mm，两者之间的比例接近于3，这种情况下就只能选择远心光路的镜头结构。因为远心光路的镜头孔径相对较小，其设计难度较大，再加上要将镜头要承受照度为6000流明时的高温纳入考虑范围，因此，只能将远心光路进行权全分离式的改进，以期使改进后的结构满足以上所有要求。

（三）像差

使用光学技术形成的投像画面，画质效果会受到光学像差的影响，电影放映机也不例外[3]。光源、分离色光、靶面投射、聚合镜片以及投射镜头都会影响最终放映图像的效果，影响观众观看影片的效果。因此，研究投影像差、根据光学原理减少像差就变得极其重要。

四、结语

数字电影是以数码技术为工具进行拍摄、传播和保留的具有广大观众源的新型电影，光学技术对数字电影放映系统领域的发展有着至关重要的作用。了解光学技术在数字电影系统中的应用范围和应用原理是符合社会需要的具有实际意义的课题，它不但能满足学者们研究光学技术领域的要求，而且能为人们不断发展和完善数字电影放映系统提供技术支持和保障。

参考文献：

[1]陈琛，左治君，李臣友.数字电影放映系统中的光学技术[J].现代电影技术，2007（10）：39-43.

[2]胡威捷.光学技术的新概念及其发展趋势的探讨[J].光学技术，2011（06）：11-14.

[3]邹静娴.数字光处理（DLP） 投影系统[J].电视技术，2003（1）：4-8.

作者简介：

马彩玲（1975～），女，汉族，宁夏固原市人，工作单位：固原市原州区人民医院，主要从事医教电教、大屏幕宣传、知识讲座等多媒体放映工作