数字电影DCP

作为技术控对于大段堆砌矫情文字写观后感、听后感之类的已经没有兴趣了，还是技术细节比较吸引我，特别是技术实现流程。每年电影节影片放映老是碰到密钥问题，不明白什么意思，查了一圈，发现一篇好文，原作者不详，中间根据资料做了一些补充，整理成我觉得好懂的样子，存档^_^
    DCP（Digital Cinema Package 数字院线文件包)是一种数字文件集，用于存储和转换数字影像的音频、图像和数据流。该术语由数字电影倡导联盟（DCI）在对数字影像的打包建议中做出过定义。通用惯例采用一种文件结构来组织成多个通常有几个G大小的MXF文件，这些文件分别用来存储音频和视频流，以及XML格式的辅助索引文件。
1.前期拍摄
    目前电影在拍摄的时候，无非采用两种方式——胶片摄影机或数字摄影机，拍摄完成之后，素材需转换为数字中间片（Digital Intermediate，DI）以便后期制作，如果是胶片素材，那么需要用扫描仪进行数字化，一般是以2k的精度转换为DPX（Digital Picture Exchange）图片序列格式。对于数字摄影机拍摄的素材，就要方便很多，比如变3和加4等采用的RED或者ARRI ALEXA等数字机，都提供了相应的软件，直接将机内12bit RAW格式素材文件（类似单反的RAW）导出为DPX、TIFF等无损的数字中间片格式。
2.后期制作
    获得数字中间片之后，各种后期流程就可以开始了，对于胶片机扫描下来的素材，要先进行噪点及颗粒消除（Noise & Grain Removal）。接下来就是剪辑、导出剪辑决定表（Edit Decision List，EDL），调色（Color Grading），特效（VFX），合成（Compositing）以及混音（Sound Mixing）。这些过程往往是电影制作中耗时最长的，尤其是一些特效较多的影片。
    整部影片制作完成之后，就可以制作数字信源母带了（Digital Source Master，DSM），这个是之后所有版本的基础，格式方面没有特别的规定，但一般是转换为无损16bit TIFF图像序列或DPX序列，或存储至HDCAM-SR，音频部分是24bit 48Khz/96Khz的无损PCM文件。
    某些电影也会采取数字版胶片版同时发行的策略，这时候就需要将数字信源母带印制到电影胶片上。
    数字信源母带用来进一步制作影片的各种发型版本，比如影院、蓝光、DVD、VCD、VHS等。在这里我着重介绍影院版，即数字院线发行母带（Digital Distribution Master，DCDM）。
    DCDM的技术规格由数字院线联盟（Digital Cinema Initiative）制定：
    2K级别：分辨率2048x858或1998x1080，24帧/秒或48帧/秒（支持3D，左右眼各24帧）
    4K级别：分辨率4096x1716或3996x2160，24帧/秒（不支持3D）
    图像格式为16bit无损TIFF序列，伽玛值2.6，XYZ色彩空间，白点5500K,音频格式为24bit 48Khz/96Khz无损PCM文件。一部标准长度的影片大概占用30TB左右的空间。
    之所以在这一步依然将图像和声轨分开储存，是为了国际发行的需要，比如多语种配音、添加字幕等，音频文件是5.1声道，各声道是独立的文件，发行到其他国家，在译制的时候，只用替换掉对白声轨就可以了。（各种环绕声，包括5.1声道乃至7.1声道，都是后期通过“声场重定向”（panning）来实现的，也就是说，前期录音统统都是单声道，后期混音的时候，有个图形化的控制面板，混音师根据画面控制音轨朝各个方向运动。电影所有的对白，都是中置声道（银幕背后）是单独的一个声轨。国际版配音的时候，拿到DCDM, 首先是去掉对白声轨，另外各种声效，比如对白的混响，有一个单独的总线（Bus）控制，如果需要的话也可以在母带里编辑掉。）
3. DCP文件加密
    大部分制片商和发布商在发布影片之前，依靠数字电影编码设备来生产和用品质控制来检查一个DCP包。硬件设备遵照DCI规格制定的、严格的向导内容，以此来确保所有数字影像设备能够兼容。对于更大些的发布影片，硬件设备通常会创建一个数字影院发布母板（DCDM）。DCP文件的加密，在压缩后会注入一个Content Key，需要用一个KDM文件（Key Delivery Message）进行解密，也是XML格式，通常由片方以邮件形式发送到各个影院。每个KDM对应一台服务器里的一部影片以保证唯一性，KDM文件包含内容密钥和CPL一并控制影片的播放，如果影片不对或者服务器不对，那么就无法播放，另外也注明了文件播放的有效期，超过有效期影片也无法播放。 原因是要考虑国际发行的需要，DCP的图像及音轨已经经过了压缩、打包和加密。如果其他地区需要对影片进行修改，比如删减、修改画面、译制配音等，只能提供DCDM，方便各种影院版本的制作。
4.影院放映
    终于到这一步了！DCDM已制作完成，如何给数字影院放映呢？答案是数字院线文件包（Digital Cinema Package，DCP），DCP将DCDM的无损图像序列以JPEG2000小波变换的方式进行有损压缩，依然是XYZ色彩空间，色深降为12bit，码率控制在250Mbit/s，储存至MXF容器内，音频方面不进行压缩，直接将译制后或者原版的内容打包至MXF容器中。这样一部影片图像部分切分为若干个MXF文件，音频部分切分为若干个MXF文件，相互对应的图像和音频MXF文件称为Reel，所有这些文件的连续播放由若干个XML文件控制，分别是Composition playlist (CPL), Package List (PKL), Assetmap, 和Volume Index。
    Composition playlist (CPL)描述DCP内所有文件的播放顺序和时间，影片的放映由这个文件启动。
    Package List (PKL)用于确认文件是否损坏
    Assetmap 即文件列表
    Volume Index 用于跨碟播放的控制，有些特别长的影片可能用多个硬盘存储。
    另外，字幕文件也是XML格式存储，相信大家还记得前年变形金刚上映前流出的官方中文字幕吧，就是用于DCP放映的XML格式字幕。
命名规则：
Composition playlist (CPL)中ContentTitleText一项属性是整个DCP的片名，也有严格的规定。
MOVIE-TITLE_FTR-2_F_EN-XX_US-PG_51-EN_2K_ST_20070115_FAC_i3D_OV
从左至右依次是：
片名，14个字符以内，片名过长就尽量砍掉过长的部分，比如Alice in Wonderland，可以写成ALICEINWON,另外后缀名可以直接去掉，比如Pirates of the Carribean： On Strangers Tide，就直接写成PIRATES4。
内容格式，有长片（Feature），广告、预告片等等，后缀是版本号，是否3D也在这里标示出。
宽高比：Flat 1.85：1，Scope 2.35：1
对白语种及字幕语种
地域及分级
声轨格式及语言：5.1、6.1、7.1声道
分辨率规格：2k、4k
发行方
日期
DCP制作方
3D格式
文件包格式：OV原版、VF译制版
玩具总动员3的范例：
TOY-STORY-3_FTR-1-3D_F_EN-XX_US-G_71_2K_DI_20100510_PX_i3D_OV
                
                
    所有这些DCP相关文件都存储到一块500GB左右的普通硬盘中，最常见的方法是使用专门的硬盘（比如CRU DX115），这是为注入数字电影服务器而专门设计的。最初，这些硬盘是用作军事，之后由于它顽强的耐用性和可靠性而被用于数字影院。通常硬盘的格式为EXT2或者是EXT3。有时候也用到NTFS格式，但不是那么可靠，一些LINUX的数字影院服务器（比如Dolby和Sony的产品）就不能读取这些格式。通常，硬盘单元来自某家数字影院编码公司，有时候达到上千的数量。驱动通常通过保护性的硬质箱子运输。通过快递邮寄到放映地点。还有，较少见的是采用完全的数字发放，或者使用专用的卫星连接或者是高速因特网连接。
 
    可以这么说，现在越来越多的电影采用“数字中间片”这种技术来节省成本，加快制作周期和制作效率。使用比较多流程可以这么形容：
    胶——数——胶/数
    数——数——胶/数
    现在数字技术可以基本上复制胶片的风格和色彩了，后期调色的时候会加载一个LUT（Look Up Table，查找表），把数字内容的色彩空间映射到胶片的风格，再人工加上噪点、颗粒，这样印制的时候就会带上浓厚的胶片感了。
    克里斯托弗诺兰的盗梦空间是个例外，这部片子是全胶片制作，从拍摄到后期，几乎没有采用任何数字材料。