胶片电影数字化修复与历史记忆的延续

李慧琴

(八一电影制片厂 ,北京 100071)

1 引言

英国哲学家托马斯·霍布斯将国家或国民的整体比喻成一个人,并指出记忆,也就是“集体记忆”对国家或国民整体的重要性,国家通过集体的历史记忆来凝聚国民,形成集体共识。实际上,从20世纪90年代开始,世界各国逐渐开始关注历史记忆问题。借助现代修复技术,对传统胶片电影等影像资料进行历史记忆再生产,还原以传统胶片电影为代表的影像资料,再现当时的文化艺术和思想价值取向,对重塑当代民众价值观、凝聚集体记忆具有重要现实意义。

国内的胶片电影作为反映传统文化艺术思想的作品,充分展现了中国革命时期及新中国成立后的社会记忆和价值取向,通过现代技术修复胶片电影,再现当时的重大事件、重要人物,以及历史细节和观众个体面貌,一方面可以让观众欣赏中国传统电影艺术,另一方面也可以让观众感悟历史情境,增强革命感情,坚定社会主义和共产主义信念,延续革命传统。

2 胶片电影的主要损伤及成因

胶片电影是以感光胶片为载体拍摄的电影,由于胶片的特殊性,在胶片电影重复播放、保存中会出现一系列物理、化学损伤。对于胶片电影而言,主要的损伤包括化学衰变、物理划痕、随机噪声、视频抖动、亮度闪烁等。

2.1 化学衰变

脏点。胶片影像层主要是明胶,明胶的主要成分是蛋白质,在一定的温湿度情况下,明胶降解,胶片会自然霉变,出现脏点。胶片显像是一个相对复杂的过程,胶片从制作到冲洗的过程中,需要不同的化学试剂,这些化学试剂也会因各种因素出现不同程度的脏点。若明胶、化学添加剂降解明显,胶片会出现画质不清,甚至难以播放和修复的情况。

醋酸综合症。该综合症是醋酸纤维素胶片特有的化学损坏,危害较大,我国与其他国家一样,使用醋酸纤维素胶片的电影数量都不少。醋酸综合症发生之后,表现为胶片保存的库房有醋酸味,胶片被大量晶体覆盖甚至出现变形,再严重则是整盘胶卷粘成一块。醋酸综合症轻则导致胶片物理和光学性能下降,图像清晰度下降;重则导致胶片脆化,播放器难以拉展播放,进而致使影片无法数字化修复。从产生的原因来看,一是醋酸纤维素脂胶片的片基材料由浓硫酸催化乙酸酐和天然纤维素而得,该片基材料一旦发生水解,一方面片基更容易吸水,导致胶卷变形扭曲,另一方面释放醋酸,导致明胶降解,模糊淡化影像层。而且这一过程一旦发生就无法遏制。二是电影胶片存放环境的湿度、温度、通风状况、存储盒的材料等,都会不同程度导致醋酸综合症的发生。

2.2 物理划痕

物理划痕主要是胶片电影重复使用和保存过程,因摩擦而产生的划痕,这些划痕在胶片电影播放时,表现为或黑或白竖条纹。物理划痕根据严重程度可以简单分为严重划痕、轻微划痕。

严重划痕一般表现为垂直划痕,在胶片上呈线性状的剥落现象,而且经常覆盖多帧,通常3～10个像素宽度,倾斜度小于5度,产生的主要原因是电影在传输和播放过程中因胶片表面被机械或坚硬的颗粒摩擦所导致的。轻微划痕,有人称之为毛道划痕,一般在全帧中广泛存在,属于较短而细小的划痕,产生的主要原因是电影在保存、运输、播放过程中空气中的细小颗粒摩擦所致。

此外,由于静电的作用,空气中的细小颗粒(灰尘)、毛发、纤维可能会吸附在胶片上,若没有及时清洗,会形成物理斑点。

2.3 随机噪声

随机噪声在电影中普遍存在,不管胶片电影,还是数字电影,随机噪声都普遍存在。在胶片电影时代,由于胶片本身、技术水平的限制,随机噪声相对严重。根据噪声源的不同,随机噪声主要有颗粒噪声、CCD 或CMOS 噪声、热噪声等。随机噪声是胶片电影常见的全局性损伤,对电影画质的影响较大,目前对随机噪声的数字修复工作主要是针对颗粒噪声,其他噪声通过机器软件自动修复。

颗粒噪声。在视频图像上表现为小颗粒的噪点,产生的主要原因包括两种可能,一是胶片的镀银层不均匀,二是不同亮度的信号在A/D 转换后量化时所形成。

CCD 或CMOS 噪声。摄像器材中CCD 或CMOS噪声(电荷耦合装置)或CMOS (互补金属氧化物半导体)造成的噪声,这类噪声是CCD 或CMOS器件在摄像过程中产生的,噪声的程度与摄像器材的技术层次密切相关。

此外,热噪声这类噪声是摄像器材在摄像过程中,光导摄像管产生的。

2.4 视频抖动

抖动主要有两种类型,一是摄像机运动引起抖动,二是胶片扫描时引起抖动,前者受摄像器材的技术精密程度的影响,后者受胶片和播放器本身质量的影响。

摄像机运动。摄像器材在拍摄过程中,因运动噪声而引起的胶片视频的序列抖动和模糊,在电影播放时表现为画面抖动,画质不流畅。

胶片读取不稳定。在胶片电影扫描时,相邻的帧时常有轻微的位置改变,导致画面跳动或者晃动。导致胶片读取不稳定的具体因素包括胶片的齿孔不均匀、胶片尺寸不均匀、播放机械齿轮精度不均等。

2.5 亮度闪烁

亮度闪烁是相邻的帧在色彩、亮度上的明显反差。胶片电影在播放时这一缺陷会较大影响电影的画质,观众视觉上的感受是同一场景的色彩和亮度不时出现反差。产生这一问题的原因包括,摄像机拍摄时的不规则曝光、拍摄灯光的干扰、操作过程中胶片化学雾化、胶片冲洗等。

3 胶片电影修复的步骤原理及方法

胶片电影修复的前提是胶片本身的修复和保存,然后才进行视频获取、损伤检测、损伤修复,借助现代技术手段,一步步将胶片电影修复。

3.1 前置修复

胶片电影修复首先是修复胶片本身。物理环境的温度、湿度越高,明胶、化学添加剂越容易降解、分解,醋酸纤维素胶片越容易发生醋酸综合症,因此对于胶片电影的前期保存修复至关重要。一是改善保存环境,不断接近国际认可的最佳温湿度 (湿度范围:30%～50%RH,温度:-5℃～5℃)环境,难以达到这一标准时,可以考虑改善通风环境、采用密封冷冻等方式长期保存胶片。二是加强胶片外层保护,如运用聚乙烯袋封装胶片,吸收水分和醋酸,延缓、避免胶片的化学衰变;为胶片加装保护片,加强胶片除酸防酸,采用复合材料保护胶片等。三是特别保存修复醋酸综合症胶片,对于已发生醋酸综合症而未粘结的胶片,运用清洗技术对其进行清洗和修复,从而将晶体析出、形体复原,然后进行脱酸,最后专门收藏;对于已发生醋酸综合症且粘结的胶片,先进行技术剥离,然后晶体清洗、气泡修复、形体恢复,接下来脱酸和加固,最后专门收藏。

此外,对于物理损坏较大的胶片,需要借助人工拼接、粘贴等手段,使得胶片影像连续,为后续视频获取提供便利。

3.2 胶片的数字化扫描

针对胶片化学衰变的预处理是胶片视频获取的前提,胶片的物理划痕、随机噪声、视频抖动、亮度闪烁等损伤,一般是在视频获取之后,进行一一检测和修复。

所谓视频获取,是指将胶片中一帧一帧的影像数字化,即胶片数字化扫描。目前视频获取的技术方式越来越智能,比如电影《红高粱》《解放了的中国》均采用德国阿莱公司生产的胶片扫描仪,采用慢速扫描模式,实现了胶片视频的扫描和获取。

3.3 自动修复

损伤检测是胶片电影修复的中心步骤,这是损伤修复的前提。通过损伤检测,了解影像损伤具体情况,进而确定修复方案和任务。一部分损伤可以通过机器自动修复,另一部分损伤需一帧一帧人工修复。随着设备技术进步,损伤检测以及对部分损伤的自动修复,可以同时进行。值得说明的是,随着人工智能技术的发展,视频获取、损伤检测、部分自动修复均可同时进行,对于简单损伤的处理越来越便捷。

初次调色。一般而言,在自动修复之前,先对扫描后的影像进行初次调色,这样可以使影像更加清晰,划痕、脏点、亮度闪烁等损伤更加明显,如此便于修复师进行修复。

检测及自动修复方法。物理划痕检测,主要的检测方法分为单帧内检测划痕、多帧内利用划痕的延续特性检测划痕,前一种方法主要是利用贝叶斯技术的Kokaram 算法和利用韦伯定律人眼视觉感知的Buni算法,后一种方法的代表算法是利用卡尔曼滤波器的Joyeux算法。划痕自动修复,也称为划痕重建,一般采用像素插值重建法,简单快速的插值法是利用临域的像素加权来代替丢失的划痕数据,复杂的插值法是利用模型进行插值,这一方法在实际中应用不多。颗粒噪声检测及自动修复,去除噪声的方法主要有非线性阀值去噪法、基于统计学的去噪算法、基于线性最小均方误差的去噪算法和自适应去噪法等。

视频抖动检测及自动修复。在视频运动中,可以将视频抖动转化为静态图像序列的整体不规则运动来处理,需要处理的视频抖动主要是摄像机运动引起视频抖动,有效的方式是对获取的视频进行实时数字处理,通过视频信号补偿方法消除抖动。亮度闪烁检测及自动修复,是去除视频抖动之后,进行镜头分割,在此基础上检测、标注亮度闪烁参数并自动修复,主要方法有多帧灰度均值变化判断、多帧灰度直方图移位检测、多帧灰度直方图主瓣移位检测等。

上述对不同损伤检测及自动修复是从理论和方法上介绍的,在实际工作中,损伤检测及自动修复需要修复师根据影片的特点搭配不同的修复参数进行最优化处理。

3.4 手动修复

自动修复可以去掉部分损伤,或者降低损伤的程度,但自动修复往往对整体影像会有一定影响,所以自动修复一般采用最小的参数设置,然后借助修复师对一帧一帧的影像进行手动修复和优化。因此,一般而言,手动修复是胶片电影数字化修复中耗时最长的步骤。

手动修复。修复师对胶片电影的手动修复,不仅要对影像损伤进行修复,还需要对声音进行修复,也需要对影像色彩进行调节。胶片电影修复的理想状态是恢复电影“原生态”,但影像具体需达到什么色调,胶片电影的 “原生态”是什么,这些都是见仁见智的,因此人工修复又是一项主观创作的工程。通过数字化修复,目的是让电影恢复其崭新的生命力和表现力,这一过程中,既要了解电影的背景、主旨,顺应原创作者的意图,也需要被当下大众心理所理解。

复核检查。修复师在修复完成后,需有高级修复师进行影像的复核检查,发现遗漏或忽略的细节后,再次返工修复,最后达到 “完美”状态,恢复电影的“原生态”。

3.5 声音修复及调色

除了对影像损伤的修复,还需对声音进行修复,一般在自动化修复的基础上再进行手动修复,这样可以增强声音的连续性、避免断音,降低杂音、确保音量稳定,也可以使声音更加浑厚、饱满,进而烘托电影的氛围。

最终调色。最终调色是当手动修复完工后,本着“修旧如旧、尊重主创”的原则,对修复完成的影像最终调色,让影像的色彩还原正常,保持影调统一,最终让修复的电影达到标准。

3.6 输出及鉴定

声画合成。将修复好的影像和声音合成在一起,同时配备字幕,并确保字幕与影像、声音同步协调。

专家鉴定。声画合成后,基本完成了胶片电影数字化修复的工作,最后还需要邀请电影行业的专家对修复后的电影进行鉴定点评,查漏补缺。

4 结论

百年来留存下来的胶片电影,不仅记录着历史和时代的变迁,而且是艺术和文化的结晶,承载着民族的历史记忆。胶片电影修复,在人工智能等技术的推动下,从视频获取、损伤检测到自动修复,可以一体进行。目前,手动修复是胶片电影修复最耗时的一环,也是最为关键的步骤,不仅涉及对影像的修复,还要对声音修复,色彩的调整也不容忽视。在“修旧如旧”的原则下,尽量恢复胶片电影的“原生态”,这个过程中,修复师对影片的主观创作具有重要影响。❖