影院数字放映设备优化配置与精细化运营管理——再谈影院数字放映设备配置规划设计

影院数字放映设备优化配置与精细化运营管理——再谈影院
数字放映设备配置规划设计
陈凡
【摘要】本文探讨了数字放映设备的优化配置与精细化运营管理的相关问题,通过对影院放映需求和多种因素对放映质量影响的分析,探讨了实现数字放映系统配置的优化和影院设备自动化控制系统的相关问题,并以巴可DP系列放映机为例,提出了影院放映设备优化配置方案的建议,配合精细化运营管理,可使影院获得资源的优化利用,从而为影院带来效益.本文着重分析了影院数字放映设备的优化配置设计和引入自动化影院管理系统的必要性及影院的精细化经营管理给影院带来的好处.【期刊名称】《现代电影技术》
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】9页(P17-25)
【关键词】数字电影;设备配置;影院自动化;运营管理;DCI
【作者】陈凡
【作者单位】巴可有限公司媒体娱乐事业部
【正文语种】中文
影院数字放映设备的配置规划设计与影院运营管理似乎是两个无关的话题,但仔细分析它们所涉及的范畴会发现,它们之间存在着紧密的内在联系。

因为影院运营的关键要素之一是通过影片的放映获取利润,影院一般运营操作流程是按影片档期进
片、排片,将不同影片 (包括广告或非影院业务)分配到相应的放映厅,放映部门按排
片 (或非影院业务)、按时放映,给观众带来视听觉艺术享受。

在经营过程中,如果影
院放映设备配置不合理,例如,放映设备机型/灯功率与影厅银幕尺寸不匹配,会出现
氙灯没有用到寿命影像亮度已不能接受,不得不提前更换新灯,而造成资源的浪费;或着没有优化调度排片,造成观众数与影厅(座位数)分配不合理,也会带来资源的浪费。

反之,如果有优化配置的放映设备,有与影院管理系统配接的自动化系统,并且有智能的优化排片调度系统,加上精细化运营管理,就能充分节省运营消耗 (成本),节省了运营费用,这就相当于增加了影院利润。

因此,怎样在优化设备配置的基础上进行精细
化运营管理,如何从点点滴滴节省费用,就成为一个值得思考的问题。

本文通过讨论影院数字放映设备的优化配置和影院自动控制系统设计问题,探讨了
影院的精细化经营管理给影院带来的好处。

一、数字放映设备配置的设计问题
首先,我们了解一下,在现代互联网时代,网上可以看 (或下载)很多电影,观众为什么还要到电影院看电影?回答可能是:电影院影片内容新,音响好,有震撼力,观影环境舒适
有气氛,年轻人追求时尚生活等。

这是观众来电影院观影的部分原因,但更主要的原
因还有电影院银幕大,画质好,有3D数字立体影片,有不同于家庭影院或网络电影所能带来的更出色的视觉冲击和听觉享受。

由于现代数字电影技术展现给观众的是目前最高质量的影像还原效果,因此影院放映设备放映的影像质量(包括音响)的好坏在影院运管中起着至关重要的作用。

那么影响放映影像还原质量的因素有哪些呢?影响影像质量的因素有多种,主要有影像的亮度、亮度均匀性、对比度和色彩还原。

因此,《DCI数字电影系统规范》
v1.2版中严格规定了影像的亮度、对比度和色域等指标及其允许范围。

其中亮度
影响最大,如果没有足够的亮度,即使有高对比度和宽色域范围的放映设备,也难以还原出高质量的影像;特别是3D影片放映需要放映设备的光输出更高,设计阶段需要
充分考虑。

其次对比度和色域范围都是有关放映机的关键技术指标,需要通过对放映机的现场调校,达到校准的色域和亮度。

不过影响对比度和色彩的因素还有影厅的干扰光 (墙体顶棚反射、安全灯等),可以在设计阶段通过合理布局加以控制,使之影响减低到最小。

另外,除了放映机本身指标,机器的摆放位置、银幕增益也影响着亮度均匀性,当放置位置过偏或使用过高增益的银幕时,亮度均匀性将会大大降低,很难达到标准的影像质量。

影院的数字放映设备配置主要涉及的问题包括选择什么银幕?配置多大光输出的放映机?配置多大功率的氙灯?选定何种投射比的镜头?预计运营成本 (消耗费用)是多少?
所涉及的计算问题主要是镜头的计算、光亮度的计算和运营成本的估算。

1、镜头的计算
所需镜头的投射比与银幕大小 (幕宽SW、幕高SH)、影片格式及成像器件的宽高比 (ARd)和放映距离 (PD)有关。

一个镜头需要满足多种变焦比 (T Rp),以适应不同应用情况,如,宽银幕、遮幅、非影院应用HDTV、PC、DVD等。

投距与银幕大小的基本关系是:
所以:一只镜头的投射比应该既满足宽银幕又满足遮幅的需要 (如需要,也包括非影院应用)。

遮幅投射比
宽银幕投射比:TR_scope=PD/SWs
其中:SHf表示遮幅幕高,SWs表示宽银幕的幕宽。

其关系如图1所示。

图1 幕宽、投射距离与投射比的关系
如果考虑兼容初期的影片格式(1.3K和MPEG2)以及非影院应用 (PC、DVD),则需
要进行一些修正 (非影院应用的投射比TR_nc),才能较好地适应需求。

所以,要选定的镜头投射比T R应该覆盖(TR_scope,T R_f1at)范围,即:
举例说明:
放映机投射距离:PD=25 m
遮幅F1at:SWf=10.75 m SHf=5.8 m TR_f1at=PD/SHf×ARd=2.27
宽银幕Scope:SWf=13.85 m SHs=5.8 m T R_scope=PD/SWs=1.81
因此可选择镜头:投射比为1.6-2.5
作为影院建设工程的设计者,设计放映厅要对厅长宽比、银幕尺寸、座位数等进行考虑,还应考虑观众座位的最佳视距的设计,这与人眼视场角有关,还有很多细致问题需要考虑。

2、光输出的计算——放映机型号和氙灯功率的确定
DCI对2D放映的亮度指标要求是,在影院放映中心亮度达到14±3FL;审片室放映中心亮度达到14±0.7FL(审片室)。

因此在设计时,影院要保证2D放映中心亮度在11-17 FL范围内。

对数字影院3D放映亮度目前DCI还没有规范,但一般经验要求中心亮度 (3D白)至少达到3-5 FL(影院)。

我们将此设为目标亮度 (Lt)Lt_2D,Lt_3D,它与放映设备光输出及银幕的增益(β)及有效面积 (A)有直接关系。

理想状态 (不考虑其他因素,取β=1)
理想光输出Ф 0=Lt×A
需要的光输出Ф r=Ф 0+D
综合光损D=D1+D2+Di…是多种因素影响的和。

针对两种宽高比银幕,有
遮幅:
宽银幕:
需要的最大光输出为Max(Ф_f1at、Ф_Scope),根据需要的最大光输出就可以选定
数字放映机和氙灯功率了。

3、放映设备运营成本的估算
设备运营成本主要包括两部分(粗略,未包括设备折旧成本和维护成本):氙灯和电费。

氙灯:不同功率的氙灯价格及寿命是不同的,应该以估算每小时的成本来衡量,如
3KW数字氙灯价格为9,000元,平均寿命为1500小时,则每小时的成本为6元/小时。

电费:
耗电费用C=P×H×δ
式中:
P——耗电功率 ,P=PL+Po
H ——运行时间
δ——费率
PL——氙灯实际消耗功率
Po——其他耗电功率。

二、数字放映设备配置的优化设计
(1)配置优化设计需研究的问题是:综合考虑多种影响影像效果的因素和以后运营费用,配置放映设备及相关装置,得到性价比最优的(或接近最优的)项目硬件配置方案。

主要分为两种:一是为现有影院原有银幕 (大小确定、增益确定)或在其基础上改造,
配置最合适的放映机、氙灯及镜头;另一是为新建影院根据可选放映设备、光源功
率设计配置最合适的银幕和镜头 (甚至影厅大小),达到最优性价比和优化的运营成
本。

如果不做优化设计,很可能出现放映设备与影厅银幕不匹配的情况,如当使用新灯时
亮度可以满足要求,而使用不到氙灯寿命时亮度就不足了,不得不提前更换新灯,造成资源浪费;或者,新灯时,亮度调节到最小还超过亮度要求,从而花了更高费用在不必要的地方。

这是属于设计的严重失误,是应该严格避免的。

实际上,对于不同光输出的
放映机 (如:DP1200、DP2000…)来说,在一定增益幕和一定光损的前提下,都存在着一种最适合的银幕尺寸 (等宽或等高),这时既可以保证氙灯使用到寿命时还可以提
供最低亮度要求的光亮度,又能保证新灯时不用开满功率就能达到DCI规范的正常
指标。

因此合理选用银幕和配置放映机及氙灯功率是规划设计的关键。

(2)影响影像质量及运营成本的因素
数字电影影响影像质量的重要因素是亮度、亮度均匀性、对比度和色彩。

其中,亮
度与色彩也互相牵连,要获得好的色彩,需要进行色彩校正,有时需要牺牲一定的亮度来获得好的色彩。

多种因素会影响亮度、亮度均匀性、对比度及色彩,也会影响运营成本,例如:银幕类型 (等高/等宽、白幕/金属幕)、银幕的尺寸大小和增益、放映窗玻璃光损和眩光、色彩校正光损、允许灯的光衰减量、氙灯寿命、影厅环境干扰光、放映机摆放位置、放映机和耗材 (氙灯、冷却液等)的价格、设备耗电量、电费等。

说明如下:
放映窗玻璃光损和眩光放映窗玻璃会引起光损 (1-15%),放映窗玻璃眩光会造成对比度的降低,因此应在设计阶段要选好光学玻璃。

色彩校正光损 (5-10%)就像影院音响系统调试时需要测量现场声场参数、调校平
衡一样,为了使色彩与影片后期制作时相一致,数字放映机也需要按照现场银幕特性
数据,校正颜色。

色彩校正,要将测量的红绿蓝白CIE(x,y)坐标值,输入数字放映机,放映机自动对色彩进行修正,得到正确的、符合 DCI规范要求的颜色,如:白
点:x=0.3140,y=0.3510,误差小于±0.006(影院)±0.002(审片室),这会有一定亮度损
失 (在 5-10%)。

这是校准亮度应该在校色之后进行的原因。

等高银幕2.39∶1变焦光损即由于宽银幕时,有部分像素关闭 (不用)所产生的变焦光损 (Light 1ose of Zoom out)。

放映机的光输出即氙灯的最大/最小功率时,一台放映机的光输出指标,见图2、3。

图2 使用不同数字氙灯可达到的光输出示意图注:光输出所有标称值和允许范围,以生产家提供的为准。

图3 使用不同数字氙灯可达到的光输出示意图
灯的光衰减新灯初装时100小时内亮度最高,随着氙灯使用时间的加长亮度会越变越暗。

随着灯运行时间变化氙灯光输出的变化关系图为光衰图,如图4所示。

灯生命期会有0-50%的光衰。

氙灯的寿命氙灯的使用寿命是氙灯在正常工作电流下运行,平均使用时间,一般定义亮度下降到初始值的50%的时间为此寿命。

不同功率/种类的氙灯寿命不同,表1、2列出了常用灯的平均寿命。

图4 氙灯的光衰减图
表1 DP1500/DP2000使用的数字氙灯?
表2 DP90/DP100/DP3000使用的数字氙灯注:氙灯寿命以生产家提供的为准。

? 银幕尺寸银幕的有效宽、高 (m)。

非标准银幕将会带来不同程度光的损失,在设计阶段,应尽量避免。

因此选用标准宽高比的幕,即宽银幕2.39∶1、遮幅幕1.85∶1。

银幕类型和增益白幕或金属银幕,银幕增益值对影像亮度、亮度均匀度和色彩效果影响较大,需要特别注意。

因为带增益幕是将散射光更多地反射到观众区,提高观众感受到的光亮度,但这会使亮度均匀性下降。

改变银幕幕框的形状可以使亮度均匀度得到一定程度的改善,因为使用柱面幕框可以改变幕两侧光的反射角度,从而使幕两侧的光尽量多地反射到观众区,从而改善了亮度均匀性,其原理如图5所示。

(a)普通白幕光线散射多;(b)带增益幕可提高观众区的亮度,但会引起太阳效应,亮度均匀
度会降低;(c)平面幕框,银幕尺寸大时光线散射角大;(d)柱面幕框,改变光的反射角度,使观众区亮度均匀度得到改善。

图5 银幕增益与幕框形状的影响
因此,对于银幕的应用,建议将银幕幕框形状设计成微弧柱面幕框,一般弦高弦长比(R.O.C)选为5%较为适宜,这可以有效地减小高增益幕带来的不易避免的太阳效应影响。

另外,基于偏振原理的3D系统 (如Rea1D,MI)都需使用金属幕。

不同银幕增益及银幕宽度所需要光输出是不同的,关系如图6所示。

图6 不同银幕增益及宽度与需要光输出的关系
干扰光的影响主要来自浅色墙体的反射、安全灯、地脚灯,当影响严重时,会使对比度大大降低,影像上会有雾感。

在影厅设计阶段,应该考虑到此影响,进行合理布局,加以控制 (减少干扰光直射银幕),使之影响减低到最小。

式中:
PL——氙灯实际消耗功率
Po——其他耗电功率
H——运行时间
δ——费率
耗电费用似乎是不易节省的费用,但如进行精细化管理后会有明显改善。

放映设备运营成本的估算确定了放映机的型号、氙灯的功率和平均寿命等,就可以估算出放映设备的运营成本了。

例如:耗电功率主机0.5KW,氙灯平均耗电2.5KW,风机功率0.7KW,服务器0.5KW,δ=1.00。

3KW 氙灯费用9,000元 (人民币),平均寿命1500小时,单位时间氙灯费用约6.0元/小时。

设备功率P=0.5+2.5+0.7+0.5=4.2(KW),单位时间耗电费用C=4.2 x 1.00=4.2元/小时。

总单位成本约:10.2元/小时。

可以看出,灯费用占总费用的很大部分,所以降低灯使用成本对降低总体放映运营成本会有很大意义。

综合上述因素,进行一系列的计算、比较和选择,可以从中选出优化的配置方案,即在保证达到规范指标的前提下,最优的性能价格比的方案。

三、影院放映设备优化配置方案建议
1、巴可DP系列数字电影放映机简介
数字放映机是数字放映系统的主要设备之一,为了优化放映设备的配置,有必要先了解放映机产品功能特性,下面简单介绍一下巴可放映机产品。

巴可数字放映机的系列产品按家族式体系结构设计,图7给出巴可数字放映机DP系列产品示意图。

巴可数字放映机DP系列产品特点:
(1)DP1200、DP1500、DP2000全部采用0.98"DC2K DMD芯片;
图7 巴可数字放映机DP系列产品示意图
表3 巴可数字放映机DP系列主要参数?
(2)DP1200、DP1500、DP2000可以适应不同的最大银幕宽度分别为12米、15米、20米,有效地节约客户的购买成本;
(3)统一的生产平台;统一的外观与尺寸;
(4)采用同样的电动记忆型单镜头解决方案,DP1200、DP1500、DP2000的使用同样的镜头;
(5)采用密封的光引擎,模块化设计;
(6)同样的通信控制软件Communicator和对SNMP协议远程监控的支持;
(7)最大化的统一零备件,降低客户的维护成本和减少备件数量,从而降低客户的运营成本;
(8)同一的用户界面,无需额外的培训,家族系列产品的体系结构基本相同;
(9)DP3000、1.2英寸产品,针对的是15%的超大银幕高端市场,可提供超高亮度,达30000流明。

(10)0.98英寸家族产品系列真正从客户的需求出发,为客户提供了更经济可靠、既
便于维护又能有效降低运营成本的解决方案。

另外,巴可数字放映机产品都采用独立灯箱设计,更便于运营管理的精细化,因此影院可以方便地将新灯用于大银幕 (或放映3D影片)的影厅,在使用一定时间以后 (如500小时后),将亮度有一定衰减的旧灯换到小银幕影厅的放映机上。

交换灯箱只需要3-5分钟,而且灯箱存有灯信息,不必从新设置灯参数,可连续计数。

这样两个厅都能达到理想的放映效果,又可节省氙灯的费用。

2、影院巴可DP系列数字电影放映机配置建议
了解了巴可数字放映机系列之后,下面给出一些数字放映机配置的建议和实例,仅供
参考。

(1)大银幕 15m＜幕宽＜18m,如果条件允许(层高不限),建议影院配置银幕增益＞1.8的等宽幕 (带R.O.C=6%柱形幕框)。

2D应用可选单机DP2000配4kW/DHP 灯。

针对＞18m的等高幕,建议选单机DP3000配6.5 kW/DHP灯。

3D应用,建
议用双机3D系统,双机DP2000或DP3000。

(2)中等银幕＞11m幕宽＜15m,如果条件允许 (层高不限),建议影院配置银幕增益＞1.4的等宽幕 (带 R.O.C=5%柱形幕框)。

2D应用可选DP2000配4kW/DHP灯。

(3)中小银幕＞8 m幕宽＜11m,建议影院配置银幕增益＞1.4的等宽幕。

单机2D 应用,可选 DP1500配 3kW/DHP灯。

2D/3D播映,可选DP2000配3kW或
4kW/DHP灯。

例1 2D/3D应用
银幕参数增益 1.4
投影距离 (米)20.00
等宽
F1at scope银幕宽度(米)11.00 11.00银幕高度(米)5.90 4.60宽高比 1.86 2.39面积(平方米)64.90 50.60镜头投射比 1.78 1.82
放映窗口光损＜5%
允许光衰 40%
3D效率16%
(4)小银幕幕宽＜8 m,建议影院配置银幕增益1.0或1.2的幕。

单机2D应用,可选DP1200配2kW/DHP灯。

2D/3D应用可选DP1500配2kW或3kW/DHP灯。

例2.2D/3D应用
2D:DP1200/1500+2kW/DHP 亮度 :11-17FL
3D:DP1500+3kW/DHP 亮度 :3-5FL;
银幕参数:增益 1.2;投影距离 (米)20.00
F1at scope银幕宽度(米)8.00 8.00银幕高度(米)4.30 3.40宽高比 1.86 2.35面积(平方米)34.40 27.20镜头投射比 2.08 2.13可选镜头 1.95-3.2
放映窗口光损＜5%
允许光衰 43%
3D效率 16%
四、影院数字放映的自动化
随着影院数字化进程的加速,数字放映系统计划和实际安装量在不断增加,在短时间内优化配置放映系统的需求也不断增加。

与此同时,建立影院管理系统 (TMS)和银幕管理系统 (SMS),实现影院数字放映的自动化也应该逐步提到日程上来,因为自动化的影片的转储、编排和播映可以减少人的劳动强度,节省人力,使放映组织管理更
加优化合理,从而会使运营费用进一步降低。

这是发展的必然趋势。

银幕管理系统 (SMS)可为影院操作人员提供影厅本地控制界面,用来选择/编辑影片播放列表和控制影片的播放、停止,以及对影院自动化装置的控制。

影院管理系统 (TMS)为影院中央控制系统,能够监督/报告影院所有影厅放映设备的工作状况和影片的播映场次统计等。

影院放映自动化是通过银幕自动控制系统实现的,它是银幕管理系统(SMS)的一部分,功能包括:供电电源开关控制和影院执行设备(如电动幕遮框、灯光调节器控制等)自动控制;还可实现数字放映机/排风机/服务器电源开关的控制;放映机氙灯的自动开关,模式选择;遮光门的自动开关,影厅银幕遮框模式(遮幅/宽银幕)的自动切换,影厅场灯自动开关/调节等。

在实现银幕自动控制系统时,可以用网口/串口RS232实现对放映机的控制。

而另一个有待推进的方面是,如何将放映设备发出的信号传递到执行设备,因为影院执行装置的控制接口是多种多样的。

这种情况下,可以用放映机/服务器配有的标准通用输入输出接口(GPIO)来实现,同时还需要连接不同装置的转换接口,如图8所示。

图8 影厅自动化控制系统示意图
图9 37pin GPIO接口图
放映机/服务器的通用输入输出接口(GPIO)可以提供开关信号电平 (或脉冲)的输入输出,引脚定义见图9和表4。

通过对服务器/放映机编程,相应控制信号可以送到转换接口,转换成可以操作执行部件的信号,从而实现对影厅自动化装置的自动控制。

例如,SMS按排好的播放列表,自动发出一系列命令,切换放映机放映格式、打开遮光门、开幕帘、切换幕框模式、调节场灯渐暗、调节音响音量、开始放映影片等。

当快放映结束时,又发出开场灯、全部放完时关闭遮光门、服务器准备下一影片播放等命令。

表4 GPIO接口引脚定义?
五、影院精细化运营管理
有了数字放映设备优化配置和相应与之配套的SMS和TMS,运营管理的精细化就
更加容易。

要进行精细化的运营管理,就要体现在精细上,即要从每一个细节抓起。

首先运营数据收集是必不可少的,有了第一手数据就可以分析这些数据,从中寻找规律,从而指导今后的运营管理。

其次是对放映设备及相关装置状况的定期检查和及
时调整维护。

1、影院运营数据收集
影院运营数据应进行全面收集,主要有放映机氙灯使用数据和影厅上座率及成本费
用数据。

其中包括:影厅放映机及氙灯功率、实际使用电流/功率、运行时间、亮度值、耗电量、各时段的上座率等。

放映数据的收集,可以由放映员来做按统一表格来收集,定期记录。

例如:
表5 放映机的氙灯使用数据(影厅1)?
2、分析数据调整行动决策
根据收集的数据进行分析,就可以看到规律,从而为下一步行动做出正确的决策。

例如,根据上座率,调整影厅的安排;再如,将大厅用旧的 (达不到亮度要求的)灯调到小厅,大厅换新灯;将3D厅亮度下降的灯调到2D厅,3D厅用新灯。

实践证明,这样既可
以保证所有的厅影像效果的完美,又可使氙灯充分得到利用,节约了成本。

3、定期检查和及时调整维护
放映操作人员应定期检查放映设备和放映相关设施的状况,使之始终处于最佳状态,例如:镜头、机器光路、放映窗的清洁状况、氙灯使用时间、亮度状况和散热通风、防尘等,并根据经验和数据进行合理安排,如及时调整灯功率、调整光轴 (x、y、z),
或更换氙灯等。

氙灯的使用有很多应用技巧,如减少开关次数可以有效地延长灯的
使用寿命,建议在场间小于15分钟的情况下不关氙灯。

还有一个容易被忽视的问题是设备机房的环境,包括机房的洁净度(粉尘)、温/湿度、供电系统稳定性,都应加以控制,因为这些因素都与设备的工作状况有直接联系,恶劣的运行环境将可能导致设备的稳定性降低,性能的下降。

管理机房和设备要经常注
意检查,从而有效预防故障的发生;还有要备足耗材和备件,以备急用,避免因缺耗材而耽误放映场次。

另外,放映部门应与排片业务部门协调,根据上座率,灵活调整影厅分配,实现智能排片。

上座率低的影片,尽量使用小厅,因为小厅幕小,需要的灯功率小,即可节约电能消耗,
又可减少灯的费用。

虽然这是很简单的道理,但真正能按需求做到,也是很不容易的,需要进一步提高精细化管理水平。

影院的精细化经营管理会给影院带来许多好处:(1)在原有的基础上,提高放映质量,吸引更多观众来电影院看电影,带来更多的票房;(2)通过调整厅的分配和耗材使用,可以达到资源的合理分配和利用,节省费用,获得更好的经济效益;(3)通过定期检查和维护,能有效预防故障的发生,避免由于设备故障造成票房损失。

六、结语
总之,影院放映设备的优化配置是影院精细化管理的基础,有了优化的配置,建立起影院自动化控制系统,再配上精细化的管理,必将对影院经营起到积极作用。

针对我国
拥有的几千块中高档影院银幕来说,如果都能进行合理的设备配置优化和精细化运
营管理,可以预见,它所带来的效益将是非常可观的。

笔者认为,要节省运营费用,关键要从软硬件两方面来着手。

首先要把影院基础设施
建设好,其中包括,合理的影厅设计、优化的放映设备配置、建立银幕管理系统(SMS)和银幕自动控制系统,实现影院综合管理系统 (TMS);除此之外还要有灵活的
影片编排策略,以及精细化的运营管理。

有了合理的硬件配置设计基础,才能使优化
运营管理软件的作用得到充分发挥,才能使影院获得更好的效益。

笔者愿与业界同
仁广泛交流合作,共同推进影院数字化进程。