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【摘要】 数字电影放映设备的全面应用对影院技术人员提出更高的要求，仅就故障处理来说，看似同样的故障现象，实际故障因素却存在多种可能性。这不仅需要技术人员全面了解设备的工作原理，更需要他们掌握一定的故障分析和处理方法。本文以目前影院的主流设备为对象，通过对数字电影放映设备工作原理的诠释，解析数字电影放映中数据信号的传输途径，探讨如何在充分调查分析的基础上迅速排除故障的方法。

【关键词】 数字电影 放映设备 故障处理 分析 方法

一、引言

       数字电影放映设备主要由数字放映机、服务器、电影还音设备、3D系统、银幕及其它相关配套设备组成，并通过这些设备的相互协作和衔接来共同还原影片的声光效果。因为设备间相互介入的因素越来越多，在故障处理时需要综合考虑设备相互的影响和作用，这要求对数字放映设备有全面的了解，并掌握一定的方法。本文将尝试通过剖析基于DLP技术的数字电影放映设备的工作原理，解析信号传输的途径，探讨数字电影放映设备故障分析和处理的方法，欢迎各位同仁交流指正。

二、数字电影放映设备工作原理诠释

       数字电影服务器在执行放映指令时，服务器的安全管理器会先检查全部的安全实体是否有效，这包括服务器和放映机各自的安全实体，将来音频处理器也可能会纳入其中。同时，服务器的安全管理器也会检查放映所需的影片密钥是否有效。当这些条件都满足后，服务器才会从存储系统中提取放映所需的内容数据，进行解包、解密和解码，并在图像和声音数据中添加数字水印后分别传送给放映机和音频处理器。放映机接收从服务器传输过来的图像数据和字幕数据，将字幕渲染叠加到图像上后以光的形式投射到银幕上。音频处理器接收从服务器传输过来的数字音频信号，进行解码、D/A转换和均衡后经功放和扬声器实现电声的转换。

       在放映时，服务器和放映机是以固定的分辨率进行图像的处理和输出的，也就是说如果是2K的设备，其输出的分辨率是2048×1080，4K的设备其输出的分辨率是4096×2160。在实际应用中，影片存在不同的画幅比，即我们通常所说的遮幅（1.85∶1）和宽银幕（2.39∶1）。2K设备对应输出的分辨率是1998×1080和2048×858，未应用到的部分，设备会进行黑场的处理。无论从服务器的角度或是放映机的角度来说，影片没有遮幅和宽银幕的分别，也没有2D和3D的区别。服务器只是依据DCP中影片的相关技术指标来确定以什么样的帧速来处理这个DCP数据，并以既定的分辨率进行图像的输出。放映机也是如此，只是遵循格式通道中关于分辨率和帧率的相关设置来处理图像数据，将数字信号转换为光信号输出。

       需要注意的是在单机放映3D影片时，左右眼的图像是依次交替被处理输出的，对于服务器和放映机而言只是处理图像帧率的不同，没有左右眼的区分。3D影片是需要人的左右眼看到不同的图像，并利用两眼的视觉差产生立体效果的，只要确保人的左右眼看到对应正确的图像即可。3D系统通过放映机输出的自定义同步信号来确保人透过3D眼镜看到的图像与影片左右眼图像的一致。例如现在影院应用较多的偏振3D系统，当放映机投射左眼图像通过3D光阀时，放映机输出的同步信号会控制3D系统只让左旋偏振光通过并投射到金属银幕上，观众的右眼因为3D眼镜的阻隔，将无法看到此图像（见图1）；当放映机投射右眼图像通过3D光阀时，放映机输出的同步信号会控制3D系统只让右旋偏振光通过并投射到金属银幕上，观众的左眼因为3D眼镜的阻隔，将无法看到此图像（见图2）。

图1

图2

       在音频处理方面，数字电影服务器输出48KHz或96KHz的数字非压缩音频数据给音频处理器，由音频处理器进行解码、D/A转换和均衡后，输出模拟音频信号给功放，推动扬声器系统实现电声的转换。在音频处理器和功放上都有输入信号的相关提示，可以以此查看音频信号的输入情况。

三、数据信号传输解析

       就目前影院所使用数字电影服务器的情况，我们可以把服务器分为三类。第一类是媒体模块在独立的服务器机箱内，使用A、B两条同轴线缆进行加密视频信号传输的服务器，通常称为完全独立服务器；第二类是媒体模块嵌入放映机内，外置的服务器进行管理和存储使用，服务器与媒体模块间通过PCIe线缆或者网线进行数据的传输，通常称为管理和存储服务器+媒体模块；第三类是完全嵌入放映机内高度集成的服务器，采用内置存储模块或外置存储模块，通常称为独立媒体模块。

       使用第一类服务器的数字放映设备的信号传输路线可参看图3。服务器与放映机之间通过BNC接口的同轴线缆和网线进行链接，传输加密的图像数据、Cinelink2安全管理数据、Cinecanvas字幕管理数据，以及安全管理器间安全信息认证和通讯数据。服务器通过音频接口将解密并添加数字水印后的数字非压缩音频数据传输给音频处理器进行音频信号处理。放映3D影片时，放映机输出同步信号给3D系统，实现3D系统与放映机的同步。如果放映机有触发安全警报，将造成无法解密，投射到银幕上的图像将显示粉色雪花点、黑屏(2D 内容) 或者高亮的绿色（3D内容）。如果服务器有触发安全警报或安全管理器间的安全通讯链路异常，服务器将会报告“Unable to playback, SM disconnected”错误，无法进行影片放映。

图3

       使用第二类服务器的数字放映设备的信号传输路线可参看图4。服务器通过PCIe线缆或网线向嵌入放映机内的媒体模块提供加密的图像数据和声音数据，通过网线与放映机进行Cinecanvas字幕管理数据的传输和设备间安全管理及信息通讯。媒体模块通过放映机信号背板上的PCIe插槽将经过解密和解码并添加数字水印后的图像数据传输给放映机进行光处理，通过音频接口将解密并添加数字水印后的数字非压缩音频数据传输给音频处理器进行音频信号处理。放映3D影片时，放映机按格式通道中3D同步信号的相关设置输出同步信号给3D系统，在3D系统和3D眼镜的配合下，人眼看到放映机投射到银幕上相对应的图像。

图4

       使用第三类服务器的数字放映设备的信号传输路线可参看图5。服务器是整体嵌入在放映机内的，服务器与放映机间的图像数据传输和设备间的安全管理通讯通过放映机信号背板上的PCIe插槽进行。如果服务器采用外置存储模块，连接服务器与外置存储模块的eSATA线或网线传输的是加密的DCP内容数据。此类数字放映设备如果采用Cinecanvas字幕管理协议进行字幕的渲染处理，则需要网线来连接服务器与放映机进行字幕数据的传输。换言之，有没有网线，或者服务器与放映机间网路不通，将不会造成影片无法放映，只会造成字幕的缺失。虽然现在服务器都提供了渲染字幕的功能，但鉴于之前因DCP字幕数据有误所造成的放映事故，建议还是通过Cinecanvas字幕管理由放映机进行字幕的渲染，只在必要时才使用服务器的渲染字幕功能以保障优质的放映效果。

图5

四、故障分析和处理方法探讨

       我们了解了数字放映设备的工作原理和信号传输情况，可以尝试据此进行故障的分析判断和处理。任何设备故障的处理都有其特有的方法论，数字电影放映设备也有自有的故障处理方法和方式，但故障处理过程大体一致，可分为调查、分析、处理和验收四个阶段。

       调查是整个设备故障处理工作的前期准备阶段，主要进行资料信息的收集。准备工作是否充分，将直接影响到后续的故障分析判断和处理方向是否正确，也是能否在最短的时间内排查出并解决问题的关键因素。调查时需要了解设备发生故障时的现象、具体时间以及频率。故障现象包括影片放映的主观判断和设备相关的警示信息，这些信息的了解有助于分析故障产生于哪些环节；了解故障发生的具体时间，有助于通过设备的日志进行故障的分析判断；如果故障不是一直存在的，那其发生的频率和时间是进行故障分析查找的重要参考条件；在进行故障分析时，设备的型号以及软件版本也是时常需要了解的信息。

       分析是设备故障处理工作的资料整理和排查方案的筹划阶段，主要是依据数字电影放映设备的工作原理，通过整理归类收集的资料，对故障产生的可能因素进行分析列举，将故障可能产生的环节或范围进行划分，并尽可能缩小；在此基础上确定故障排查的方向、方式和方法，制订故障排查处理的操作方案，做好故障处理的准备。制订一个合理的故障排查方案需要正确的故障分析和一定故障处理经验的积累，这也有助于迅速地确定或排除故障。

       处理是设备故障处理工作的实施阶段，也是对前面故障分析判断结果的验证过程。根据制订的故障排查操作方案，采取一定的方法和措施对故障的分析结果进行验证，并及时根据实际情况进行适当调整，对故障进行确认和排除，从而解决问题恢复设备正常运行。在具体操作中除采用适当的方案外，更需要注意采取必要的措施，避免故障进一步扩大，防止造成更大的损失。

       验收是设备故障处理工作的收尾交付阶段，主要是进行故障处理结果的检验，确保设备故障已经排除可以恢复正常放映。在此阶段，除了进行针对性的检验外，还需进行整套设备的功能性测试，确保设备所有功能正常，达到数字电影放映质量控制标准。如未能解决故障或出现新的异常，需重新进行调查、分析和处理，直到设备通过功能性测试。

       处理故障是一个非常好的可以深刻了解和熟悉数字放映设备的机会，不仅可以检验自己对这些设备的认知能力，还可以通过与其他技术人员的交流获取更多的知识，并触类旁通，提升自身的故障分析排查能力。在放映技术培训中，笔者一直强调希望一线的放映技术人员应该养成记录的习惯，记录故障的现象、处理思路、详细操作过程及每次操作后的结果。这样不仅可以收集到第一手的资料，帮助自己深入了解设备，提升故障处理能力，还可以据此制订针对性的设备维护保养方案，也方便随时拿出来与同僚或厂家技术人员进行技术交流和讨论。

五、典型案例剖析

       在进行故障处理的时候，我们可以采用模块分割的方法，将整套数字电影放映设备按其功能进行划分，依据故障具体情况，将故障产生的环节尽可能地细化、缩小范围，然后寻根追底找到故障产生的根源，进行精确定位，必要时采用交换测试的方法确认产生故障的设备或部件，最终排除故障。下面运用故障分析和处理方法对两个典型案例进行剖析。

       案例一：放映3D影片没有立体效果。

       首先收集故障信息，查看故障的具体现象。假如数字放映设备没有任何警示信息，声音正常，此时影片的影像有三种可能性：第一种，看到清晰的画面；第二种，看到重影画面；第三种，黑屏。

       其次进行故障分析，判断故障产生的环节。第一种情况比较复杂，如果佩不佩戴3D眼镜看到的都是清晰画面，那可能的问题是服务器或放映机是以2D影片进行处理输出的；如果佩戴3D眼镜时有一只眼看不到图像，那可能的问题是服务器没有正常输出对应的图像给放映机，放映机无法正常处理对应的图像并投射到银幕上，故障产生的原因可能是服务器只输出了一只眼的图像，或者放映机只处理投射了一只眼的图像到银幕上。不管何种状况，此时可以排除3D系统和眼镜的故障可能性，故障产生的环节可能在服务器或放映机上。第二种情况因为看到了重影画面，所以可以断定服务器和放映机正常处理输出了3D影片的左右眼图像，此时故障产生的原因可能是同步信号传输异常或者3D系统和眼镜工作异常。第三种情况，因为声音在正常处理输出，但图像不能被投射到银幕上，那故障可能是服务器的媒体模块工作异常、图像数据传输异常或放映机图像处理模块异常。

       下面根据故障的分析情况进行故障部件或环节的确认。第一种情况，因为排除了3D系统和眼镜的故障可能性，此时主要检查服务器放映的影片是否是3D版本、放映机格式通道是否正常切换到3D通道。如果是使用第一类服务器的数字放映设备，那么A和B两个通路中某路视频信号可能传输异常，应进行对应检查排除故障。第二种情况，因为判断故障产生的原因可能是3D系统或3D眼镜工作异常所致，此时应查看3D系统工作状态和同步信号指示灯状态；如果3D系统相关状态指示灯正常，更换眼镜还未能解决问题，则可能是3D系统故障，应进行替换测试确认。第三种情况，通过投放放映机测试图检查放映机图像处理功能是否正常来排除放映机图像处理模块工作异常的可能性；通过播放其他影片是否正常来排除服务器媒体模块工作异常的可能性；然后进行设备交叉测试确定故障设备。笔者曾经遇到过可以正常放映2D影片、放映3D影片黑屏的案例，最终通过交叉测试判定放映机某个板卡故障。

       找到设备故障所在并处理完成后，除进行针对性测试验证故障处理结果外，应使用服务器功能性测试片进行设备功能性检查，确保整套数字放映设备全部功能可以正常使用。

       案例二：影片放映异常。

       此类故障可以分为三种情况。第一种，影片放映时音画均出现异常，比如放映不流畅、卡帧；第二种，影片放映时声音正常，画面异常，比如图像偏色或闪烁；第三种，影片放映时声音异常，画面正常，比如没有对白声。在信息收集时除了详细了解故障现象、设备是否有故障警示外，还需要收集故障发生的时间和频率。

       第一种情况，音画同时出现异常，产生故障的环节主要集中在服务器上。对于服务器的媒体模块嵌入放映机内的放映设备，在故障分析处理时也应考虑放映机的异常可能导致媒体模块工作异常的可能性。要更准确地定位故障，就需要详细了解故障现象，比如故障是持续或是偶发，是放映所有影片都会出现或只是某一部影片才有，是否有规律等。

       如果故障是持续的或放映所有影片都会出现，原因可能是服务器存储系统性能不良、服务器存储系统与媒体模块间的数据传输异常或者是服务器媒体模块工作异常造成的。此时应查看服务器磁盘阵列状态，进行磁盘读写性能检查，排除存储系统性能下降导致放映卡帧的因素；其次检查数据链接线路，确保连接良好，必要时进行媒体模块的插拔或交替测试，确认故障部件。如果故障是偶发或只是放映某部影片才出现，原因可能是DCP数据不完整导致的故障，一般出现在影片首次放映上，需要进行DCP完整性检查予以确认。如果故障发生的比较有规律，环境因素也应该考虑，比如温度过高、供电稳定性或网络异常等，进行针对性的检查以排除环境干扰所导致的服务器运行异常。曾经有一个案例就是服务器接入了影院的内部办公局域网，受办公电脑的影响，服务器放映影片频繁出现卡帧的故障，断开服务器与局域网的连接后恢复正常，分析可能是办公电脑某些运行的软件频繁访问服务器，影响到服务器正常运行。

       第二种情况，放映影片时声音是正常的，那么产生画面异常故障的环节只能在放映机和服务器上。除了了解故障的具体现象外，还需要了解所使用的设备型号、故障发生前和发生时是否有其他操作等。

       在使用第一类服务器的数字放映设备时，传输视频信号的A和B同轴线缆连接错误，或者线缆出现问题都会产生画面异常的故障。在放映JPEG2000影片时，A、B视频线接反就会出现偏色的问题；某一个通道无法正常传输视频信号就会造成黑屏；或者是外部干扰导致的画面闪烁。例如同轴线缆损坏造成的接触不良或屏蔽不好，就容易出现黑屏或画面闪烁。曾经有一个案例就是同轴线缆的屏蔽层损坏导致抗干扰能力下降，影院使用的对讲机按下通话键时会干扰到信号传输，出现画面闪烁或黑屏，最后更换成屏蔽良好、抗干扰能力强的同轴线缆解决问题。

       在故障处理时，先检查放映机和服务器是否有警示信息，并检查放映内容是否与放映机格式通道一致；再排除放映机故障，投放放映机测试图，排除放映机图像处理模块故障或光源故障；然后排查是否为服务器媒体模块或DCP数据问题，进行媒体模块或视频线缆的替换检查。

       第三种情况，声音异常的故障现象主要有声音缺失、噪声和声画不同步。

       声音缺失可分为完全无声、某声道无声或某个声道的频段缺失。完全无声和某声道无声需要先查看音频处理器信号输入情况，如果没有对应的音频信号输入，则可能是服务器与音频解码器间的音频线路问题或服务器的媒体模块异常导致没有音频信号输出；音频处理器的音频信号输入正常，再查看功放的信号输入，如果功放的信号输入正常可排除音频处理器故障或其与功放间模拟音频线路问题，此时应检查扬声器或功放与扬声器间的音频线路。因现在使用电子分频器的影院极少，某个声道的频段缺失一般是对应的扬声器损坏造成。

       噪声主要表现为交流声，交流声是在还音系统的模拟音频传输环节产生的，此类问题主要对还音设备的接地和音频线路进行排查解决。

       服务器和音频处理器上都有关于声音延时的设置，在这些设置正常的情况下，声画不同步可能是服务器媒体模块异常或音频处理器异常导致，进行替换测试确定。

六、结束语

       本文简单探讨了数字放映设备故障分析和处理的方法，在实际工作中，要具体问题具体分析，依据数字放映设备的工作原理，在认真调查分析的基础上灵活运用，才会少走弯路，尽快解决问题。笔者也希望可以抛砖引玉，与业内同仁一起交流、探索数字电影放映设备保障的科学方法，共同为我国的电影放映事业添砖加瓦。

参考文献

［1］中国电影发行放映协会编《电影放映员》
       

［2］Digital Cinema Initiatives, LLC《Digital Cinema System Specification》Version 1.2

深圳市环球数码科技有限公司 陈武亭