李道明∕國立臺北藝術大學電影創作學系教授兼系主任。
▲圖片來源／shutterstock，https://goo.gl/478b6l
「電影」作為一種科技產物與人類文明的重要媒體，其出現、發展、演變及對人類文化帶來的影響，在在都顯示了科技與人文、社會千絲萬縷的複雜關係。本文將簡述電影的起源，以及科技發展所造成電影文化上的改變。
以攝影膠卷為基礎的電影（photographic film-based cinema）是 19 世紀科技發展下的產物，共持續存在了超過一個世紀，直到 21 世紀出現以數位方式錄像與呈像的科技後才被取代。今日的臺灣，20 歲以下的年輕人應該絕大多數只知道「數位電影（digital cinema）」，而從沒看過用膠卷放映出來的電影。
無論是膠卷電影或數位電影，都是一種「動態影像（moving image）」，其科技原理是在 19 世紀中葉被發現的。當我們把一系列用攝影或繪畫製作出的靜態影像以一幅接著一幅的方式等速地放映時，人類的腦部會把這些影像判斷為連續的動態影像。這種視覺現象過去被認為是由於人腦具有一種「視覺暫留」的效果所致(註一)。自 1833 年起，歐洲人利用此現象發明了一系列光學玩具與動畫。
但是，除了視覺暫留效果外，電影還建立在攝影術與膠卷影片的基礎上。如何運用機械讓視覺產生連續動態的效果？如何製作能快速感光的乳劑以產生電影所需的一連串連續影像？如何找到一種柔軟且透明的影片材質以承載感光乳劑？此三種重要元素到 1889 年被發展出來後，可以大量生產的動態影像科技才終於到位。當盧米埃兄弟（Louis and Auguste Lumière）在巴黎推出可以商業推廣的電影放映機之後，往後在全世界通行一世紀的電影技術終告確定，而電影也成為僅次於報紙的第二大大眾傳播產業。
但電影要能從簡單的事件紀錄變成說複雜故事的媒體，一項重要關鍵技術就是如何能將拍攝的底片及複製的放映拷貝一卷一卷地接合起來，並強韌到足以承受洗印或放映影片時的強大拉力。愛迪生公司首先發明了後來被廣泛使用的膠水接合影片方式，稱為水泥接合（cement splicing）。但此種影片剪接方式完全仰賴人工執行，一直要到自動化的影片接合設備在 1920 年代中葉發明後，才讓較複雜的電影敘事方式（如好萊塢的連戲剪輯或蘇聯的蒙太奇剪輯）得以出現。
▲圖片來源／shutterstock，https://goo.gl/Zqna4l
電影膠卷的國際標準規格統一為 35 毫米（mm），之所以能如此一致是美國電影產業經過一番貿易戰、強力推銷與政治力介入後才達成的。這當然是根基於美國電影若能在世界各地發行放映，將帶來龐大的經濟、文化與政治利益。
在拍攝與放映速度方面，雖然盧米埃兄弟將之訂為每秒 16 格，但由於默片時期的攝影機都是手轉發條式，其拍攝速度與放映速度上也並未制式化。有聲電影出現後，人們對於聲音播放速度是否正確，遠比影像播放速度是否與拍攝速度一致要更加敏感，而電影放映拷貝是把聲軌與影像製作在同一條膠卷上，遂導致電影在拍攝與放映的速度上非標準化不可。經過一番實驗後，美國的2種主要聲音播放系統都選擇每秒 24 格做為拍攝與放映的標準速度。此種標準一直沿用至今，連數位電影的拍攝與方應也遵循未改。
電影從默片發展到有聲電影，是電影科技發展史上的第一個重大演進(註二)。有聲電影大抵可分為「聲軌在膠卷上」與「聲軌在唱片上」2 種系統。前者於 1923 年由迪佛瑞斯特（Lee DeForest）首先發明成功，後者則由西方電子（Western Electric）於 1925 年推出。好萊塢當時的五大製片公司（米高梅、環球、第一國家、派拉蒙、製片人發行公司）於 1927 年決定採用西方電子後來再發展出的「光學聲軌在膠卷上」的發聲系統，雖然爾後還有不同公司推出相似系統，但由於此 2 種有聲系統彼此相容，因此即便在經濟大恐慌時期，美國電影院還是到 1932 年中葉幾乎完全轉換成可以放映有聲電影。
下一個重要的里程碑是從黑白影片演進到彩色影片。在 1930 年代以前，電影創作者若想在其影片中呈現色彩，唯一的方法就是人工著色。1896 年，英國發明家保羅（Robert W. Paul）已將影片著色後公開放映。此後，有許多劇情短片會以人工逐格著色後放映。但到了 1900 年代中葉，當影片長度愈來愈長時，人工著色就顯得太花人力，無法供應大量放映拷貝的需求，進而被商業電影放棄。在 1910 年代末期，有些劇情長片改採染色法（tinting and toning）將黑白拷貝染成特定顏色，例如月光下的場景染成藍色、燭光場景染成棕橙色、陽光下的場景則染成亮黃色等。然而染色法在電影膠卷上的應用，則在有聲電影出現後會影響聲軌的正確發聲而銷聲匿跡。
1930 年代初，特藝彩色公司推出特藝七彩系統（Technicolor），色彩鮮豔明亮，被好萊塢製片廠用來製作奇幻冒險片或大場面的大製作。但由於其成本昂貴，到 1940 年代開始出現一些較便宜而簡單的彩色電影系統供一般電影使用，隨後在柯達公司於 1950 年推出更精緻的「伊士曼彩色（Eastmancolor）」系統後，好萊塢製片廠幾乎就完全不再製作黑白片了。
▲圖片來源／shutterstock，https://goo.gl/0dH1tF
另一個電影科技的較大轉變則是出現「寬銀幕」的規格。到 1950 年代中葉以前，好萊塢電影基本上都持續採用 1.33：1 的影像寬高比率。少數人雖曾在此之前試圖推出寬銀幕（如美國的 Magnascope 或法國的 Polyvision 系統），但在用來製作一、兩部片之後，很快都被捨棄不用。寬銀幕的興起在於從 1950 年代起電視已成為歐美家庭娛樂的新媒體，帶走許多電影觀眾，好萊塢再次（並永久）使用寬銀幕（及彩色）電影系統，強調其與電視的重要差異，以吸引新的觀眾群。
此時期共出現了四種寬銀幕系統，即「新藝拉瑪體（Cinerama）」、「新藝綜合體（CinemaScope）」、「超視綜藝體（VistaVision）」、「陶德 AO 體（Todd-AO）」。新藝綜合體除了使用壓縮與反壓縮鏡頭外，無須改變原有的拍攝或放映設備，技術上相對單純、容易使用、費用也較便宜，因此很快成為好萊塢製片廠主要採用的寬銀幕系統，並連帶於 1960 年代起成為全球電影製作業者普遍採用的寬銀幕系統，至今已成為標準尺寸的銀幕比率。
電影中的聲音
電影聲音的發展，從 1920～1970 年，除了 70 毫米影片可產生 6 軌聲音外，並無太大進展。美國杜比實驗室於 1970 年代初期推出的磁性錄音減噪系統，被應用在電影的光學聲軌上，不但可以產生兩軌立體聲效果，並且改進了傳統光學聲軌在頻率響應、動態範圍上的品質，在《星際大戰》（Star Wars）放映時產生絕佳的效果，造成好萊塢製片廠開始普遍採用杜比立體聲（Dolby Stereo）來製作影片，而全世界的電影院也開始改裝使用杜比立體聲系統來播出電影的聲音。
1982 年杜比公司推出四聲道環繞立體音效系統（Dolby Surround），讓電影聲音效果更加寫實。這是透過矩陣系統將四軌聲音編碼到兩條光學聲軌上，再透過電影院放映機上的解碼器解碼成四條聲軌。此後，杜比又推出 5.1 的環繞音效系統，把聲音區分為左、中、右三個主聲道，及左環繞、右環繞兩個環繞音效聲道，加上銀幕正下方的重低音聲道。到 1990 年代，杜比立體聲（含 5.1）已成為全球電影光學聲軌的標準規格。
此時，隨著數位聲音技術的快速發展，許多公司也開始設法在 35 毫米放映拷貝上提供數位聲軌，杜比數位（Dolby Digital）、索尼動態數位聲音（Sony SDDS）、數位劇院系統（DTS）此三種系統即在 1990 年代中葉起被好萊塢製片廠採用。直至 2010 年代，包含杜比 7.1 環繞音效（Dolby Surround 7.1）、杜比全景音響系統（Dolby Atmos 7.1）、巴可公司的 Barco Auro 11.1 聲音系統等新一代的電影聲音仍不斷在電影聲音的製作與播放上推陳出新。
數位電影的發展
以膠卷影片為基礎的電影媒體在 100 年後則被科技發展給取代了。由美國好萊塢七家大製片廠（米高梅、派拉蒙、索尼、二十世紀福斯、環球、迪士尼、華納兄弟）合資成立的「數位電影先導公司（DCI）」於 2005 年發表了數位電影系統規格 1.0 版，供全球的電影發行商、放映商、設備製造商與販售商的產品可以製造或使用標準化、彼此相容的數位電影軟硬體。電影從此進入數位時代，而膠卷電影也在不到 10 年內幾乎完全從全球電影市場上消失。現在不但已很少人用膠卷拍攝電影，能洗印電影膠卷底片或拷貝的沖印廠在全世界也屈指可數，放映膠卷電影拷貝的電影院更是絕無僅有。
顧名思義，數位電影即是以數位設備來拍攝、剪輯、錄音、製作特效、生產放映拷貝及在電影院中以數位放映機放映的電影形式。數位電影的發展，主要是受惠於 20 世紀末數位科技在電影軟、硬體上的快速發展。首先是索尼（Sony）公司於 1998 年應美國製片兼導演盧卡斯（George Lucas）的請求，開始開發 2K 解析度(註三)24P（每秒24格）的拍攝與錄影系統，並使用在 2000 年開拍的《星際大戰二部曲：複製人全面進攻》上。但此種攝影機仍將未經壓縮的數位影像記錄在磁性錄影帶上。不久後，索尼公司再推出下一代的攝影與錄影系統供《星際大戰二部曲：西斯大帝的復仇》製作使用時，數位訊號已可記錄在電腦硬碟中，成為道道地地的數位攝影製作。
此外，數位電影攝影機的另一個重大發展是瑞德數位電影攝影機公司 2007 年推出的 Red One 攝影機，將數位影像訊號記錄成完全未經處理的 RAW 檔，提升了影像在後製處理上的更多可能性。而今，數位電影攝影從昂貴的專業數位電影攝影機到便宜的手持裝置皆可進行拍攝，可說是人類進入了歷史上最容易拍攝電影的時代。
▲圖片來源／shutterstock，https://goo.gl/l1C5CH
剪輯技術
1980 年代中葉，盧卡斯電影及蒙太奇公司分別推出可透過雷射影碟或錄影機進行視訊隨選（random access）的剪輯系統，開始被用來剪輯好萊塢出品的電影，讓電影剪輯進入非線性剪輯的時代。1980 年代結束時，電腦的處理速度已發展到足以處理數位影像，因此真正的電腦輔助非線性剪輯系統 EMC2 與 Avid/1 在 1989 年出現。1990 年代中葉，隨著蘋果麥金塔電腦處理數位影像的能力大大提升後，許多廠商終於推出可以用來剪輯電影長片的非線性剪輯系統，快速取代已有 70 年歷史的機械式電影剪輯系統。且隨著家用電腦運算能力愈來愈強大，數位非線性剪輯系統時至今日已幾乎變成家用電腦的標準配備，連業餘電影玩家也可輕易利用家用電腦來進行專業電影剪輯。
電影特效
在電影特效與後期製作方面，拜電腦科技快速發展之賜及幾部科幻電影的賣座，使得好萊塢製片廠投入大筆資金製作電影特效，讓 1970 年代末期電影從光學特效進入電腦特效時期，並在 1980 年代中葉進入數位特效時代。只是在 21 世紀之前，除了電腦動畫外，大多數電影特效都還是先用電影膠卷拍攝後，再數位化進行特效與後期製作。2000 年之後，數位影像捕捉與攝影機數位追蹤技術的發明，使得數位特效製作進入一個全新的時代，一直持續至今。當今的數位特效的應用，已能製造出極為寫實的景觀與角色，讓電影敘事有更大的想像空間與製作可能性。
數位放映
在數位電影發展歷程中，數位放映機的發展扮演著核心的角色。美國的德州儀器公司（Texas Instruments, TI）於 1997 年在派拉蒙片廠展示了數位電影放映機的原型機。這是採用數位光處理（Digital Light Processing , DLP）的技術所發展出來的，其技術核心是數位微鏡裝置（DMD）組成的調光器內含可獨立調控的微型鏡子，每個鏡子對應銀幕影像上的一個像素（pixel），是目前全球最普遍的數位電影放映技術，也被應用在生產商用或家用投影機上。此外，另一種放映方式則是索尼公司於 2005 年推出的矽晶反射顯示器（SXRD），核心技術則是採用矽基液晶（LCoS）技術，透過旋轉偏光而達成投射數位影像的功能。
相較於傳統膠卷拷貝複製程序較為複雜、體積龐大又重，導致運費昂貴、使用後的拷貝需要龐大的儲存空間、丟棄又會造成環境汙染，數位電影的複製極為方便價廉，放映拷貝又可以透過光纖、衛星傳遞訊號或儲存在小型硬碟中運送給發行商或放映商。不僅免除傳統膠卷的缺點，更重要的是數位電影拷貝可以讓發行商節省龐大的經費，且對主創者而言當作品在世界各地的影院放映時其影像與聲音可以完全地被播放出。
但由於放映膠卷影片轉換為放映數位電影，對放映商而言並沒有益處，還需花大筆經費去更新放映機與銀幕等周邊設備，對全球的放映商自然是毫無吸引力。好萊塢製片廠因而構想出讓放映商願意參與轉換數位放映系統的分攤計畫，再加上有許多部膾炙人口的科幻巨片成功吸引觀眾，使得各國的放映商為了商機而全面改裝數位放映機。自此，數位電影在推出後短短不到 10 年間即席捲全球。可說是電影科技發展再一次在電影美學與電影敘事模式上造成革命性的轉變。
3D 立體電影
數位電影科技的發展，在 21 世紀初葉也帶給一項舊科技的鹹魚翻身，就是 3D 立體電影。3D 照相術早在 19 世紀末葉即已發展出來，在電影發明初年也有人嘗試製作 3D 電影。此後，3D 電影在美國的發展極為零星而不成氣候，直到 1950 年代初曾因一些恐怖片與怪獸片而短暫流行。但 3D 電影的製作與觀看熱潮在 1950 年代中葉即完全消退，主要原因是技術上很難能讓 2 臺攝影機或 2 臺放映機同時拍攝或放映時能一格不差。在造成觀眾不適、成本高等缺點下，是以膠卷為基礎的 3D 電影無法普及的重要因素。
而在進入數位電影時代後，上述的技術問題變得比較容易解決，尤其是 3D 立體電腦動畫(註四)，不難讓左右眼影像能完全匹配而產生極佳的立體效果。由於美國電影院放映 3D 立體電影的收入是放映 2D 電影的 3 倍，這也是促成電影院出現改裝 3D 放映機熱潮的主要原因，而加速好萊塢各大製片廠增加製作 3D 立體電影的意願。不過，現今除了大型科幻片、動作片外，3D 立體電影已較難吸引大量觀眾，產量也因而急遽下降，主要的市場反而在各種遊樂園的特殊影院中。
在 3D 立體電影類型中，虛擬實境（virtual reality, VR）是較為特殊的一種供個人體驗的互動性類型。目前看到的實驗性虛擬實境短片大多屬於恐怖驚悚類型，或是讓觀者沉浸在自然景觀中。未來若真有虛擬實境的電影長片製作出來，由於其「互動性」的特質，在敘述的故事內容與表現的美學形式上必定與當今的電影有很大的差異。因這種影片僅能由一個人獨自享受，就好似再度把電影由 110 年前盧米埃兄弟所建立的集體觀賞的情境，回歸到愛迪生最早推出電影時的個人觀影狀態。科技的發展是否會讓電影帶來此種逆轉，且讓我們拭目以待。
註一：但此種學說在 20 世紀下半葉時開始受到挑戰。
註二：其實愛迪生公司所發明的西洋鏡在 1889 年推出時，除了讓觀者透過觀景窗看到動態影像外，也能戴上耳機聽到留聲機播放的聲音，具有「有聲電影」的雛型，可惜在 1895 年之後即被盧米埃兄弟發明的「無聲」電影機所取代。其實無聲默片並非完全無聲，而是會有解說者說明（或演出台詞）或樂團演奏配樂。但此種配音完全無法標準化，不像有聲電影是由創作者直接做好聲音，在任何地方播放都會發出相同的聲音。
註三：2K 解析度一般以 2048×1080 來表示，意指每格影像的每條水平線上有 2048 個像素，及每條垂直線上有 1080 個像素；因此每個影像的像素數量為 221 萬多個。
註四：一般所謂的 3D 電腦動畫其實指的是在二度空間（銀幕）上製作出有立體感的動畫影像，無須配戴特製眼鏡即可觀看。而 3D 立體電腦動畫則須製作出個別讓左右眼各看到一個彼此類似但略有差異的影像，觀者戴上特製眼鏡後可融合2個影像而產生影像有前、中、後景幻覺的立體感。
從紀錄到敘事——電影剪接起源與發展：下一篇⇢
