场景描述：在今日上映的电影《决胜时刻》中，经过了 4K 修复的高清史料，将会和全国人民见面。这段来之不易的资料，是创作者们经历了繁重的修复工作得来。电影修复究竟是怎么一回事，AI 在这个过程能带来什么帮助？
关键词：电影修复 图像处理
今年正值祖国成立 70 周年，如果有一段影像，能够让我们看到高清彩色的开国典礼，想必会让无数人热泪盈眶。
这并不是拍脑门的想象，这段经过 4K 修复的高清史料，将出现已于今日上映的电影《决胜时刻》中。
先来看一下修复后的实际效果：
- 图片来源：微博 @电影决胜时刻
再对比一下：
- 电影讲述了 1949 年领导人进驻香山，筹划建立新中国的历史，被高清修复的开国典礼只是作为一个史料片段
据电影制片方爆料，这段材料来自于俄罗斯的一段彩色纪录片，但由于年代久远，画质模糊，色彩失真。
而经过了复杂的 4K 修复工作之后，最终呈现出这般惊人的效果，让今天的我们，都能有幸目睹 70 年前开国典礼的情景。
让我们重见经典的技术：电影修复
我们之所以能够见到如此清晰的历史影像，都得益于一项称之为「电影修复」的技术。
修复也被称为重制，通常是指利用技术手段，将胶片等老电影转移到新的载体上，以实现更高的清晰度和观感。
通过使用修复、降噪、补光、调色等技术，最终复原老电影的影音品质。而 4K 和 2K 等名称，则是根据分辨率制定的修复标准。
电影问世的一百多年里，其制作和拍摄手法，一直在不断地改进。比如早期胶卷的材质更新、默片到有声电影、再从黑白到彩色、数字影片的出现，直至现在的 IMAX-3D，这些工艺的变革，都推动着电影向好的光影呈现发展。
随着胶片电影退出舞台，历史上早期的胶片电影也正在被时间所淹没，由于技术缺陷、保存意识不足等原因，一部分已经丢失，另外一些画面受损，画质已达不到放映的要求。
为了让经典的老电影不被遗忘，在荧幕上重现绽放出光彩，技术修复成为了最后的稻草。
- 电影修复前后的对比
2006 年，国家启动了「电影档案影片数字化修复工程」，投入大量资金，推进中国 4 万部老电影胶片的数字化修复、存档工作。
但电影的修复是一个复杂的工程，一般修复时间为几周到几个月，最长的甚至要花费两年。按照这样的修复速度，一些胶卷电影可能等不到被修复的那一天。
所以，新的修复工艺和技术纷纷出现，AI 也当仁不让地加入这一行列，为电影修复做出贡献。
电影修复艰难，人力跑不过时间
通过修复技术，许多老电影，视频资料都以更清晰的形式呈现，比如《乱世佳人》《大话西游》，甚至是动画电影《龙猫》，都引起了极大的反响。
但其实在电影修复的背后，是一项浩大的工程。首先要经过物理修复，清除胶片的杂质，然后把胶片素材数字化，再展开数字修复，对电影画面进行逐帧修复。
而电影胶片的损伤主要有六种类型：脏点、划痕、噪波、霉斑、抖动、闪烁。电影修复实际就是去消除和矫正胶片上问题，要特别注意还原胶片原始的质感。
电影修复最新的例子，就是国庆档影片《开国大典》，它的 4K 修复版已经排上了档期。
这部经典的影片上映于 1989 年，30 年后，当初的高水准制作已跟不上现在的画质需求。
- 4K 修复的《开国大典》创造和修复团队
经过 4K 修复后，《开国大典》呈现的效果喜人，但导演李前宽却感叹到电影修复的艰难，他表示：「此次修复工作量巨大，修复团队需要将 24 万帧画面一帧一帧地修复。」
而且修复最大的挑战，是来自影片中 72 个历史资料镜头，这些虽然只有十分钟，但倾注了 600 人的心血，花费了整个修复团队 70% 的时间。
由此可见，纯靠人力的修复是一个艰难的过程。所幸的是，随着技术的发展，AI 已经在电影修复方面，带来了质和量的提升。
国外：Deepsense AI 修复《乱世佳人》
一家叫 Deepsense AI 的公司，在最近就用 AI 修复了经典佳片《乱世佳人》。他们利用卷积神经网络和图像识别，让此类老电影重现光彩。
- 经过修复之后，清晰度有了明显的提升
经典电影通常以低分辨率拍摄，随着时间的推移，原始胶片会变得老化，画面中充满噪声和裂纹。所以要对老胶卷进行消除失真的处理。
Deepsense AI 团队利用机器学习算法，解决了胶片自动修复为高清数字板式的问题。他们还通过采用监督学习方法，将数字化版本电影中的裂缝和噪点移除。
而方法的原理在于，基于深度神经网络，通过降低高清电影的分辨率，对模型进行监督训练，让 AI 学习呈现出被模糊掉的细节。
此外，为了训练模型，研究人员还手动在胶片上添加裂纹和瑕疵，并结合原始有残缺的胶片的图像，该模型学会了如何消除那些瑕疵。
- 电影《乱世佳人》剧照
而对于损坏严重的原始胶片，神经网络也可以处理和修复。当画面中的图像太暗、太模糊，难以辨认知识，网络可以生成低质量的预测。
这些方法成功地完成了老电影画面的高清修复，经典的老电影也得以清晰地呈现在观众眼前。
国内：「神思」系统修复《厉害了，我的国》
在国内，也同样有团队致力于用 AI 进行电影修复。
比如中影数字制作基地研发的「神思」AI 图像处理技术，就对电影《厉害了，我的国》进行了画面修复，打造了一部高质量的纪录片。
- 电影画面修复对比
这部记录片的素材，取材于早期的六集纪录片《辉煌中国》，所以视频原是为电视机打造，分辨率低而且画质很糟。
而要在影院上映，需要将 720×576 分辨率的小屏幕，做到影院 2K 甚至更大分辨率的大银幕上，画面中的缺点和问题都被放大。
为了解决这个问题，中国科技大学技术团队和中影基地合作，搭建了除了「神思」，并经过几十万段视频、几百万张图片训练，让 AI 学会了自主修复视频。
他们利用深度学习算法，采用对抗式生成网络 GAN、DenseNet、CycleGAN 网络等技术，搭建了这套系统。
整个框架由分辨率提升画质增强处理单元、标清图像去场处理单元、图像数字修复处理单元三大模块构成。
而系统的亮点则在于，针对图像处理的不同问题进行了大量的素材训练，并利用神经网络最大限度追求图像质量，对大批量画面素材进行自动处理，还通过创建循环网络，来提高系统计算效率和稳定性。
通过这些技术的应用，「神思」系统每天可以处理上万帧，甚至百万帧级别的图像。最终，他们在四个月内，处理了《厉害了，我的国》超过三十万帧的低清图像素材。
- 神思也被用在其他电影的修复上
期待 AI 让更多老电影绽放光彩
在电影修复上，AI 技术的应用，除了让我们再次看到老电影的高清呈现，也大大提高了效率，解放了人力，原本繁重的劳动也变成了近乎「一键式」的操作。
除了文中所列举的画面修复之外，AI 在电影的声音修复、黑白电影上色、画音同步方面，也都做出了不错的成绩，帮助老电影重焕新生。
但从另一方面来说，电影修复也不能完全依赖于技术。AI 目前所做的都是画面或者声音上修复和强化处理，而电影还有艺术的成分，要修复到什么程度，还要靠人工去把握，算法暂时还不能掌握分寸。
在行业内，电影修复的最高境界是「修旧如旧」，在提高画质的同时，如何保留老电影本来的味道，也许是 AI 还要努力的方向。