Способ записи видеосигнала на киноленту

Введение

   В наши дни стремительно развивается технология видео. Но, несмотря на это, большинство режиссеров, желая достичь высочайшего качества изображения, использует при съемках кинопленку, прибегая впоследствии к помощи установки телекино, даже в тех случаях, когда программа предназначается для телевидения или видео. Ведь сама по себе кинопленка обладает некими особыми свойствами; их сложно определить, но одно известно точно - это характерное художественное изображение. Исходя из этого, первое главное требование к установке телекино формулировалось так: "телекино" должно сохранять особую художественность изображения, а также позволять работать с материалом на пленке, при этом не рискуя качеством выходящего видеосигнала.

   Сегодня работа с установкой телекино - это уже не банальный перевод материала, но сугубо творческая стадия при монтаже программ. Теперь художник имеет возможность контролировать цветовой баланс изображения, а также, обладая современными процессорами, менять его, создавая новые источники света в тех местах, где их нет на оригинале. Более того, можно производить различные манипуляции с "картинкой" - растягивая или сжимая, вращая или наклоняя ее. Отсюда следует, что другим важным параметром работы установки телекино должна быть возможность быстро задействовать эти функции и непосредственно видеть их воплощение на экране, что позволяет сотрудничать и обмениваться идеями всем участникам творческого процесса.

   С 1989 года, когда компания Cintel выпустила установку телекино URSA, упомянутые требования воплотились в реальность. URSA стала первой в мире полностью цифровой установкой телекино, подняв таким образом уровень качества сигнала и сделав возможным творческий подход в работе с материалом, в том числе внедрив революционные спецэффекты.

В 1993 году серия оборудования URSA пополнилась установкой телекино URSA Gold, а в 1997 году увидела свет URSA Diamond. Благодаря абсолютной цветовой стабильности, а также минимизации эффекта зубчатости линий, установку URSA во всем мире считают оборудованием высочайшего класса. Эта техника уже широко распространена и работает во многих странах мира, а теперь, благодаря заказу телекомпании "ТВ-Центр", первая установка URSA Diamond появится и в Москве.

Технология  телекино

   В настоящее время существует два типа установок телекино. В первом случае за основу взята матрица CCD, во втором - система, построенная на принципе Flying Spot ("летающая точка"). Установка на базе CCD обладает своими достоинствами, но вряд ли кто-нибудь решится отрицать, что только технология Flying Spot позволяет художнику полностью контролировать качество "картинки" и сохранить ощущение киноизображения.

   С тех пор, как компания Sony предоставила свою аппаратуру телекино, обладающую высокой степенью разрешения, на рынке появилось два типа оборудования, работающего на основе CCD. Компания Sony использует плоскостную матрицу (area array) - подобно тем, что применяются в видеокамерах. Однако этот принцип не лишен недостатков, поскольку пленка движется в прерывистом режиме: продвижение на один кадр, обработка ее CCD, вновь продвижение на один кадр. При том, что в реальном масштабе времени необходимо поддерживать скорость 24, 25 или 30 кадров в секунду, пленка оказывается подверженной постоянным ускорениям и замедлениям, что вызывает ее излишнее натяжение. Соответственно, в таком режиме работы трудно достичь высокой стабильности изображения.

   В традиционных установках телекино на основе CCD используется линейная матрица (line array). Это означает, что для создания изображения пленка протягивается вдоль одиночной линии элементов. В этом же заключается один из главных недостатков: при такой системе невозможно просканировать кадр в режиме паузы. Следовательно, все перемещения, кадрирование, цветокоррекция и т.д. должны производиться в цифровой кадровой памяти, а не на выходе установки.

   К недостаткам этой системы также относят и неизменность разрешения сканирования, так как между источником света, линзами и линейной матрицей имеется прямая зависимость. Эта схема позволяет сканировать всю ширину пленки, однако, если вы решите растянуть часть изображения на полный кадр, вам придется удалить информацию с части элементов CCD и интерполировать изображение, что отнюдь не улучшит качество.

Принцип Flying Spot в установке  телекино

   Компания Cintel всегда была сторонницей принципа сканирующего луча (Flying Spot) в аппаратуре телекино. В установке телекино на базе CCD используется относительно простой источник света, а элемент изображения и его линейная структура создаются при помощи специальных датчиков (и движения пленки). В системе же Flying Spot применяются очень простые датчики, а видеоизображение создается с помощью источника света.

   "Сердцем" установки телекино Flying Spot, например URSA Diamond, является электронно-лучевая трубка (CRT), которая создает мощный немодулированный световой поток, образуя на своем экране световую точку. Эта точка, сканируя по экрану (и будучи сфокусированной на кадре), создает видеоизображение. Роль детекторов в этой системе выполняют фотоэлектронные датчики (или фотоумножители в случае с URSA Diamond). По одному на каждый цвет.

   Одно из важных достоинств принципа Flying Spot - это возможность управления частотой сканирования. Например, частота кадрового сканирования может быть подстроена под любую скорость движения пленки, даже при ее остановке. Сканировать стоп-кадр также просто, как и в нормальном режиме.

   Далее, если размеры поля сканирования пропорционально уменьшены, то сканирование будет производиться только в выбранной части кадра, что равносильно функции масштабирования (zoom). Важно заметить, что при этом датчики работают с тем же разрешением, и качество изображения в любой точке не ухудшается. Единственными ограничениями при масштабировании могут стать "зернистая" структура самой пленки, а также структура фосфорного покрытия трубки.

   Когда серия URSA только появилась, одним из революционных решений было цифровое управление строчной и кадровой развертками луча. Это значит, что наряду с масштабированием и панорамированием можно создать множество других эффектов: вращение, сжатие/растягивание, наклон и перспективу.

    Этим мгновенно воспользовались художники по всему миру. При помощи этих систем производятся видеоролики в стиле молодежных программ MTV с большим количеством эффектов. Оборудование URSA используется также в ежедневной работе художников, являясь неотъемлемым инструментом общего творческого процесса. Можно четко задать длительность плана в рекламе, позиционировать для раскраски предметы в кадре, точно совместить по месту объекты для морфинга - и все до начала обработки. Самое важное заключается в том, что при обработке в установке телекино изображение абсолютно не деградирует.

Видеотракт

   Попадая на фотоэлектронный датчик (PEC), сигнал почти немедленно преобразуется в цифровую форму. Аналого-цифровое преобразование - 14-разрядное, но, поскольку художник имеет возможность управлять датчиками PEC, его можно считать эквивалентным 20-разрядному.

   Весь видеотракт установки телекино полностью цифровой. Первичная и вторичная цветокоррекция (подъем, гамма-коррекция и усиление красного, зеленого,синего, голубого, пурпурного и желтого) осуществляются в 14-разрядной форме, что позволяет достичь наилучшего цветового разрешения. Обработка сигнала в цифровом виде позволяет подавить шумы и гарантировать "кристальное" качество выходного сигнала.

   Выходной сигнал представляется в цифровых стандартах 4:2:2 или 4:4:4, что обеспечивает совместимость с любой монтажной студией высшего уровня. Мониторные выходы - аналоговые, RGB. Выходной сигнал для монитора художника может сравниваться с содержимым эталонной кадровой памяти, что позволяет сопоставлять цветовой баланс между сценами.

Управление  и цветообработка

   Поскольку в установке URSA заложены возможности первичной и вторичной цветокоррекции, возникает потребность в более сложном управлении цветом, что обычно осуществляется выходным процессором. Например, система для компании "ТВ-Центр" включают в себя процессор Renaissance 8:8:8 фирмы Da Vinci. Альтернативой может служить Pogle DCP фирмы Pandora.

   Выходной цветовой процессор способен выделить вектор одного цвета и заменить его на любой другой цвет. Для этого ширина выделяемого спектра цвета может варьироваться. Все обычные цветовые процессоры могут одновременно работать с несколькими векторами, а также разделять экран на несколько зон (или "окон") и вести коррекцию цвета в каждом из них.

   Для того, чтобы проделать эти операции требуются мощные вычислительные возможности. В случае с Da Vinci система принимает сигнал от URSA в формате 4:4:4 и мгновенно трансформирует его в формат 8:8:8 для того, чтобы обеспечить достаточное операционное пространство. Окончательный сигнал на выходе вполне соответствует высокому цифровому качеству компонентного формата 4:2:2.

   Все функции установки телекино - спецэффекты, уровни датчиков PEC, внутренняя коррекция цвета, а также выходной цветовой процессор - предварительно программируются. Контроллер установки телекино, Renaissance в случае "ТВ-Центр", работает с использованием временных шкал для каждой функции, что дает возможность художнику корректировать изображение на протяжении всего фрагмента. При этом каждое изменение записывается в память, оставляя возможность последующего воспроизведения. Динамические характеристики, то есть динамические изменения параметров изобажения последовательности кадров, также программируются. Причем фиксируется различная длительность изменений для каждого параметра. Список значений параметров (аналог списка монтажных решений) хранится в контроллере или может быть записан на дискету.

URSA Diamond

   В тех случаях, когда работа над определенным проектом продолжается после перерыва с восстановлением ранее заданных параметров из памяти, важно, чтобы аппаратура телекино сама всегда возвращалась к стандартным настройкам. За этой функцией стоит долгая история развития тракта цифрового сигнала.

   В функции URSA также заложен процесс автоматической настройки, с помощью которого трубка калибруется в соответствии со всей системой, гарантируя адекватные уровень света и цветовой баланс. Применительно к URSA Diamond эта функция была усовершенствована и теперь обеспечен очень высокий уровень повторяемости от одного этапа работы к другому.

   Детекторы новой системы трекинга под названием Diamond Set постоянно поддерживают датчики PEC в состоянии настройки. Они также связаны с системой TWiGi и "интеллектуальным" и "активным" корректором яркости. Благодаря этому художник может быть уверенным в том, что ранее заданные параметры можно легко восстановить с абсолютной точностью.

   Стоит упомянуть еще одну существенную особенность, заложенную в URSA Diamond. В установках телекино невозможно избежать зубчатости. Оно возникает при разложении кадра на отдельные строки. На крупных планах этот эффект напоминает кирпичную кладку или жалюзи и раньше не было решения этой проблемы.

   Для исключения этого в состав URSA Diamond входит система SCAN'dAL, которая, наряду с TWiGi, является разработкой английской компании Innovation TK. Система SCAN'dAL изменяет форму самой сканирующей световой точки, тем самым заполняя пробелы между строк и позволяя управлять зубчатостью линий, получая в результате более яркую, более четкую, более "художественную" картинку.

   Итак, основные задачи установки телекино URSA Diamond можно сформулировать следующим образом: предоставить художнику возможность полного и четкого контроля во время работы, отвечать самым жестким требованиям монтажа программ, обеспечивая высокое качество изображения, а также сохранить характерную для кинопленки красочность.