Данная статья открывает цикл материалов, посвященных ряду вопросов цифрового кинематографа. Вопросов самых разных — от технической теории и обзоров съемочного оборудования до творческих аспектов работы с “цифрой”.
Главная задача — структурировать и упорядочить “информационную кашу” в головах специалистов, предоставив максимально полную информацию, отразив конкретные особенности, методики работы, палитру изобразительно-выразительных средств и т.д., причем в доступной и понятной форме читателю с различным уровнем подготовки.
За десять лет моей работы в цифровом кино и телевидении выской четкости, а также ряда разработок как творческих, так и технических методик для данной сферы, накоплено много интересной информации, которой я и хочу поделиться.
Сегодня я предлагаю совершить небольшой экскурс в историю в историю и рассмотреть некоторые базовые основы, определяющие цифровой кинематограф как таковой.
ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ:
цифровой кинематограф вчера и сегодня
В прошлом году цифровой кинематограф отметил свое десятилетие. Одиннадцать лет назад, весной 1999 года на ежегодной выставке NAB в Лас-Вегасе специалистам был представлен первый цифровой кинопроектор Multiplex, а 18 ноября с него была проведена демонстрация фильма Джорджа Лукаса “Звездные войны. Эпизод I. Скрытая угроза”. Однако средства цифровой проекции не могли создаваться без параллельной разработки цифровых съемочных камер для кинематографа, которым и посвящен справочник этого номера журнала.
Работы в области создания электронного изображения высокой четкости (HD) начались в 50-е годы прошлого века, сразу после появления магнитных видеоносителей в США, Японии и Советском Союзе. В 1958 году специалистами Московского научно-исследовательского телевизионного института была создана система военно-штабной связи “Трансформатор”, которая позволяла передавать изображения с разрешением до 1125 строк. В 1969 году японская компания NHK первой разработала систему HDTV с форматом экрана 5:3 (15:9 или 1,67:1) и разрешающей способностью в 1125 горизонтальных линий, отображаемых в чересстрочном режиме. Кадр данной системы был немного шире по сравнению с телевизионным. В 1981 году в Соединенных Штатах Америки была проведена первая демонстрация телевидения высокой четкости с такими же количеством эффективных строк и отношением сторон изображения 5:3, как и в японской системе. Примечательны достижения и отечественных специалистов, создавших в 80-е годы два различных стандарта высокой четкости в 1250 и 1525 строк.
Но мировое телевидение в то время оказалось и морально, и технически неготовым к внедрению новых стандартов, поэтому разработчики уделили большее внимание применению новых технологий в кинематографе.
Стоит отметить, что с самого начала формат HD разрабатывался не только как телевизионный стандарт, но и как достойный конкурент кинопленки, поэтому его развитие шло сразу в двух направлениях –цифрового кинематографа и телевидения высокой четкости.
Технологии высокой четкости стали интенсивно развиваться в начале девяностых, после того как была разработана глобальная модель ТВЧ, а также определены и доработаны его параметры для студийного использования и обмена информацией.
В 1997 году благодаря объединенным усилиям компаний Sony и Panavision была представлена первая камера высокой четкости HD-900F формата HDCAM, базировавшаяся на системе из трех 2/3“матриц FIT с разрешением 1920?1080 и совместимая со стандартом 1080p/24. В настоящее время эта камера известна специалистам как модель Sony HDW-F900. В 2000 году Джордж Лукас анонсировал фильм “Звездные войны. Эпизод II. Атака клонов”, ряд сцен которого был снят именно на F900. Но, поскольку данная модель имела ряд недостатков, ограничивающих ее выразительные возможности для кинематографа, включая запись сигнала на ленту с разрешением 1440х1080, в начале третьего тысячелетия для съемок фильма “Звездные войны. Эпизод III. Месть Ситхов” Sony выпускает уже доработанную камеру HDC-F950, формирующую некомпрессированный видеосигнал 1920?1080, 10 бит, 4:4:4 RGB с частотой смены кадров до 50 кадров в секунду. Специальный адаптер для анаморфотных съемок, созданный компанией Canon, позволял “растягивать” изображение до формата кадра 2.35:1 без потери пикселей (отсечки изображения).
В 2003 году Sony анонсировала новый формат записи HDCAM SR, обеспечивающий запись изображения в прогрессивной развертке на металлопорошковую магнитную ленту 1/2” в полном разрешении 1920?1080 и представлении RGB 4:4:4, с глубиной цвета 10 бит и потоками данных в 440 и 880Мбит/с. Триумфом данного формата можно назвать появление в 2008 году камеры Sony F35, а в 2009-м — Sony SRW-9000.
Однако формат HDCAM SR, несмотря на поддержку цветовой модели RGB 4:4:4 10 бит, имел определенный недостаток — компрессию порядка 4:1 и запись обработанного («позитивного») изображения, что на ранних этапах развития систем нелинейного киномонтажа и цветокоррекции создавало вполне ощутимые неудобства в области обработки материала, поэтому специалисты мечтали о съемочном оборудовании, способном формировать необработанные данные RAW по аналогии c фотоаппаратами.
Следует отметить, что с 2000 года началось стремительное развитие систем HD. На IBC 2003 года ведущим производителем съемочной кинотехники — компанией ARRI —-был представлен прототип цифровой камеры Arriflex D-20, ориентированной именно на цифровой кинематограф. Модель D-20 с одним сенсором CMOS на базе шаблона Байера размером 6 мегапикселей имела зеркальный обтюратор (что позволяло полностью избавиться от таких артефактов, как линейные искажения предметов, стробирование (flickering) и неравномерная засветка, присущих CMOS) и оптический видоискатель-визир, на выходе формировался поток необработанных данных RAW 12 бит с эффективным разрешением 3018?2200 пикселей. Камера позволяла вести съемку с переменной частотой смены кадров — до 60 кадров/с. На D-20 можно было устанавливать стандартные кинообъективы с креплением PL. Серийное производство данной модели началось только осенью 2004 года.
Примерно в это же время компанией Thomson (Grass Valley) была представлена камера Viper FilmStream, оснащенная тремя 2/3” матрицами FT 9.2 мегапикселей и позволяющая вести съемку в форматах 1.78:1 (16:9) и 2.37:1 без потери разрешения или использования специальных анаморфотных конвертеров. Поток света перекрывался механическим обтюратором, который работал по тому же принципу, что и в кинокамерах. Viper Film Stream на выходе формировала логарифмические видеопотоки RAW RGB 4:4:4, 10 бит в стандарте 1080р/24&25. В настоящее время, к сожалению, камера снята с серийного производства, достойного же аналога на ее смену предложено не было.
Немаловажную роль в становлении цифрового кинематографа сыграла представленная в 2004 году компанией Dalsa модель Dalsa Origin, которая поддерживала переменные кадровые частоты и выходной формат необработанных данных RAW с глубиной цвета 16 бит при рабочем разрешении 4046?2048.
С 2006 года на рынке начинают появляться камеры для высокоскоростной съемки в формате высокой четкости, такие как Weisscam HS-1 (ныне HS-2) компании P+S Technik и модели Phantom компании Vision Research, позволяющие полноценно работать с кадровыми частотами вплоть до 1000 кадр/с.
В 2007 году на рынок выходит бюджетное решение для кинопроизводства — камера RED ONE, оснащенная сенсором CMOS 4K c rolling shutter на основе шаблона Байера и способная работать с потоком RAW. Однако предложенная система, несмотря на привлекательную цену, оказалась довольно «сырой», что выражалось не только в технических проблемах в условиях проведения реальных съемок, но и неопределенным цветовым пространством для последующего переноса на пленку. «Бегущий затвор» (rolling shutter) со своей стороны отчетливо создавал проблемы, описанные выше и характерные для сенсоров CMOS.
В этом откровенном буйном цветении технологий не остались в стороне и отечественные специалисты. Несмотря на экономические трудности во второй половине девяностых годов прошлого столетия группа разработчиков все же приступила к созданию цифровых кинокамер. И уже на выставке NAB2000 был продемонстрирован прототип камеры Kinor DCHS, которая позволяла снимать в формате HD с кадровой частотой до 400 кадров/с и формировать видеосигнал в формате RAW 10 бит.
В настоящее время на рынке представлено несколько десятков моделей камер для цифрового кинематографа и их ассортимент расширяется столь стремительно, что творческие работники просто не успевают следить за новинками.
Период с 2008 по 2010 год охарактеризовался появлением усовершенствованных моделей Arriflex D-20, получившей название Arriflex D-21, и RED ONE, а также принципиально нового решения от ARRI — камеры Alexa.
Однако у меня в данный момент не стоит задача рассказа об особенностях, преимуществах и недостатках оборудования — особенностям современного съемочного оборудования для цифрового кинематографа будет посвящен отдельный материал.
БАЗОВЫЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВОГО КИНЕМАТОГРАФА:
форматы и стандарты
требования к съемочному оборудованию
А теперь попытаемся определить стандарт цифрового кинематографа и базовую основу требований к качеству изображения, которое дает цифровая камера, так как в настоящее время в связи с активным развитием технологий HDTV граница между настоящим цифровым кинематографом и телевидением высокой четкости очень сильно размыта.
Для начала рассмотрим формат кинопленки 35 мм. При академическом формате кадра физические размеры изображения составляют 22?16 мм, следовательно, при делении горизонтали кадра на идеальный размер пятна рассеяния (0,0125 мм) получаем разрешение в 1760 точек. Таким образом, можно говорить, что 35-мм негативная кинопленка обеспечивает четкость изображения в среднем примерно в 1700…1800 пикселей. Исходя из этих соображений для систем Digital Intermediate был принят общий для современного кинопроизводства стандарт сканирования 2К, обеспечивающий разрешение в 2048 пикселей по горизонтали и некомпрессированное изображение в представлении RGB 4:4:4. Производство подавляющего большинства картин по технологии DI выполняется в формате 2К. А так как в большей части кинотеатров России и стран СНГ для проекции используется пленочная система (несмотря на определенный рост числа цифровых систем за прошедшие полтора года), то на текущем этапе существования цифрового кинематографа его основная функция сводится к созданию изображения, которое в дальнейшем будет перенесено на кинопленку.
Современные сенсорные блоки цифровых камер обеспечивают разрешение по горизонтали от 1920 пикселей в большинстве трехсенсорных систем и до 4096 пикселей в односенсорных. Но в камерах на базе одного сенсора применяются системы мозаичных фильтров (за исключением HD-сенсора Sony F35), именуемых как “шаблон Байера” (Bayer mask) с наложением цветных фильтров (красного, синего и зеленого) в определенной комбинации на четыре пикселя матрицы (2?2) для формирования одной точки изображения, что обычно приводит к двукратному падению разрешающей способности (см. рисунок).
Поэтому четкость краев изображения, формируемого трехсенсорным светочувствительным блоком с разрешением 1920 пикселей, можно приравнять к четкости односенсорной системы с мозаичным фильтром размером в 4096 горизонтальных пикселей. Согласно критерию Найквиста (теоремы Котельникова), реальное число разрешаемых элементов в таких мат-рицах будет составлять 960х540 для трехсенсорных систем и порядка 1024х512…600 для односенсорных систем 4K, использующих шаблон Байера, что в любом случае значительно меньше числа разрешаемых элементов кинопленки, которое равно разрешению, т.е. порядка 1760х1280 точек-пикселей. Поэтому полноценный эквивалент по качеству изображения в аспекте числа разрешаемых элементов, т.е. мелких деталей изображения, будет достигнут в случае использования в трехматричных системах сенсоров с разрешением около 4000 пикселей по горизонтали (4К), а для односенсорных — около 8000 пикселей (8К).
Но следует учитывать, что традиционный кинематографический процесс состоит из ряда этапов обработки изображения (проявка, цветокоррекция, монтаж, печать копий, кинопоказ), связанных с потерей разрешения. Поэтому, вследствие несовершенной кинематографической системы в целом, конечное разрешение, с которым киноизображение демонстрируется зрителю, обычно составляет 1…1.4K, и именно эквивалентное данным значениям число мелких деталей изображения будет доступно взору зрителя.
С другой стороны, немаловажное значение имеет и размер пятна рассеяния. При расчете разрешения кинопленки используется понятие идеального пятна рассеяния, размер которого соответствует 0.0125 мм, однако в реальности этот размер для оптики 35 мм колеблется в пределах 0.022…0.025 мм, а значит, и четкость пленочного изображения по горизонтали уменьшается до 880…1000 пикселей. Эти два важных аспекта дают основание принять реальное число разрешаемых элементов описанных выше сенсоров как соответствующее кинематографическому “по нижней планке” при условии, если они обеспечивают формирование итогового изображения с разрешением не менее 1800 пикселей по горизонтали, чему соответствует формат 1920?1080.
Неотъемлемой частью кинематографа является “эффект присутствия”, возникающий у зрителей при кинопоказе, поэтому цифровому киноизображению должны быть присущи не только соответствующее разрешение, но и ряд других характеристик (яркость, контрастность, цветопередача, особенности формирования и частота смены кадра), необходимых для корректного формирования указанного эффекта.
Контрастность как градация воспроизведения темных и светлых участков изображения для достижения гладкости изображения, характерного для традиционного кинематографа, должна составлять более 1000:1 во избежание проявления “пиксельной” структуры (эффекта “решетки”).
Для достижения данного значения цифровая камера обязана обеспечивать диапазон контрастности не менее 10 диафрагм (210 = 1024) и разрядность квантования формируемого видеосигнала не менее 10 бит.
Так как экспонирование кадра в кинематографе осуществляется в неподвижном состоянии кинопленки, то формирование кадра должно осуществляться аналогичным способом, т.е. в прогрессивной развертке, в таком же формате должно быть представлено итоговое цифровое изображение кадра. Частота смены кадров в обязательном порядке должна поддерживаться эквивалентной традиционным значениям кадросмен в кинопроизводстве — 24 и 25 кадров/с. Таким образом, съемочное оборудование, ориентированное на цифровой кинематограф, обязано соответствовать следующим требованиям: светочувствительный блок должен иметь разрешение не менее 1920?1080 и обеспечивать диапазон контрастности не менее 10-11 диафрагм (не менее 600%), а итоговое изображение соответствовать стандарту не ниже 1080 progressive RGB 4:4:4 с глубиной цвета не менее 10 бит и поддержкой частоты смены изображения в 24 и 25 кадра в секунду.
Модели камер, не соответствующие перечисленным выше требованиям даже по одному-двум показателям (куда в первую очередь стоит отнести различные типы компрессии Long GOP и сложный MPEG-4 part 10 (AVC), а также оборудование с одиночными сенсорами 2…2.5K на основе шаблона Байера или же тремя сенсорами, каждый из которых имеет разрешение ниже 1920х1080), являются уже “продвинутыми” камерами для HTDV и могут применяться в цифровом кинематографе, но для ограниченного круга творческих и технических задач, или же специальных задач (например скоростной съемки), причем лишь при соблюдении ряда условий при использовании производственных схем и методик. Использование подобных камер для полноценного кинопроизводства возможно, но является исключением из правил, и ни в коем случае не должно рассматриваться в качестве некоей «нормы с ограничениями».
© Андрей Василенко
Материал основан на авторской статье Андрея Василенко “Камеры для цифрового кинематографа” (журнал “ТТК”).
При цитировании материала указание источника и имени автора обязательно.
Совсем недавно мне пришлось общаться с телевизионными операторами, обсуждать ряд профессиональных вопросов, касающихся студийного съемочного оборудования. В очередной раз я убедился в том, что в вопросах терминологии и определения задач того или иного оборудования в головах наличествует полнейшая неразбериха, поэтому решил опубликовать текст своей вступительной статьи к справочнику по студинйным камерам, опубликованном в одном из выпусков журнала “625”, в котором попытался максимально доходчиво и четко обрисовать картину современного студийного телевизионного оборудования. Уверен, что материал будет интересен со всех точек зрения и прольет свет на многие вопросы.
Студийные камеры: вчера, сегодня, завтра…
За прошедшие двадцать лет мы наблюдали не только активное развитие телевидения, но и переворот в области технологий и мышления, как технического, так и творческого. Появление и активное внедрение в начале 90-х гг. прошлого столетия цифровых технологий в съемочное оборудование, а затем и неимоверно быстрый переход на новый формат высокой четкости HD в начале текущего тысячелетия перенесли центр внимания профессионалов в сторону камкордеров, о которых неимоверно много говорилось и писалось, а также говорится и пишется до сих пор. Студийные камеры, да и вообще студийное оборудование как бы отошло за задний план, все большее количество операторов стало считать это уделом инженеров и технических директоров, а поколение молодых специалистов, не менее активно ворвавшееся на телевидение в то же самое время, что и прогрессивные цифровые технологии, не смогло уже, к сожалению, правильно понять и оценить сущность и важность студийного съемочного оборудования.
Данный материал в первую очередь преследует цели в доступной форме разъяснить сущности, задачи, особенности и предназначение студийного оборудования, систематизировать разрозненную информацию, рассказать об истории развития и проанализировать современные тенденции, а также высказать некоторые рекомендации к эффективному применению съемочного оборудования.
Еще раз хочу подчеркнуть, что для унификации информации для круга читателей с разным уровнем технической подготовленности, материал будет излагаться в научно-популярной форме (и да простят меня за это инженеры и операторы с многолетним опытом работы).
ЧТО ТАКОЕ СТУДИЙНАЯ КАМЕРА?
Для начала предлагаю разобраться, что представляет из себя съемочное студийное оборудование.
В классическом понимании к студийным камерам стоит относить разъемные модели устройств, куда входит камерная головка с оптикой, видоискателем (визиром) и системами регистрации и формирования изображения, т.е. необходимой электроникой, камерный и сетевой адаптеры.
Непосредственно камерный адаптер, оснащенный различным набором интерфейсов для передачи видео, сигналов синхронизации, удаленного управления, а также т.н. камерным каналом, присоединяется напрямую к камерной головке (см. схему выше). Соответственно камерный канал позволяет посредством кабеля подключить удаленный блок (контроллер) управления камерой (CCU), который имеет все необходимые выходы видеосигнала и посредством которого можно дистанционно управлять съемочным устройством.
CCU может быть связан с камерой различными типами кабелей: триаксиальным (triax), оптоволоконным (fiber), коаксиальным или уже устаревшим мультикоровым (multicore). Стоит отметить, что тип используемой линии связи является одним из ключевых факторов, влияющих на выбор того или иного типа оборудования.
Как техническим, так и творческим специалистам нужно ясно понимать, что студийное оборудование изначально предназначено для организации многокамерной съемки и трансляций, поэтому на первый план выступают требования к единым характеристикам изображений, формируемых камерами, четкой синхронизации и возможностями полноценного управления и контроля, поэтому и выстраивается такая сложная техническая схема организации работы.
Поскольку в случае многокамерной съемки звук записывается отдельно, то студийные камеры не оснащаются механизмами регистрации и работы со звуком — звуковой тракт в студийном оборудовании отсутствует.
Однако в любой системе существуют свои исключения. Современный мир задает специфические тенденции, которые нельзя не учитывать. Сейчас выпускаются моноблочные камкордеры, позволяющие использовать данного оборудование и в режиме студийной камеры, и в режиме камкордера. Это достигается двумя путями: либо интеграцией в сам камкордер необходимых интерфейсов для подключения полноценного камерного адаптера, либо специальными «студийными адаптерами», объединяющими в себе функции переходника и упомянутого ранее камерного адаптера.
Подобные системы также можно отнести к студийным камерам.
Кстати, даже некоторые из появившихся в последние годы камер для цифрового кинематографа способны работать в студийной комплектации.
ТИПЫ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КАМЕР
Данный вопрос является, наверно, на сегодняшний день одним из самых запутанных и противоречивых.
В отечественной классификации различают два основных типа данного класса камер: «студийные», предназначенные для работы в студии самой телекомпании, и «внестудийные», для работы на выездных многокамерных съемках.
Такая терминология уже на этом этапе вносит определенную неразбериху в терминах, ибо фраза «внестудийная студийная камера» звучит с точки зрения здравой логики странновато, однако уже укоренилась в профессиональном жаргоне современных работников телевидения. На мой взгляд, в данном случае намного правильнее использовать по непонятным причинам забытый термин «телевизионная камера».
В дальнейшей части статьи, дабы быть корректным, я буду пользоваться именно термином «телевизионная камера» по отношению к студийно-внестудийным съемочным устройствам.
В англоязычной терминологии дела обстоят еще сложнее.
С одной стороны, все телевизионные камеры обозначаются единым термином «студийная камера» (studio camera), однако далее начинаются многочисленные градации, которые предлагаю рассмотреть подробнее.
Камеры для студии (cameras for studio)
Камеры для студии подразумевают собой полноценные системы из телевизионных камер, адаптеров, блоков управления, боксовых объективов и телетекстов, установленных на полу на массивных гидравлических пьедесталах с возможностью передвижения («на колесах»). Вес подобной системы составляет не менее 30–40 килограмм.
Мобильные камеры (mobile cameras)
Собственно, это те же модели телевизионных камер, что и в предыдущем случае, однако заметно облегченные: в минимальной комплектации с довольно легкими и компактными моделями объективов, применяемых в новостном производстве (ENG).
В ряде случаев контроль и передача видео осуществляется не через кабель, а посредством беспроводных систем передачи данных.
Новостные камеры (Electronic News Gathering Cameras, или ENG cameras)
Несмотря на то, что данный класс оборудования распространяется и на камкордеры, в случае телевизионных камер он также применяется.
В отличие от мобильных камер, в данном случае используются либо разъемные модели камкордеров, либо адаптированные специальными адаптерами для студийных задач моноблочные камкордеры. Средства управления, в оперативном доступе к которым «на месте» регулярно возникает потребность, располагаются на самой камере в виде переключателей, а не в электронном меню.
Данные конфигурации используют в подавляющем большинстве беспроводные системы передачи данных или же кабели очень небольшой длины.
Также ENG-камеры способны регистрировать и передавать звук, т.е. имеют аудиотракт.
Внестудийные (“полевые”) камеры (Electronic Field Production Cameras, или EFP cameras)
Полный аналог отечественной классификации. Подобны камерам для студии, так как используются для многокамерных выездных съемок. Основная особенность — высокая модифицируемость оборудования под «полевые» задачи: системы данных камер должны отличаться универсальностью и максимально быстро перекоплектовываться для установки на операторский кран или телегу, для съемки с плеча и т.д. Обычно используются в передвижных телевизионных станциях (ПТС).
Многозадачные камеры: удаленные камеры, BOX-камеры (Remote Cameras, BOX cameras)
Remote и BOX cameras — крайне малые камерные головы с дистанционным управлением, предназначенные для установки в труднодоступных местах. Прародителями данных камер стали камеры систем видеонаблюдения. Однако несмотря на небольшие размеры, качество картинки достигает уровня оборудования класса ENG и EFP. Последнее особенно актуально для камер типа «BOX».
Нельзя не отметить одну из интересных моделей Remote Cameras, т.н. «Lipstick camera» («Губная помада»). Форм-фактор устройства, т.е. линза и блок, действительно напоминает контейнер губной помады. «Губную помаду» удобно устанавливать в местах с высокой проблемой доступности. Качество картинки заметно проигрывает боксовым камерам, однако вполне приемлемо для телевизионной трансляции.
Перечисленные выше типы телевизионных камер как раз и составляют подкатегории «студийных камер».
Однако в англоязычной терминологии существует и еще один тип градации оборудования: Broadcast Cameras (вещательные камеры) и Professional Cameras (профессиональные камеры). Отличие первого от второго незначительное: в вещательных камерах к качеству изображения предъявляются более высокие требования, нежели в профессиональных.
Также не стоит забывать и деление оборудования по форматам SD и HD, т.е. стандартной и высокой четкости.
Завершая данный блок, не могу не отметить еще и некоторые специфические, я бы даже сказал, «профессиональные», классификации телевизионных камер по специализациям: для стандартных условий съемки, для съемки спортивных мероприятий (с возможностями записи до 150–200 кадров в секунду в формате HD), для художественного и документального телевизионного производства.
Камеры для стандартных условий съемки («стандартные камеры»)
В первую очередь, к данному оборудованию относят телевизионные камеры, поддерживающие исключительно вещательные стандарты SD или HD. Таким образом, данное съемочное оборудование работает в форматах кадра и режимах кадросмен, определенных вещательными стандартами (576/50i, 480/59.94i, 720/50p, 1080/50i и т.д.).
Камеры для съемки спортивных мероприятий («скоростные камеры»)
Задача данных камер — зафиксировать изображение с увеличенной в несколько раз кадровой частотой с целью его дальнейшего воспроизведения в режиме нормальной скорости, т.е. для создания эффекта замедленного движения («рапида»). В большинстве случаев запись производится с утроенной скоростью по отношению к норме вещательного стандарта. Несмотря на то, что необходимость в использовании эффекта замедленного движения присутствует не только в случае съемок спортивных мероприятий, за оборудованием подобного класса среди отечественных специалистов надежно закрепилось определение «камера для спортивных мероприятий», однако правильнее называть данные камеры «скоростными» или «камерами для скоростной съемки».
Камеры для художественного и документального производства
Как известно, и в художественном, и документальном производстве к качеству изображения предъявляются особенные, специфические требования, поэтому камеры данного класса должны отвечать следующим требованиям: поддерживать работу режим работы с прогрессивной разверткой, иметь удобные функции управления настройки цвета и гаммы, а также обеспечивать корректную работу с оптикой класса Cine Style.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И КРИТЕРИИ
Основные параметры для телевизионных камер остаются такими же, как и для камкордеров, изменения же, а если быть более точным, дополнения, затрагивают область адаптеров и интерфейсов.
Критерии для студийных камер таковы:
– тип и размер сенсоров;
– чувствительность;
– развертка;
– формат кадра;
– выбор кадровых частот;
– отношение сигнал/шум;
– динамический диапазон;
– возможности коррекции изображения;
– тип видеосигнала;
– поддерживаемые интерфейсы;
– качество видоискателя или контрольного монитора;
– особенности камерного адаптера;
– эргономика;
– возможности и особенности синхронизации;
– возможности и особенности удаленного контроля;
– совместимость с объективами и операторскими аксессуарами управления;
– тип линий связи (кабеля);
– максимальная длина кабеля.
ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ
После того, как мы рассмотрели основные особенности телевизионных камер и попытались разобраться в терминологии, появилась возможность коснуться истории и окунуться в небольшую ретроспективу.
Как известно, телевидение начиналось именно со студийного оборудования, камкордеры же появились только в начале 80-х годов прошлого столетия.
Непосредственно днем рождения телевизионных камер можно считать 1936 год.
Развитие профессиональных телевизионных камер шло по двум основным направлениям: сокращению размеров и веса камеры, т.е. изменению форм-фактора, и совершенствованию преобразователей свет-сигнал от вакуумных преобразователей (ЭЛТ-трубок) до полупроводниковых матриц, что позволяло повышать качество передаваемого изображения.
Действительно, первые камеры были очень громоздкими и состояли из двух массивных частей — одна секция содержала преобразователи свет-сигнал с необходимой электроникой и крепление для оптики и была связана кабелем большого диаметра с другой секцией – остальной частью, обычно размещенной в специальной стойке внушительных размеров. Непосредственно первая секция, которую можно счесть за камерную головку, самостоятельно не формировала видеосигнал, его формировала как раз вторая секция.
Появившаяся в 1946 году камера RCA T-10 уже базировалась 3-дюймовом вакуумном преобразователе свет-сигнал — ортикон, а модель RCA T-30, увидевшая свет в том же году, активно использовалась как внестудийная камера.
В 1950-м году был разработан новый тип вакуумного преобразователя свет-сигнал «видикон», что позволило в значительной степени уменьшить размеры оборудования.
Первые цветные камеры появились в США во второй половине 50-х гг. (в Европе — в начале 60-х) и являлись намного более сложными устройствами, так как использовали три, а в некоторых случаях и четыре, преобразователя свет-сигнал, поэтому их размер и вес были значительно увеличены.
В 1965 году Philips изобретает вакуумный преобразователь «плюмбикон», который закладывает основу для создания более компактных камер.
Переносные же цветные камеры появились лишь в конце 60-х — начале 70-х и также состояли из двух частей по аналогии с большими студийными камерами, однако первая секция размещалась на плече у оператора, а вторая секция — в рюкзаке на спине.
Ikegami HL-33 была представлена в 1972 году и стала первой разработкой в линейке переносных камер, состоящих из двух частей, объединенных в единый блок. Такая идея единого блока позволила в сочетании с магнитофоном U-matic создать первую систему ТЖК. Пионерами внедрения данной технологии стали модели Ikegami HL-77 и RCA TK76.
Активной разработкой и внедрением телевизионных камер, а также технологий в это же время занимаются и другие производители — Sony, Philips, Bosh, Thomson (Grass Valley), JVC и Panasonic.
С появлением в начале 80-х годов полупроводниковых матриц открыло новую эру в развитии телевизионных технологий и развитие съемочного оборудование значительно ускоряется, практически ежегодно обеспечивая рынок все более усовершенствованными моделями камер.
На рубеже ХХ и XXI столетия на рынок выходят телевизионные камеры, поддерживающие формат высокой четкости — HD.
СОВРЕМЕННАЯ СИТУАЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
В настоящий момент выбор студийного съемочного оборудования очень широк, оборудование формата SD безвозвратно уходит с рынка, на его место приходит оборудование HD. Стоит отметить, что подавляющее большинство современных моделей телевизионных камер мультиформатно, и установка камерной головки HD-формата на SD-адаптер не составит проблем. Конечно, сенсоры HD-оборудования все еще продолжают уступать по уровням чувствительности и отношения сигнал/шум сенсорам стандартной четкости, поэтому многие компании не торопятся закупать новый парк студийного оборудования высокой четкости. Современные телевещатели еще не готовы к переходу на стандарт HDTV, поэтому телевизионные камеры данного стандарта еще не вышли на уровень своего «пика популярности». Все более и более приобретающие популярность технологии 3D также требуют разработки специальных моделей съемочного оборудования; в настоящий же момент можно говорить лишь об адаптации под данные задачи уже имеющихся моделей.
Но можно сказать точно, что современные производители телевизионных сериалов и фильмов, документального кино и спортивных программ, музыкальных клипов и арт-проектов, а также те, кто пробует себя в технологиях 3D, остро нуждаются в качественном оборудовании для проведения съемок в многокамерном режиме с четкой синхронизацией и необходимостью замедленных съемок.
Всем очевидно, что переход на телевидение высокой четкости неизбежен и уже не за горами.
Когда этот процесс перейдет в наиболее активную фазу, покажет время.
© Андрей Василенко
Материал основан на автоской статье Андрея Василенко “Студийные камеры” (журнал “625”). При цитировании материала указание источника и имени автора обязательно.
Компания Ikegami анонсировала для линеек своего съемочного оборудования новые АЦП (A/D converters). Теперь это АЦП с битностью 16 бит, т.е. АЦП 16 бит. В сравнении с 12-битным АЦП новый 16-битный процессор позволяет в 16 раз повысить точность оцифровки и, соответственно, во столько же раз минимизировать искажения сигнала. Также в результате увеличения битности АЦП значительно улучшаются такие показатели, как отношение сигал/шум и горизонтальное разрешение.
В первую очередь новый АЦП был интегрирован в популярные студийные камеры Ikegami HDK-79EX-III и HDK-790EX-III, которые, стоит отметить, благодаря своим характеристикам активно применяются не только в телевидении высокой и стандартной четкости, но и цифровом кинематографе.
Однако я прекрасно знаю, что не каждый читатель моего блога знает в мельчайших подробностях про АЦП и особенности его работы. Поэтому хочу сделать небольшой экскурс в историю данного вопроса, ибо упомянутый вопрос является крайне важным для кино- и теле- производств.
Итак для начала разберемся, за что отвечает АЦП?
АЦП — это аналого-цифровой преобразователь (процессор), который конвертирует заряды, накопленные чувствительными элементами камеры (сенсорами) в последовательность внутренних цифровых данных, или, говоря проще, преобразует визуальную информацию с сенсоров в конкретный поток информации.
На приведенном выше изображении видно, что чем больше битность АЦП, тем больше ступеней кватнования, т.е. тем точнее будет в итоге (читай — на экране) передана диагональная линия. Также от значений битности зависит число градаций яркости конечного изображения, которое увидит зритель. Даже для таких малых значений битности, как 3 и 4, можно отчетливо увидеть разницу в качестве финального результата.
Соответственно для АЦП 14 бит мы получим 214 = 16384 градаций, а для АЦП 16 бит уже 216 = 65536 градаций, что не просто больше предыдущего значения, а беспрецедентно больше. Как известно, для полноценной внутренней обработки и кореккции сигнала без ухудшения качественных показателей требуется не менее 30 тысяч градаций на уровне АЦП (соотносительно к выходному сигналу 10 bit (HD-SDI), динамическому диапазону съемочного оборудования 600% и использованию гамма-коррекции), поэтому только 16-битный АЦП удовлетворяет этим условиям. В результате обработка и оцифровка сигнала происходит на другом, более высоком, уровне точности; соответственно улучшение качественных характеристик касается и популярных функций для работы с изображением, интегрированных в съемочное оборудование, например цветокоррекции, гамма-коррекции и детализации в светах и тенях.
16 бит является стандартом “де факто” для DCI-обработки киноизображения, поэтому оборудование, оснащенное АЦП 16 бит идеально подходит для самых смелых задач цифрового кинематографа и постановочных проектов высокой четкости.
