Смирнов В.А.
Технологический процесс в
лаборатории
цифрового кинематографа
(сокращенный
вариант)
В последнее время заметно вырос интерес к «цифровой лаборатории» как альтернативе обычной кинолаборатории. Такая структура является новой, подвергаемой быстрой эволюции, и совершенно необходимой для существования и дальнейшего развития цифрового кинематографа (ЦКМ). Процесс цифровой обработки отснятого материала обладает высокой гибкостью, позволяет получать видеосодержимое самого высокого качества и, по мнению специалистов, в ближайшем будущем заменит многие операции, связанные с лабораторной химической обработкой киновидеоматериалов.
Технологический
процесс. На первый взгляд,
последовательность выполнения
действий в цифровой лаборатории
аналогична принятой в лаборатории
химико-физической обработки
пленки. Однако в деталях имеются
существенные различия. Например,
можно увидеть сразу результаты
любой только что выполненной
операции. Кроме того, цифровой
тракт обладает большей гибкостью,
благодаря чему заметно облегчается
работа по мастерингу и переводу
аудиовизуальной информации в
различные стандарты, в том числе на
DVD, кинопленку и многие ТВ-форматы.
Использование цифровой технологии
в кинематографии расширяется, от
получения эффектных кадров до
включения всего процесса работы
над фильмом, от съемки до
демонстрации на экране. Но следует
учитывать, что лишь в последнее
время ЦКМ начал получать реальную
поддержку. На телевидении стали
применять принципиально новые и
относительно дешевые видеокамеры
для получения видеоматериалов с
ТВЧ-качеством; видеокамеры типа Viper
продолжают постепенно вытеснять
кинопленку и начали завоевание
кинематографа в целом. Чтобы
поддержать качество отдельных
деталей полного изображения,
предназначенного для записи на
носитель в цифровом виде, компанией
director’s friend (df) было разработано
специальное оборудование,
получившее наименование df-cineFS
(рис. 1).
Рис.1. Получение цифровых данных; передача данных от видеокамеры, аудиоданных и временного кода в систему df-cineFS и для записи на кассету с ТВЧ-качеством
Цифровой захват.
Применение цифрового захвата
способствует оперативности съемки,
так как только что отснятое
изображение можно вывести на экран
монитора и для следующего дубля
подрегулировать освещение,
изменить постановку сцены и
снимаемых планов. Таким образом, по
сравнению с традиционной съемкой
на кинопленку общий объем работы
при цифровой съемке значительно
сокращается. Однако запоминание
большого количества данных,
создаваемых видеокамерой при
съемке, а также запись
сопутствующих аудио- и метаданных
(например, временного кода) должны
быть выполнены в реальном времени.
Изображение высокой четкости (для
кинематографа — 1920 x 1080 элементов)
может быть записано на магнитной
ленте (например, в формате HDСАМ) или
на дисках (при использовании камеры
Viper). По сравнению со скоростью
передачи данных, обеспечиваемой
ПЗС, скорость передачи данных в
системе HDСАМ снижается примерно в 7
раз, и поэтому остальные данные,
включая звук, могут записываться на
видеомагнитофоне типа Digital Betacam. В
оборудовании, применяемом
совместно с камерой Viper,
используется передача несжатых
HD-данных в виде «сырых» RGB-сигналов.
Хотя камера снабжена выходами
нескольких типов, включая HDTV YCrCb,
необработанные RGB-сигналы лучше
способствуют выполнению
требований ЦКМ к качеству.
Чтобы сохранить весь динамический
диапазон яркости изображения, Viper
выдает данные в 10-бит разрешении,
что дает четкость выше, чем при
13-бит дискретизации. Эти данные
располагаются на полной полосе
частот в виде RGB-сигналов, или
сигналов стандарта 4:4:4, давая
скорость потока 1,5 Гбит/с при смене
кадров со скоростью 24 кадр/с. Пока
не существует устройства записи,
которое смогло бы записать такое
количество данных в реальном
времени. Хотя с помощью дисковых
серверов нескольких типов можно
записать данные, поступающие со
скоростью 1,5 Гбит/с, из-за их
дороговизны на месте съемки они
обычно не используются. Более
практичным решением является
небольшой накопитель специального
назначения, легко устанавливаемый
в любом месте. Для этого фирма
director’s friend разработала устройство
df-cineFS для записи потоковых
киноданных, включающее дисковый
накопитель HDreel.
Защита цифровых
негативов. Так как отснятый
материал обладает большой
ценностью, его необходимо защитить.
Одной меры защиты может оказаться
совершенно недостаточно, и поэтому
несколько мер, принятых
одновременно, уменьшают
возможность потери
видеосодержимого.
Основным способом защиты отснятого
материала является копирование,
которое легко осуществляется с
помощью соответствующего
оборудования. Обычно количество
данных очень велико. 30 мин несжатых
10-бит RGB-сигналов, полученных
камерой Viper при скорости 24 кадр/с,
занимают около 338 Гбайт (с четырьмя
стереозвуковыми каналами).
Устройство HDreel с объемом памяти 576
Гбайт может обеспечить хранение 44
или 50 мин видеосодержимого
(соответственно со звуком и без
звука). С точки зрения
рентабельности устройство HDreel
является малоэффективным, если
предназначается для длительного
хранения данных; его эффективность
заметно повышается при
многократном использовании.
С точки зрения объема хранения и
скорости передачи данных более
практичными являются
быстродействующие устройства
записи. Это означает, что
большинство наиболее часто
применяемых носителей информации и
соответствующего оборудования не
подходят для выполнения
поставленной цели. В качестве
примера можно предложить
устройство DTF-2 на магнитной ленте
(скорость записи 24 Мбайт/с),
функционирующее в 8 раз медленнее,
чем осуществляется передача данных
24 кадр/с в реальном времени.
Хотя сообщается, что среднее время
наработки на отказ (MTBF) современных
высокоэффективных дисковых
накопителей около 1 млн ч
(приблизительно 114 лет), эта цифра
является среднестатистической, а
реальный срок службы не превышает
пяти лет. Если на диске появляется
механический дефект, то записанные
на нем данные утрачиваются. Чтобы
обеспечить необходимую емкость и
скорость передачи данных при
записи в реальном времени, в
ТВ-вещании и ЦКМ обычно объединяют
несколько дисковых приводов в
RAID-накопители. Существуют
RAID-накопители нескольких уровней,
направленных на выполнение
различных требований: например, RAID-0
предлагает высокую скорость
передачи данных и большую емкость;
RAID-3 обладает дополнительной
защитой, при выходе из строя одного
диска сохраняется возможность
восстановить все данные, введенные
в данный накопитель.
Внутри лаборатории. Если оборудование оснащено HD-SDI или более быстрым IT-соединением, то передачу по волоконнооптическому каналу (Fibre Channel) со скоростью 2 Гбит/с и последующее копирование можно выполнить непосредственно в цифровой лаборатории. С помощью интерфейса HD-SDI цифровые видеоизображения отображаются в стандарте SMPTE 292М. IT-интерфейс использует передачу файлов и работает лишь в том случае, если распознается формат файла устройства HDreel. Блок оборудования HDStationRGB фирмы DVS, составляющий основу цифровой лаборатории, может оказать пользу в том случае, если он принимает HDreel-данные в реальном времени. Это оборудование конвертирует HD-видеоданные в любой известный стандарт, например, DРХ, широко применяющийся в системе ЦКМ (см. рис. 2).
Рис.2. Структура типовой цифровой лаборатории с входами и выходами
Один метод — оснащение
цифровой лаборатории
оборудованием HDreel. Оборудование
занимает мало места, имеет
усиленную конструкцию, риск порчи
дисков значительно уменьшается
благодаря автоматической
блокировке, предотвращающей
попадание кусков разрушенной
головки записи/воспроизведения на
поверхность диска. Устройства HDreel с
большим объемом пространства
записи используются для хранения
большого количества отснятого
материала.
Если для передачи
аудиовидеоинформации от HDreel к
компьютерам HD-SDI-соединения не
применяются, для прямого
использования материала
необходимо иметь преобразователь
файлов. ReelReader — это ПО,
обеспечивающее возможность
преобразования аудио- и
видеоданных из устройства HDreel в
обычные компьютерные файлы,
включая форматы DPX, Cineon и другие.
Затем доступ к данным возможен
через интерфейсы Ethernet, USB, FC или SCSI.
Практические решения. В цифровой лаборатории работа с различными мультимедийными форматами проводится по многим направлениям: видеомонтаж, цветокоррекция, создание специальных видеоэффектов, архивирование и мастеринг. Система работает как узел там, где требуется получение материала высокого качества, включая различные решения по обеспечению высокоскоростного соединения и быстрого доступа к информации накопителя. Эти условия выполняются при использовании цифрового узла лаборатории — устройства HDStationRGB, а также высокоскоростного накопителя большой емкости. Фирма DVS создала такое оборудование, обладающее высокой производительностью и рентабельностью (рис. 3).
Рис.3. Местоположение цифровой лаборатории
RAID-накопитель высокой производительности обычно собирается из дисководов с интерфейсами SCSI или Fibre Channel. Такие дисководы высокоскоростные, но стоят относительно дорого. Более широко применяются IDE-приводы, имеющие более низкую стоимость хранения единицы информации. RAID-контроллер Fibre Channel-to-IDE обеспечивает требуемую эффективность хранения информации и высокие эксплуатационные характеристики. HDStationRGB функционирует в реальном времени, имеет двойной тракт и работает с несжатыми HD-данными, в любое время предоставляя материал высокого качества для просмотра. Используя проектор типа D-cinema, на экране можно видеть программу (или фрагмент), как ее увидит аудитория в кинозале. Например, результат выполненной цветокоррекции кадра можно сравнить с соседними кадрами. Такая «неконтекстная» работа, выполняемая в зависимости от ситуации, совместно с гибкостью внесения изменений в стоп-кадр является веским доводом в пользу цифровой лаборатории.
Обеспечение
сохранности качества.
Электронная доставка или выход
сканирующего устройства дают
возможность получить изображение в
цифровом виде. Для показа широкой
аудитории очень важно сохранить
всю информацию, составляющую
данное изображение; этот фактор
приобретает еще большее значение,
если материал проектируется для
демонстрации на большом экране.
Современное оборудование
постпроизводства может выполнять
работу с абсолютно «сырыми»
данными, полученными с помощью
датчиков изображения, но в
некоторых случаях оцифрованный
материал поступает в сжатом виде
или с ограниченным объемом данных.
Это может не оказать никакого
влияния на производственный
процесс, однако чем выше
требования, предъявляемые к
постпроизводству, тем большее
значение придается полноте
поступающей информации.
Из-за параметров, которые имеют
видеомагнитофоны на магнитной
ленте, трудно использовать все
преимущества цветовой RGB-модели при
ТВ-постпроизводстве; в лучшем
случае, изображение
дискретизируется по стандарту 4:2:2
(по яркости) и снабжается
цветоразностными элементами (Y, Cr,
Cb). Для обычного телевидения этого
оказывается достаточно, но при
переходе к ТВЧ и особенно при
переводе изображений на кинопленку
требования к качеству изображения
заметно повышаются. Разумеется,
пространственная цветопередача в
стандарте 4:2:2 имеет меньшее
разрешение, чем в стандарте 4:4:4, и
поэтому качество изображения в
первом случае будет значительно
ниже, что сразу увидят зрители при
демонстрации фильма на большом
экране. Кроме того, такие
технологические этапы
постпроизводства, как рирпроекция,
компоновка программ и
цветокоррекция в наших глазах
«выглядят» как информационные
данные об изображении. Различие
между относительно узкими уровнями
яркости может привести к тому, что
дефекты станут невидимыми.
Использование сигналов 4:4:4
облегчают работу с приложениями
сигналов рирпроекции благодаря
улучшенному пространственному
разрешению в каналах цветности.
Логарифмическое кодирование дает
более высокую степень разрешения
по яркости, чем линейное
кодирование с одинаковой степенью
дискретизации.
Эффективность и высокое качество
цифровой производственной системы
доказаны. Сочетание расходов на
кинопленку, лабораторную обработку
и многочисленные фазы
промежуточного копирования уже
поддаются сопоставлению с цифровым
способом обработки, который не
вносит потерь при последовательном
копировании. По существу,
копирование киноизображения на
пленку не может быть столь точным
или эффективным, как копирование
оцифрованных изображений
одновременно в нескольких
экземплярах. В настоящее время
создание цифровых архивов также
становится рентабельным делом.
Кроме того, другие направления,
такие как подготовка различных
версий фильма для разных стран и
шифрование с целью предупреждения
пиратского использования,
становятся более эффективными и
легко выполнимыми в цифровом виде.
Полный текст - в № 9 журнала "ТКТ" за 2003 г.
