Хлебородов В.А. Выставка IBC2002: видеокамеры и телекинодатчики

Хлебородов В.А.
Выставка IBC2002: видеокамеры и телекинодатчики для ТВ стандартной и высокой четкости

Ведущие фирмы в области камеростроения свои основные достижения представили на выставке NAB2002 (см. ТКТ №№ 6 и 7, 2002), поэтому в Амстердаме демонстрировалось относительно мало новинок.
Ikegami Electronics (Europe) GmbH (Германия) показала новую дисковую двухформатную видеокамеру (ВК) (образец) DNS-301W (рис. 1) серии Editcam, которая разработана по просьбе клиентов фирмы. Если известная видеокамера DNS-201W (см. ТКТ № 7, 2001, с. 6) способна записывать с использованием до восьми алгоритмов цифрового сжатия, то в новом изделии сжатие видеосигналов осуществляется только по стандарту DVCPRO (D-7), причем на ленту записываются данные формата QuickTime. Благодаря этому можно пользоваться напрямую такими популярными системами нелинейного монтажа, как FinalCutPro (Apple Computer, Inc.) и Premier (Adobe Systems, Inc.), а также просматривать материал с помощью компьютеров, снабженных ПО QuickTime Player. Компактная (84,4х130,2х23,8 мм) дисковая упаковка FieldPak2 емкостью 20 Гбайт, имеющая пыленепроницаемую и противовибрационную конструкцию, обеспечивает полуторачасовую запись.

Рис. 1. Дисковая видеокамера DNS-301W Ikegami

Дисковая упаковка стоит дороже видеокассеты, она допускает несколько сотен перезаписей и поэтому более выгодна при длительной эксплуатации. Предусмотрено три режима записи: периодическая (Time Lapse recording), незаменимая при съемке медленно изменяющихся сюжетов (расцветающие цветы, плывущие облака и пр.); циклическая (RetroLoop recording) в течение трех минут с использованием твердотельной памяти в дисковой упаковке, компенсирующая «зевки» телеоператора; однокадровая (Single Frame recording); произвольная (Intelligent recording), позволяющая начать запись в любой момент времени, даже в режиме воспроизведения. Через встроенный интерфейс IEEE 1394 видеокамеру DNS-301W можно подключить к видеомагнитофону стандарта DV для параллельной записи на видеоленту или к сети. В камерной секции ВК применена триада

AIT-матриц (Advanced Interline Transfer — улучшенный строчный перенос) формата17 мм c уровнем вертикальной тянучки –135 дБ. Аналоговые сигналы матриц преобразуются с разрядностью 12 бит, 38-бит ЦОС осуществляет СБИС, изготовленная по 0,18-мкм технологии. DNS-301W компактнее, менее энергоемкая и вдвое дешевле DNS-201W.
Многие ожидают, что в портативных видеокамерах кассеты и дисковые упаковки скоро будут заменены «вечными» DVD-дисками. Но даже самые «продвинутые» оптические диски Blue-ray («голубой луч») имеют невысокую скорость переноса данных (36 Мбит/с) и ограниченную емкость (27 Гбайт), и поэтому не позволяют создать аппаратуру DVCPRO 50 или D-10 (IMX) с потоком 50 Мбит/с. Напротив, современные 20-Гбайт дисководы на 51-мм дисках обеспечивают скорость переноса данных свыше 100 Мбит/с.
Три бытовые DVD-видеокамеры, экспонированные на совместном стенде Hitachi Denshi (Europe) GmbH (Германия) и Hitachi Denshi (UK) Ltd. (Великобритания), дают представление о современных возможностях оптической видеозаписи. Типичный пример — модель DZ-MV230E (рис. 2), рассчитанная на 8-см диски DVD-RAM и DVD-R. Запись по стандарту MPEG-2 на двусторонние диски DVD-RAM, требующие переворота, может проводиться как с фиксированным, так и с переменным цифровым потоком (Constant Bit Rate и Variable Bit Rate).

Предусмотрено три режима записи движущихся изображений: VBR/Extra-Fine Quality (704х576 отсчетов, 2х18 мин; фактическая продолжительность записи зависит от интенсивности движения), CBR/Fine Quality (704х576 отсчетов, 2х30 мин) и СBR/Standard Quality (352х576 отсчетов, 2х60 мин); 2х999 неподвижных видеокадров записываются по стандарту JPEG с разрешением 1280х960 отсчетов; при использовании односторонних дисков DVD-R предусмотрено только два режима записи: CBR/Fine Quality (704х576 отсчетов, 30 мин) и СBR/Standard Quality (352х576 отсчетов, 60 мин). В камерной секции DZ-MV230E применены три 6-мм матрицы, каждая из которых содержит 1,1 млн элементов (при съемке движущихся изображений используются только 880 тыс. элементов). Минимальное значение освещенности 0,5 лк (в режиме низкой

Рис. 2. Дисковая видеокамера DZ-MV230E Hitachi

освещенности). 12-кратный широкоугольный асферический вариообъектив с многослойным просветлением снабжен стабилизатором изображения. Оптическое масштабирование дополняется 240-кратным цифровым. Предусмотрены автоматическая и фиксированная регулировка баланса белого, автоматическая ручная и макроавтоматическая (Auto Macro) фокусировка, автоматическая регулировка диафрагмы и автоматическая экспозиция для ряда сюжетов и условий видеосъемки (спорт, портрет, прожектор, песок/снег, низкая освещенность). 64-мм экран поворотного цветного TFT-видеомонитора имеет 200 тыс. элементов. ВК DZ-MV230E снабжена черно-белым видоискателем. Более дорогая модель DZ-MV270E отличается от DZ-MV230E только тем, что в нем предусмотрены цветной видоискатель, TFT-видеомонитор с 89-мм экраном и вход сигналов изображения и звука. Упрощенная модель DZ-MV200E записывает движущиеся изображения в режимах CBR/Fine Quality (704х480 отсчетов, 2х30 мин) и СBR/Standard Quality (352х480 отсчетов, 2х60 мин); 2х999 неподвижных видеокадров записываются по стандарту JPEG с разрешением 1024х768 отсчетов. Все три модели подключаются к ПК через USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина).
Плечевая ВК нового поколения (образец) GY-DV5000E (рис. 3,а) стандарта DV (ПАЛ), представленная на стенде JVC Professional Products (UK) Limited (Великобритания), в большей степени отвечает высоким требованиям вещательных организаций, чем ее популярная предшественница — GY-DV500 (не включена в каталог 2000 г.). Кроме того, в ней реализована функция видеостриминга, впервые введенная в модели GY-DV300 Streamcoder.

а)

б)

Рис. 3. Кассетная видеокамера GY-DV5000E JVC:
а — общий вид; б — диаграмма рабочих значений освещенности

«Изюминкой» GY-5000E является лентопротяжный механизм (ЛПМ), снабженный подкассетным электродвигателем и улучшенной системой авторегулировки, рассчитанной на два значения натяжения ленты. Новый механизм позволяет пользоваться кассетами Standard DV (LA-DV276PRO, 276 мин) и MiniDV (M-DV63, 63 мин) без механического адаптера, обеспечивает стабильную транспортировку ленты и надежную работу в горизонтальном и вертикальном положениях. Визуальный поиск сюжетов и ускоренная перемотка в обоих направлениях могут производиться при 100-кратной скорости. Встроенное активное/механическое устройство очистки ленты задействуется при загрузке кассеты или смене режима работы.
Каждая из трех IT-матриц 13-мм формата имеет 470 тыс. элементов (из них 440 тыс. рабочих). Выходные сигналы матриц преобразуются с помощью новых 12-бит АЦП. Новые матрицы и новый 12-бит ЦОС-процессор с алгоритмом параллельной обработки обеспечивают высокие разрешающую способность (800 твл), чувствительность (2000 лк при F13,0) и отношение С-Ш (60 дБ). Вертикальная тянучка, возникающая при съемке ярко освещенных объектов на темном фоне, практически отсутствует. В режиме LOLUX (низкая освещенность) высококачественная съемка возможна при освещенности 0,4 лк (F1.4, +36 дБ) при незначительном повышении уровня шума. Высокая точность аппроксимации логарифмической характеристики гамма-коррекции обеспечивает широкий динамический диапазон (400%), поэтому на затемненных и ярких участках детали изображения хорошо прорабатываются. Full Auto Shooting (полностью автоматическая съемка) — одна из функций, позволяющих считать GY-5000E профессиональной ВК.

В этом режиме оператор должен только выбрать масштабирование, сфокусировать изображение и нажать кнопку записи. Остальные операции выполняются автоматически согласно диаграмме рабочих значений освещенности (рис. 3,б). В диапазоне 3–24 лк функционирует система ALC (Automatic Video Level Control — автоматическая регулировка уровня видеосигнала). Затем включается система Automatic Iris (автоматическая регулировка диафрагмы), а после превышения значения 2000 лк — система EEL (Extended Electronic Iris — комплексная электронная регулировка диафрагмы), которая изменяет усиление и скорость срабатывания электронного затвора, а также реализует функцию FAW (Full Auto White — адаптивный автобаланс белого), адаптивную к изменению цветовой температуры. Таким образом, не регулируя коэффициент усиления, диафрагму, баланс белого и не меняя нейтрально-серый светофильтр, можно вести непрерывную видеосъемку в темноте, на свету, в помещении или на улице. Предусмотрен ряд «профессиональных» функций, таких как усиление ослабленных деталей, обнаружение деталей телесного цвета (Skin Tone Detection), растяжение/подмятие черного (Black Stretch/Compress) и пр. Эффективная шестивекторная цветокоррекция позволяет компенсировать цветовые искажения, вызванные оптикой. Предусмотрено четыре предустановки цветовой матрицы: «стандарт», «кинематограф», «теплые тона» и «выключено». Электронный затвор имеет несколько значений частоты срабатывания: стандартное 50 Гц, фиксированное 6,75; 12,5; 25, 120, 250, 500, 1000, 2000, 4000 или 10000 Гц, переменное от 50,1 до 2067,8 Гц.
Цветной TFT-видеомонитор с 64-мм экраном, имеющим 200 тыс. элементов, позволяет наблюдать записываемое или воспроизводимое изображение с разрешением 440 твл. Положение черно-белого видоискателя на 13-мм кинескопе легко изменяется.
Немаловажно отметить возможность применения широко распространенных объективов со штыковой оправой 13-мм формата. Между корпусом ВК и упаковкой питания можно установить сетевой адаптер KA-DV5000U, который подключается к ПК с помощью локальной сети (проводной или беспроводной). Сформированные сигналы изображения и звука, кодированные по стандарту MPEG-4, передаются в виде файлов с потоком от 32 до 512 кбит/с, задаваемым в соответствии с пропускной способностью сети.
Габариты GY-5000E (и GY-5001E, имеющей DV-вход) 364х249х121 мм, масса 5,5 кг с учетом видоискателя, аккумуляторной батареи, микрофона и видеокассеты. Напряжение питания 10,5–17 В, потребляемая мощность 20 Вт (режим записи). Диапазоны рабочих температур и относительной влажности 0–40 °С и 30–80% соответственно. Ожидаемая цена новой ВКМ — 6995 евро.
Экспозиция Sony Broadcast & Professional Europe (Великобритания) в Амстердаме изумляла посетителей своим необычным видом и малочисленностью представленной аппаратуры. Как пояснили на пресс-конференции руководители фирмы, их целью было вступить в открытый диалог с вещательными организациями и другими пользователями, которые хотели бы получить помощь в решении своих проблем. Тем не менее один экспонат вызывал очень большой интерес. Речь идет о модели HDW-750P (рис. 4), которая способна работать как по прогрессивному стандарту 1080/25p, ориентированному на фильмопроизводство, так и по стандарту 1080/50i. Это дает основание назвать новое изделие киновидеокамерой (КВК), специально разработанной для Европы («Europe only»). Напомним, что в Лас-Вегасе Sony экспонировала ВК HDW-750CE, действующую только по чересстрочному стандарту 1080/50i. Поскольку базовые узлы, включая блок FIT-матриц 17-мм формата с 2,2 млн элементов в каждой, и характеристики HDW-750P и HDW-750CE в основном совпадают, целесообразно привести только уточненные или дополнительные сведения, не отраженные в обзоре выставки NAB2002 (см. ТКТ № 7, 2002, с. 4). Так, для КВК нормируется вдвое меньшее значение минимальной освещенности 0,15 лк (F1,4 при «турбоусилении» +42 дБ). Приведено значение вертикальной четкости 1000 твл, исправлено значение частоты, на которой глубина модуляции составляет 45±5% (27,5 вместо 5 МГц). Функция EZ focus (удобная фокусировка) предусматривает выбор оптимальной экспозиции с помощью электронного затвора при полностью открытой диафрагме. Через 10 с или при повторном нажатии соответствующей кнопки диафрагма и затвор возвращаются в прежнее положение. Функция Y Black gamma позволяет «вытянуть» детали на темных участках изображения и при этом сохранить «черноту» и цветность этих участков.

Рис. 4. Кассетная видеокамера HDW-750P Sony

Основные характеристики записывающей секции КВК отвечают требованиям стандарта HDCAM (см. ТКТ № 8, 2000, с. 3), однако скорость ленты, зависящая от конструкции ЛПМ, несколько повышена и составляет 80,6 мм/с. Напомним, что на ленту записываются 10-бит сигнал Y (74,25 МГц) и мультиплексированные 10-бит сигналы Pr/Pb (37,125 МГц), подвергнутые 8-бит сжатию. Коэффициент внутрикадрового ДКП-сжатия составляет приблизительно 7. Применено адаптивное трехмерное маскирование ошибок. Плата твердотельного кэш-буфера HKDW-703/1, поставляемая отдельно, позволяет хранить 8-секундный фрагмент сигналов изображения и звука. После нажатия кнопки записи содержимое буфера переписывется на ленту. Кэш-буфер используется также для периодической и анимационной записи. В ручном режиме при каждом нажатии кнопки записи записывается от одного до восьми кадров. В автоматическом режиме достаточно задать общую продолжительность записи (например, 10 мин) и продолжительность записи с нормальной скоростью ленты (например, 10 с). Частота периодической записи кадров вычисляется автоматически, причем все это происходит с использованием буфера. Когда буфер полностью заполняется, его содержимое переписывается на ленту. Благодаря такому решению радикально уменьшается износ ЛПМ.
Как показали исследования Отдела развития программного производства Би-би-си, использование существующего оборудования ТВЧ вместо аппаратуры Super 16mm может обеспечить снижение суммарных расходов на создание теледрамы (прокат камер, приобретение видеокассет, подготовительный видеомонтаж по копиям и компоновка программы) на 25–28%. Известный российский режиссер Александр Сокуров снял картину «Русский ковчег», пользуясь аппаратурой Sony стандарта 25p (рис. 5).

Рис. 5. Картина «Русский ковчег» снималась видеокамерой HDW-750Р

Знаменитая КВК HDW-F900 CineAlta тоже была модифицирована. Применив новый способ управления ПЗС-матрицами, Sony повысила порог световой перегрузки на целое деление кольца диафрагмы. Это большое достижение, поскольку никакой обработкой матричных сигналов такого результата не добиться. Улучшение HDW-F900 обойдется пользователям в 4–5 тыс. долл.
В Амстердаме новые телекамеры вещательного качества не выставлялись.

В секторе телекинодатчиков (ТКД) было представлено только два новых экспоната. Optronik GmbH и The Institute of Space Sensor Technology and Planetary Exploration (WP) при Германском аэрокосмическом центре (DLR) создали специализированный ТКД высокого разрешения FilmReader (рис. 6,а), в состав которого входят стойка ЛПМ с блоком считывания (100 кг), управляющий ПК (18 кг) и дисковый накопитель большой емкости (60 кг). Рис. 6,б иллюстрирует схему транспортировки фильма с постоянной скоростью и основные узлы блока считывания. Как показывает рисунок, световой поток белого цвета, излучаемый кварцево-галогенной лампой (HQI), окрашивается красным (650±15 нм), зеленым (550±15 нм) и синим (450±15 нм) светофильтрами, находящимися в кадровом окне ЛПМ; светофильтр для длинноволновой ИК-области (750–1600 нм) — первый по ходу движения фильма — служит для обнаружения механических дефектов кинопленки (например, царапин). Две оптические системы (фокусное расстояние 75 мм, разрешение 100 пар лин./мм при глубине модуляции 10% и F4.0) фокусируют сформированные потоки на четыре однострочные ПЗС-матрицы с 5000 элементами в каждой. Электронный блок усиливает сигналы, вырабатываемые матрицами, и направляет их к ПК по оптическому кабелю длиной до 400 м.
Дисковый накопитель имеет четыре секции, содержащих от 3 до 15 дисководов. В стандартной комплектации используется 12 дисководов по 36 Гбайт каждый (всего 432 Гбайт). Секции накопителя подключаются через дифференциальные интерфейсы SCSI 160 к четырем центральным процессорам ПК, каждый из которых снабжен платой однокадровой записи (frame grabber). Обработке подвергаются 16-бит RGB-файлы формата TIF.

а) б)

Рис. 6. Специализированный ТКД FilmReader Optronik и DLR-WP:
а — общий вид; б — схема транспортировки фильма;

Возможны два вида считывания фильма. Архивное считывание (Archive Film Scan) предусматривает считывание кинокадра по всей его ширине, что позволяет изготовить точную цифровую копию фильма с учетом звуковой дорожки, временного кинокода и другой вспомогательной информации. Улучшенное считывание (High Performance Film Scan) предусматривает считывание только центральной части кинокадра, содержащей собственное изображение. Конечно, считывание можно произвести не только с повышенной, но и с любой заданной разрешающей способностью в соответствии с требованиями различных стандартов (DVD, MPEG, НТСЦ, ПАЛ, Digital Betacam, 24p и пр.). Перед работой производится тщательная калибровка блока считывания (без фильма), включая его колориметрические параметры. Для разных типов кинопленки подбираются оптимальные сменные светофильтры.
Если весь 35-мм кинокадр такого формата подвергнуть архивному считыванию однострочной матрицей с 7-мкм шагом элементов, получается 5000 отсчетов. При этом пространственное разрешение составит 70 пар лин./мм. При улучшенном считывании зоны изображения шириной 20,9–23,5 мм необходимо получить 4000 отсчетов, для чего потребуется уменьшить шаг элементов матрицы до 5,25–5,85 мкм. Пространственное разрешение увеличится до 95 пар лин./мм.
ТКД FilmReader питается от сети с напряжением 220–110 В, потребляемая мощность 4,5 кВ•А (стойка ЛПМ и накопитель по 2 кВ•А, ПК 0,5 кВ•А).

Рис. 7. Режимы работы ТКД FilmReader :
а — положение матриц относительно кинокадров;
б — архивное считывание кинокадра;
в — улучшенное считывание кинокадра

Закрытая демонстрация первого образца телекинодатчика Spirit 2 Thomson Grass Valley (Франция) с приглашением только крупных потенциальных заказчиков со всего мира проходила в атмосфере таинственности, причем она даже не была упомянута в пресс-релизе фирмы. По словам президента Thomson, отсутствие подробной информации о ТКД объясняется тем, что некоторые уже реализованные решения могут быть изменены (появление промышленной модели планируется к NAB2003), поэтому фирма не хочет вводить людей в заблуждение. Однако некоторые сведения все же стали известными.
Представленный образец Spirit 2 обеспечивает считывание фильмов с разрешением 2K (2048 отсчет/строка) и 4K (4096 отсчет/строка). Наличие выходного интерфейса GSN (Gigabyte System Network™ — сеть гигабайтных систем; GSN — торговое название системы HIPPI-6400, рассчитанной на скорость передачи и приемы данных с потоком почти 6400 Мбит/с) позволяет выводить 16-бит RGB-файлы формата 2K в реальном времени (31 кадр/с), а формата 4K — со скоростью более 5 кадр/с. По мнению экспертов фирмы, наибольшей популярностью будет пользоваться режим считывания с разрешением 4К и обработкой 2K-файлов. В новом ТКД, который «не имеет ничего общего с Spirit 1», применены усовершенствованные сервосистемы и заказные ПЗС-матрицы, изменена даже стальная дополнительная рама. Новые кадровое окно формата 4К и осветительную систему изготовила Kodak. Полностью переработана система цифровой обработки изображения. На данном этапе разработки не реализованы системы масштабирования и поворота изображения, отсутствует режим адаптивного панорамирования (pan and scan).

Обратно