Обратно
В.А.Хлебородов.
Выставка IBC2001: телекамеры,
видеокамеры,телекинодатчики
для ТВ стандартной и высокой
четкости
Этот раздел
ежегодного обзора выставки в
Амстердаме уместно начать с
поистине сенсационного события:
«чудесного воскрешения» телекамер
(ТК) на вакуумных передающих
трубках, которые считались
навсегда покинувшими мир
вещательного телевидения. Речь
идет о портативной трехтрубочной
камере НТСЦ/ПАЛ SK-H5 (образец) Hitachi
Kokusai Electric Inc. (рис. 1), особо
высокую чувствительность которой
определяет видикон нового
поколения — разработанный Hamamatsu
Photonics K.K. (Япония)
«суперхарпикон» (super harpicon)
диаметром 18 мм и длиной 106 мм.
Рис. 1. Камера НТСЦ/ПАЛ
SK-H5 Hitachi
на трех суперхарпиконах Hamamatsu Photonics
В выполненной из аморфного селена
мишени HARP (high-gain avalanche rushing amorphous
photoconductor — аморфный фотопроводник с
лавинным умножением) размером 6,6 х
8,8 мм нового электровакуумного
прибора, число фотоносителей
увеличивается в 200 раз. Прибор
отличается также расширенной
спектральной характеристикой,
особенно в красной области (рис. 2),
высокой предельной разрешающей
способностью (800 твл), малым
темновым током (типичное значение 1
нА) и незначительной
инерционностью (3%). Области
применения суперхарпикона:
вещательное ТВ, наука
(флюоресцентная микроскопия,
ультрафиолетовые системы
формирования изображения, морские
исследования), медицина, системы
наблюдения и пр.
Рис. 2. Спектральные
характеристики суперхарпиконов
В SK-H5 применена призменная
оптическая система с F1.4.
Телекамера, обеспечивающая
разрешение свыше 700 твл при
номинальной чувствительности 40 лк
(F8.0), способна работать при
минимальной освещенности 0,15 лк (F1.4
и усиление +18 дБ). В режиме
интегрирования (F1.4, усиление +18 дБ,
время интегрирования 8 с)
допустимая освещенность снижается
до 0,0003 лк (!), что позволяет
производить ночные видеосъемки (по
мнению эксперта фирмы, ни одна из
известных ПЗС-камер не пригодна для
этого). Типичное значение отношения
сигнал-шум 58 дБ (НТСЦ).
Аналого-цифровое преобразование
сигналов RGB-каналов выполняется с
разрядностью 10 бит, ЦОС — 24 бит.
Габариты и масса камеры 110і265і210 мм и
5 кг соответственно, диапазон
рабочих температур 0–40°С.
Если в камеростроении Hitachi
неожиданно дала «задний ход», то Sony,
напротив, включила «четвертую
скорость»: ее последние
ПЗС-телекамеры НТСЦ/ПАЛ серии BVP-E10
фактически установили новый рекорд
соотношения качество/стоимость. В
серию входят две модели НТСЦ BVP-E10
(4:3) и BVP-E10WS (16:9/4:3), и две модели ПАЛ —
BVP-E10Р (4:3) и BVP-E10WSP (16:9/4:3), причем все
они могут комплектоваться как
студийные (рис. 3) и портативные
модели.
Рис. 3. Телекамера
НТСЦ/ПАЛ серии BVP-E10 Sony
Достоинства новых ТК во многом
обусловлены применением
улучшенных IT-матриц 17-мм формата Power
HAD™ EX, отличающихся высокой
чувствительностью, низким уровнем
шума и исчезающе малой (–140 дБ)
вертикальной тянучкой («смазом»).
Обычный прибор Power HAD™ (Hole Accu-mulated Diode
— диод с накоплением дырок),
снабженный внешними микролинзами
на поверхности кристалла, уже
обладает достаточно слабым
«смазом» (–125 дБ). Дополнительное
уменьшение этого нежелательного
эффекта достигнуто благодаря
введению внутренних микролинз (рис.
4), которые еще сильнее
концентрируют падающий свет на
светочувствительные детекторы.
НТСЦ-матрицы имеют 1046 тыс.
элементов (активных 1038 x 1008
элементов), ПАЛ-матрицы — 1140
элементов (активных 1038 x 1188
элементов). Предусмотрена
возможность переключения режима
развертки
чересстрочная/прогрессивная (25psF
или 29,97psF; progressive segmented Frame —
прогрессивный сегментный кадр, т. е.
прогрессивный кадр, состоящий из
двух псевдополей-сегментов).
Рис. 4. Структура
одного элемента ПЗС-матрицы Power HAD™
EX CCD Sony
Второе достижение Sony
— вновь разработанная СБИС,
осуществляющая улучшенную
цифровую обработку сигналов (ЦОС)
(ADSP — Advanced Digital Signal Processing). Фирме
удалось не только значительно
уменьшить потребляемую мощность
цифровой схемотехники и тем самым
снизить температуру внутри камеры
с соответствующим повышением
стабильности рабочих параметров,
но и расширить ее функциональные
возможности. 12-бит аналого-цифровое
преобразование RGB-сигналов
способствует высокоточной
реализации таких функций, как
трехмерная компенсация
неравномерности белого поля (3-D White
Shading). Традиционно для этой цели
использовались строчные и полевые
сигналы пилообразной и
параболической форм, однако
цифровая система многозоновой
компенсации гораздо точнее
учитывает различия между
вариообъективами.
Большой практический интерес
представляет функция Adaptive Highlight
Control (Auto Knee Mode) — Адаптивная
обработка ярких участков
(Автовыбор точек перегиба). Во
многих прежних ТК для борьбы с
пересветками оператор мог выбрать
только одну точку перегиба и только
одно значение наклона
характеристики передачи уровней. В
BVP-E10 предусмотрено несколько точек
перегиба и несколько значений
наклона (рис. 5), но что особенно
важно, все это происходит
автоматически. Исключительно
гибкая система авторегулирования
обеспечивает правильную передачу
даже такого «тяжелого» сюжета, как
интерьер комнаты с ярко светящимся
окном. Следует отметить, что малые и
средние уровни сигнала яркости не
изменяются.
Рис. 5. Характеристика
передачи уровней в телекамере
серии BVP-E10
Оригинальна система вертикальной
апертурной коррекции (АК). Обычно
сигнал деталей формируется либо из
сигнала яркости, либо из сигнала G
или комбинированного сигнала R/G.
Если последние имеют пониженный
уровень, АК становится
малоэффективной. В новой
адаптивной системе Enchanced Vertical Detail
(Усиленные вертикальные детали)
корректирующий сигнал получается
способом неаддитивного
суммирования (non-additive mix): из трех
сигналов деталей, формируемых в
каналах R, G и B, выбирается
наибольший в данный момент времени.
Система Adaptive Detail Control (Адаптивная
регулировка деталей) автоматически
устанавливает оптимальный уровень
деталей, чтобы избежать чрезмерной
коррекции границ
высококонтрастного изображения и
подчеркивания помех дискретизации.
Система позволяет сохранить
натуральность корректируемого
изображения при резком изменении
его контраста.
Предусмотрен ряд других полезных
систем: Low Key Saturation (Насыщенность при
малой яркости) повышает цветовую
насыщенность темных участков
изображения; Knee Saturation Control
(Регулировка насыщенности в точке
перегиба) повышает цветовую
насыщенность и компенсирует
изменение цветового тона
сверхъярких участков изображения;
Multi-matrix Function (Функция
мультиматричной цветокоррекции)
обеспечивает цветокоррекцию в 16
спектральных зонах; Electronic Soft Focus
(Электронная расфокусировка); Skin Tone
Detail (Детали телесных цветов)
позволяет уменьшить действие АК на
трех участках изображения
различного цвета, например на лице;
Auto Tracing White Balance (Адаптивный
автобаланс белого); Cross Color Suppression
(Подавление перекрестных помех)
устраняет спектральные компоненты
в сигналах Y, R-Y и B-Y, вызывающие
появление перекрестных помех в
системах НТСЦ и ПАЛ.
Номинальная чувствительность всех
ТК серии BVP-E10 составляет 2000 лк (F11.0),
причем они способны работать при
минимальной освещенности 0,5 лк (F1.4,
усиление +36 дБ). Габариты камер
125і291і291 мм, масса 2,5 кг (без
видоискателя), потребляемая
мощность 13 В•А, диапазон рабочих
температур –20+40 °С. Модель ПАЛ
BVP-E10WSP (16:9) обеспечивает разрешение
700 твл (С/Ш = 63 дБ) по горизонтали и 480
твл по вертикали (при включенной
системе EVS — Enhanced Vertical Definition System).
На стенде Ikegami Electronics (Europe) GmbH
(Германия) демонстрировалась
телекамера ТВЧ HDL-40 чересстрочного
стандарта 1080 x /59,94, конструктивно
выполненная в виде небольшой
коробки (рис. 6, слева). Несмотря на
очень малые габариты, новая камера
на трех IT-матрицах (факультативно
FIT-матрицах) 17-формата с 2,2 млн
элементов каждая (активны 1920 x 1080
элементов) обеспечивает высокую
горизонтальную разрешающую
способность — 1000 твл. Применена
оптическая система 17-мм формата
(F1.4), рассчитанная на штыковые
(байонетные) вариообъективы.
Рис. 6. Телекамеры HDL-40
(слева) и МКС-501 Ikegami
Аналого-цифровое преобразование
RGB-сигналов осуществляется с
разрядностью 12 бит, для улучшенной
ЦОС создана (по 0,18-мкм технологии)
специализированная СБИС с 3,3 млн
вентилями, обеспечивающая
формирование широкополосного
сигнала деталей двумерной
апертурной коррекции и растяжение
сигнала в области черного.
Предусмотрены два цифровых выхода
HD SDI (SMPTE 259M) и один аналоговый (RGB или
YPbPr). Для электронного затвора
предусмотрена как низкая, так и
высокая скорость срабатывания (от
1/100 до 1/2000 с), функции Auto Electronic Shutter
(Электронный автозатвор) и Charge
Accumulation (Накопление зарядов)
позволяют реализовать режимы
периодической (time lapse) видеозаписи и
большой выдержки при малых
освещенностях. При
чувствительности 2000 лк (F8.0) камера
обеспечивает С/Ш = 54 дБ. Габариты
изделия 90 x 103 x 180 мм, масса 1,8 кг;
диапазон рабочих температур
–10+45°С, напряжение питания 12 В,
потребляемая мощность
приблизительно 20 Вт.
HDL-40 ориентирована на промышленное,
медицинское и специальное
вещательное применение. Она может
использоваться для погодного
мониторинга, панорамного наружного
наблюдения, под водой, в воздухе,
космосе, охранных системах и
системах видеодокументирования.
Демонстрировалась также
двублочная телекамера МКС-501
стандарта ПАЛ с миниатюрной
камерной головкой (рис. 6, справа) на
трех IT-матрицах 13-мм формата, каждая
из которых содержит 470 тыс.
элементов. Скорость срабатывания
электронного затвора варьируется в
пределах 1/50—1/4000 с.
Чувствительность камеры 2000 лк (F9.0),
разрешение 800 твл, С-Ш = 60 дБ.
Камерная головка (34і40і41 мм, масса 0,1
кг), удаляемая на расстояние до 30 м,
и БУК (240 x 124 x 290 мм, 4 кг) покрыты
противобактерийной краской.
Диапазон рабочих температур 0–40°С,
напряжение питания 220/240 В,
потребляемая мощность 45 В•А. MKC-501
может применяться в
промышленности, медицине и вещании
и особенно в случаях, когда
принципиальное значение имеют
габариты камеры.
Создатели кукольных мультфильмов
(рис. 7) теперь смогут создавать свою
продукцию в формате 16:9, пользуясь
специализированной телекамерой
KY-F70BU (рис. 8) JVC Professional Products (UK) Ltd. Эта
сверхкомпактная ТК на трех 13-мм
ПЗС-матрицах IT, каждая из которых
имеет 1392 x 1040 = 1447680 элементов.
Светоделение в камере
осуществляется призменным блоком,
в ней могут быть установлены любые
13-мм вариообъективы с оправой «С».
 Рис. 7.
Видеосъемка кукольного
мультфильма
|
 Рис. 8.
Телекамера KY-F70BU JVC
|
Поскольку элементы матриц имеют
квадратную форму и в ней применена
прогрессивная развертка, KY-F70BU
прекрасно сочетается с
компьютерами. В режиме 4:3
формируется изображение SXGA (1360 x 1024
отсчета) с разрешением 1000 твл по
горизонтали и вертикали, в режиме
16:9 формируется 1360 x 768 отсчетов, что
вполне удовлетворяет аниматоров.
Подключение через интерфейс SCSI-2 к
компьютеру с ПО Adobe Photoshop позволяет
динамически корректировать
неравномерность по полю
вариообъектива. Внутреннее ЗУ
рассчитано на четыре кадра SXGA.
Скорость срабатывания
электронного затвора камеры
варьируется в очень широких
пределах — 4–1/2000 с.
Чувствительность камеры
соответствует ISO100, коэффициент
усиления может принимать значения
0, +6 и +12 дБ. Камерная головка имеет
габариты 70 x 80 x 150 мм и массу 850 г.
Диапазон рабочих температур 0–40°С,
напряжение питания 12 В,
потребляемая мощность 55 Вт. Попутно
отметим, что камерная головка может
применяться автономно, например
для наблюдения объектов на
предметном столике микроскопа (рис.
9).
Рис. 9. Невещательное
применение камерной головки KY-F70BU
Из числа камерных объективов,
представленных на выставке,
следует отметить универсальную
модульную систему
«перископ/бороскоп» (periscope/probe) OpTex
Excellence (рис. 10) Optex International
(Великобритания), затратившей на ее
разработку четыре года. По данным
фирмы, это — первое в мире изделие
для кино и ТВЧ с применением
технологии телецентрических
объективов (Optex называет
телецентрической такую оптическую
систему, в которой входной или
выходной зрачок находится на
некотором расстоянии перед
объективом или за ним. Такие
системы применяются в прецизионных
метрологических установках и
системах машинного зрения. В случае
OpTex Excellence имеется в виду выходной
зрачок). Чтобы обеспечить
исключительно высокое качество
переносимого оптического
изображения, все без исключения
компоненты системы —
фиксированные объективы (prime lens),
блоки перископа или бороскопа,
объектив переноса и форматные
модули — были разработаны заново и
имеют сопряженные цветовые
параметры. Один и тот же угол поля
зрения выдерживается для ряда
форматов кадра: 35mm Full Aperture/Super 35,
Anamorphic, Super 16mm и ТВЧ (17 мм).
Рис. 10. Вариант
конфигурации модульной системы
«перископ/бороскоп» OpTex Excellence Optex
International
В области телекинодатчиков (ТКД)
наблюдается систематическое
увеличение разрешающей
способности и скорости
формирования цифровых видеокопий
кинофильмов. Innovation TK Ltd. (ITK)
(Великобритания), продолжающая
совершенствовать свой теперь уже
знаменитый ТКД бегущего луча Millennium
Machine (фирма продала 30 аппаратов),
продемонстрировала на выставке
режим формирования потока данных,
соответствующих разрешению 2К (2048 x
1556 отсчет/кадр), с уникальной
производительностью 15 кадр/с.
Располагая такими аппаратами,
центры компоновки программ смогут
ускорить изготовление дисковых
видеофонограмм-оригиналов, на
основе которых создаются программы
любых стандартов (ТВЧ, ТСЧ, НТСЦ,
ПАЛ). Другие новинки — фильмовый
канал формата Super 8 и режим
формирования данных с разрешением
3К и 4К (4096 x 3112 отсчет/кадр) на
скорости 4 кадр/с.
Несмотря на очевидные успехи ITK,
лидером в области телекинопроекции
все же остается Cintel International
Ltd. (Великобритания), о чем
свидетельствуют статистические
данные: ТКД бегущего луча C-Reality и
Rascal приобрели соответственно 47 и
семь компаний из 21 страны.
Поскольку первый из аппаратов
играет важную роль в
распространении в мире цифровых
видеотеатров (digital cinema [theater]), к
которым растет интерес и в нашей
стране, полезно привести некоторые
факты его практического применения
в США.
17 июля 2001 г. в г. Юниверсал-Сити (шт.
Калифорния) состоялась премьера
цифровой киновидеокопии стандарта
D-5 нашумевшего фильма «Парк юрского
периода III», созданной в студии
D-Cinemastage компании Sunset Digital (г.
Глендейл), которая славится своим
мастерством перезаписи
(«перевода») киноматериалов на
магнитную ленту с целью
изготовления
видеофонограмм-оригиналов. В
настоящее время прокатные
киновидеокопии этого фильма с
большим успехом демонстрируются в
12 киновидеотеатрах США и Канады.
Согласно единодушному заключению
многочисленных зрителей и
профессионалов из Голливуда
цифровой видеопоказ по
техническому качеству не
отличается от показа обычных
фильмокопий.
Видеосигналы, полученные ТКД C-Reality
— «сердцем» D-Cinemastage,
обрабатываются затем в системе
цветокоррекции da Vinchi с разрешением
2К (2048 отсчет/строка). Благодаря
наличию большого экрана (3,05 x 7,63 м)
колорист, режиссер и/или оператор
получают возможность наблюдать
именно то изображение, которое
формируется в процессе
изготовления видеооригинала.
Видеопроектором служит
DLP-установка Digipro Digital Cinema Projector Сhristie
Digital Systems (Канада). Недавно
сданная в экплуатацию D-Cinemastage стала
первой в мире студией, получившей
сертификат THX, который гарантирует
зрителю оптимальные условия
просмотра и прослушивания. (THX — это
отделение легендарной
кинокомпании Lucasfilm Ltd., созданное с
целью создания программ, служб и
изделий гарантированного качества
для развлекательной и бытовой
электроники.)
В Амстердаме Cintel
демонстрировала опытную модель ТКД
C-Reality, которой присвоено
обозначение DSX. Преобразование
кинокадров в цифровые файлы DPX с
разрешением 4К и 2К производится с
производительностью один и шесть
кадров в секунду соответственно.
Как утверждается в пресс-релизе
фирмы, этот аппарат уже сейчас
обладает потенциальной
возможностью увеличить
разрешающую способность до 8К.
Важная роль в обеспечении этого
принадлежит формирователям
RGB-сигналов IRIS (Infinite Resolution Image Sensors —
формирователи изображения
неограниченного разрешения) на
основе лавинных фотодиодов большой
площади LAAPD (large area avalanche diode),
разрешающая способность которых не
имеет ограничений. Аппарат DSX
поставляется с новым
развертывающим кинескопом и
улучшенной оптической системой,
параметры которых соответствуют
разрешению 4К.
Фирма представила ряд
перспективных новшеств. Особый
интерес представляет
патентованный способ цифрового
сжатия файлов с разрешением 4К,
требующих для запоминания
приблизительно 50 Мбайт.
Утверждается, что сжатие в 25 раз не
приводит к появлению заметных
дефектов изображения. 12-бит
компенсатор зернистости
кинопленки, разработанный
совместно с Digital Vision (Швеция),
отличается независимостью от
выбранной разрешающей способности.
Впервые показана прецизионная
система фиксации пленки в кадровом
окне, обеспечивающая устойчивость
кадра 0,05% в диапазоне скоростей 5–30
кадр/с.
Однако самым выдающимся
достижением Cintel можно считать
разрабатку эффективного способа
компенсации царапин на пленке.
Сейчас этот способ патентуется.
Если эмульсионные слои в области
царапины не повреждены, то система
OSCAR (optical scratch removal and restoration —
оптическое устранение царапин и
реставрация), реализованная в
модели DSX, извлекает
соответствующую информацию об
изображении и буквально заполняет
ею царапину (т. е. интерполяция,
свойственная другим системам,
здесь не применяется). Автор имел
возможность ознакомиться с
системой OSCAR в действии и
подтвержает факт полного
подавления царапин на изображении.
Рис. 11.
Телекинодатчик FTM35HDTV Kinoton
В сравнении с уже известными
«супермашинами» Millennium Machine и C-Reality
(DSX) новый ТКД FTM35HDTV (рис. 11)
разработки Kinoton Filmtheater und Studio
GmbH (Германия) может
показаться достаточно примитивным
аппаратом, однако он имеет перед
ними одно важное преимущество —
умеренную стоимость. В новом ТКД
применен грейферный механизм,
фиксирующий каждый 35-мм кадр в
кадровом окне (согласно данным
фирмы, обеспечивается устойчивость
кадра 0,05%). Неподвижный кинокадр
считывается ПЗС-камерой, которая
может действовать в режиме
стандартной или высокой четкости.
Скорость транспортирования
киноленты может достигать 40 кадр/с
с сохранением качества
изображения, скорость перегона —
до 300 кадр/с. Отдельный звуковой
блок рассчитан на воспроизведение
как аналоговых, так и цифровых (Dolby
Digital) звуковых дорожек. В комплект
ТКД входит видеосервер для записи
выходных сигналов аппарата.
Продолжение следует
Обратно
