Телекинопроектор

Телекинопроектор BTS Quadra

Телекинопрое́ктор, телекинопереда́тчик, телекинода́тчик — устройство для преобразования изображения на киноплёнке в телевизионный видеосигнал^[1][2]. При наличии на воспроизводимой фильмокопии совмещённой фонограммы она также преобразуется в звуковой сигнал. Первые телекинопроекторы были неотъемлемой частью телевизионного вещания. В настоящее время они часто сочетают функции сканера для киноплёнки и кроме телевидения применяются в цифровом кинопроизводстве и для архивирования кинофильмов.

Принцип действия

Принцип телекинопроекции "бегущим лучом". На рисунке обозначены: А - кинескоп; В - кинопленка; C, D - дихроичные зеркала цветоделения; E, F, G - преобразователи свет/сигнал

Телекинопроектор состоит из лентопротяжного механизма, перемещающего киноплёнку, и считывающего устройства, преобразующего оптическое изображение в видеосигнал^[1]. Главную сложность телекинопроекции составляет очень малая длительность обратного хода кадровой развёртки, не позволяющая выполнять перемещение киноплёнки на шаг кадра за это время^[3]. Поэтому для преобразования изображения с киноплёнки используются технологии проекции отдельных кадриков на мишени передающих трубок «с накоплением» во время обратного хода или «сканирование бегущим лучом», впервые применённое Манфредом фон Арденне в 1931 году^[4]. Способ основан на проецировании на киноплёнку изображения специального кинескопа, свет от которого попадает на фотоэлектронный умножитель или лавинный фотодиод^[1]. Такая технология телекинопроекции была самой распространённой до появления полупроводниковых преобразователей свет-сигнал, поскольку основана на непрерывном движении киноплёнки. Экран кинескопа сканировался электронным лучом, освещая каждую точку кинокадра синхронно с телевизионной разверткой. Поэтому в каждый момент времени до фотоэлемента доходило разное количество света, зависящее от оптической плотности сканируемой в это время точки киноизображения. В результате, фотоумножитель давал пульсирующий ток, зависящий от колебаний плотности киноплёнки и синхронный с развёрткой кинескопа, то есть видеосигнал. В цветном телевидении использовались три преобразователя света в видеосигнал — по одному на каждый цветовой канал. Цветоделение осуществлялось дихроичными зеркалами или призмами.

Кроме технологии «бегущего луча» использовались трубки с накоплением (чаще всего, супериконоскоп) и импульсная проекция кадров киноплёнки, движущейся прерывисто^[5]. Экспонирование фотокатода происходило в момент обратного хода развёртки, а считывание остаточного потенциального рельефа осуществлялось во время прямого хода коммутирующего луча, одновременно с перемещением плёнки. Технологии «бегущего луча» и «трубок с накоплением» существовали вплоть до начала 1980-х годов, когда появились первые телекинопроекторы, основанные на применении полупроводниковых матриц. ПЗС-матрицы подняли качество преобразования киноизображения и сделали возможным получение кинематографического качества получаемого электронного сигнала. Кроме полнокадровых сенсоров, более характерных для сканеров киноплёнки, в современных телекинопроекторах часто используются линейные однострочные ПЗС, считывающие изображение при её непрерывном движении^[6].

Использование телекинопроекции для демонстрации телефильмов в некоторых случаях избавляло от печати позитивной фильмокопии. Считывание изображения осуществлялось непосредственно с негатива с последующим электронным обращением в позитив^[1]. Для обеспечения непрерывности кинопоказа, в телестудии устанавливались два или более постов телекинопроекции, коммутация изображения с которых осуществлялась специальной оптической системой, чаще всего — зеркалом, направлявшим свет от разных кинопроекторов на передающий модуль^[7]. В случае использования технологии «бегущего луча» каждый телекинопроектор оснащался передающими трубками и коммутация осуществлялась электронным способом. Современное телевидение предусматривает предварительную видеозапись сигнала телекинопроектора с последующей электронной склейкой частей фильма.

Интерполяция частоты кинопроекции

Общемировой стандарт частоты киносъемки и проекции в 24 кадра в секунду не создает больших проблем при переводе^[8] киноизображения в Европейские телевизионные стандарты разложения, основанные на кадровой частоте в 25 кадров в секунду. В Европе и СССР, использующих системы PAL и SECAM в сочетании с разложением 625/50, фильмокопия «разгоняется» в телекинопроекторе до 25 кадров в секунду, что делает разницу в скорости практически незаметной для зрителя. Съемка телефильмов, специально предназначенных для телевидения, ведётся с частотой 25 кадров в секунду. Американский телевизионный стандарт разложения 525/60, основанный на кадровой частоте в 30 кадров, при телекинопроекции вынуждает прибегать к техническим ухищрениям. Увеличение частоты кинопроекции до 30 кадров в секунду совершенно неприемлемо, так как приводит к увеличению скорости движения на экране, заметному для любого зрителя, а также к ускорению фонограммы, ведущее к значительному искажению звука. При этом, прямой перевод изображения, проецируемого с нормальной частотой, приведет к появлению тёмных полос, движущихся по телеэкрану сверху вниз.

Преобразование 3:2

Принцип интерполяции 2:3. Слева — кадры кинопленки, в центре — телевизионные поля, справа — телевизионные кадры

Для разрешения конфликта систем применяется преобразование кадровой частоты^[9]. При этом происходит преобразование, называемое профессионалами 3:2 (три вторых), или, что почти то же самое — 2:3. В телевидении используется чересстрочная развертка, что означает передачу каждого кадра изображения двумя полукадрами (полями), каждый из которых содержит только половину строк. Чётные поля содержат чётные строки, а нечётные поля — нечётные. В американском стандарте за секунду передается 59,94 полей. Преобразование 3:2 предполагает добавление третьего поля к каждому второму кадру, передаваемому телекинопроектором. При этом, скорость проекции с 24 кадров в секунду снижается до 23,976. Разница составляет 0,1% и незаметна для зрителя. Двухчасовой фильм становится длиннее на 7,2 секунды. Сочетание такой скорости кинопроекции с точной частотой 29,97 кадров в секунду стандарта NTSC соответствует соотношению 4:5, то есть 4 кадра фильма по времени равны 5 кадрам видео. Эти 4 кадра при преобразовании «растягиваются» на 5 добавлением двух лишних полей, повторяющих соседние, то есть, 4 кадрам киноплёнки в результате соответствуют 10 телевизионных полей. Если кинокадры обозначить, как А, Б, В и Г, то при телекинопроекции кадр А преобразуется в два поля, кадр Б — в три, кадр В — снова в два, а кадр Г — в три. Если назвать поля, получаемые из кинокадра той же буквой, то получится последовательность полей А-а-Б-б-Б-в-В-г-Г-г. Прописными буквами обозначены нечётные поля, строчными — чётные. Количество одинаковых полей будет 2-3-2-3 или, если проще — 2-3. Получаются 5 телевизионных кадров, состоящие из полей: Аа-Бб-Бв-Вг-Гг. Два из пяти телевизионных кадров состоят из полей, попавших из соседних кинокадров. Но для зрителя это почти незаметно. Этот цикл преобразования повторяется непрерывно каждые четыре кинокадра. Преобразование 3:2 отличается от 2:3 только тем, что в первом удваивание полей происходит в нечётных кадрах, что лучше соответствует современным стандартам кодирования SMPTE. На заре телекинопроекции для удвоения полей использовались специальные запоминающие устройства (линии задержки) вмещавшие одно поле изображения. Такой способ преобразования неизбежно приводил к «стробированности» изображения, заметному для зрителей, но наилучшим образом решал проблему. Аналогичные технологии применялись в кинорегистраторах видеосигнала, работавших на стандартной частоте киносъёмки, и при переводе видеозаписей, сделанных в американском стандарте разложения в европейский и наоборот. В настоящее время, для преобразования кадровых частот разных стандартов разложения применяется компьютерная интерполяция, при которой вычисляются промежуточные кадры^[9][10]. Это делает изображение плавным и качественным.

Преобразование 2:2

При телекинопроекции в европейском стандарте разложения, ускорение кинопленки до 25 кадров в секунду приводит к ускорению движения и фонограммы всего на 4 процента. Это почти незаметно для зрителя, однако звук становится выше на полтона. Эффект можно компенсировать электронным понижением тона звукового сопровождения, что не всегда приемлемо. Поэтому при телекинопроекции музыкальных фильмов или фильмов, где скорость движения особенно важна, применяется добавление лишнего поля к каждому 12-му кадру. Современная компьютерная интерполяция позволяет преобразовывать 24 кадра в секунду в 25 с высокой точностью и плавностью.

Другие стандарты преобразования

Преобразование кадровой частоты также применяется при телекинопроекции фильмов, снятых с «немой скоростью», то есть с частотой, стандартной для немого кинематографа — 16 кадров в секунду или других. Это относится и к любительским киносъемкам, сделанным с частотой 18 кадров в секунду, стандартной для формата киноплёнки «Супер-8».

• 16 к/сек в европейский стандарт 25 к/сек - преобразование 3:3:3:3:3:3:3:4. Лучший результат дает изменение частоты проекции до 16,67 кадров в секунду. В этом случае преобразование упрощается до знакомого 3:2.
• 16 к/сек (точная частота 15,985) при переводе в 30 кадров в секунду (29,97) применяется преобразование 3:4:4:4
• 18 к/сек (точная частота 17,982) в частоту 30 к/сек требует преобразования 3:3:4.

Технологии преобразования частоты кинопроекции в американскую кадровую частоту 30 к/сек привносит в изображение неизбежную стробированность, слабую, но заметную, особенно при медленных панорамах камеры. Поэтому в странах, где принят американский телевизионный стандарт разложения, существуют технологии, позволяющие высококачественный просмотр кинофильмов на бытовых видеоплеерах. Некоторые высококачественные DVD-плееры или видеомагнитофоны способны распознавать преобразованное видео и производить обратное преобразование для демонстрации с исходной частотой кинопроекции в 24 кадра в секунду. Эта технология называется «обратным преобразованием» и предполагает просмотр на качественном мониторе с прогрессивной разверткой.

Качество телекинопроекции

Особенностью показа кинофильма на киноплёнке по телевидению является ухудшение градационных характеристик изображения и уменьшение количества полутонов. Телекинопроекция обычной чёрно-белой фильмокопии, предназначенной для кинотеатров, приводит к получению на телеэкране контрастного изображения с грубыми полутонами. Ещё сложнее обстоит дело при телекинопроекции цветных фильмов. Поэтому, для демонстрации по телевидению печатаются специальные фильмокопии с пониженным контрастом, чтобы скомпенсировать искажения, привносимые элементами телекинопроектора^[11].

См. также

• Кинопроектор
• Сканер кинопленки
• Телевидение
• Частота кадров

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} Иофис, 1980, с. 221
2. ↑ БСЭ Телекинопередатчик  (рус.). Книга.Zet. Архивировано из первоисточника 26 июня 2012. Проверено 9 июня 2012.
3. ↑ Телевидение, 2002, с. 319
4. ↑ В. Маковеев От черно-белого телевидения к киберпространству  (рус.). Музей телевидения и радио в Интернете. Архивировано из первоисточника 16 октября 2012. Проверено 30 августа 2012.
5. ↑ Телевидение, 2002, с. 320
6. ↑ Мир техники кино, 2007, с. 30
7. ↑ Телевидение, 2002, с. 322
8. ↑ Телекинопроектор  (рус.). Энциклопедия техники. Словари и энциклопедии на «Академике». Архивировано из первоисточника 26 июня 2012. Проверено 9 июня 2012.
9. ↑ ^{1 2} Константин Гласман Преобразование стандартов: принципы технических решений (рус.) // «625» : журнал. — 2005. — № 7.
10. ↑ Д. Ватолин, С. Гришин Алгоритм преобразования частоты кадров на основе интерполяции скомпенсированных кадров (рус.) // Лаборатория компьютерной графики и мультимедиа : Conference paper. — М.,: Факультет ВМК МГУ имени М. В. Ломоносова, 2006. — С. 32—46.
11. ↑ В. Маковеев От черно-белого телевидения к киберпространству  (рус.). Музей телевидения и радио в интернете. Архивировано из первоисточника 15 октября 2012. Проверено 30 августа 2012.

Литература

• Е. А. Иофис Глава VIII. Демонстрационный процесс // «Кинофотопроцессы и материалы». — 2-е изд. — М.: «Искусство», 1980. — С. 221-224. — 239 с.

• Д. Г. Чекалин Телекинопреобразователи и технологии сканирования (рус.) // «Мир техники кино» : журнал. — 2007. — № 5. — С. 27—34. — ISSN 1991-3400.

• В. Е. Джакония Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 319—322. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1

• Тельнов Н. И. Современная телекинопередающая аппаратура (рус.) // «Техника кино и телевидения» : журнал. — 1972. — № 11.

Ссылки

• [1];
• Преобразование стандартов