СЪЕМКА / ЗАПИСЬ

Цифровое изображение — результат математического расчета, в котором в качестве одного из основных параметров фигурирует число пикселей, определяющее пространственное разрешение. Каждому пикселю приписывается определенное значение сигнала яркости и сигналов цветности при заданной разрядности — числе битов. Чем выше разрешение, и чем больше градаций цветов и уровней яркости, тем выше будет и качество изображения (и конечно, тем большим будет и объем цифровой информации). При получении изображений высокой четкости, вся видеоинформация в камерной головке обрабатывается и выводится в форме HD или HDV видеосигналов, аналогично тому, как это происходит в обычной видеокамере.

Если камеры формата PAL, как правило, записывают сигнал, полученный с использованием обычной чересстрочной развертки, то HD-камеры дают возможность выбора между чересстрочным (interlaced) и прогрессивным (progressive) форматом записи. Выбор формата записи оказывает существенное влияние на результирующее качество изображения. В чересстрочном режиме, камера обычно работает с фильтром, действующим в вертикальном направлении, за счет которого уменьшение разрешения по вертикали может достигать 30%. Однако фильтрация необходима, в противном случае при использовании аппаратуры на электронно-лучевых трубках невозможно было бы избавиться от назойливого дрожания строк изображения. При записи в прогрессивном режиме такой проблемы не возникает, и фильтр становится не нужен. Точно так же, прогрессивная запись обеспечивает лучшее разрешение движущихся изображений, поскольку все строки записываются за один раз. (См. раздел ЧАСТОТА КАДРОВ). Вот почему изображения, полученные с помощью прогрессивной записи, оказываются при том же числе строк гораздо более четкими, чем чересстрочные.

По самому принципу своей работы, все новые системы отображения, такие как плазменные и жидкокристаллические (TFT) экраны и проекторы являются прогрессивными. При подаче на них чересстрочного сигнала, последний надо сначала «освободить» от чересстрочной структуры («de-interlace»), что очень сложно, требует дополнительной обработки и не всегда приводит к успеху. С другой стороны, прогрессивные сигналы воспроизводятся такими дисплеями напрямую, и освобождение от череcстрочности становится ненужным. Таким образом, можно ожидать, что прогрессивные форматы в ближайшем будущем станут превалирующими.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ (БИТ-РЕЙТ)

Скорость передачи данных, или величина цифрового потока, или бит-рейт — параметр, определяющий объем визуальной и звуковой информации, передаваемой в единицу времени. При одном и том же типе компрессии, более высокая скорость передачи обеспечит и более высокое качество сигнала. При использовании различных схем компрессии, качество будет определяться как скоростью передачи, так и эффективностью компрессии. Например, один и тот же бит-рейт в сигнале MPEG-2 обеспечивает более высокое качество по сравнению с DV-сигналом, поскольку MPEG-2 работает более эффективно.

CЖАТИЕ (КОМПРЕССИЯ)

Процедура сжатия видео данных заключается в конденсации (слиянии) похожих пикселов, расположенных в пределах одного кадра, или рядом в соседних кадрах. Схожие визуальные структуры в разных кадрах выделяются с помощью анализа и конденсируются в пределах определенного числа кадров, или т.н. «Группы изображений» GOP (Group of pictures). При сжатии аудио сигналов, из них просто удаляется «неслышимая» информация.

MPEG — общее наименование технологической платформы, созданной Международной Организацией по Стандартизации ISO (International Standards Organisation) и Международной Электротехнической Комиссией IEC (International Electrotechnical Commission). Последняя разработала ряд стандартов для кодирования исходных аудио и видеосигналов, которые и получили общее наименование стандартов MPEG. Сам термин MPEG является сокращением от Motion Pictures Experts Group, что означает «Группа Экспертов по Движущимся Изображениям». Группа MPEG занимается стандартизацией технологий сжатия цифровой аудио и видео информации. Стандарты MPEG формируются на основе общей базовой структуры, допускающей достаточно большую свободу конфигураций, и имеют несколько уровней. Каждый уровень описывает определенные характеристики, и при этом не обязательно включает в себя номер версии.

Стандарт MPEG2 охватывает технологии, реализованные в любом DVD-плейере, где бы тот не работал, и во всех системах цифрового телевидения. Платформы цифрового телевидения высокой четкости используют MPEG2 видеокомпрессию формата MP@HL (Main Profile at High Level) («Основной профиль на высоком уровне) при следующих скоростях передачи: 15 Мбит/с в формате 720p50 и 19 Мбит/с в формате 1080i25. Поскольку прогрессивные сигналы легче поддаются сжатию, формат 720p50 при том же качестве изображения реализуется при более низкой скорости передачи. По этой причине, Европейский Вещательный Союз, EBU (European Broadcast Union) предложил использовать в качестве вещательного формата в Европе именно 720p50 (См. раздел EBU).

MPEG4 — новый стандарт для сжатия любой мультимедийной информации. При передаче сигналов HDTV, используется схема сжатия MPEG4/H.264, известная также как AVC (Advanced Video Coding). В качестве технологического формата, MPEG4 сочетает различные мультимедийные платформы, и будет использоваться в будущем в Интернете и в мобильных телефонах. Переход с существующего стандарта MPEG2 на более экономный MPEG4 позволит высвободить до 30% дорогих передающих мощностей. Скорость передачи HD-сигналов будет составлять в этом случае всего 3-10 Мбит/с.

Windows Media Версия 9 (VC1), известный также как стандарт SMPTE VC1/WM9, поддерживает HD-разрешение и многоканальное аудио (от 5.1 до 6 каналов) и имеет функцию защиты от копирования в качестве интегрированной цифровой системы управления правами (digital rights management system — (DRM). Скорость передачи данных при телевизионной HD-трансляции составляет для VC1/WM9 от 6 до 10 Мбит/с.

Как MPEG4/H.264, так и VC1 используют для сжатия более сложные алгоритмы, чем MPEG2, поэтому декодирование требует более мощных вычислительных ресурсов. Если компрессор на частоте 3 ГГц может без проблем декодировать сжатый по MPEG2 поток HDTV-данных, то для декодирования сравнимого сигнала формата MPEG4/H.264 требуется уже 2x 3.4 ГГц. Даже внедрение автономных приставок потребует еще определенных усилий, которые смогут увенчаться успехом только за счет разработки новых полупроводниковых чипов (хотя, несмотря на это, первые приемные устройства уже появились).

DOLBY DIGITAL 5.1

Как правило, в разговорах о HDTV- изображениях высокого качества часто упоминаются и более сложные многоканальные аудио системы (surround sound, т.е. панорамное звучание, или «окружающий звук»). Чаще всего при этом имеют в виду Dolby Digital 5.1 — систему, включающую пять аудиосигналов в полном частотном диапазоне (от 20 до 20 000 Гц) и один низкочастотный канал. Таким образом, в системе Dolby Digital 5.1 используется шесть динамиков, которые расставляются вокруг аудитории с целью создания впечатления объемного трехмерного звучания. Динамики располагаются следующим образом: спереди по центру — для диалогов, спереди слева и спереди справа — как в обычной стереосистеме. Звуковые эффекты воспроизводятся динамиками сзади слева и сзади справа, а саб-вуфер располагается по центру сзади. Благодаря этому становится возможным создать у зрителей впечатление о прохождении через центр комнаты поезда, или погони, или, что сзади произошел взрыв. Система Dolby Digital известна также как AC-3 (Audio Codec 3) и представляет собой аудио формат с высокой степенью сжатия в рамках стандарта DVB. С помощью специальной схемы компрессии, поток данных системы Dolby 5.1 может быть преобразован в экономичный формат Dolby-E. Записанные сигналы изображения и звука системы 5.1 могут одновременно переноситься на одной кассете формата Digital Beta или HDCAM. На одном мастер-носителе возможна поддержка двух различных языков в Dolby Digital, и еще двух — в Dolby Surround.

DOLBY-E

С помощью специальной схемы компрессии, поток данных системы Dolby 5.1 может быть преобразован в экономичный формат Dolby-E. Записанные сигналы изображения и звука системы 5.1 могут одновременно переноситься на одной кассете формата Digital Beta или HDCAM. На одном мастер-носителе возможна поддержка двух различных языков в Dolby Digital, и еще двух — в Dolby Surround.

DTE

DTE, что означает «Direct To Edit», т.е. «сразу на монтаж» — это технология, разработанная компанией Focus Enhancements, которая обеспечивает прямой доступ к клипам, записанным на жестком диске видео-рекордера. Использование технологии DTE делает излишней процедуру «захвата» записанного на ленте материала, что весьма существенно экономит время монтажа (см. раздел «БЕЗЛЕНТОЧНЫЙ» (TAPELESS)).

DV

Сокращение DV означает Digital Video (Цифровое Видео) и описывает широко известный формат цифровой записи видеосигналов стандартной четкости (SD) на ленту. Благодаря высокому качеству, а также соглашению по поводу формата, к которому еще в 1990-х годах пришли свыше 50 производителей оборудования, формат получил широкое признание среди заказчиков и быстрое распространился на рынке. Низкая стоимость кассет делают DV «форматом выбора» для экономичной HDTV-записи. Именно в этом заключается причина того, что этот признанный ленточный формат был выбран также и в качестве средства записи сигналов видео высокой четкости HDV.

Стандарты DVD-дисков для HD

HD-DVD и Blu-ray™ — два типа будущих DVD дисков высокой четкости, между которыми в настоящее время идет ожесточенная борьба за выход на рынок. Оба используют лазеры с более короткой длиной волны, лучи которых могут быть лучше сфокусированы, и соответственно могут записывать и считывать более тонкие структуры, обеспечивая запись больших объемов данных. Благодаря тому, что информационный слой диска Blu-ray™ находится очень близко к поверхности, становится возможным работать с еще более тонкими структурами, и соответственно иметь еще большую емкость. Конечно, данная технология более подвержена царапинам и загрязнениям и требует организации нового производства.

HD-DVD является дальнейшей разработкой «Прогрессивного оптического диска» (advanced optical disc — AOD) и имеет несколько меньшую емкость, чем Blu-ray™. Расстояние между информационным слоем и поверхностью составляет 0,6 мм, так же как на обычных DVD-дисках, что делает его более устойчивым к царапинам и загрязнениям. Благодаря структуре HD-DVD, аналогичной обычному DVD диску, существующие мощности по производству DVD могут быть модернизированы с небольшими затратами и усилиями.

EBU

Европейский Вещательный Союз, EBU (European Broadcasting Union), является «зонтичной» организацией Европейских вещательных корпораций со штаб-квартирой в Женеве (www.ebu.ch). В составе EBU 74 члена из 54 стран Европы, Северной Африки и Ближнего Востока. Союз отвечает за работу сети «Евровидения», которая распространяет большую часть новостных и спортивных программ в Европе. Кроме многих других видов деятельности, Европейский Вещательный Союз занимается техническим развитием и оказывает консультативную помощь в области цифрового аудиовещания (DAB), цифрового телевидения (DVB) и телевидения высокой четкости (HDTV).

ЧАСТОТА КАДРОВ

Частота кадров (frame rate) представляет собой число полных записываемых или передаваемых изображений в секунду. В принципе, одно изображение может передаваться как полный кадр (p) или как два последовательных поля (i). Характер изображения и соответствующие процессы будут в этих двух случаях различными.

Частота кадров, как правило, определяет возможности передачи на экране движения: чем больше частота кадров, тем более быстрые движения можно передать с достаточной степенью достоверности. При малой частоте кадра возникает т.н. эффект «затвора» — быстрые движения становятся «дергаными» (именно этим объясняется типичный «кинохарактер» изображения при съемке с частотой 24 или 25 кадров в секунду). Плавно текущее видеоизображение достигается при частоте 50 кадров в секунду. Благодаря более высокой частоте полей, удвоенной по сравнению с частотой кадров, чересстрочные изображения характеризуются большой плавностью движения, что, однако, достигается ценой падения разрешения при отображении движущихся объектов.

Кроме чисто визуальных аспектов, выбор между прогрессивным (p) или чересстрочным форматом записи (i) определяется также техническими и экономическими соображениями. В частности, частота кадров при записи будет определяться такими вопросами, как «Где должен продаваться видеопродукт? (вопрос продаж) и «Какое качество должно иметь продаваемое изображение? (вопрос бюджета).

24p

Данное обозначение является синонимом видеопроизводства с частотой смены изображения 24 раза в секунду, типичной для кинематографа. Современные HD и HDV-камкордеры, такие как GY-HD100, поддерживают данный режим, чтобы дать возможность кинематографистам без всяких преобразований, «один к одному» переводить свои законченные проекты на кинопленку. Использование HDV камеры в качестве средства первичной записи существенно сокращает стоимость кинопроизводства, делая его доступным для малобюджетного сектора. Необходимым условием достижения хорошего результата является использование камеры, работающей в прогрессивном режиме, так как только в этом случае становится возможным полностью реализовать разрешение, заложенное в соответствующем HD-формате.

HD READY

Европейская Ассоциация Информационных и Телекоммуникационных Технологий и Бытовой Электроники, EICTA (European Information, Communications and Consumer Electronic Industry Technology Association), выпустила список требований, которым должны удовлетворять приемные телевизионные устройства, способные принимать HD-сигналы. Для обозначения таких устройств, используется знак «HD ready», призванный служить указателем для потенциальных покупателей, и ставящийся на аппаратуру, рассчитанную исключительно на бытовой сектор рынка.

Требуемые характеристики дисплеев, реализующих HD-отображение:

• Поддержка всех международных уровней разрешения (720 строк x 1280 пикселей и 1080 строк x 1920 пикселей (по крайней мере 720 строк)

• широкоэкранный формат экрана 16:9

• частоты кадров 50 и 60 Гц как в чересстрочном, так и в прогрессивном режиме

• интерфейсы для передачи видеосигналов с HD-качеством

• аналоговые компонентные входы (сигналы передаются по трем отдельным проводникам)

• цифровые интерфейсы стандартов DVI и HDMI, оба с системой защиты от копирования HDCP

Требуемые характеристики автономных приставок, реализующих HD-прием:

• Спутниковый прием сигналов с модуляцией DVB-S2

• декодер изображения: MPEG2 (HighProfile@MainLevel) и MPEG4 AVC (H.264), Microsoft VC-1

• декодер звука: MPEG, DolbyDigital, AAC-HE

• Изображение 1260 x 720p с частотой 50 и 60 Гц и 1920 x 1080i с частотой 50 и 60 Гц

• Выход HDMI для сигналов телевидения высокой четкости HDTV (изображение и звук)

HDCP

Система Защиты Широкополосного Цифрового Контента, HDCP (High Bandwidth Digital Content Protection) представляет собой процедуру шифрования для цифровых HD видео интерфейсов. Система HDCP предназначена для предотвращения копирования HDTV-программ.

HDMI

Мультимедийный Интерфейс Высокой Четкости, HDMI (High Definition Multimedia Interface) — полностью цифровой интерфейс для передачи изображений высокого разрешения, и аудиоинформации. Видео часть HDMI основана на стандарте DVI и совместима с ним по нисходящей линии. Большая часть оборудования поддерживает в интерфейсе HDMI процесс шифрования HDCP. В то же время HDCP не является обязательной частью HDMI.

HDTV

HDTV означает High Definition Television, т.е. Телевидение Высокой Четкости (ТВЧ) — совокупность новых цифровых технологий записи и воспроизведения звука и изображения. В силу отсутствия до сих пор единого международного стандарта по определению HDTV, любое разрешение выше существующего на сегодня числа строк (625 в PAL/SECAM 625 или 525 в NTSC) может обозначаться как HDTV. Формат экрана 16:9 в сочетании с высоким разрешением практически полностью приближает изображение HDTV к тому, что привыкли видеть кинозрители.

HDCAM

HDCAM — цифровой видеоформат, чьи механические характеристики основаны на формате digital-betacam. При разрешении 1920 x 1080 пикселей и ширине экрана 16:9, HDCAM обеспечивает скорость передачи 185 Мбит/с в режиме 24p. После предварительной фильтрации (сокращение полосы до 23 МГц и числа пикселей по горизонтали до 1440 вместо 1920), данные сохраняются в сжатом формате, позволяющем уместить их на ленте с металлопорошковым покрытием толщиной 14 микрон. Лента HDCAM способна обеспечить аудиоформат Dolby E и может содержать на выбор 16 различных языков сопровождения в режиме моно, или 8 различных языков в режиме стерео, или два языка в режиме 5.1 Dolby Digital и два других языка — в Dolby Surround.

HDSDI

HDSDI означает High Definition Serial Digital Interface, т.е. Последовательный Цифровой Интерфейс Высокой Четкости. HDSDI — профессиональный интерфейс для передачи несжатых HD-сигналов по коаксиальному кабелю. Скорость передачи составляет 1.5 Гбит/с, длина кабеля может достигать 100 м. При этом HDSDI может использовать существующие кабели для интерфейса SDI (Serial Digital Interface), что упрощает переоборудование студий. Однако, такие компоненты как платы приема сигналов для систем монтажа оказываются в данном случае существенно дороже по сравнению с IEEE1394.

IEEE1394

Интерфейс для цифровых данных, известный также как FireWire™. Может использоваться для подключения периферийных устройств компьютера, таких, как жесткий диск. Свою популярность, однако, завоевал в основном благодаря применению в качестве недорогого интерфейса для подключения камкордеров и периферийных устройств в системах нелинейного монтажа. Данные передаются в сжатом виде как DV (25 Mbit) или HDV (19,7 Мбит/с или 25 Мбит/с).

HDV

Формат Видео Высокой Четкости (high definition video — HDV) представляет собой комбинацию технологий HD и DV. В формате HDV, видеосигналы высокого разрешения записываются с использованием MPEG2-компрессии (HD-MPEG) на обычную кассету mini-DV.

Рекордер HDV ведет запись с постоянной скоростью передачи. В режиме HDV-1 (720p) скорость передачи составляет 19 Мбит/с, в HDV-2 (1080i) — 25 Мбит/с. Сгенерированные данные могут передаваться в реальном времени через кабель FireWire на компьютер (настольный или ноутбук) для последующего монтажа.

ДАТЧИКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Датчики изображения типа CCD или CMOS представляют собой матрицы, или чипы, состоящие из индивидуальных пикселей, каждый из которых в зависимости от падающего на них светового потока вырабатывает определенное аналоговое напряжение (заряд), преобразуемое затем в цифровую величину. Таким образом, съемка в своей основе — всегда аналоговый процесс, поскольку любые средства цифровой съемки всегда имеют аналоговые компоненты. С теоретической точки зрения, процесс можно сравнить с цифровым сканированием кинофильма на пленке, заключающимся в оцифровке аналогового сигнала яркости, хотя конечно, результаты фотохимического и электронного процесса будут различаться по эстетическому воздействию на зрителя.

Исходные выходные сигналы изображения с трех CCD-матриц в камере представляет собой, как правило, сигналы трех основных цветов RGB (красный, зеленый, голубой). Указанные сигналы преобразуются затем внутри системы в компонентные сигналы YUV, где Y есть сигнал яркости, а U и V — цветоразностные сигналы (сигналы цветности). Компоненты YUV вычисляются на основе компонент RGB по формуле:

K

K означает примерно 1000 пикселей по горизонтали. 2K означает 2048 пикселей по горизонтали x 1536 пикселей по вертикали, что составляет половину от разрешения 35-мм кинопленки. Разрешение по горизонтали в телевидение высокой четкости HDTV (1920 пикселей) практически равно 2K.

ФОРМАТЫ КАДРА

«Формат кадра» (format) определяется как устанавливаемое стандартом cоотношение между высотой и шириной изображения. Количественно этому соответствует величина относительной ширины экрана (aspect ratio). Отношение ширины экрана к высоте в обычном телевизионном стандарте PAL/SECAM составляет 4:3, или 1:1.33. Это же отношение в HDTV (широкоэкранный формат) составляет 16:9 или 1:1.78. Поскольку эта величина отличается от международного кинематографического стандарта 1:1.85 только на 4%, данный формат очень близок к тому, к чему привыкли кинозрители.

При показе изображения формата 16:9 на телевизионном экране 4:3, изображение должно быть масштабировано. Масштабирование с формата 16:9 на телевизионный формат 4:3 при сохранении истиной относительной ширины изображения носит название Letterbox. В этом случае размер занимаемой изображением части экрана уменьшается за счет появления сверху и снизу темных полос, т.е. часть полезной площади экрана пропадает.

Сводка возможных значений относительной ширины экрана:

ПИКСЕЛЬ

Пиксель (pixel) — наименьший элемент цифрового изображения в растровой графике. Имеет квадратную форму. «Pixel» — составное слово из слов «picture» (изображение) и «element» (элемент). Физический размер пикселя не устанавливается пользователем, а определяется характеристиками отображающего устройства. Чем больше пикселей имеет отображающее устройство, тем более тонкие детали изображения могут быть на нем показаны.

ТЕХНОЛОГИИ ОТОБРАЖЕНИЯ

В современных технологиях отображения HDTV сигналов, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) уже не используются, поскольку такое оборудование с диагональю более 1 метра было бы слишком тяжелым и дорогим. Вместо этого, превалирующими технологиями в секторе плоских экранов стали плазменные и жидкокристаллические тонкопленочные (LCD/TFT) панели.

Обе вышеуказанные технологии имеют в основе один общий принцип, а именно то, что в отличие от экранов на электронно-лучевых трубках, они не отображают чересстрочные сигналы. На первом этапе формирования изображения, поступающие видеосигналы начинают записываться в специальные ячейки памяти, и не отображаются на экране до тех пор, пока в памяти не будет накоплен весь кадр. После этого кадр начинает отображаться весь целиком, и отображается до тех пор, пока во вторую половину памяти заносится следующий кадр. Далее две половины памяти меняются ролями, и процесс повторяется снова и снова. Поскольку смена кадров происходит в считанные мгновения, изображение в целом остается более-менее статичным и свободным от мерцаний даже при частоте 50 или 60 кадров в секунду. Однако, при подаче на такие дисплеи чересстрочных сигналов, оба чересстрочных поля должны сначала быть помещены в свою отдельную область памяти и подвергнуться специальной обработке по удалению чересстрочной структуры, чтобы избавится от «гребешкового» и других аналогичных эффектов, присущих чересстрочной развертке. Качество, с которым это будет выполнено, очень сильно зависит от схемотехнических решений, реализованных в дисплее, т.е. о цены его электронных компонентов — а значит, и от цены всего дисплея. Поскольку прогрессивные сигналы не содержат полей, они могут записываться сразу в отображаемую память, а значит, прогрессивные сигналы могут отображаться относительно простыми дисплеями без ущерба для качества.

Плазменные Дисплеи (Газо-разрядные Технологии)

Плазменная технология заключается в активизации отдельных, очень маленьких газоразрядных ячеек (пикселей), заполненных инертным газом и имеющих люминесцентное покрытие. Таким образом, каждая ячейка представляет собой миниатюрную неоновую лампу. Фактически, пиксель состоит из трех элементом, каждый из которых имеет люминофор, светящийся одним из основных цветов — красным, зеленым или синим при возбуждении ультрафиолетовым излучением. При прохождении через требуемый элемент электрического тока, последний вызывает в газе разряд, аналогичный разряду в неоновой трубке, в результате чего возникает ультрафиолетовое излучение, которое в свою очередь заставляет светиться люминофор. Все это происходит несколько сот раз в секунду и накладывает очень высокие требования на работу управляющей электроники, поскольку «загоревшийся» пиксель должен быть погашен, когда нужно, в считанные мгновения. Плазменные панели — наиболее дорогой, относящийся скорее к предметам роскоши, тип современных плоских экранов.

Особенности:

• высокая яркость (богатые цвета)

• выдающаяся четкость изображения

• высокий контраст даже при солнечном свете

• хороший черный даже в темном помещении

• превосходное сохранение геометрии изображения и сведения цветов, даже на краях

• Возможность очень легких и тонких конструкций

• широкий угол просмотра

• отсутствие последействия изображения

• большие размеры до 80 дюймов (= примерно 2 м по диагонали); готовятся к выпуску и модели больших размеров

Жидкокристаллические дисплеи, LCD (Liquid Crystal Display)

Технология LCD основана на жидких кристаллах, и кроме других разнообразных приложений, используется также в экранах для ноутбуков и настольных компьютеров. Жидкокристаллический экран состоит из двух стеклянных пластин, между которыми помещается разделитель. Вблизи верхней пластины, пикселы представляют собой микроскопические прозрачные электроды, каждый из которых управляется своим собственным, супер-тонким TFT-транзистором (thin film transistor — тонкопленочный транзистор). Пространство между стеклянными пластинами заполнено жидкокристаллическим веществом. Перед пластинами находится очень тонкая пленка поляризационного фильтра, пропускающая свет только одного определенного направления поляризации. Сильный источник света, расположенный за задней стеклянной панелью, направляет на панели постоянный световой поток. В зависимости от величины приложенного заряда, управляющего TFT-транзистором, кристаллы изменяют направление своей ориентации в пространстве, и таким образом, меняют поляризацию проходящего через них света, а соответственно и силу доходящего до зрителя светового потока (сильный, слабый, полное отсутствие потока). Цвет изображения обеспечивается соответствующими цветовыми фильтрами.

Особенности:

• практически никакой потери качества за весь срок службы

• низкая потребляемая мошность (до 150 Ватт)

• отсутствие излучения, кроме светового

• изображение без помех и мерцаний

• высокое разрешение

• отличная яркость (даже в дневное время)

• неотражающий экран

• подходит в качестве компьютерного монитора

• низкий уровень звукового шума

• экран не «прожигается» даже от долгих неподвижных изображений

ПРОЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Хотя сила светового потока измеряемая в люменах Ansi, наряду с разрешением (числом пикселей) и является важнейшим параметром для презентаций, не стоит забывать, что в случае показа видеоизображений, особенно высокой четкости — HD, весьма важную роль, гарантирующую естественность изображения, играют и такие факторы как контрастность, колориметрические характеристики, однородность белого поля и отображение движения на экране. С другой стороны, для видео вполне достаточен будет и выходной поток в 600-1000 люмен Ansi, поскольку чаще всего видео показывают в (частично) затемненных комнатах. Аналогично, ни в коей мере не стоит недооценивать и конструкцию и качество самого экрана.

Известны три типа проекционных технологий — DLP, LCD и LCOS. Технология D-ILA, используемая в проекторах JVC, является формой технологи LCOS, и была разработана в США совместно с фирмой Hughes.

Проекционная технология DLP
(Digital Light Processing — Цифровая Обработка Света)

Центральным элементом проекционной технологии DLP является специальный чип, работающий в качестве оптического переключателя и состоящий из миллионов мельчайших зеркал из высоко-отражающей фольги. Электронные схемы, управляющие чипом, вызывают многократные отклонения микрозеркал в направлении светового потока, идущего от источника; длительность каждого отклонения определяется требуемой яркостью. Проектор DLP содержит три оптических полупроводниковых чипа, каждый из которых формирует свое изображение с помощью «цифрового отражающего устройства» (digital mirror device (DMD)), после чего все три изображения совмещаются вместе, образуя единую пиксельную структуру. Технология DLP особенно хорошо была принята в области цифровой рекламы, рекламных трейлеров к кинофильмам, для презентаций и репортажей в прямом эфире. Некоторые проекторы даже обеспечивают параллельный просмотр на расщепленном экране сразу кино и видеоизображения — например, для сравнения качества. Самое высокое разрешение, реализованное на сегодня в проекторах DLP — 2048 x 1080 пикселей. Для домашнего сектора рынка предлагается одно-чиповая модель. Плавность движения на экране в DLP технологиях требует использования достаточно сложной система управления чипами.

Особенности:

• высокий контраст

• высокая яркость

• высокое разрешение

Жидкокристаллические проекторы LCD (Liquid Crystal Device)

Технологию LCD-проекции можно сравнить с традиционной проекцией пленочных слайдов. Свет от сильной проекционной лампы проходит через жидкокристаллический дисплей. Главным элементом системы, непосредственно формирующим изображение, является TFT-панель из тонкопленочных транзисторов. В зависимости от состояния включения транзисторов, электроды на панели меняют поляризацию света, проходящего через жидкие кристаллы. Свет затем проходит через поляризационные фильтры, благодаря чему на экран попадает разное количество света. Первым жидкокристаллическим проектором, работающим в «родном» HDTV-формате (1920 x 1080) является проектор Sanyo PLV-HD10. Разрешение достигается тремя 1.65-дюймовыми большими жидкокристаллическими панелями формата 16:9.

Особенности:

• Яркость, сравнимая с кинопроекцией

• Возможность использования вспомогательных объективов

• большой диапазон фокусных расстояний (сменные объективы)

• малый вес (возможна подвеска под потолок)

Технология LCOS (Liquid Crystal On Silicon — Жидкие Кристаллы на Кремнии)

Технология LCOS — дальнейшее элегантное развитие технологии LCD, использующее либо трех-чиповые — для кинозалов, либо одночиповые решения для домашних кинотеатров. В технологии LCOS используется тонкая жидкокристаллическая пленка, лежащая на хорошо отражающей алюминиевой поверхности. Свет от лампы проходит через поляризационный фильтр, падает на чип, и отражаясь от него, снова проходит через поляризационный фильтр, формируя изображение. Электронные схемы в таких устройствах встроены непосредственно в чип.

Особенности:

• Низкая стоимость

• Высокий уровень яркости

• Компактность и малый вес, возможность работы от батареи

Проекция D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier- Прямое Управление Светоусилением Изображения)

Компания JVC разработала принцип D-ILA на базе ILA-технологии, (Image Light Amplifier), что можно перевести как «Светоусиление Изображения». В чипе D-ILA, отражающий элемент, жидкокристаллический слой и управляющая микросхема объединены в один элемент. Световой поток делится светоделительными призмами и проецируется объективами на устройства, отвечающие каждый за свой цвет. Индивидуальнее кристаллы жидкокристаллического слоя в выравниваются в том же направлении, в котором световой поток проходит через элементы чипа (фазовая модуляция света). Чип отличается высочайшей плотностью пикселей и обеспечивает чрезвычайно высокое разрешение (имеется прототип до 8K), свободное от всяких эффектов типа «антимоскитной сетки».

Особенности:

• высокий уровень яркости

• возможность очень высокого разрешения

• возможность достижения естественной цветопередачи с не-ксеноновыми лампами

• отсутствие видимой пиксельной структуры

• малое последействие изображения

• малая температурная чувствительность

• встроенное программное обеспечение для декодирования и декомпрессии файла киноматериала

РАЗРЕШЕНИЕ (RESOLUTION)

Разрешение определяется числом активных строк по вертикали и числом пикселей по горизонтали. Если мы умножим число строк на число пикселей по горизонтали, то получим разрешение, выраженное через число пикселей. Чем больше пикселей, тем более тонкие детали изображения можно будет увидеть. HD-сигнал высокой четкости формата 1080 строк x 1920 пикселей содержит в четыре или пять раз больше информации, чем обычный телевизионный сигнал. В терминологии, принятой для кинематографа, такое разрешение обозначается как 2K.

SD(TV)

Телевидение Стандартной Четкости (Standard Definition Television). Термин относится к существующим телевизионным форматам с разрешением 576i и 480i — другими словами, это классическое телевидение с цветовой модуляцией в стандартах PAL, SECAM и NTSC.

Магнитная лента: DVCProHD
DVCProHD — формат записи на магнитную ленту фирмы Panasonic, являющийся дальнейшим развитием DVCPro. В связи с необходимостью записи более высокого цифрового потока, скорость ленты увеличена в четыре раза. Как и для всех версий формата DVCpro, компрессия DVCproHD основана на алгоритме DV. Несжатые HD-сигналы распределяются по четырем устройствам сжатия DV, работающим параллельно, которые все вместе сжимают сигнал с коэффициентом1:6.7. Результирующий поток данных составляет 100 Мбит/с.

Магнитная лента: HDV
HDV- формат, в котором в качестве средств записи HD материалов используются кассеты DV. Увеличение объема записываемых материалов достигается не за счет большей скорости ленты, а за счет более эффективной, по сравнению с DV, схемой MPEG2-компрессии, позволяющей снизить бит-рейт до 25 Мбит/с и ниже. Результат — возможность записать на одну кассету miniDV до 60 минут HDV-материала.

Жесткие диски
Видеорекордер Firestore™ DR-HD100 — классический пример реализации новых дисковых технологий , связанных с записью видео данных непосредственно в виде DV или HDV файлов. Для получения прямого доступа к файлам на системе монтажа, пользователь может выбрать формат записи, совместимый с имеющейся у него монтажной системой — например Quicktime™ для Apples™ Final Cut Pro™ или OMF для Avid™ и т.д. (Иногда такую функцию называют DTE (direct to edit — «сразу на монтаж»)) (См. DTE). При подключении к системе монтажа рекордер начинает работать как обычный жесткий диск, отображаясь в обозревателе Explorer или на рабочем столе. В качестве файловой системы используется FAT32, совместимая практически со всеми операционными системами и платформами — Windows™, Apple ™ и Linux (любая из них без всяких проблем читает и записывает данные на жесткий диск, форматированный системой FAT32). Привлекательность хранения данных на жестком диске связана с возможностью сэкономить время за счет исключения процедуры «захвата» материала, а также с новыми функциями, такими как «непрерывная петля записи» (loop recording). Например, Вы всегда можете установить длительность петли две минуты. В этом режиме, материал из петли реально идет в запись только при нажатии пусковой кнопки, и помещается непосредственно перед дальнейшей регулярной линейной записью.

Таким образом, потеря важного материала из-за слишком позднего начала съемки становится невозможной, поскольку петля уже содержит материал, снятый до нажатия на кнопку пуска. Благодаря высокой емкости современных жестких дисков, появились видеорекордеры, рассчитанные на 8 и более часов записи. Рекордер DR-HD100 в сочетании с камерой JVC GY-HDxxx отображает непосредственно в видоискателе камеры такую важную информацию, как оставшееся свободное дисковое пространство и статус записи, освобождая оператора от необходимости смотреть на DR-HD100.

СТАНДАРТ

Стандарт на запись, передачу и воспроизведение изображений высокой четкости определяется числом строк, числом пикселей на строке и частотой кадров. Согласно самой концепции «стандарта», стандарт есть общее описание и определение общепризнанных и апробированных базовых технологий в определенной области приложений. Стандарт всегда должен быть ограничен жесткими техническими нормами, и должен быть определен ясно, и в то же время определение должно иметь общий характер. Таким образом, стандарт сам должен отвечать некоторым нормам, в то же время нормой не являясь. На сегодняшний день, ни одного общемирового стандарта на телевидение высокой четкости HDTV так и не установлено.

«БЕЗЛЕНТОЧНЫЙ» (TAPELESS)

Слово, являющееся синонимом записи материала стандартной (SD) и высокой (HD) четкости на носитель, в котором не используется магнитная лента. Доступными на сегодня альтернативами ленте являются оптические носители, например XDCAM™, жесткие диски (Firestore™) и твердотельные накопители (SD Card, P2™).

Преимуществом безленточных методов работы является быстрый доступ к записи без необходимости передачи материала в реальном времени с ленты на монтажную систему, и возможность сохранения дополнительной сопровождающей информации, такой, как метаданные (meta data). Типичной системой для безленточной записи является видеорекордер на жестком диске DR-HD100. Аппарат обеспечивает до 8 часов записи и возможность прямого доступа к записанному материалу через интегрированный интерфейс FireWire.

ТРАНСПОНДЕР

Транспондер (transponder) представляет собой размещенный на спутнике высокочастотный приемо-передающий канал, функция которого состоит в приеме сигнала, поступающего с наземной станции, преобразовании его в сигнал другой частоты, и передаче на Землю на новой частоте. Сегодняшние спутники имеют большое число транспондеров. Во времена аналоговой передачи, один транспондер позволял передавать только одну телевизионную, или несколько звуковых программ.

Использование в цифровых технологиях мультиплексирования, или уплотнения, позволяет в сжатой форме передавать через один транспондер множество телевизионных и аудио программ. Чем выше степень сжатия сигналов, тем больше программ можно передать, и тем ниже будет стоимость передачи. Однако, к сожалению, в ряде случаев результатом является низкое качество программ.

При скорости передачи 27Мбит/с, обеспечиваемый транспондером, через него можно передать 6-8 программ стандартной четкости с потоком 3-6 Мбит/с на каждую (MPEG2 компрессия). В то же время HD-программа, в случае MPEG2 компрессии, потребует 16-19 Мбит/с, что сразу займет большую часть полосы. В этом случае, эффективное применение транспондеров для передачи HD- программ возможно только при использовании такой технологии сжатия, как MPEG4/H.264.

СТАНДАРТЫ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ (МЕЖДУНАРОДНЫЕ, СТАНДАРТНОЙ ЧЕТКОСТИ)

Любая телевизионная передача со станции на приемник связана с кодированием аудио и видеоданных, в том числе и с кодированием цветовой информации. Среди возможных систем передачи цветного изображения (или, на техническом жаргоне, систем «модуляции»), доминирующими на сегодня в мире являются три:
PAL (Phase Alternating Line — система со сменой фазы через строку),
SECAM (Sequentiel Couleur а Memoire (фр.) = Sequential Colour with Temporary Storage (англ.) — система с последовательной передачей цветов с памятью)
и NTSC (National Television Standards Committee — Система Национального Комитета по Телевизионным Стандартам (США)).

ТВ-ПЕРЕДАЧА (HDTV, МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ)

Характеристики HDTV-передачи определяются числом строк развертки, частотой кадров, частотой строк, сигналами цветности, схемой цветовой дискретизации и стандартом сжатия. Несмотря на то, что Международный Консультативный Комитет по Радиовещанию, CCIR (International Consultative Radio Committee) еще в 1986 начал разработку международного унифицированного производственного стандарта для будущего телевидения высокой четкости, общего соглашения на международном уровне достичь до сих пор так и не удалось. Для высококлассных high-end приложений обсуждается два различных стандарта — 1080i и 720p. Одновременно имеется возможность работать и с 1080p, хотя последний, требуя в два раза большей скорости передачи по сравнению с 1080i и 720p, в настоящее время для вещания экономически невыгоден. С точки зрения разрешения, стандарты 1080i и 720p примерно равноценны. Различие в том, что 1080i обеспечивает несколько лучшее разрешение при отображении неподвижных объектов, а 720p лучше отображает подвижные изображения и свободен от артефактов, связанных с чересстрочной разверткой.

При использовании существующей схемы сжатия MPEG2 MP@HL, HD-каналы требуют примерно вчетверо больше передающей мощности по сравнению с обычными каналами. Будущими технологиями видео кодирования при передаче цифровых HDTV сигналов, с еще более сильной компрессией, являются MPEG4/H.264 или даже SMPTE VC-1.

Международные системы передачи HDTV:

ПЕРЕДАЧА HDTV СИГНАЛОВ ЧЕРЕЗ DVB-S2 (DIGITAL VIDEO BROADCAST — SATELLITE 2)

Термин DVB-S2 возник в связи с распространением HDTV-программ посредством спутникового вещания. Новый стандарт модуляции DVB-S2 является дальнейшим развитием DVB-S с улучшенной схемой исправления ошибок (т.н. прямое исправление ошибок — forward error correction, FEC) и схемой модуляции, обеспечивающей большую плотность данных. Таким образом, объем данных, передаваемых через транспондер, можно будет увеличить на 40%. При передаче HDTV в формате 720p с кодированием MPEG4 или WMV9-(VC1) с потоком 8 Мбит/с на программу, число передаваемых через транспондер программ может достичь шести. Кроме того, система DVB-S2 даст возможность вести региональное вещание посредством адаптивного кодирования и модуляции (ACM).

С новыми стандартами модуляции DVB-S2 и кодирования MPEG4, Европа получает самую передовую на сегодня в мире HDTV-систему. Прием в DVB-S2 осуществляется аналогично DVB-S, однако телевизор или приемное устройство в этом случае должны вместо разъема Scart иметь разъем интерфейса HDMI с возможностью приема HDTV-сигналов. Разъем DVI на телевизоре и разъем HDMI на приемнике могут соединяться через адаптер. Существующие платы приемников DVB-S способны принимать сигнал HDTV при установке в быстродействующий компьютер, и могут даже обеспечить запись программ на жесткий диск. Однако, при сегодняшних способах MPEG2-кодирования, диск заполнится очень быстро — два часа фильма потребуют 14 Гбайт дисковой памяти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Телевидение высокой четкости HDTV приходит в Европу, хотя в Японии, США и Южной Корее оно уже стало частью повседневной жизни. С целью будущего продвижения на рынок, многие небольшие фирмы — производители видеопродукции рассматривают возможность инвестиций в новое HD-оборудование.

Сильное ценовое давление в производстве фильмов требует принятия экономически эффективных решений. Именно к таким можно отнести концепцию ProHD от JVC, обеспечивающую реализацию небольших малобюджетных проектов при высочайшем уровне качества. Цель JVC всегда состояла в том, чтобы предоставить пользователям простой, и в то же время эффективный и недорогой доступ к существующим видеотехнологиям. Вот почему компания JVC уверена, что любой из продуктов ProHD способен дать превосходные результаты как в среде высокой четкости, HD, так и при работе в формате DV, обеспечивая тем самым плавный переход от сегодняшних технологий стандартной четкости к завтрашнему HD-производству.

Надеемся, этот маленький буклет упростит для Вас принятие решений, и желаем Вам всяческих успехов в Вашей работе в области высоких технологий.