Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового вещательного телевидения

Подождите немного. Документ загружается.

171

4.4. ЦИФРОВОЙ КИНЕМАТОГРАФ

Быстрое развитие электронно-оптических технологий на рубеже ХХ

— ХХI столетий обусловило прогресс в создании электронных цифро-

вых средств записи, преобразования и отображения информации. По-

явились технологии, позволяющие сформировать, записать и воспро-

извести высококачественное цветное изображение с объемным звуко-

вым сопровождением. На их основе начала развиваться новая область

— цифровой кинематограф (D-cinema), благодаря которому появилась

возможность создавать фильмы в цифровом виде, близкие по качеству

к оптическим изображениям, передавать информацию в виде файлов

на неограниченное расстояние по каналам связи вместо традиционных

методов распространения и доставки фильмов для кинотеатров и вос-

производить их также в домашних условиях. Отметим, что перспекти-

вы электронного кинематографа обсуждались в нашей стране задолго

до создания системы ТВЧ [4.320, 4.321].

Можно отметить следующие основные преимущества цифрового

кинематографа по сравнению с традиционной кинопленочной техно-

логией:

ускорение процесса съемок и монтажа материала;

простота монтажа и редактирования;

высокое качество изображения даже во многих случаях при небла-

гоприятных световых условиях съемки;

100 % качество эталонной копии при кинопоказе;

гарантия сохранности исходных материалов и копий в течение дли-

тельного времени (порядка 100 лет);

высокое качество конечной продукции и низкая себестоимость про-

изводства по сравнению с затратами на пленочный кинематограф;

простота доставки копий в кинотеатры с использованием цифровых

сетей вещания и телекоммуникаций;

высокая надежность съемочной и проекционной аппаратуры.

До принятия единого стандарта ТВЧ (Рекомендация ВТ.709-4) в ви-

деопроизводстве допускались только два значения частоты полей — 50

и 60 Гц, хотя для значительной части телепрограмм используют 35-мм

и 16-мм фильмы, снятые с частотой 24 кадр / с. В случае чересстрочно-

го разложения ТВ изображения преобразование этих фильмов в 60 Гц-

видеосигнал обычно осуществлялось способом протяжки ленты «3:2»,

согласно которому два ТB поля формируются из первого кинокадра,

а еще три — из второго кинокадра. В результате процесса повторе-

ния возникает подергивание движущихся объектов с частотой 12 Гц.

•

4.4. ЦИФРОВОЙ КИНЕМАТОГРАФ

172

ГЛАВА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТВЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЙ

50 Гц - видеосигнал формируется посредством увеличения скорости про-

тяжки ленты на 4 %. Применение общего формата и прогрессивного

разложения изображения позволяет избежать этих искажений путем

преобразования параметров цифрового сигнала изображения в зависи-

мости от требуемой частоты кадров.

Была предусмотрена возможность передачи сигнала изображения

ТВЧ с прогрессивным разложением и частотой кадров 24 Гц через ин-

терфейс, предназначенный для чересстрочного видеосигнала. Для этого

каждый кадр исходного сигнала разделяется на два сегмента с четны-

ми и нечетными строками и удваивается частота кадров, осуществляя

таким образом преобразование сигнала в псевдочересстрочный сигнал

с нумерацией строк, идентичной принятой в стандартном последова-

тельном цифровом интерфейсе.

С принятием нового варианта Рекомендации ВТ.709-4 существенно

упростилась задача преобразования стандартного фильма в электрон-

ный эквивалент, предназначенный для вещания. Операции киномонта-

жа программы, включая видеоэффекты, стало возможным выполнять

с использованием полученного видеосигнала без искажений изобра-

жения. Это важно, поскольку примерно половина всех новых фильмов

содержит фрагменты, созданные с помощью компьютеров. Более того,

полностью электронное производство фильмов предоставило киноре-

жиссерам большую свободу творчества.

В области кинопроката влияние нового международного стандар-

та на киновидеопроизводство оказалось поистине революционным.

Кинопрокатные организации, еще использующие кинопленку, могут

получать по каналам связи электронные «фильмы» и на месте изго-

тавливать «целлулоидные» копии высокого технического качества.

Другая перспективная возможность — организация видеопроката

в мировом масштабе с показом ТВЧ изображений на проекционных

видеоэкранах.

Применение частоты 24 кадр / с обеспечивает не только упрощение

преобразования фильмов в видеосигнал. Ожидается, что с такой часто-

той будет производиться и видеосъемка. Создатели программ получат

еще одно средство для «бесшовного» объединения изображений от раз-

личных источников.

Особо важно отметить, что еще не успели высохнуть чернила на за-

ключительном тексте стандарта, как он сразу же энергично был подхва-

чен многими ведущими фирмами мира, и уже на таких авторитетных

выставках, как IВС’99 и NАВ’2000, демонстрировались как первые

173

отдельные образцы, так и целые технологические комплексы аппара-

туры, созданные в соответствии с новой рекомендацией.

Цифровой кинематограф — это электронно-цифровой комплекс

с современными носителями информации, которые при максимальной

компактности обеспечивают запись полнометражного фильма с высо-

кокачественным звуковым сопровождением и, при необходимости,

с другими эффектами, воздействующими на различные органы чувств

зрителя.

Цифровой кинематограф дает возможность существенно снизить

расходы на производство копий для кинопроката, затраты на изготов-

ление которых в среднем составляют 2000-3000 долларов США за каж-

дую копию, и на доставку этих копий в кинотеатры. Количество копий

при тиражировании фильмов может быть сколь угодно большим с пол-

ным сохранением исходного высокого качества изображения и звука.

Качество копий остается высоким и при их хранении на различных но-

сителях, например, на цифровых лазерных видеодисках, магнитных

дисках и цифровых магнитных лентах.

Заметно уменьшаются также расходы на доставку копий в киноте-

атры. Для этого могут использоваться спутниковые и наземные сети

связи и другие средства телекоммуникаций. В условиях России весьма

эффективной может оказаться доставка копий в любое количество кино-

театров по каналам связи или по каналам «вездесущего» ТВ и звукового

вещания. В перспективе в каждом кинотеатре можно будет получать

любые материалы из любой точки Земли с помощью Internet.

Быстрое развитие электронно-оптических технологий определило

перспективу развития современного кинематографа, сделав его совре-

менным зрелищным мероприятием, совместимым практически со всеми

известными источниками информации при сохранении высокого качес-

тва изображения на экране и объемного звукового сопровождения.

Вопросы цифрового кинематографа неоднократно рассматривались

на собраниях Управляющего комитета 6-й ИК. По поручению комитета

Вице-председатели 6 ИК J. Flaherty (NABA, США), J. Kumada (Япония)

и V. Stepanian (Иран) подготовили отчет, в котором обсуждалась циф-

ровая технология производства программ цифрового кинематографа

с использованием студийных камер ТВЧ с форматом разложения изоб-

ражения 1080 / 1920 / 24Р и определялась роль 6-й ИК в исследованиях

в данной области [4.110]. В нем предлагалось разработать новый Вопрос

изучения и определить основные технические параметры программ циф-

рового кинематографа с учетом их сопоставимости с характеристиками

4.4. ЦИФРОВОЙ КИНЕМАТОГРАФ

174

ГЛАВА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТВЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЙ

изображений на 35-мм кинопленке. Для координации исследований

в данной области было предложено создать Целевую группу, задачи

которой включали разработку проекта новой Рекомендации. Рассмат-

ривалась возможность включения изучения отдельных аспектов циф-

рового кинематографа в мандаты Рабочих групп 6-й ИК.

Для общего руководства исследованиями в данной области Управля-

ющий комитет 6-й ИК создал «эд-хок»-группу по цифровой кинематог-

рафии под председательством V. Stepanian (Иран), первый отчет кото-

рой был посвящен задачам группы, включающим определение термина

«цифровой кинематограф (D-cinema)», применения и характеристики

этой службы, предложения по методике оценки качества изображений

на 35-мм кинопленке и диаграмме, иллюстрирующей процесс форми-

рования, постпроизводства, распределения, приема и отображения

сигналов от «входа до выхода» [4.111].

В октябре 2001 года 6-я ИК организовала новую Целевую группу

ЦГ 6 / 9 по изучению цифрового кинематографа под председательством

J. Flaherty (NABA, США) [4.75, 4.112] и рассмотрела проект первого

Вопроса изучения этой службы [4.76]. В нем учитывалось, что фор-

мирование, производство, постпроизводство, запись, кодирование,

шифрование, объединение сигналов кинопрограмм с метаданными,

доставка программ с помощью средств наземного и спутникового ве-

щания и другие аспекты службы могут быть предметом исследова-

ний различных Рабочих групп 6-й ИК. В рамках Вопроса необходимо

было изучить характеристики и методы оценки качества изображения

и звука, возможность обеспечения требуемого субъективного качест-

ва изображения в фотографии и при производстве и постпроизводстве

программ цифрового кинематографа с помощью унифицированной

системы ТВЧ. Предусматривалось также исследование форматов циф-

ровой записи сигналов программ, методов копирования изображений

электронного кинематографа на 35-мм кинопленку и других аспектов

службы, включенных в задачи Рабочих групп. На основе указанного

выше проекта был разработан новый Вопрос изучения 15 / 6 «Вещание

цифрового кинематографа (D-cinema)», принятый на собрании 6-й ИК

в феврале 2002 года.

Предложения Председателя ЦГ 6 / 9 по программе и методам работы

группы [4.116] обсуждались администрациями стран, в Североамери-

канской ассоциации вещателей (NABA), Обществе кино- и телеинжене-

ров (SMPTE), Техническом комитете Всемирного вещательного союза

(WBU) и других организациях, комментарии которых [4.57, 4.61, 4.67,

175

4.69, 4.82, 4.83, 4.123, 4.137, 4.148, 4.154] позволили уточнить и конк-

ретизировать области исследований службы цифрового кинематографа

в 6-й ИК и ЦГ 6 / 9, включая разработку используемой терминологии.

Первое собрание ЦГ 6 / 9 состоялось в марте 2002 года. На нем были

обсуждены наиболее важные аспекты цифрового кинематографа

[4.125]. Учитывалось, что новая служба, базирующаяся на исполь-

зовании цифровых ТВ технологий, должна обеспечивать коллектив-

ный просмотр программ, полученных в электронном виде, на экранах

в стандартных условиях кинотеатра и предоставлять возможность на-

блюдения изображений, соответствующих по субъективному качеству

изображениям на кинопленке. На собрании был представлен предва-

рительный проект новой рекомендации с требованиями, предъявля-

емыми при выборе цифровых видеосистем для применения в данной

службе, включая обеспечение оптимального угла рассматривания

изображения на киноэкране и возможность восприятия мелких де-

талей зрительным аппаратом человека при различных расстояниях

от экрана [4.119, 4.125].

Исследования РГ 6Q показали тождественность субъективного качес-

тва проецируемых на киноэкран изображений на 35-мм пленке и изоб-

ражений ТВЧ с форматом прогрессивного разложения 1920 / 1080 / 24Р

по Рекомендации МСЭ-Р ВТ.709 и подтвердили возможность примене-

ния технологии ТВЧ в цифровом кинематографе [4.118, 4.125]. Иерар-

хия соответствующих форматов цифрового телевидения, компонентами

которой являются ТВЧ и стандартное телевидение, была предложена

Ассоциацией NABA (США) [4.141]. Возможность использования средств

телевидения со сверхвысокой четкостью в цифровом кинематографе

отмечалась в [4.60, 4.146]. Проекты первой рекомендации по требова-

ниям к применениям технологии изображений со сверхвысокой чет-

костью, включая цифровой кинематограф, были предложены в РГ 6Р

в сентябре 2001 года [4.93, 4.94].

Администрация Канады предложила классифицировать использо-

вание средств цифрового кинематографа в зависимости от характера

программы (кинофильм, спорт, концерты и т. п.), размеров проекци-

онного киноэкрана и соответствия изображений по качеству изобра-

жениям на 16-мм, 35-мм и 65-мм кинопленке [4.117]. Было отмечено,

что приоритетным направлением исследований ЦГ 6 / 9 могло бы стать

изучение демонстрации программ с качеством изображений на 35-мм

пленке в кинотеатрах малого и среднего размеров. Кроме того, пред-

лагалось исследовать вопросы демонстрации программ в крупных

4.4. ЦИФРОВОЙ КИНЕМАТОГРАФ

176

ГЛАВА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТВЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЙ

кинотеатрах с качеством, соответствующим изображениям на 35-мм

и 65-мм пленке.

Важное значение имеют методы доставки программ цифрового

кинематографа в кинотеатры в реальном масштабе времени с по-

мощью наземных и спутниковых средств. Подход к этой проблеме

был предложен администрацией связи Италии. В представленном

ею вкладе [4.135] отмечалась возможность производства про-

грамм с использованием студийного формата ТВЧ 1920 / 1080 / 24Р

и их доставки в соответствии с методами, изложенными в сущес-

твующих рекомендациях МСЭ-Р по системам наземного и спут-

никового ТВ вещания.

Заинтересованность в международных исследованиях в данной об-

ласти и разработке единых мировых открытых стандартов проявили

вещатели, кинооператоры, владельцы кинотеатров и ряд организаций,

деятельность которых связана с различными аспектами кинематогра-

фии. Они сформулировали требования к службе цифрового кинематог-

рафа, которые необходимо учитывать при определении задач ЦГ 6 / 9

[4.60, 4.132, 4.133, 4.142].

4.5. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ БОЛЬШИХ ЭКРАНОВ

Проект первой рекомендации по требованиям пользователя к циф-

ровому кинематографу был предложен в марте 2002 года администра-

цией Италии [4.113, 4.125]. В ней указывалось, что эта служба должна

обеспечивать качество изображения и звука в условиях кинотеатров

не хуже, чем при демонстрации фильмов на 35-мм пленке. Отмечалась

также необходимость совместимости систем и форматов, используемых

в цифровом кинематографе, с системами и форматами для ТВ приме-

нений, например, для ТВЧ.

В программе деятельности ЦГ 6 / 9, принятой на первом собрании

этой группы в марте 2002 года, рассматривались требования к де-

монстрации программ цифрового кинематографа на экранах малых,

средних и больших размеров с качеством, эквивалентным или пре-

вышающим качество кинофильмов на 35-мм пленке, и на больших

экранах с качеством, сопоставимым с качеством фильмов на 65-мм

пленке [4.125]. В предложениях администрации США по уточнению

программы отмечались целесообразность разработки единого стан-

дарта в данной области и заинтересованность кинопромышленности

этой страны в применении цифрового кинематографа в крупных ки-

нотеатрах с большими экранами [4.154]. Было предложено демонс-

177

трировать цифровые кинофильмы в этих кинотеатрах с качеством

фильмов, соответствующим не 65-мм, а 70-мм пленке.

В августе 2002 года США представили вклад [4.149], в котором от-

мечалось следующее:

Цифровой кинематограф должен иметь многоцелевое назначение,

для обеспечения которого наиболее подходит иерархическая струк-

тура технических стандартов.

Технические стандарты должны основываться на высшем уровне

качества изображения, превышающего по определению качество

кинокопий на 35-мм пленке.

Второй уровень качества должен соответствовать существующему

стандарту ТВЧ (Рекомендация МСЭ-Р ВТ.709).

Третий уровень качества должен отвечать существующему стандарту

на телевидение с прогрессивным разложением изображения (Реко-

мендация МСЭ-Р ВТ.1543).

Четвертый уровень качества должен соответствовать существую-

щему цифровому стандарту на телевидение стандартной четкости

(Рекомендация МСЭ-Р ВТ.601).

В сентябре 2002 года «эд-хок»-группа Управляющего комите-

та 6-й ИК рассмотрела предложения США и изложила результаты

их обсуждения в [4.85]. Все администрации поддержали следующие

предложения:

Цифровой кинематограф будет наиболее полно выполнять свои за-

дачи в случае принятия иерархической структуры стандартов.

Структура любого сопряженного стандарта должна быть гармони-

зирована с иерархической структурой.

Иерархическая структура должна обеспечивать возможность ее рас-

ширения.

Технические стандарты для цифрового кинематографа должны ос-

новываться на высшем уровне качества изображения.

Сроки разработки и внедрения стандартов с высшим уровнем качес-

тва не являются критичными.

Должна быть разработана процедура взаимодействия с другими ор-

ганизациями по стандартизации, занимающимися вопросами циф-

рового кинематографа.

Администрации всех стран кроме США пришли к соглашению

о том, что:

Новые стандарты по цифровому кинематографу должны быть сов-

местимы с существующими стандартами.

4.5. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ БОЛЬШИХ ЭКРАНОВ

178

ГЛАВА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТВЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЙ

Технические стандарты по цифровому кинематографу должны разраба-

тываться совместно с другими организациями по стандартизации.

Технические стандарты по цифровому кинематографу должны быть

согласованными и сопряженными с промышленностью средств

ТВ вещания.

Позиция администрации США заключалась в следующем:

Требования к цифровому кинематографу и методы стандартизации

в данной области должны быть определены представителями кино-

промышленности.

Стандартизация цифрового кинематографа должна осуществляться

совместно с другими организациями по стандартизации, связанны-

ми с кинопромышленностью.

США не поддерживают разработку стандартов по цифровому кине-

матографу в 6-й ИК МСЭ-Р.

Данная позиция была отражена также во вкладе [4.82], в котором

отмечалось, что многие аспекты Вопроса 15 / 6 выходят далеко за рамки

мандата не только 6-й ИК, но и сектора МСЭ-Р, и предлагалось пересмот-

реть этот Вопрос с участием заинтересованных организаций в целях обес-

печения соответствия задач ЦГ 6 / 9 проблемам, изучаемым МСЭ-Р.

В целях поиска консенсуса в сентябре 2002 года Управляющий ко-

митет 6-й ИК создал Редакционную группу под председательством

S. Lieng (Австралия), которой было поручено подготовить пересмот-

ренный вариант Вопроса 15 / 6 на основе результатов работы «эд-хок»-

группы, изложенных в [4.253]. Необходимость пересмотра Вопроса

была также связана с новым подходом к этой проблеме, основанном,

в том числе, на возможностях многоцелевого использования цифровых

ТВ систем и больших экранов не только в кинематографии, но и при

театральных постановках, на спортивных, культурных и других мас-

совых мероприятиях.

В отчете Председателя 6-й ИК на Ассамблее радиосвязи (Женева,

июнь 2003 г.) отмечено, что в целях координации и гармонизации

международных исследований различных применений больших ТВ

экранов по предложению Почетного председателя 6-й ИК в наименова-

нии и тексте Вопроса 15 / 6 [4.255] термин «цифровой кинематограф»

был заменен на «цифровые ТВ системы для больших экранов» (LSDI,

Large Screen Digital Television Imaging) [4.375]. Председатель ЦГ 6 / 9

J. Flaherty (NABA, США) поддержал это предложение [4 .267].

Проблемы, связанные с пересмотром Вопроса 15 / 6, широко обсуж-

дались на собраниях Рабочих и Целевых групп 6-й ИК и на общем соб-

179

рании 6-й ИК в сентябре 2002 года. Поскольку участники собрания 6-й

ИК не смогли достичь консенсуса в данной области, было предложено

провести экстраординарное собрание комиссии, на котором можно

было бы продолжить дискуссию и попытаться выработать решение,

приемлемое для всех заинтересованных сторон [4.228, 4.258].

Экстраординарное собрание 6-й ИК, состоявшееся 18 марта 2003 года,

рассмотрело отчет группы под председательством S. Lieng (Австралия),

представившей новый вариант Вопроса 15 / 6 [4.264], подготовленный

с учетом результатов его обсуждения по переписке. Собрание поддер-

жало новое название этого Вопроса «Цифровые системы для больших

экранов (Large Screen Digital Imagery)».

В протокол собрания [4.267] было внесено следующее:

«Соединенные Штаты Америки (США) высоко оценивают общие

усилия Администраций, обеспечившие пересмотр Вопроса 15 / 6 МСЭ- Р.

Однако, существуют большие различия в аспектах цифровых систем

большого экрана (LSDI) и аспектах новой цифровой технологии для под-

вижных изображений (moving pictures). Соединенные Штаты считают,

что существует четкое различие между LSDI — которое с точки зрения

США является эволюцией ТВЧ, базирующейся на технологии повыше-

ния качества наблюдаемых изображений в местах с большим экраном

— и подвижными изображениями, которые по мнению США являются

совершенно другой областью.

В связи с вышеизложенным Соединенные Штаты пользуются воз-

можностью отразить их понимание определенных аспектов пересмот-

ренного Вопроса 15 / 6…»

Был сделан ряд замечаний к новому тексту Вопроса 15 / 6, в част-

ности:

«Соединенные Штаты имеют более узкую точку зрения на задачи

МСЭ-Р и 6 ИК, но согласны с тем, что пункты considering, относящиеся

к аспектам вещания LSDI, могут рассматриваться 6 ИК.

Соединенные Штаты… настаивают на том, что никакие исследова-

ния, включающие аспекты, специфически относящиеся к подвижным

изображениям, не должны проводиться до тех пор, пока международная

кинопромышленность не согласится с желательностью подобных иссле-

дований. В данный момент этого нет. Более того, любая работа в МСЭ

должна проводиться только на основе опубликованных стандартов, раз-

работанных группами экспертов по подвижным изображениям».

Экстраординарное собрание приняло проект пересмотренного Воп-

роса 15 / 6 [4.264] с учетом результатов его обсуждения. В соответствии

4.5. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ БОЛЬШИХ ЭКРАНОВ

180

ГЛАВА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТВЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЙ

с этим решением можно предполо-

жить, что на данном этапе разви-

тия систем и средств для создания

и воспроизведения изображений

на больших экранах для многочис-

ленной аудитории зрителей деятель-

ность группы ЦГ 6 / 9 будет фокуси-

роваться на изучении систем LSDI,

а не на исследованиях средств циф-

рового кинематографа.

Модифицированный Вопрос 15 / 6

предусматривает изучение целевых

субъективных и объективных ха-

рактеристик изображения и звука

для различных применений LSDI,

методов оценки их качества, фор-

матов цифрового сигнала и иерар-

хии стандартов, обеспечивающих

требуемые субъективные характе-

ристики изображения и звука при

формировании, производстве, пост-

производстве программ LSDI и меж-

дународном обмене ими. Необходи-

мо исследовать также методы записи

и считывания этих программ, виды

метаданных и другой дополнитель-

ной информации, вводимой в сигнал

программы и передаваемой по кана-

лу распределения программ, методы

кодирования и шифрования сигна-

лов с цифровым сжатием, методы до-

ставки программ с использованием

спутниковых и наземных средств,

а также архивирования.

В связи с решениями экстраор-

динарного собрания 6-й ИК был

пересмотрен ряд документов, раз-

рабатываемых ЦГ 6 / 9. В качестве

примера можно отметить проект но-

Рис. 4.11. Эталонный тракт системы LSDI