Лекция 4. Фильм-сканеры

Ниже рассмотрены технологические параметры сканеров, выпускаемых наиболее известными разработчиками:

-мультистандартный фильм-сканер DSX фирмы Cintel

- фильм-сканер C-Realty фирмы Cintel

-мультистандартный фильм-сканер Spirit Data Film Scanner фирмы Thomson

-близкий к нему по конструкции фильм-сканер Shadow Telecine фирмы Philips

-фильм-сканер Telecine Vialta фирмы Sony

-фильм-сканер Millennium Machine компании ITK.

Анализ рынка производителей фильм - сканеров показывает, что наиболее продаваемыми являются аппараты фирм Cintel и Philips, т.к. их использование обеспечивает получение самого высокого качества преобразования киноизображения в цифровой видеосигнал.

Продукция этих фирм многофункциональна, она способна интегрироваться в любые форматы, имеет относительно низкие эксплуатационные расходы.

Фильм-сканер DSX – фирмы Cintel относится к системам преобразования киноизображений в цифровые видеосигналы с использованием принципа «бегущий луч».

Комплект аппаратуры DSX фирмы Cintel – это:

-мультистандартный фильм-сканер, включающий в себя лентопротяжный механизм для транспортирования кинопленок различного формата,

-устройство OSCAR, представляющее собой твердотельный увлажнитель фильмового канала для подготовки кинопленки к процессу оцифрования,

-цветокорректор C-VIP,

-терминалы сигналов 625/50, 525/60, High Definition 4:4:4 и 4:2:2 10бит

Разрешающая способность сканера регулируется в пределах 1К – 4К (14бит).

Управление по протоколу HSDL (High Speed Data Link).

Принцип работы аппаратуры DSX.

Создание фильм - сканера требует решения ряда проблем, связанных с получением видеосигналов с разрешением до 4К.

При создании сканера перед разработчиками стояла проблема выбора принципа сканирования.

В настоящее время в фильм - сканерах могут быть использованы два принципа сканирования:

-прямое, или активное сканирование, в котором сканирующий световой луч перемещается по изображению в соответствии с выбранным стандартом сканирования

-пассивное сканирование, в котором изображение освещается источником света постоянной яркости, а сам процесс сканирования происходит с использованием линейных ПЗС матриц. (ПЗС – Поверхностно-Зарядовая Связь)

Эти методы предполагают получение вертикального сканирования киноизображения за счет непрерывного движения кинопленки в фильмовом канале.

Исторически первые образцы фильм - сканеров использовали принцип «бегущего луча», при этом сканирующий луч формировался специальной ЭЛТ.
Линейные ПЗС - матрицы стали использоваться в качестве сканирующих элементов в 80х годах, заменив ЭЛТ.

Использование линейных ПЗС матриц казалось решением многих проблем – они дешевле ЭЛТ, позволяют получить видеосигнал с разрешением 2К, имеют большой ресурс работы.

Однако практический опыт создания фильм - сканеров показал, что использование линейных ПЗС матриц создает определенные трудности.

ПЗС матрицы имеют фиксированный размер элемента, что ограничивает процесс сканирования с сохранением заданной разрешающей способности. Последующая обработка формируемых ПЗС матрицами видеосигналов не может компенсировать этот недостаток.

Сигнал, формируемый ПЗС матрицами, имеет выраженную дискретную структуру, что в ряде случаев может создавать трудности для его последующей обработки.

ПЗС матрицы не могут обеспечить разрешение 4К.

Перечисленные трудности заставили разработчиков фирмы Cintel вернуться к использованию технологий «бегущего луча» при создании фильм - сканера нового поколения DSX.

Для указанного фильм - сканера была разработана ЭЛТ с высокой яркостью, улучшенной фокусировкой луча в плоскости кинопленки и большим сроком службы. Новая ЭЛТ обеспечивает 14-битное сканирование всех трех каналов цветности.

Гибкая система управления электронным лучом ЭЛТ позволяет легко изменять параметры сканирования при сохранении высокой разрешающей способности, что позволяет использовать любые форматы киноизображения на кинопленке без дополнительных преобразований видеосигнала.

Использование дополнительной развертки электронного луча по вертикали позволяет легко формировать изображение стоп - кадра при неподвижной кинопленке.

Изменение параметров развертки электронного луча заложено в компьютерной программе управления ЭЛТ и легко реализуемо.

В оптической системе фильм - сканера DSX изображение с экрана ЭЛТ переносится в плоскость кинопленки при помощи специального высокоразрешающего светосильного объектива. Отсутствие на пути светового луча дополнительных оптических элементов обеспечивает минимальные световые потери, что дает возможность получения большого динамического диапазона фильм - сканера при высоком отношении сигнал/шум во всех цветовых каналах.

Для компенсации зернистого шума люминофора ЭЛТ используется система обратной связи. Датчиком информации для этой системы является специальный малошумящий фотодиод, который управляет модулятором ЭЛТ при помощи прецизионного усилителя.

Ускоряющее напряжение ЭЛТ составляет 30 кВ, что обеспечивает получение светового луча с высокой энергией и весьма малым диаметром.

Фокусирование электронного луча ЭЛТ осуществляется специальной магнитной системой, которая обеспечивает получение высокого разрешения по всему полю изображения.

Важным моментом при создании фильм - сканера по принципу «бегущего луча» является отсутствие возможности диффузного освещения кинокадров, используемого для исключения заметности мелких повреждений эмульсии.

В фильм- сканере DSX используется специальная цепь обратной связи, назначение которой – имитация эффекта диффузного освещения. Такая обратная связь обеспечивает незаметность мелких повреждений эмульсии без снижения яркости сканирующего светового луча.

В предыдущих разработках фирмы Cintel (фильм-сканер URSA) в качестве преобразователей световой энергии в электрические сигналы использовались фотоэлектронные умножители (ФЭУ).

В фильм– сканере DSX применены специальные малошумящие фотодиоды, которые обеспечивают получение электрических сигналов с высоким отношением сигнал/шум в нужном диапазоне спектра светового сигнала.

Эти фотодиоды имеют вдвое большую квантовую эффективность, чем ФЭУ и ПЗС матрицы, обеспечивая кпд порядка 90%.

В фильм- сканере DSX установлены 6 фотодиодов, три из которых непосредственно формируют сигналы основных цветов, а остальные используются в системах обратной связи для компенсации зернистых шумов люминофора ЭЛТ, длительности послесвечения люминофора и компенсации мелких повреждений эмульсии на кинопленке.

Видеосигналы основных цветов, формируемые фотодиодами поступают во вновь разработанный АЦП, в котором квантуются с разрешением 14 бит. Это разрешение сохраняется во всех последующих преобразованиях цифровых видеосигналов, включая два процесса цветокоррекции (один перед g -корректором, другой –после него).

Лентопротяжный механизм (ЛПМ) фильм–сканера DSX имеет большой диапазон скоростей движения кинопленки при формировании сигналов форматов 625/50 и 525/60 – вплоть до 120 кадров/с (вперед и назад), кроме того, обеспечивает двойную скорость, при которой кадр изображения формируется за время передачи одного поля ТВ изображения.

Для ТВ сигналов высокой четкости обеспечивается скорость движения пленки до 30 кадров/с, а для сигналов с разрешением 2К и 4К –6 кадров/с и один кадр за две секунды соответственно.

Для передачи видеосигналов 625/50 и 525/60 непосредственно в рабочую станцию предусмотрен порт, передающий видеосигналы вдвое быстрее реального времени.

Управление ЛПМ и сервосистемой осуществляет микропроцессор, обеспечивающий высокую стабильность положения изображения. Этот параметр у фильм - сканера DSX лучше, чем у URSA и составляет 0,5 пикселя и выше.

Натяжение пленки осуществляется за счет специального электродвигателя, а не пружинными рычагами, что существенно повышает точность управления натяжением и позволяет его изменять. Это бывает необходимо, когда используются старые архивные кинопленки, имеющие большую ценность и требующие очень осторожного обращения.

В объективе, проецирующем изображение с экрана ЭЛТ в плоскость пленки имеется возможность регулирования апертурной диафрагмы, что необходимо для сохранения точности фокусирования при различных типах пленки.

Возможность сканирования изображения с разрешением 4К при достаточно высокой скорость передачи информации существенно снижает затраты времени в рабочей станции на ретуширование изображения. Таким образом, общая производительность фильм - сканера DSX получается значительно выше аналогичных устройств, использующих другие принципы преобразования киноизображений в электрические видеосигналы.

Дата добавления: 2014-01-04