Виктор Комар, НИКФИ

На протяжении ста лет своего существования кинематограф постоянно изменялся. Неизменным оставалось лишь использование кинопленки. Неоднократные попытки отказаться от нее в пользу электронной видеоаппаратуры для съемки и проекции кинокартин приводили к ухудшению качества изображения.
Только после того как было создано телевидение высокой четкости (ТВЧ) и появились цифровые видеокамеры и видеопроекторы с большим световым потоком, удалось на их основе разработать системы электронного цифрового кинематографа. Сегодня в электронных кинотеатрах различных стран мира демонстрируются цифровые кинокартины с изображением примерно такого же качества, как в кинотеатрах, где используется обычная кинопленка. Возникает вопрос: как долго и в каких соотношениях будут сосуществовать электронные и пленочные системы кино? У специалистов на этот счет самые разные мнения.
Развитие техники кинематографа определяется как техническими, так и экономическими факторами

Качество изображения

В современных системах электронного цифрового кинематографа номинальное разрешение светочувствительного блока съемочной камеры (ПЗС-матрицы) равняется 1920 пикселям (число светочувствительных элементов по горизонтали кадра). Соответствующая этому блоку в киносъемочном аппарате 35-мм негативная кинопленка Кодак Vision 250D имеет близкое значение разрешения (1750 пикселей). Это означает, что данная кинопленка обусловливает такую же резкость изображения (четкость контуров), что и ПЗС-матрица с разрешением 1750 пикселей (табл. 1).

Однако следует иметь в виду, что в воспроизведении малых деталей изображения 35-мм кинопленка Vision 250D значительно превосходит ПЗС-матрицу видеокамеры ТВЧ. Для того чтобы ПЗС-матрица обеспечивала такую же передачу малых деталей изображения, как эта кинопленка, она должна иметь разрешение около 3500 пикселей. Такое разрешение предусмотрено в системе сверхвысокой четкости 4К (около 4000 пикселей по горизонтали). В настоящее время данная система находится на стадии разработки. Уже существуют видеопроекторы и экспериментальные образцы съемочных камер с указанным разрешением.

Ухудшение воспроизведения малых деталей существенно искажает подлинность общего изображения предметов с тонкой структурой, представляя их более грубыми и нереалистичными.

Важно иметь в виду, что кинематографическая система в целом имеет разрешение значительно меньшее, чем кинопленка или ПЗС-матрица. Это объясняется тем, что кинематографический процесс состоит из большого числа звеньев, последовательно передающих изображение: оптика, устройства фильтрации цифровых сигналов и их кодирования, тракта передачи цифровых сигналов, а также копирование кинокартины. В результате разрешение системы оказывается намного ниже указанных значений для ПЗС-матрицы и кинопленки.

Это отражено в табл. 2, в которой указаны примерные значения разрешения для различных кинематографических систем, рассчитанные исходя из условия резкости изображения. Эти значения ориентировочные, поскольку разрешение зависит от конкретной реализации системы, конструкции аппаратуры. Кроме того, благодаря научно-техническому прогрессу за короткий срок существенно меняются показатели качества изображения.

Из табл. 2 следует, что электронные цифровые системы, основанные на стандарте ТВЧ, 35-мм кинопленочные системы, а также гибридные пленочно-цифровые (с применением 35-мм негативных кинопленок и видеопроекторов) и цифро-пленочные (с применением видеокамер и 35-мм кинопленочных кинопроекторов) имеют близкие значения разрешения, рассчитанные исходя из условий резкости изображения.

Современные системы электронного цифрового кинематографа обеспечивают примерно такое же качество воспроизведения яркости, контраста, диапазона цвета экранного изображения, как обычные пленочные системы. Но пленочная система способна воспроизвести неограниченное количество полутонов и цветовых оттенков изображения, в то время как в цифровой системе это количество ограничено и определяется разрядом квантования. Однако при 10 и 12 разрядах квантования, используемых в современных системах цифрового кино, количество полутонов изображения и цветовых оттенков (соответственно 1024 и 4096 уровней для красной, зеленой и синей составляющих яркости) уже обеспечивает хорошее и отличное качество по этим показателям.

Электронные цифровые и гибридные системы кинематографа обладают более широкими изобразительными средствами, так как обеспечивают возможность получения эффектных сложных кадров (пленочным системам они недоступны). Цифровые системы позволяют просто и быстро корректировать цвет изображения в процессе монтажа.

В отношении создания сложных комбинированных кадров изобразительные возможности цифровых систем кинематографа шире, чем у пленочных, благодаря более точному и простому совмещению в комбинированном кадре фрагментов различных сцен.

Современные электронные системы кинематографа позволяют добиться значительно лучшей устойчивости изображения на экране по сравнению с обычными системами кинопленочного кино. Неустойчивость изображения на экранах электронных кинотеатров практически не замечается зрителями, в отличие от обычных кинотеатров с кинопленочным оборудованием.

Существенным недостатком кинопленочных систем являются помехи изображения (зернистость, царапины, загрязнения), которые отсутствуют при использовании цифровых систем. По мере износа фильокопий количество таких помех увеличивается.

Сроки хранения кинопленок ограничены сроками их разрушения. В цифровых же системах не ограничивается время хранения кинокартин (через достаточно длительные промежутки времени изготавливаются цифровые копии кинокартин, качество которых при этом практически не ухудшается). Многократная повторная печать на кинопленках приводит к постепенному ухудшению качества изображения, а впоследствии и к полной потере кинокартины.

Кинопленочные системы обладают лучшим быстродействием по сравнению с современными цифровыми системами, которые имеют полупроводниковые и жидкокристаллические элементы видеокамер и видеопроекторов. При обычных частотах съемки и проекции кинокартин этот недостаток цифровых систем практически не имеет значения. Однако при скоростных киносъемках, а также для разрабатываемых в настоящее время безочковых многоракурсных систем трехмерного кинематографа указанный недостаток является существенным.

В отношении качества передачи звука цифровые электронные системы и кинопленочные практически равноценны, хотя фонограмма на диске в электронном кинематографе в процессе эксплуатации стабильнее, чем фонограмма в пленочном кинематографе.

Таким образом, кинопленочные 35-мм системы кинематографа по отдельным показателям превосходят современные электронные системы, а по другим уступают им. Однако сравнение систем позволяет сделать вывод, что качество изображения и звука современных цифровых электронных систем кинематографа, соответствующих стандарту ТВЧ 2К, практически такое же, как в современных системах кинематографа, основанных на применении 35-мм кинопленки.

Визуальная оценка также позволяет сделать вывод о практическом соответствии качества изображения 35-мм кинопленочных и электронных систем кинематографа. Так, в ноябре 2001 г. в США состоялся семинар на тему "Кинематограф сегодня и в будущем". В семинаре участвовало около 400 человек, в том числе крупные специалисты по кинотехнике, члены Американского общества инженеров кино и телевидения. Участникам семинара были показаны одни и те же кинокартины, снятые как по 35-мм кинопленочной, так и по электронной цифровой технологии, согласно стандарту ТВЧ. Большинство участников семинара (55%) дали более высокие оценки пленочным кинокартинам. Однако 19% опрошенных более высоко оценили электронные цифровые изображения, а 26% сочли системы равноценными.

В 2002 г. в США состоялся международный симпозиум, на котором были показаны фрагменты 100 электронных кинокартин, изготовленных в разных странах мира. Визуальные оценки качества изображения оказались примерно такими же, как и в 2001 г.

Ряд авторитетных голливудских специалистов считают, что полный переход от кинопленочного кинематографа к электронному цифровому может произойти только после того, как в основу цифровой киноаппаратуры будет положен не стандарт ТВЧ с разрешением около 2000 пикселей по горизонтали (стандарт 2К), а более высокий стандарт разрешения около 4000 пикселей (стандарт 4К). Только в таком случае цифровой кинематограф превзойдет кинопленочный по всем показателям технического качества кинокартины и ее показа.

Цифровая электронная съемочная аппаратура стандарта 4К, созданная в качестве экспериментальной, является дорогой и громоздкой. Практическое применение профессиональной аппаратуры стандарта 4К, по-видимому, возможно лишь в отдаленной перспективе. Следует ожидать, что с каждым годом все больше кинокартин будет сниматься и демонстрироваться в кинотеатрах по электронной цифровой технологии в стандарте ТВЧ с разрешением 2К.

Экономические преимущества и недостатки

В настоящее время темпы внедрения цифровых электронных систем кинематографа в кинотеатральную и телевизионную практику определяются в значительной мере экономическими факторами.

Текущие денежные расходы при производстве (съемка и монтаж) цифровых электронных кинокартин существенно меньше, чем при производстве кинопленочных кинокартин (как для кинотеатрального, так и для телевизионного показа). Согласно российскому опыту, экономия может достигать 15-25%. В одном из западноевропейских сообщений указывалось, что при 100%-ной стоимости изготовления кинокартины по пленочной системе (технологические расходы, включая затраты на материалы и аренду оборудования), стоимость изготовления кинокартины по гибридной цифропленочной системе составляет 80%, а по цифровой системе — 30%.

Копии цифровых кинокартин в виде кассет с магнитной лентой или видеодисков значительно дешевле, чем пленочные копии. Кассеты с видеолентой и диски в несколько раз легче обычных фильмокопий, поэтому доставка их в кинотеатры обходится просто и дешево.

Очень больших денежных вложений потребует оснащение тысяч кинотеатров цифровой проекционной аппаратурой, которая в настоящее время в 2-3 раза дороже, чем обычная 35-мм кинопроекционная аппаратура. По мере развития цифрового кино эта стоимость, конечно, будет снижаться. Но обслуживание цифровой аппаратуры в кинотеатрах потребует более квалифицированного и высокооплачиваемого персонала, чем в кинопленочных кинотеатрах.

Причиной достаточно медленного перехода кинематографа на цифровые системы является то, что материальные возможности большинства владельцев кинотеатров и телевизоров ограничены. Правда, в последнее время многие кинотеатры становятся собственностью крупных компаний, что создает благоприятные условия для более быстрого перехода к цифровому театральному кинематографу. Это выгодно как в экономическом отношении, так и в отношении защиты авторских прав. В настоящее время разработаны удовлетворительные средства защиты цифровых кинокартин. Однако вслед за этим, как правило, создаются и средства их взлома.

В связи с трудностями практической реализации цифровых систем кинематографа в текущем десятилетии следует ожидать более масштабного применения гибридных систем кинематографа, в последовательной передаче изображения которых одновременно используются как кинопленочные, так и электронные звенья.

Также можно ожидать, что электронный цифровой кинематограф, основанный на стандарте ТВЧ (2К), на протяжении текущего десятилетия получит широкое применение, причем не только в телевидении, но и как театральный кинематограф. При этом масштабы применения систем кинематографа, в которых используется кинопленка, будут по-прежнему велики.