dtcinema

Назад
Вперёд
Группа в контакте
F.A.Q.
О журнале
Главная
Контакты
Карта сайта
Главная

12.11.09

Теоретические основы систем 4К+

Резкость.Разрешение. Алиасинг.

По материалам статьи: "4K+ Systems. Theory Basics for Motion Picture Imaging".
Автор: Доктор Ханс Кининг (Hans Kiening) работает в департаменте исследований и разработок (R&D) компании ARRI с 1996 года. Специализируется в области анализа изображений. С 2004 по 2005 годы был менеджером проекта ARRISCAN и в настоящее время отвечает за проект 4К+.

Оригинал статьи на английском языке находится на сайте компании ARRI: http://www.arri.de/.

Введение

 

 

За последние пять лет цифровые камеры и сотовые телефоны стали самыми значительными продуктами на рынке электроники, но сегодня самое распространенное выражение – это «HD». Некоторые думают что «Н» означает «Hype» (Гипер).

Хотя профессионалы имеют четкое представление об HD (1920x1080 пикселей, минимум 24 полных кадра в секунду, цветовое разрешение 4:4:4), в магазинах электроники мы можем увидеть этикетку с надписью: «HD-Ready» на аппаратуре, которая обладает значительно меньшей производительностью. (1280х1024 пикселей, 4:2:1, сильная компрессия и т.д.). На экране большие мониторы показывают изображения, которые обычно являются видеороликами стандартного разрешения (720х576 или ниже) с интерполяцией.

Обсуждение «HD» в непрофессиональных кругах сравнимо с обсуждением 2К и 4К в профессиональном постпродакшне – предположения и иногда просто базовая информация не могут быть более противоречивыми. Однако все большее число значительных кинопроектов успешно выполняются в 4К. Так что давно пора дать технически обоснованную оценку тому, что мы подразумеваем под 2К и 4К.  Данная статья призвана сделать это.

Начнем с определения терминов «разрешение» и «резкость», акцентируя внимание на специфическом восприятии зрителя. Исследование будет основано на реальных примерах (с 16мм и 35мм пленками), которые, несмотря на объем предмета изучения, дадут представление без углубления в сторону математики.

Будет дано описание 16мм, 35мм и 65мм  пленочных изображений, и того, как их лучше оцифровывать. Какова емкость негатива? Сколько пикселей нужно, чтобы передать в цифровом виде эту пространственную информацию, и какие имеются предпосылки съемок в 4К? Как различные этапы традиционных (аналоговых) и гибридных (с промежуточной оцифровкой) съемок влияют на качество изображения? Ответы на эти и другие вопросы будут даны в этой статье. Аналоговые и цифровые изображения проиллюстрируют взаимосвязь между этапами производственной цепочки и их влияние на полноту изображений.

Как гласит пословица: «Пока не увижу – не поверю». Разумеется, представленные примеры не могут быть, как следует, воспроизведены на бумаге. Примеры изображений, доступные по нижеуказанному адресу, позволят обойти ограничения бумажного материала.

host: ftp2.arri.de
login: 4film
password: ARRI

 

Часть 1. Разрешение и резкость.

 

Разрешение и резкость – вот что имеем в виду, когда говорим о 4К – по крайней мере, внешне. Хотя это не все характеристики изображения, и даже не главные – но, безусловно, наиболее обсуждаемые, и весьма обоснованно: с помощью этих параметров вы можете моментально интерпретировать результаты зрительно, без специальных инструментов или экспертизы. Хотя можно и легко оказаться одураченным вашими глазами.

Разрешение

Обычно для измерения разрешения используется растр, состоящий из постепенно уменьшающихся интервалов темных и светлых участков. Распространенным примером является изображение штакетника (ограды) в перспективе.


Рис. 1. "Живой" пример тестовой картинки для проверки разрешения.

На рисунке с оградой мы видим, что щели между досками становятся менее различимыми по мере отдаленности. Этот эффект является основной проблемой для любого оптического изображения. На переднем плане, там, где доски и щели не сжаты перспективой, видна большая разница в яркости. Чем больше доски и щели сжимаются в перспективе с увеличением расстояния, тем меньше становится разница в яркостях.

Для лучшего понимания этого эффекта, отметим значения яркости вдоль желтой стрелки на координатной плоскости (рис. 2). Разница яркостей по оси Y называется контрастом. Кривая графика яркости похожа на гармонические колебания. Так как яркость меняется не во времени, а пространственно – слева направо, ось X будет называться пространственной частотой.


Рис. 2. Диаграмма яркости на рис. 1.

Мы можем замерить расстояние от доски до доски на экспонированном изображении, например, на 35 мм негативе. Это расстояние описывает один период на диаграмме яркости. Если период равен, например, 0.1 мм, то мы имеем пространственную частоту из 10 пар линий на миллиметр (10п.л./мм, 10 циклов/мм или 10 периодов на мм). В визуальном выражении, пара линий всегда состоит из черты и "пропуска".

Это ясно видно на рисунке 1: чем тоньше воспроизводимая структура, тем менее четок контраст в этой точке изображения. Мы достигаем предела разрешения, когда больше не видим разницы между структурами. Красный кружок на рис. 2 показывает средние значения на пределе разрешения пространственных частот в том месте, где контраст едва достаточен для того, чтобы четко разделить доску и просвет.

Составление теста

Использование ограды в качестве образца характеризует разрешение только в одном направлении. Есть эксперты, считающие, что стоит добавить венецианские жалюзи в изображение, и у нас получается исчерпывающий анализ изображения. С научной точки зрения мы признаем системы стандартизированных тестовых изображений и линейных парных растров для измерения и анализа разрешения. Горизонтальные и вертикальные растры равномерно распределяются по плоскости изображения.


Рис. 3. Область съемки на 35 и 16 мм негативе (желтая/зеленая границы) и участок, рассматриваемый под микроскопом (оранжевый квадрат).

Для того, чтобы провести такой тест с пленочной камерой, мы использовали установку, изображенную на рис. 4. Прозрачную тестовую модель сняли при 25 к/с и проявили. На рис. 5 вид центра изображения через микроскоп (оранжевая рамка на рис. 3).


Рис. 4. Установка для проверки разрешения камеры с прозрачным тестовым образцом.

Предел разрешения на 35мм пленке

Камера ARRICAM ST
Пленка Kodak Eastman EXR 50D Color Negative Film 5245 EI 50
Объектив HS 85мм F2.8
Расстояние 1.65 метра

Если вы скачаете изображение 35_micro.tif и посмотрите его на мониторе в 100% масштабе, вы увидите, что самая малая различимая частота находится между 80 и 100лин.п./мм. Для наших вычислений принят лимит 80л.п./мм. Наименьшее видимое различие определено следующим образом:

1мм/80 л.п. = 0.012мм/л.п.
Линии и пропуски одинаковой ширины, следовательно:
0.012мм/2 = 0.006мм для наименьшей детали

Предел разрешения на 16мм

Камера 416
Пленка Kodak Eastman EXR 50D Color Negative Film 5245 EI 50
Объектив HS 85мм F2.8
Расстояние 1.65 метра

Если заменить 35мм камеру на 16мм, но оставить другие параметры без изменения (расстояние, объектив), тестовое изображение (35_micro.tif) будет в два раза меньше 35мм, но дает такое же разрешение деталей на негативе.



Рис. 5а. 35мм негатив под микроскопом


Рис. 5б. 16мм негатив под микроскопом

Выводы

Надо сказать, этот тест есть идеальный случай, но идеал и является целью определения лимитов для изображений на пленке. В нашем тесте наименьшая различимая деталь равна 0.006мм и на 35мм, и на 16мм. Следовательно, по всей ширине пленки будет 24.576мм/0.006 = 4096 деталей или точек для 35мм пленки и 12.35/0.006 = 2048 точек для 16мм пленки. Я специально называю единицы измерения точками, а не пикселями, потому что мы по-прежнему оперируем в аналоговом мире. Эти утверждения зависят от следующего:

  1. мы рассматриваем центр изображения

  2. чувствительность пленки не больше 250 ASA

  3. экспозиция и проявка корректные

  4. фокус точный

  5. объектив и пленка не двигаются относительно друг друга во время экспонирования

  6. скорость < 50 к/с

Цифровые камеры

Конечно, такие же условия предъявляются и к цифровым камерам (если сегодня на рынке есть настоящие 4К камеры); не будет учитываться только обработка негатива. Таким образом, в принципе, этот тест также подходит для определения качества цифровых камер. В этом случае тестовые растры должны размещаться не только горизонтально и вертикально, но и диагонально, и, в идеале, циркулярно. Пиксели на сенсорах цифровых камер (сетка Байера) располагаются прямоугольно – по вертикали и горизонтали. Это позволяет хорошо воспроизводить детали в этих же направлениях, но не диагональные структуры или другие детали, расположенные по-другому. Это не имеет значения для пленки, так как «сенсорные элементы» - зерна – распределены случайным образом и реагируют одинаково хорошо или плохо во всех направлениях.

Резкость

Резкость и разрешение – это одно и то же? Взгляните на изображения на рисунке 6 и скажите, которое резче.


Рис. 6. Разрешение = Резкость?

Хотя пикселей на левом изображении в два раза больше, правое, где контраст крупных деталей был увеличен фильтром, выглядит на первый взгляд определенно резче.

Ограничение разрешения определяет, сколько информации формирует каждое изображение, но не то, как человек оценивает эту информацию. Мелкие детали, такие как ограда на расстоянии, не подходят для нашего восприятия резкости. Это утверждение легко можно понять неправильно, потому что человеческий глаз на самом деле различает чрезвычайно мелкие детали. Эта способность действует и на больших расстояниях. Однако, решающим психологическим фактором является то, что мелкие детали не способствуют субъективному восприятию резкости. Следовательно, очень важно различать разрешение и резкость.

Крупные и контурообразующие детали изображения являются важнейшими в восприятии резкости. Изображение оценивается, как резкое, когда крупные детали показаны в высоком контрасте.

Вероятная причина этого кроется в теории эволюции: «Обезьяна, которая скакала на вершинах деревьев, но при этом не имела представления о расстоянии и прочности ветки, не смогла бы выжить, и по этой причине не могла стать одним из наших предков», - говорит палеонтолог и зоолог Джордж Гейлорд Симпсон. Это были не тонкие маленькие веточки, а крупные и крепкие ветки, которые позволили выжить нашему предку.

 ФПМ (MTF)

Функция передачи модуляции (Modulation transfer function) – страшный термин, пришедший из оптики, который характеризует связь между разрешением и резкостью и является базисом для научного подтверждения описанного выше феномена. Модуляция в ФПМ означает примерно то же, что и контраст. Если мы определяем контраст (модуляцию) не только до точки, где разрешение достигает предела, но и на протяжении всех возможных пространственных частот и соединяем получившиеся точки кривой, мы получаем так называемую функцию передачи модуляции (ФПМ).


Рис. 7. Функция передачи модуляции и интеграл Хейнакера

На оси Х показана пространственная частота, выраженная в л.п./мм; на оси Y  вместо яркости – модуляция. Модуляция, равная 1 (100%), - это отношение яркости абсолютно белого изображения к яркости абсолютно черного изображения. Чем выше пространственная частота – иными словами, чем мельче детали в изображении – тем ниже передаваемая модуляция. Показанная здесь кривая представляет ФПМ пленочного изображения с рис. 5а (35мм). Предел разрешения пленки 80 л.п./мм (размер деталей 0,006 мм) имеет модуляцию примерно 20%.

В 70-х годах Эрик Хейнакер из Zeiss представил убедительное доказательство того, что человек при оценке изображения уделяет больше значения крупным, контурообразующим деталям, нежели мелким.

Он пришел к заключению, что область ниже кривой ФПМ соответствует ощущению резкости, воспринимаемой глазом человека (так называемый интеграл Хейнакера). Проще говоря, чем больше эта область, тем больше ощущение резкости. Очевидно, что крупные пространственные частоты заключают в себе наибольшую область ФПМ. Чем далее к более мелким деталям, тем меньше область ФПМ. Если мы снова возьмем пример с камерой на рис. 6 и рассмотрим соответствующую кривую ФПМ, станет очевидным, что красная кривая ФПМ содержит большую область, чем синяя кривая ФПМ, даже если последняя показывает вдвое большее разрешение.


Рис. 8. Интегралы Хейнакера для обеих камер на рисунке 6.

Экспертам

Для простоты мы опустим объяснение разницы между синусоидальным и прямоугольным распределением яркостей в данных тестовых образцах. Однако все существенные кривые ФПМ были измерены в соответствии с ISO стандартами преобразованием Фурье. Теорема Найквиста и искажающие артефакты будут обсуждаться далее.

Небольшое упражнение

Давайте на время забудем о штакетнике и тестовых изображениях и посмотрим, как это выглядит на реальном пленочном изображении. Загрузите файлы 2K_scan_crop.tif и 4K_scan_crop.tif и посмотрите на оба рисунка. Изображения сняты в идеальных условиях и просканированы с разрешением в 2K и 4K соответственно.

Почему изображение в 4К выглядит лучше изображения в 2К? Разумеется, не потому что мы можем разглядеть ресницы толщиной в 0.006мм, но потому, что  радужная оболочка и большие ресницы (0.024мм-0.012мм) в 4К изображены в высоком контрасте.    

Заключение части 1

Резкость изображения зависит не только от разрешения. Модуляция низких пространственных частот является важнейшей характеристикой. Другими словами, контраст на крупных деталях значительно более важен для ощущения резкости, чем контраст на пределе разрешения. Разрешение, предоставляющее достаточную модуляцию (20%) на 16 и 35 мм пленке, достигает размера деталей в 0,006 мм, что соответствует пространственной частоте 80 л.п./мм (не предельное разрешение <10%).

Часть 2. В цифровом мире

Насколько велик объем информации на негативной пленке? Сколько пикселей требуется для передачи пространственной информации настолько точно, насколько это возможно в цифровое пространство, и, что необходимо для производственной цепочки 4К? Это некоторые вопросы, затронутые в этой части.

Проведенный здесь анализ сознательно ограничен критериями разрешения, резкости и локальным информационным содержанием. Это, естественно, не только параметры, определяющие качество изображения, но и идеи 4К, обычно ассоциируемые с ним.

 

16мм, 35мм, 65мм
пленки, как носители информации

Неважно, как обрезана пленка, она все равно обладает одними и теми же возможностями: наименьшая воспроизводимая деталь (20% модуляция) на негативе (вплоть до чувствительности 200 ASA) имеет размер 0.006мм. Примем это значение за размер «пикселя» пленки - понятия, хорошо известного в области электронной обработки изображений. И неважно, какая пленка используется – 16мм, 35мм или 65мм – кристаллическая структура эмульсии не зависит от формата пленки. К тому же, возможности объективов обычно выше потребностей передачи заданной пространственной частоты (0.006мм = 80 л.п./мм), равной для всех форматов.

Однако, формат пленки становится существенным, когда встает вопрос о том, сколько таких мелких деталей могут быть запечатлены на пленке – и это вопрос об общей емкости носителя.

В таблице количество «пикселей» указано для ширины и высоты изображения  с учетом размера наименьшей воспроизводимой детали (0.006мм), давая представление об информационной емкости различных форматов пленки.

 

Сканирование

Эти аналоговые «пиксели» теперь должны быть преобразованы в цифровой вид. Например, при использовании изображения Супер 35 ситуация выглядит следующим образом:
Максимальная глубина информации достигается при линейной сетке в 80 л.п./мм. Следовательно, наибольшая пространственная частота на изображении с пленки равна 1/0.012мм (линия 0.006мм + пропуск в 0.006мм).

Применительно к сканированию, в соответствии с теоремой Найквиста-Шеннона цифровая сетка должна быть как минимум в два раза меньше: 0.012мм / 2 = 0.006мм. Для ширины негатива Супер 35 получается: 24.92мм/0.006мм = 4153 пикселя для оцифровывания.

Все бы ничего, если бы не одно «но».


Алиасинг

Давайте возьмем нашу линейную сетку в качестве тестовой картинки и предположим, что в ней закралась маленькая ошибка; одна из линий на 50% шире остальных. Пока негатив спокойно воспроизводит оригинал, цифровая сетка создает однородную серую область, начиная с неправильной линии. Это происходит лишь потому, что пиксели, помеченные «х», состоят наполовину из черной линии и наполовину из белого пропуска, и цифровая сетка попросту смешивает их – получается серый цвет.


Рис. 10. Принцип алиасинга

Следовательно, если преобразуемый образец содержит очень высокие пространственные частоты – как на рис. 10 – цифровое изображение может показать линии и пропуски неправильного размера и интервала. Это физический эффект, известный также в акустике и печатном деле. Там используются термины «ударная волна» и «муар». В технологии оцифровывания используется более широкий термин «алиасинг».

Алиасинг возникает всякий раз, когда в изображении есть постоянно повторяющиеся структуры такого же размера и так же расположенные, как и цифровая сетка. Различные проявления алиасинга представлены на рис. 11. Преимущество «пленочного пикселя» (зерна) в том, что они статистически распределены и не имеют регулярной решетчатой структуры, и, следовательно, различны от кадра к кадру.


Рис. 10. 6К скан частотного спектра


Рис. 11. 3К скан с тяжелым алиасингом

Рисунок 11 демонстрирует области возникновения деструктивной интерференции и псевдомодуляции. Они придают контраст деталям, находящимся за частотной границей, которые появляются на цифровом изображении на неправильном месте (вне фазы) и имеют неверный размер. Этот феномен присущ не только тестовым решеткам. Довольно однородный по фактуре пиджак лауреата Премии Киноакадемии может пасть жертвой алиасинга:


Рис. 12. 2-мегапиксельный снимок цифровой камерой (А)

1-мегапиксельный снимок цифровой камерой (Б)
 

Как вы можете видеть, алиас - это неприятнейший артефакт для фотографий, но он становится намного хуже для кино и видео, потому что меняется от кадра к кадру.

 

Влияние на ФПМ

Очевидно, что эффект алиасинга влияет на ФПМ. Псевдомодуляция проявляется, как возникновение скачков модуляции за пределом сканирования.

«Псевдо», потому что результирующие пространственные частоты (линии и пропуски) не имеют ничего общего с реальностью: вместо того чтобы становиться тоньше, как в оригинале, становятся шире в выходном изображении.


Рис. 13. Яркость вдоль желтой стрелки


Рис. 14. График ФПМ

Предотвращение алиасов

Единственный способ избежать алиасов – это физически подавлять высокие пространственные частоты на растре сканирования, например, расфокусировкой или посредством так называемого метода «opticall low pass», который в принципе делает то же самое, но только в более контролируемом виде. К сожалению, это затрагивает не только высокие пространственные частоты, но и контраст крупных деталей, который важен для ощущения резкости.

В качестве альтернативы можно было бы использовать сканирование с большим количеством пикселей, но это также имеет свои минусы. Так как размер сенсора не может быть бесконечно большим, нужно уменьшить все единичные чувствительные элементы сенсора, чтобы увеличить разрешение. Однако уменьшение области сенсорного элемента приводит к потере чувствительности. Соответственно, полученный сигнал должен быть снова усилен, что приводит к более высокому уровню шумов и опять к низкому качеству изображения.

Как часто бывает, лучшее решение – это найти золотую середину. Технология R&D, лежащая в основе ARRISCAN, позволила добиться колоссального подавления алиасов. Лучшим решением оказалось сочетание 3К сенсора (большие пиксели, низкий шум) и использования механики микросканирования для увеличения разрешения (до 6К).

На сегодняшний день самое распространенное максимальное разрешение на постпродакшне – это 4К. Полученные в 6К данные пересчитываются с помощью фильтра. В процессе уменьшения разрешения ФПМ меняется таким образом, что:

  1. Частотная характеристика на половине частоты 4К сканирования равна нулю
  2. Пространственные частоты выше частоты сканирования подавляются
  3. Модуляция на низких пространственных частотах увеличивается

В то время, как операции 1 и 2 позволяют избежать артефактов алиасинга в изображении, операция 3 увеличивает область ниже кривой ФПМ. Как обсуждалось ранее, это улучшает визуальное восприятие резкости.

Чтобы передать максимум полученной с пленки информации на цифровой носитель без алиасинга и с минимально возможным уровнем шума, необходимо просканировать негатив Супер 35 по ширине в 6К. Это умозаключение может быть применено для масштабирования ко всем прочим форматам.

 

Формат

Ширина

Пиксели

Разрешение сканирования

Размер получаемого изображения

Супер 16мм

12.35мм

2058

Супер 35мм

24.92мм

4153

 


Рис. 16. ФПМ 6К/4К сканера


Рис. 15, Микроскан


Теория каскадирования ФПМ

Какие потери мы можем понести в процессе аналогового, цифрового или гибридного постпродакшна?

Для этого нужно знать немного теории, но не переживайте – это не помешает. Я надеюсь, что смог заинтересовать вас в ФПМ – очень удобном инструменте для объективной характеристики резкости и разрешения.

Значения ФПМ отдельных частей производственной цепи могут перемножаться для получения ФПМ всей системы в целом. С помощью двух и более кривых ФПМ мы можем сравнивать их без какого-либо субъективного влияния на оценку. К тому же, если мы знаем ФПМ отдельных элементов, то мы можем легко посчитать ожидаемый результат в любом месте цепочки, просто умножая кривые ФПМ.

 

ФПМ Камеры (объектива) х ФПМ Пленки х ФПМ Сканера = ?

Для первого приближения абсолютно допустимо использовать для умножения данные ФПМ от производителя. Однако, надо учитывать, что обычно эти данные содержат очень оптимистичные цифры, и их использование дает наилучший возможный результат. Для наших вычислений мы использовали реально измеренные значения. Вместо использования ФПМ неэкспонированной негативной пленки, и умножения ее на ФПМ объектива, мы напрямую измеряли результирующую ФПМ экспонированного изображения и умножали ее на ФПМ 4К сканера (ARRISCAN).


Рис. 17. Теория каскадирования ФПМ


Рис. 18. Результирующая ФПМ 4К сканирования


Рис. 19. Истинная 4К производственная цепочка

Что дает результат?

ФПМ просканированного в 4К 35мм негатива содержит лишь немногим более 56 л.п./мм (эквивалент 3К с шириной изображения Супер 35) используемой модуляции. Предел разрешения определяется пространственной частотой, которая может быть передана с 10% модуляцией. Данный результат вычислен умножением модуляции сканера и пленочного материала для 57л.п./мм:

 ФПМ_4К_сканера (57лп/мм) х ФПМ_эксп._пленки (57лп/мм) = ФПМ_4К_сканирования (57лп/мм)
         
36% х 28% = 10.08%

Кстати, то же получается и с цифровой камерой с 4К матрицей. Здесь low-pass фильтр (на самом деле, умышленная дефокусировка) должен подавить модуляции на половине исходной пространственной частоты (80 лп/мм) до 0, иначе могут появиться артефакты алиасинга.

Это означает, что ни 4К сканер, ни сенсор (3-х чиповый) 4К камеры не могут передать фактическое разрешение в 4К. Это не так-то легко понять. Вообще говоря, это означает, что данные 4К содержат информацию в 4К только если каждый пиксель был сформирован на компьютере – без использования заранее оптически сформированного изображения. Конечно, это не может быть приемлемым решением, потому что в будущем мы будем иметь лишь анимационные фильмы, где актеры и их действия могут создаваться только на компьютере. Трагическая утрата, не только для желтой прессы!

Заключение части 2.

Эта статья называется «4К+». На самом деле, это означает то, что мы рассматриваем съемку и обработку изображения в 4К или большим пространственным разрешением – все остальное потребовало бы другого названия.

4К проекторы будут доступны в обозримом будущем, но их полное качество будет доступно, только если используемые ими данные будут обеспечивать это разрешение без потерь. В настоящее время только правильно экспонированные и просканированные в 6К/4К 35мм негативы дают результаты максимально близкие к требуемым. Взглянув на это с другой стороны, кто-то может сказать, что технология проецирования в 4К позволит получить качество 35мм пленки без потерь при помощи аналоговой обработки в лабораторных условиях. Ограничивающим фактором в цифровой технологии обработки изображений (Digital Intermediate workflow) является не 35мм (идеально экспонированная) пленка, а оцифровка в 4К. Как видно из рис. 17, увеличение резкости по-прежнему возможно, если вы увеличиваете разрешение. Теперь представьте, насколько большего качества можно добиться с помощью 65мм пленки, содержащей в 2,6 раза больше информации!

Данные утверждения полностью базируются на нынешнем состоянии технологии производства кинопленки - если Вы хотите узнать о потенциальных характеристиках кинопленки ближайшего будущего, прочтите статью: Tadaaki Tani, “AgX Photography: Present and Future,” J. Imag. Science and Technol. 51(2):110 -116, 2007.

Нижеследующий рисунок 20 демонстрирует, что 35 мм пленка имеет достаточный информационный резерв для оцифровки в 4К+.

Рис. 20. 2К, 4К и 10К сканы с одного и того же 35 мм негатива

Часть 3: Технологическая цепочка: 4К лучше, чем 2К?

Два наиболее часто задаваемых вопроса по этой теме: Аналоговый процесс

  1. Насколько велики потери качества 4К в аналоговой и цифровой цепочках обработки?
  2. Достаточно ли разрешение в 2К для цифрового технологического процесса?

 Аналоговый процесс

«Аналоговая копия всегда хуже оригинала». Таково часто повторяемое утверждение. Но это только в некоторой степени является правдой для традиционного аналогового постопродакшна. На самом деле, существуют качествообразующие параметры, которые при должном контроле могут обеспечить высокий уровень изображения. Если фотометрические требования удовлетворяются в течение всего процесса - при съемке, создании промежуточных материалов и результирующей печати, то желательная информация о яркости и цвете может быть сохранена для всех целей и задач.


Рис. 21. 2К и 4К фрагменты из 2К и 4К изображений

Безусловно, потери качества возникают при передаче структуры - то есть информации о пространственных частотах. Другими словами, уменьшается разрешение и резкость. Этот результат следует из правила умножения ФПМ. На рисунке 22 показано, как 50лп/мм с исходной 33% модуляцией в оригинале передаются через весь процесс.


Рис. 22. 10К скан центра изображения (зеленый). Фотохимический процесс переноса изображения от негатива, полученного на камере, до проекции на экране.

Это, однако, идеализированная формула, так как она предполагает, что модуляция пленочного материала и контактная печать не допускают потери качества. То, что это не соответствует действительности, легко понять из разницы между горизонтальными и вертикальными разрешениями.

 

ФПМ при 50лп/мм

Пленка Kodak 5205 экспонированное изображение (камера + пленка) - исходный негатив

33%

Пленка Kodak 5242 промежуточный носитель (копия в IR)

70%

Пленка Kodak 5242 промежуточный носитель (копия в IN)

70%

Позитивная пленка Kodak 2393 (конечный результат)

70%

 

Достаточно ли 2К для печати с промежуточной оцифровкой?

Хотя слово «цифровой» подразумевает цифровое воспроизведение без потери качества, промежуточная оцифровка ограничена теми же правилами, что и аналоговый процесс, потому что в процессе участвуют и аналоговые составляющие (например, оптика сканера и принтера). Чтобы дать более ясную картину, давайте просто умножим ФПМ предела разрешения для 4К (=80 лп/мм). В таблице представлены ФПМ лучших пленочных и цифровых компонентов, которые только можно получить в настоящее время.


 

ФПМ при 80лп/мм

Исходный негатив на пленке 5205 (ARRICAM, VP, OCN)
 

20%

ФПМ сканера пленки при 4К (ARRISCAN)
 

5%

Отпечатаный интернегатив Fuji RDI (пленка + ARRILASER)
 

20%

 

         
20% х 5% = 1% х 20% = 0,2%
         

Рис. 23. Технологическая цепочка с промежуточным оцифровыванием

Как показывает умножение, присущая промежуточной оцифровке в 4К модуляция не может достичь 80лп/мм, даже при том, что отпечатанный цифровым способом интернегатив содержит гораздо больше информации об изображении, чем может быть сохранено при традиционной аналоговой обработке.

 

Необходимо зарегистрироваться