Виктор Устинов

В начале появилось немое кино, затем звуковое кино и Technicolor. Трехмерное (3-D) кино дебютировало в 1950-х годах, в 1970-х познакомило нас с круговым звуком системы Dolby Surround. И уже в 2002 году очередной вехой и перспективой для будущего явился фильм Джорджа Лукаса «Звездные войны. Эпизод 2. Атака клонов», полностью снятый в цифровом стандарте. Кинематограф продолжает экспериментировать с новинками технологий, постепенно внедряются цифровые методы кинопроизводства и демонстрации фильмов. В данной публикации, основанной на материалах дискуссии, проведенной в рамках выставки IBC2004, в популярной форме описаны основные отличия цифрового кинематографа (ЦКМ) от традиционного пленочного кинематографа, приведены краткие сведения об используемых стандартах ЦКМ и применяемом оборудовании; рассмотрены экономические аспекты внедрения ЦКМ.

Применение усовершенствованного ТВЧ-оборудования и проекторов для воспроизведения цифрового контента приводит к получению изображения более высокого качества по сравнению с традиционной съемкой на 35-мм кинопленку.

Видеокамеры для цифрового кинематографа

В соответствии с терминологией, принятой SMPTE, электронный (цифровой) кинематограф условно делится на две составляющие: Е-cinema (электронное кино) и D-cinema (цифровое кино). В то время как D-cinema относится к самому высококачественному цифровому представлению художественных кинопроизведений, Е-cinema относится к производству и воспроизведению киновидеоматериалов, получаемых при цифровом процессе производства или при переводе материалов с 16-мм или 35-мм кинопленки в цифровую форму. К Е-cinema относят проекцию или воспроизведение электронными средствами видеоматериала (контента) любого типа: художественных фильмов, спортивных событий, кинохроники, рекламы.

Шкала качества для крупноформатной электронной проекции простирается от DV-стандарта до цифрового мастер-оригинала: часть этого диапазона, от DV до ТВЧ, занимает Е-cinema, а другую часть диапазона, от ТВЧ до цифрового мастер-оригинала (с разрешением 4 К), занимает D-cinema. От обычного телевидения и домашнего кино Е-cinema отличается содержанием и «жизненностью» представляемого материала, а более высокое качество изображения, демонстрируемого на большом экране и сопровождаемого круговым звуком стандарта 5.1 и даже 7.1, является самым большим преимуществом D-cinema перед Е-cinema.

В таблице представлена условная классификация цифровых киновидеоматериалов, демонстрируемых на экранах ТВ-приемников и киновидеотеатров.

В последнее время наметилась тенденция перехода к качеству демонстрации, больше отвечающему D-cinema, чем Е-cinema, главным образом, за счет разработки и освоения массового выпуска высококачественного проекционного оборудования (цифровых проекторов, плазменных и ЖК-экранов большого размера) и видеокамер, позволяющих получать видеоматериал соответствующего качества, значительного повышения качества перевода кинофильмов с кинопленки (с сохранением четкости негатива-оригинала — 4…5 К — в электронной копии).

Стадии цифрового кинопроизводства

Чтобы оценить потенциальные возможности цифрового кинематографа (ЦКМ), необходимо рассмотреть основные этапы кинопроизводственного цикла:

• производство;
• распространение;
• кинопоказ.

Производство

В творческую задачу выпуска кинопродукции вовлечены как киностудии, так и независимые продюсеры. Производство тесно связано с распространением (доставкой) киновидеопродукции, и во многих случаях они неотделимы друг от друга.

Распространение

Распространители несут ответственность за маркетинг и физическую доставку кинофильмов в кинотеатры. Кроме того, они реализуют фильмы на вторичном рынке, где поглощается основной объем кинопродукции. Исторически сложилось так, что распространители получают 50% доходов от продаваемых на сеансы билетов. В последние годы круг распределения кинопродукции значительно расширился, что в значительной степени обусловлено увеличением числа экранов, а результатом является более быстрая окупаемость кинофильмов. Недавно проведенными исследованиями было установлено, что распространителям достается около 55% доходов, получаемых кинематографом.

Кинопоказ

Прокатные организации демонстрируют фильмы населению, продавая билеты (доходами от которых делятся с поставщиками) и имея налоговые льготы (их доходы при этом растут).

Рис. 1. Общая схема ЦКМ

Общая схема ЦКМ представлена на рис. 1. В левой части показаны источники киновидеоматериалов, передаваемых на экраны кинотеатров (правая часть). В средней части показан сервер (с локальным или дистанционным управлением), через который материал передается для демонстрации зрителям.

Достоинства D-cinema

D-cinema обладает целым рядом достоинств, позволяющих ему занять ведущую роль в современном кинематографе:

• Высокое качество кинопоказа.

  Основными привлекательными чертами D-cinema являются чистота и четкость изображения, что приводит в восторг обычного кинозрителя. Кроме того, если при копировании 35-мм кинопленки наблюдается ухудшение качества изображения, то при цифровом методе копирования качество остается на исходном уровне, не претерпевая сколько-нибудь заметных изменений.

• Отсутствие необходимости печати копий фильма.

  Установлено, что ежегодные расходы на печать копий кинофильмов в США составляют 700 млн долларов. Сюда входит стоимость кинопленки и расходы на ее химико-фотографическую обработку (ХФО). При переходе на ЦКМ студии и поставщики кинофильмов будут иметь солидную экономию, так как исключаются расходы на кинопленку и ХФО.

• Качество изображения остается неизменным.

  Копия фильма на пленочном носителе (как правило, на 35-мм кинопленке) является универсальным стандартом. Недостатком кинопленки является постепенное ухудшение качества в процессе использования, появляются царапины и пятна. При цифровой проекции эта проблема исчезает. Кроме того, система ЦКМ обладает более точной системой контроля.

• Новые пути получения прибыли.

  Цифровая проекция позволяет в кинотеатрах показывать «живые» репортажи со спортивных площадок, прямые трансляции концертов и других массовых мероприятий. Кроме того, при цифровой проекции повышаются качество и результативность местной рекламы.

• Стоимость доставки контента может изменяться.

  В системе современного кинематографа поставщики требуют, чтобы копии были заказаны заранее, а стоимость доставки, как правило, является постоянной величиной. При доставке цифровой копии стоимость является переменной величиной. Если копия художественного фильма может быть получена в цифровом виде, киномеханик может демонстрировать одну копию фильма на нескольких экранах или даже в нескольких кинотеатрах одновременно. При спутниковом распределении доставка фильма осуществляется по схеме: из одной точки в несколько мест. Согласно данным, опубликованным компанией Boeing, один фильм можно одновременно демонстрировать в 10…15 кинотеатрах, не неся при этом убытков.

• Дистанционный мониторинг.

  Кинофильмы в цифровом виде, хранящиеся на удаленных видеосерверах, могут демонстрироваться на экранах кинотеатров (в соответствии с предварительно составленным расписанием) с помощью сети и с дистанционным управлением кинопоказом.

Стандарты и форматы ЦКМ

Для воспроизведения цифровых фильмов в кинотеатрах необходимо иметь согласованный способ доставки данных. Подобно тому, как должен быть определенный формат текстового процессора для распознавания и точного отображения цифрового документа на экране компьютера, цифровые кинофильмы также должны храниться в соответствующем стандарте. В настоящее время имеется четыре типа стандартов файла, которые занимают лидирующее место в области цифровой проекции. Понятно, что если цифровой кинематограф становится повсеместно доступным, требуется использовать общие форматы файлов, общие технологии сжатия, шифрования и цветового кодирования, поддержания высокой четкости изображения на экране.

Вот эти стандарты:

• ABSDCT (Adaptive Block Size Discrete Cosine Transform — дискретное косинусное преобразование с адаптивным размером блока) фирмы Qualcomm. ABSDCT, — это алгоритм сжатия. Фирма Qualcomm, хорошо известная благодаря разработанной ею технологии сотовой телефонной связи СDМА, является новичком в развлекательной отрасли. Алгоритм сжатия ABSDCT был разработан в начале 1990-х гг. и предназначался для правительственного применения, а сейчас начинает внедряться на профессиональном кинорынке. Главная идея, заложенная в алгоритм АBSDCT, — получить эффективное сжатие для областей изображения с высоким местным контрастом или сложной структурой. Этот стандарт противостоит различным версиям стандартов MPEG и JPEG, использующих метод DСТ (дискретного косинусного преобразования) для блоков фиксированного размера (обычно 8×8 отсчетов, или пикселов). Алгоритм сжатия ABSDCT делит кадр на блоки разного размера в зависимости от «активности» областей изображения;
• WM9 — кодек Microsoft Windows Media 9 Series. Этот новейший стандарт компрессии позволяет сжать файл с киноматериалом до 1/10 того размера, который имеет файл со сжатием MPEG-2, с одновременным поддержанием высокого качества изображения и звука. Windows Media 9 серьезно рассматривается в качестве стандарта сжатия, который будет широко применяться в цифровом кинопроизводстве. Дополнительное сжатие позволит разработчикам систем ЦКМ использовать имеющиеся системы хранения данных, в том числе компьютерные, и обеспечит доставку кинофильмов с меньшими затратами;
• Quvis Quality Priority Encoding (QPE) представляет собой алгоритм сверточного (волнового) сжатия. Он предусматривает волновое преобразование всего изображения в частотную область. В соответствии с данными, опубликованными компанией QuVis, сверточное кодирование более эффективно благодаря волновому преобразованию всего изображения, а не блоков 8×8 пикселей;
• профиль MPEG-2 HD является частью наиболее широко известного пакета стандартов, принятых в настоящее время в вещательной отрасли. Стандарт MPEG-1 применялся для получения достаточно хорошего качества изображения при скоростях потока до 1,2 Мбит/с. Широко используемый стандарт MPEG-2 обладает большими возможностями и является универсальным при разных скоростях передачи данных. В ЦКМ некоторые представители этой группы стандартов гарантируют получение изображения очень высокого качества и одновременно высокой четкости, что необходимо для использования в современном кинопроекционном оборудовании. Необходимо отметить, что MPEG-2 может применяться в секторе ТВЧ. По-видимому, эти особенности являются потенциальной гарантией длительного использования этого стандарта. В ЦКМ используется разновидность MPEG-сжатия, обозначаемая High Profile @ High Level или MPEG-2 НР@HL.

Разрешение киноизображения, заключенного в виде файлов, составляет 1920×1080. Поддерживается несколько скоростей смены кадров, включая 24 кадра/с.

Комитеты по стандартизации медленно принимают новые стандарты, но если стандарт принят, то он сразу начинает внедряться, обеспечивая взаимную совместимость серверов и декодеров, выпускаемых различными изготовителями. Открытые стандарты обеспечивают передачу, получение, декодирование и отображение видеоматериалов (включая «живые» репортажи и материалы, не предназначенные для демонстрации в кинотеатрах) с помощью одной системы, распространенной более широко, чем другие. В широком смысле в настоящее время стандарт MPEG-2 является единственным реальным способом кодирования данных в кинопромышленности.

Системы воспроизведения

Система воспроизведения ЦКМ должна подходить для обработки различных типов хранящихся материалов, а также для онлайновой доставки видеоматериалов. Диапазон типовых конфигураций таких систем довольно широк и простирается от обычного кинотеатра с одним небольшим экраном до мультиплексов с 20-ю экранами, оснащенных центральным автоматическим управлением. Если тракт передачи файлов управляется через сеть, то график кинопоказа и управление техническими средствами могут быть оптимизированы, а размер прибыли заметно увеличен.

Модули декодирования для ЦКМ

Модуль декодирования находится в сердце системы воспроизведения ЦКМ (рис. 2). Этот модуль несет ответственность за воспроизведение сжатых ТВЧ-файлов. Воспроизведение киновидеоматериалов (при дистанционном управлении или согласно расписанию) выполняется при большой скорости передачи данных прежде всего для того, чтобы получить изображение высокой четкости и высокого качества, необходимое для заполнения всей площади большого экрана. В таком случае требуется использовать ТВЧ-декодер профессионального класса, способный обрабатывать цифровое видео на самом высоком уровне взаимодействия с различными видеопрограммами (при помощи интерфейса HD-SDI) и одновременно обеспечивать синхронное воспроизведение цифрового звука.

Рис. 2. Модуль декодирования для ЦКМ

Семейство устройств Optibase VideoPlex HD предназначено для воспроизведения ТВЧ-видеопотоков стандарта MPEG-2 и идеально подходит для высококачественного профессионального ЦКМ и презентаций высокой четкости. VideoPlex HD в продвинутой конфигурации позволяет иметь на выходе ТВЧ-видео 80 Мбит MPEG-2. Благодаря этой особенности VideoPlex HD является идеальным оборудованием для ЦКМ, когда при кинопроекции художественных фильмов необходимо поддерживать высокую скорость передачи данных. При использовании VideoPlex HD SDI с аудиокабелем AES/EBU для звуковой системы 7.1 имеется возможность пропускать до 8 несжатых аудиоканалов (или 4 стереоканала).

Кроме устройств VideoPlex HD фирма Optibase Ltd выпускает высококачественное и рентабельное оборудование, предназначенное для подготовки и доставки цифровых аудиовизуальных MPEG-данных по широкополосным сетям. Фирма предлагает широкий диапазон продукции, предназначенной для разных применений, например для «видео-по-требованию», потоковой передачи видеоданных в реальном времени, архивирования цифровой видеоинформации, дистанционного обучения, бизнес-ТВ. Имея основное представительство в Израиле, фирма открыла филиалы в США, Австрии, Франции, Японии и Китае. Продукция фирмы реализуется в 40 странах.

Проекция цифрового киноизображения

Проекция киноизображения в системах ЦКМ в настоящее время осуществляется двумя способами, реализованными в оборудовании DLP (Digital Light Projection) и D-ILA (Digital — Image Light Amplifier). Основным элементом оборудования DLP является микрозеркальное цифровое устройство (DМD), созданное фирмой Texas Instruments. Система DLP является конечным звеном, позволяющим отображать цифровую визуальную информацию. DLP-технология предложена в качестве подсистемы или «инструмента» для лидеров рынка оборудования в потребительском, деловом и профессиональном секторах кинопроекционной отрасли.

Микросхема системы DLP выпускается только тремя владельцами лицензии: Barco, Christie Digital Systems и Digital Projection. DLP имеет три преимущества перед современными проекционными системами: отсутствие шума, высокое качество четкого изображения с цифровой шкалой серого и высокое качество цветовоспроизведения. DLP-технология эффективнее конкурирующей ЖК-технологии отображения, так как первая основана на отражающем устройстве DМD и не требует поляризованного света. Наконец, близкое размещение микрозеркал способствует проецированию видеоизображений без заметных границ переходов с максимально возможным в настоящее время разрешением.

Основным преимуществом системы D-ILA является возможность интеграции пикселов наивысшей плотности, что позволяет воспроизводить изображение высокой четкости. Кроме того, даже при высоком разрешении практически отсутствует снижение светосилы и возможен выход очень большого потока света. Так как система D-ILA дает высокий выход света и высокую четкость изображения, она отвечает всем требованиям, предъявляемым к рабочим параметрам проекционной техники. Более того, технология D-ILA предлагает дополнительные преимущества, в частности более высокую контрастность изображения.

Сегодняшние цифровые кинопроекторы включают устройства изменения размеров. Исходное разрешение установленных проекторов обычно составляет 1280×1024, но на практике цифровые кинофильмы доставляются с разрешением 1920×1080, то есть выше, чем дает проектор (в будущем станет возможным передавать изображения более высокой четкости). Проектор передает изображение более высокой четкости посредством изменения размеров изображения с регулировкой до его первоначального разрешения.

Экономические аспекты ЦКМ

При внедрении системы ЦКМ необходимо провести экономический анализ рентабельности инвестиций. В настоящее время инвестиции, связанные с доставкой киноматериала, можно разделить на две части: расходы на создание инфраструктуры (покупка проекторов) и расходы на доставку (печать кинокопий, отгрузка, перевозка, страхование и т. д.). Сегодня при распределении киновидеопродукции студии сотрудничают с одной из больших компаний по обработке кинопленки (Technicolor и Deluxe) для того, чтобы получить копии кинофильма. Эти две компании закупают кинопленку у фирм Kodak, Fuji и AGFA. Затем с промежуточного негатива делаются копии, чтобы оставить нетронутым первоначальный негатив. При этом платят около $0,12 за 1 фут кинопленки ($0,4 за 1 м). Длина обычного кинофильма составляет около 10 тыс. футов (3000 м), что обходится в $1200 за одну копию фильма. В эту стоимость не включены расходы по перевозке, страхованию и оплате киномеханика. Как правило, 2…3 тыс. копий фильма, создаваемых для проката в США, составляют среднюю стоимость тиражирования одного фильма, выражающуюся в сумме $2,4…3,6 млн.

Так как киноматериал в ЦКМ доставляется в цифровом виде, цифровые кинокопии размножать не требуется и поэтому расход средств заметно сокращается. Наиболее перспективным способом является спутниковая доставка данных, особенно выгодная для широкого рынка пользователей. Достоинства передачи файлов, в противоположность их передаче на фиксированном носителе, состоят в том, что, используя ту же инфраструктуру, можно демонстрировать на экране «живые» события, что способно принести дополнительную прибыль. При использовании схемы передачи из одной точки к нескольким точкам расходы на передачу данных будут относительно низкими, в среднем $1000 при одновременной доставке кинофильма в 10…15 кинотеатров (стоимость проекторов в расчет не берется).

В соответствии с отчетом, опубликованным компанией Credit Suisse Equity Research, кинотеатры, инвестирующие средства для покупки сервера воспроизведения и цифрового проектора, могут вернуть свои затраты в течение трех лет. Расчеты были сделаны для многозального кинотеатра, в котором за один год будет демонстрироваться порядка 15 новых художественных фильмов.

Заключение

ЦКМ сочетает все позитивные достижения, появившиеся в цифровом видео в течение последнего десятилетия. Имеется договоренность об использовании MPEG-2 в производстве цифровой видеопродукции и в вещательной отрасли. Вещательная отрасль уже приняла и внедрила этот стандарт. Успех MPEG-2 обусловлен широким распространением этого формата и тем фактом, что лидеры промышленности на базе прошлого опыта признали, что переход к ЦКМ приводит как к получению более высокого качества изображения, так и к экономии средств. Так что почва для внедрения ТВЧ и ЦКМ хорошо подготовлена. Переход от кинопленки к цифровому стандарту обеспечивает проекцию изображений более высокого качества и в то же время предлагает значительное сокращение расходов на производство и распределение копий фильма. Поэтому нужно лишь время, чтобы кино полностью перешло на цифровой стандарт.