Киноформат

1. Киноформат • Киноформат - появился в 1926 г. и с тех пор остался неизменным: 35-миллиметровая пленка, 24 кадра в секунду, синхронизированный звук • Позже появился формат, названный "прогрессивным 24 кадра в секунду", который, в дальнейшем стали именовать просто "24р" • Сегодня существуют разнообразные форматы, основанные на 24 кадрах в секунду, и каждый из них претендует на то, чтобы стать единым, универсальным и господствующим в производстве и постпроизводстве. Но универсального формата 24р пока все-таки нет • Среди вариантов формата 24р существуют такие, которые имеют стандартное разрешение 720х486 или 720х480, а также высокое разрешение 1280х720 или 1920х1080, а соотношение сторон кадра в них может составлять 4:3 или 16:9

2. Телевизионные стандарты • NTSC (National Television System Committee - Национальный комитет телевизионных систем). Используется в Северной Америке и Японии. Одновременная с квадратурной модуляцией цветовой поднесущей. Разрешение 768 на 484. • PAL (Phase Alternation Line - со строчнопеременной фазой). Ее основное отличие от системы NTSC - перемена на 180 градусов фазы сигнала от строки к строке одной из компонент цветовой информации. Это делает систему с квадратурной модуляцией нечувствительной к дифференциально-фазовым искажениям. В остальном - все параметры PAL аналогичны NTSC. Разрешение - 768 на 576 точек

3. Телевизионные стандарты • SECAM (Sequentiel couleur a memoire - последовательная цветная с памятью). Отличительным признаком является передача двух цветоразностных сигналов через строку на ЧМ поднесущей при непрерывной передаче сигнала яркости. • HDTV (High Definition TV). Телевизионные системы высокой четкости HDTV позволяют получить разрешающую способность, значительно превосходящую по этому показателю прежние системы ТВ. Активные разработки данного направления ведутся в настоящее время и в Японии, и в США, и в Европе

4. В настоящее время в эксплуатации находятся три совместимых системы цветного телевидения - NTSC, PAL, SECAM

5. Многообразие стандартов не ограничивается только кодированием цвета • Для формирования полного телевизионного сигнала к видео необходимо добавить звук, а полученный так называемый низкочастотный телевизионный сигнал передать через эфир путем модуляции гармоники одного из доступных радиоканалов • 48,5...66 МГц - первый частотный диапазон, 76...100 МГц - второй частотный диапазон, 174...230 МГц - третий частотный диапазон, 470...790 МГц - четвертый частотный диапазон

6. Основные параметры телевизионных стандартов стран мира

7. В России принят стандарт SECAM D/K (первая буква относится к диапазону метровых волн, вторая - дециметровых) • во Франции - SECAM E/L • Монако - SECAM C/L • Иране - SECAM B • Германии - PAL B/G • Англии - PAL A/I, • Бельгии - PAL B/H • Бразилии - PAL M/M • Китае - PAL D/K • в США, Японии и Тайване - NTSC M/M

8. Система NTSC Система NTSC была разработана и внедрена в США в 1953 году и явилась первой совместимой системой цветного телевидения. В настоящее время вещание по этой системе ведется также в Канаде, большинстве стран Центральной и Южной Америки, Японии, Южной Корее и Тайване.

9. В NTSC каждая телевизионная строка содержит составляющую яркости Y и два сигнала цветности • Цветоразностные сигналы передаются путем амплитудной модуляции поднесущих на одной и той же частоте, но с фазовым сдвигом на 90° . • С целью использования свойств зрения, системы кодирования PAL и NTSC строятся так, чтобы оси были сдвинуты на 33 градуса. Новые оси I и Q выбираются так, чтобы вектор I, отображающий оранжевые и сине-зеленые тона опережал вектор R-Y, a Q вектор B-Y на 33 градуса EI = 0.737U - 0.268V EQ=0.478U+0.413V

10. Система NTSC обеспечивает самое высокое качество цветного изображения, но требует высокого технического качества приемопередающей аппаратуры • Европейский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.42 МГц, ширина полосы 1.3 МГц, несущая звука 6.5 МГц • Американский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 3.58 МГц, ширина полосы 1.3 и 0.5 МГц, несущая звука 4.5 МГц • Формат NTSC характеризуется скоростью 30000/1001 кадров в секунду (округленное значение - 29,97 кадров в секунду). Эта частота смены кадров порождает множество проблем в процессе преобразования, особенно в тех случаях, когда используется приближенное значение скорости (29,97), а не точное соотношение 30000/1001

11. Система PAL • Система PAL была разработана и внедрена в начале 60-х годов фирмой "Телефункен" (ФРГ) • Система PAL принята в большинстве стран Западной Европы, Африки и Азии, включая Китай, Австралию и Новую Зеландию

12. Система PAL является более совершенной, чем NTSC. Она позволяет существенно уменьшить присущие системе NTSC фазовые искажения • Использована аналогичная NTSC амплитудная модуляция цветоразностных сигналов с фазовым сдвигом на 90°, но через строку дополнительно производится изменение знака фазы красного цветоразностного сигнала

13. Основные характеристики системы PAL: • Число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.433 618 МГц, ширина полосы 1.3 МГц, несущая звука 4.5 МГц. • Недостатком системы PAL является понижение четкости изображения из-за усреднения сигнала цветности в двух последующих строках

14. Система SECAM • Cистема SECAM была предложена французским  инженером Анри де Франсом в 1958 году, затем велись совместные работы советских и французских инженеров, и 1 октября 1967 года система была введена в эксплуатацию в СССР и Франции • В настоящее время она принята также в Восточной Европе, Монако, Люксембурге, Иране, Ираке и некоторых других странах

15. Основные характеристики системы • SECAM: число строк 625, частота полей 50 Гц, • поднесущая цветности B-Y 4.25 МГц ± 230 кГц,  R-Y 4.406 МГц ± 280 кГц, • несущая звука 6.5 МГц • цветоразностные сигналы передаются поочередно: в течении одной строки - красный, в течении следующей - синий цветоразностный сигнал и т.д. • Последовательная передача цветовых частотномодулированных сигналов практически освобождает систему SECAM от фазовых искажений, присущих системе NTSC

16. Достоинства и недостатки По сравнению с NTSC фазовые искажения не приводят к искажению цветового тона изображения. Однако в системе SECAM цветовая четкость снижена вдвое, так как сигналы цветности передаются через строку и в телевизионном приемнике недостающий сигнал занимается из предыдущей строки

17. Телевидение высокой четкости(HDTV, ТВЧ) • Систему ТВЧ японцы предложили в 1964 году. В начале 80-х была предложена HDTV-система, разработанная SONY и NHK • Вместо японского стандарта европейцы предложили свою систему HD-MAC, основанную на стандарте для спутникового телевидения (МАС) • Американская федеральная комиссия по связи (FCC) утвердила стандарт, согласно которому картинка ТВЧ формируется из 1080 горизонтальных строк при развертке шестьдесят полукадров в секунду и формате 16:9. Европейцы же предлагали формировать изображение из 1225 строк, что намного лучше того, о чем американцы или японцы могли только мечтать • В настоящее время существует 18 разных стандартов цифрового телевидения

18. Преобразование форматов • PAL в NTSC • PAL в форматы кино- или 24р • NTSC в PAL • NTSC в 24р • Киноформат в 24р • Киноформат в NTSC • Киноформат в PAL

19. PAL в NTSC • Этот процесс подразумевает конвертацию из 576-строчного формата PAL в NTSC-изображение, состоящее из 486 строк. Если конечной целью является преобразование в формат NTSC с 480 строками (DV или MPEG-2), но предварительно источник нужно пересчитать на 486 строк, а затем обрезать четыре верхних и две нижних строки. Для изменения порядка расположения полукадров на противоположный, к 480-строчному изображению следует добавить по три строки вверх и вниз • Для преобразования прогрессивного формата PAL нужно сначала уменьшить скорость кадров 24 в секунду, а затем применить алгоритм вычитания и прибавления кадров 3:2. Для преобразования чересстрочного PAL используют другой подход, при котором длительность фрагментов сохраняется, а интерполяцию полукадров проводят во время рендеринга видео

20. Преобразование исходного киноматериала, снятого со скоростью 24 кадра в секунду, в видеофрагмент формата NTSC со скоростью 30 кадров в секунду протекает по обычной схеме вычитания и прибавления кадров 3:2 для получения последовательности из "прогрессивных" кадров и двух чересстрочных кадров.

21. NTSC в PAL • При этом преобразовании берется полукадр NTSC, ближайший по времени к каждому полукадру PAL на выходе, а все оставшиеся полукадры просто игнорируются. • Разрешение формата PAL составляет 576 строк, а NTSC - 486 строк. 486 строк преобразовать в PAL несложно. Но, если в качестве исходного используется материал 480-строчных форматов, таких, как DV или MPEG-2, то перед масштабированием на 576 строк, следует добавить к каждому кадру четыре строки вверх и по две вниз. Если порядок полукадров необходимо изменить на противоположный, то нужно добавлять по три строки вверх и вниз. • Хотя в PAL минимальное значение черного составляет 0 IRE, а в NTSC - 7,5, для цифровых сигналов обоих форматов черный определяется, как Y=16, поэтому при преобразовании NTSC в PAL различия яркости не вызывают никаких проблем

22. PAL в форматы кино- или 24р • Это преобразование, как правило, включает снижение скорости с 25 (PAL) до 24 кадров в секунду и последующего создания одного кинокадра из каждого кадра PAL. Естественно это приведет к увеличению длительности на 4,2% • Так как любой инверсивный фильм-принтер PAL поддерживает соотношение 1:1 между исходным и выходным кадрами, то хороших результатов позволяет добиться простой адаптивный способ выведения из режима чересстрочности. Рассчитанное с помощью этого процесса предполагаемое движение может оказаться даже немного лучше, чем в исходном материале • Источник, снятый в прогрессивном PAL с соотношением сторон кадра 16:9, лучше преобразуется в киноформат или формат 24р, чем материал формата NTSC. Благодаря этому формат 16:9, широко использовали в цифровых проектах. Хотя, вполне вероятно, что вскоре его заменит формат 24р

23. NTSC в 24р • Скорость 29,97 кадра в секунду невозможно преобразовать в 25 кадров в секунду, поэтому для преобразования NTSC в PAL нельзя использовать вычитание и добавление кадров по схеме 3:2. Но в этом случае возможна синхронизация по полям, а не по кадрам, т. е. конвертация 59,94 в 50 полей в секунду, при которой по сравнению с процессом простого сравнения кадров количество временных искажений уменьшается на 50%. • Поэтому чересстрочный формат NTSC легче поддается преобразованию со стандартным разрешением (в том числе, в кино- и 24р форматы, чем формат 30р).

24. Киноформат в 24р • Процесс подобного преобразования чрезвычайно прост - каждый кадр исходного материала преобразуется в кадр готового материала. Небольшие осложнения возникают только, когда в качестве исходного берется фрагмент со скоростью 23,976 кадра в секунду (24000/1001), а не точно 24 кадр в секунду. В этом случае придется учитывать, что в связи с выравниванием скорости до 24 кадров в секунду длительность готового материала по сравнению с исходной увеличится на 0,1%

25. Киноформат в NTSC • 24 кадра в секунду не могут быть равномерно преобразованы в характерные для NTSC 59,94 (60000/1001) полей в секунду, поэтому здесь приходится применять схему вычитания и прибавления кадров 3:2. Сначала скорость фильма снижают на 0,1 % до значения 23,976 кадра в секунду (24000/1001) с тем, чтобы у 24 кадров фильма и 60 полей была одинаковая временная развертка. Затем фильм копируется таким образом, что первый кадр фильма преобразуется в два полукадра видео, следующий кадр отображается в виде трех полукадров, из следующего - снова два полукадра и т.д. • В результате получают поток видеоданных, который будет составлять серии из трех прогрессивных кадров с последующими двумя чересстрочными кадрами (т.е. изображения в полях видеокадра будут составлены из изображений с двух различных кинокадров). • Поскольку в процессе преобразования скорость понижается на 0,1%, алгоритм 3:2 должен строго соблюдаться для всего видео, если что-то пойдет не так, сбой затронет весь полнометражный фильм

26. Киноформат в PAL • Это достаточно простое преобразование. Так как не существует приемлемого способа деления 24 на 25, то фильм-сканер разгоняется до 25 кадров в секунду и происходит преобразование киноформата в прогрессивный PAL со скоростью 25 кадров в секунду • Такой способ значительно проще, чем применяемая в NTSC схема вычитания и прибавления кадров 3:2, но она сокращает время воспроизведения фильма на 4,2 %. В случае двухчасового фильма это составит около пяти минут. • Повышение скорости также приводит к изменению тональности звукового сопровождения - оно "уходит" в высокие частоты. Поэтому полученный аудиотрек нуждается в повторной обработке с использованием алгоритма, который позволяет сохранить высокие частоты