Цифровая кинопроекция

1. Цифровая кинопроекция Цифровая кинопроекция – это система высококачественной демонстрации кинофильмов

2. Разрешение изображений определяется терминами 2К и 4К. • Термином 2К обозначают разрешение 2048 пикселей по горизонтали на 1080 пикселей по вертикали – 2048 х 1080. • Соответственно, термин 4К обозначает разрешение ~4000 точек (4096x1716 или 3996x2160), которое обеспечивает количество элементов изображения в 8 раз больше, чем в 2K. • Надо отметить, что нельзя сегодня утверждать, что проекция 4К в 8 раз лучше, чем 2К. На небольших экранах, размером до 20 метров разницу в количестве пикселей изображения обычный зритель заметить не может, так как размер этих пикселей меньше разрешающей способности человеческого глаза.

3. Частоты киносъёмки и кинопроекции • 16 — стандартная частота съёмки и проекции немого кинематографа; • 18 — стандартная частота съёмки и проекции любительского формата «8 Супер»; • 23,976 — частота телекинопроекции в американском стандарте разложения 525/60, применяемая для интерполяции без потерь; • 24 — общемировой стандарт частоты киносъёмки и проекции; • 25 — частота киносъемки; • 26 — частота съёмки и проекции панорамной киносистемы «Синерама»; • 29,97 — точная кадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC; • 30 — частота киносъёмки и проекции раннего варианта широкоформатной киносистемы «Tодд-AO»; • 48 — частота съёмки и проекции по системе IMAX HD; • 50 — частота полукадров европейского стандарта разложения. Используется в электронных камерах для ТВЧ; • 59,94 — точная полукадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC и частота кадров некоторых стандартов ТВЧ; • 60 — частота киносъёмки в американском стандарте ТВЧ и системе «Showscan».

4. Цифровая кинопроекция – должна обеспечивать максимальную защиту фильма от кражи и соответствовать требованиям DCI. • DCI – DigitalCinemaInitiatives – консорциум семи ведущих голливудских киностудий, созданный для выработки единых требований киностудий Голливуда к цифровой кинопроекции. • Соответствие стандартам DCI – необходимо для безболезненного показа во всех цифровых кинозалах.

5. DCP (Digital Cinema Package) – это набор (пакет) файлов, необходимых для воспроизведения цифровой кинокопии в кинотеатре. • Минимальный пакет DCP состоитминимум из пяти файлов: • файл описания контрольных сумм, • файл описания содержимого пакета DCP, • компрессированный и зашифрованный MXF-файл изображения фильма, • MXF-файл фонограммы фильма, • файл, содержащий список воспроизведения всех компонентов фильма. пакет DCP на сервере Dolby DSS200

6. Некомпрессированное изображение полнометражного фильма с разрешением 2К занимает около 2Тб. Безусловно, такой объем информации невозможно копировать и передавать в кинотеатры. Именно поэтому при производстве цифровой кинокопии применяют компрессирование (сжатие) файлов изображения с помощью метода компрессии JPEG2000. • В результате, пакет файлов (DCP) одной цифровой кинокопии фильма с разрешением 2К занимает около 160-200 Гб. Благодаря особенностям технологии компрессии JPEG2000 размер файла с разрешением 4К всего на 5-10% превышает объем изображения с разрешением 2К. • Поэтому сегодня наиболее распространенным способом доставки цифровой кинокопии в кинотеатр является физическая доставка на жестком диске (HDD) курьером либо экспресс - почтой. специальный противоударный кейс для доставки жестких дисков

7. Стандарт JPEG 2000, использует цветовое пространство CIE XYZ с глубиной цвета 12 бит на канал. • Звук (он может быть как стерео так и 5.1 или 7.1) сохраняется без сжатия в формате WAV с квантованием 24 бит на отсчет и частотой дискретизации 48 или 96 кГц. • Все это упаковывается в пакет DCP, который предполагает использование контейнера MXF с ограничением максимального потока в 250 мегабит в секунду и при необходимости шифруется. • Для воспроизведения зашифрованного контента в кинотеатр по электронной почте высылают так называемый «ключ», в котором содержится информация: номер кино сервера и период времени в который  этот кинотеатр сможет запустить данный  пакет. • Рекламные ролики, трейлеры и подобный контент  обычно изготавливается без шифрования, так как в этом просто нет смысла

8. Частота кадров в DCP может быть разной, но обычно принято изготавливать с частотой 24 кадра в секунду, так как не все сервера адаптированы для большего количества кадров, и могут быть проблемы с показом. • Единственный фильм, который вышел в 3D с частотой 48 кадров в секунду на каждый глаз это «Хоббит: Нежданное путешествие». Для того чтобы показывать в таком формате фильмы – необходим дорогостоящий апгрейд оборудования. • Аватар-2 планируется выпустить с частотой 60 кадров в секунду • Современные кино сервера могут воспроизводить видео контент только в формате DCP, никакие avi, mpeg, mov и т.д. не будут запускаться в цифровом кинотеатре.

9. Сервер воспроизведения – это специализированная защищенная компьютерная система для хранения и воспроизведения в кинотеатре цифровых кинокопий. Именно в сервере воспроизведения происходит дешифрование и декомпрессия изображения. Сервер оснащен встроенным дисковым массивом для хранения нескольких фильмов (обычно 3-5 полнометражных фильмов), рекламных роликов и заставок. • В соответствии с требованиями цифрового кинопоказа для демонстрации художественных кинофильмов используются только серверы, поддерживающие воспроизведение фильмов с компрессией JPEG2000. • Принципиальным отличием цифрового кинопроектора является то, что все линии связи между компонентами системы зашифрованы (LinkEncryption), и все процессы преобразований сигналов внутри проектора происходят в защищенном от постороннего вмешательства отдельном блоке (MediaBlock). В настоящее время существует только две технологии, одобренные ведущими киностудиями (DCI) для проекции цифрового киноизображения – технология DLP Cinema™, разработанная компанией TexasInstruments и технология SXRD, разработанная компанией SonyCorporation.

10. В-третьих, управление правами на демонстрацию фильмов в системе цифрового кинопоказа осуществляется с помощью специального файла - KDM (KeyDeliveringMessage), содержащего ключи и сертификаты оборудования, разрешенного к использованию для кинопоказа. • Файл KDM загружается в сервер перед началом демонстрации цифровой кинокопии. Ключ – это часть системы шифрования фильма с помощью алгоритма шифрования открытым ключом. Уровень шифрования (длина ключа 128 бит) аналогичен системе, применяемой в PIN-кодах банковских карт. По оценкам криптологов, для расшифровки информации, зашифрованной с применением алгоритма шифрования открытым ключом, требуется несколько лет серьезных вычислений. Однако, в отличие, например, от банковской карты, такие сроки расшифровки кода доступа к фильму делают работу по взлому ключа бессмысленной, так как к моменту расшифровки прокат фильма будет уже давно закончен

11. В-четвертых, во время цифровой кинодемонстрации на изображение и фонограмму цифровой копии наносятся специальные «водяные знаки» (watermarks), позволяющие точно установить, в каком кинотеатре и когда фильм был переснят с экрана. • В-пятых, многие студии сегодня требуют постоянного подключения системы цифрового кинопоказа к сети Internet либо к выделенной телефонной линии с модемом, не только для диагностики оборудования, но и для получения файлов-отчетов (log-файлов), описывающих все действия кинотеатра с фильмом во время хранения и цифровой кинодемонстрации. • И наконец, система цифровой кинодемонстрации предъявляет высокие требования к физической защите от доступа к компонентам системы. Все важные блоки системы закрыты в специальные контейнеры, оснащенные датчиками доступа. Например, при попытке вскрыть сервер Dolby срабатывают датчики, блокирующие работу всей системы. Для восстановления системы требуется вернуть сервер на завод-изготовитель.

12. В кинотеатр цифровые копии фильмов приходят в двух разных форматах соотношения сторон: Scope (широкоэкранный), соотношение сторон 2.39:1, разрешение 2048х858 и Flat (кашетированный), соотношение сторон 1.85:1, разрешение 1998х1080. пакет DCP на сервере Dolby DSS200

13. Кадр формата Flat 1.85:1, разрешение 1998х1080 Кадр формата Scope, 2.39:1, разрешение 2048х858

14. Стереоскопическое видео • По всему миру есть кинотеатры, которые при помощи той или иной технологии воспроизводят стереоскопическое видео. Для этого нужно два видеоканала: один для левого глаза, другой для правого. Также необходимо обеспечить, чтобы в «свой» глаз попадала своя картинка. • Примерно такой же, но более слабый по качеству эффект даёт просмотр видео в очках, где для одного глаза применяется красный светофильтр, а для другого — зелено-голубой. • Это старый принцип анаглифической стерео-фотографии.

15. Фотографии поверхности Марса • В 1936 году Луи Люмьер улучшил характеристики светофильтров и применил их для показа первого стереофильма. В 1937 году эта технолония была приобретена американскими кинофирмами M.G.M. и Paramount. • В первом отечественном стереокинотеатре «Москва», открывшемся 4 февраля 1941 года использовался экран с щелевым проволочным растром. • С 1947 года в кинотеатре «Стереокино» использовался стеклянный растровый экран с очень большим количеством микропризм. • Растровые экраны позволяли наблюдать трёхмерное изображение без специальных очков. • После перестройки уникальный экран был вывезен в Одессу и пропал.

16. Технологии 3D-проекции Существует четыре основных технологии 3D-кинопроекции. • IMAX 3D (ImageMaximum — «максимальное изображение») — формат фильмов и кинотеатров, разработанный канадской компанией IMAX Corporationв 1970 г. • RealD — наиболее часто используемая технология показа стереоскопических (3D) фильмов в кинотеатрах. • XPAN-D — активная технология проекции. Зрителям выдаются более дорогие очки, в которых правый и левый глаз просто поочередно затемняются по команде инфракрасных передатчиков, расставленных по залу. • Dolby-3D Digital Cinema— технология проекции с разделением света по частям спектра (скажем, для левого глаза берется красный в диапазоне длины волны 620-650 nm, а для правого — 650-680 nm).

17. В отличие от любых других кинотеатров, в которых ширина экрана меньше длины зрительного зала, экран IMAX превосходит её. В результате угловые размеры изображения превышают поле зрения человека, сидящего на любом месте. За счёт этого, границы изображения становятся малозаметными, обеспечивая максимальный эффект присутствия («погружения»), наиболее полный при просмотре 3D-кино. • IMAX 3D. Стандартный размер экрана в кинотеатре IMAX — 22 м в ширину и 16м в высоту. Экран занимает почти всё пространство перед зрителем, что обеспечивает максимальный «эффект присутствия». • По состоянию на начало января 2011 года в мире насчитывается 583 кинотеатров IMAX в 44 странах (60 % из них расположены в США и Канаде). 441 кинотеатров IMAX являются коммерческими, 119 — образовательными. В России 26 кинотеатров, строится ещё несколько.

18. Фильмы формата IMAX записываются на 70-миллиметровую плёнку с горизонтальной прокруткой кадров. Размер кадра — 69,6 мм по горизонтали и 48,5 мм по вертикали, что соответствует разрешению 10 000×7 000 пикселей. За счёт большой площади изображения на плёнке формат обладает наибольшей информационной ёмкостью и разрешающей способностью из всех существующих и позволяет строить экраны с размерами, значительно бо́льшими, чем у всех остальных кинематографических систем.

19. В аппаратах киноплёнка движется горизонтально, а не вертикально, как во всех остальных форматах. Проекторы комплектуются короткофокусными объективами, обеспечивающими большое увеличение и специально рассчитанными под геометрию зала IMAX. Масса кинопроектора IMAX может достигать 1,8 тонны. Два мощных проектора, пленка шириной 70 мм, яркий посеребренный экран, звук PPS. Картина для каждого глаза создается отдельно. В каждом проекторе IMAX стоит отдельная ксеноновая лампа мощностью 12—18 киловатт, свет которой можно теоретически увидеть с Луны

20. Для демонстрации 3D фильмов в кинотеатрах IMAX используются две разных технологии. Первая предусматривает проекцию стереопары при помощи двух одинаковых кинопроекторов одновременно. При этом применяется поляризационный метод получения стереоизображения. С помощью установленных на объективах кинопроекторов поляризационных фильтров изображения для левого и правого глаза поляризуются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Аналогичные фильтры в очках пропускают к каждому глазу только «свое» изображение.

21. В IMAX используется поляризационный метод получения стереоизображения: с помощью установленных на кинопроекторах фильтров-поляризаторов изображения для левого и правого глаза поляризуются соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях; расположенные соответствующим образом фильтры в очках «извлекают» из светового потока отдельные изображения для левого и правого глаза. • Цена очков – 200-900 руб. • Для создания трехмерного изображения используется специальная видеокамера с двумя объективами, которые разнесены на расстояние 64 мм (среднее расстояние между зрачками человека). Камера использует две 70-миллиметровые пленки для записи отдельных изображений для правого и левого глаза и весит более 100 кг, что существенно затрудняет съёмочный процесс.

22. Основной недостаток метода — высокие требования к экрану, прежде всего экран не должен менять поляризацию падающего на него света от двух проекторов, в противном случае происходит разрушение стереоэффекта. • Чтобы этого избежать, в IMAX используется экран с серебряным покрытием. Еще один недостаток — линейная поляризация у очков, что означает, что при наклоне головы влево-вправо 3D-эффект теряется.

23. Вторая технология предусматривает проекцию с удвоенной частотой 48 кадров в секунду. Стереопара проецируется на экран последовательно. При этом в очки встроены жидкокристаллические затворы, синхронизированные с кинопроекцией и перекрывающие поле зрения каждого глаза в момент проекции «чужого» изображения. В результате каждый глаз получает только свое изображение с нормальной частотой 24 кадра в секунду. В цифровых кинотеатрах IMAX DigitalTheatreSystem киноплёнка не применяется и от системы IMAX в них остается только очень большой экран, специальная технология проекции и расположение зрителей, сидящих на расстояниях, обеспечивающих большие углы обзора.

24. Система цифрового кинопоказа IMAX DigitalTheatreSystem появилась на рынке в 2008 году. Этот стандарт касается только системы кинопоказа и никак не связан с технологиями кинопроизводства. В качестве цифрового стандарта может быть использован как обычный DCP, так и специальный пакет IMAX, представляющий собой расширенную версию DCP. Цифровой кинопоказ избавляет от необходимости использования громоздких рулонов с кинопленкой и удешевляет демонстрацию в формате IMAX. Однако, появление цифровой версии привело к определенным несоответствиям, поскольку многие киносети, присвоившие своим кинотеатрам бренд IMAX, не меняли планировку кинозалов, а просто установили цифровые кинопроекторы соответствующие цифровому стандарту. Размеры экранов в таких залах значительно меньше, чем в построенных специально для IMAX, с использованием пленочных проекторов.

25. Другое несоответствие касается разрешающей способности проектора, которая для достижения качества пленочного IMAX должна быть эквивалентна 12000×8700 элементарным пикселям или 6120×4500 различимым. Большинство цифровых кинотеатров IMAX оснащаются двумя цифровыми кинопроекторами Christie с разрешающей способностью 2К, эквивалентной 2048×1080 пикселей. Считается, что при сложении двух изображений разрешение на экране удваивается до 4К. Оригинальный цифровой стандарт IMAX предусматривает использование двух проекторов Sony с разрешением 4К, однако, даже такая система не достигает теоретически необходимого разрешения, примерно равного 8K.

26. Первый анимационный фильм для кинотеатров большого формата — удостоенный в 2000 году «Оскара» мультфильм «Старик и море» ярославского кинорежиссёра Александра Петрова. Несколько лет ему было запрещено показывать свой мультфильм в кинотеатрах, не поддерживающих формат IMAX. Исключение было сделано лишь для одного показа в городе Ярославле. Фильм «Старик и море», снятый в Канаде, до сих пор идёт только на английском языке.

27. В результате длившихся в течение 4-х лет переговоров между корпорацией IMAX и сетью "СинемаПарк", летом 2010 года был подписан договор о совместном сотрудничестве.

28. RealD — наиболее часто используемая технология показа стереоскопических (3D) фильмов в кинотеатрах. В отличие от технологии IMAX 3D, RealD не требует двух проекторов. • В технологии RealD 3D используется круговая поляризация света. Эта технология подобна IMAX с той разницей, что круговая поляризация вместо линейной позволяет сохранять стереоэффект и избегать двоения изображения при небольших боковых наклонах головы. • Проектор попеременно проецирует кадры для каждого глаза, а также по кругу поляризует эти кадры — по часовой стрелке для правого глаза, против часовой - для левого, используя при этом ЖК экран расположенный перед проекционными линзами. Циркулярно поляризованные очки обеспечивают процесс, при котором каждый глаз видит свою собственную картинку вне зависимости наклона головы зрителя.

29. Высокая скорость передачи кадра — 72 кадра в секунду для каждого глаза — обеспечивает изображению постоянное действие. В 3D кинотеатрах каждый кадр проецируется три раза, чтобы уменьшить мерцание (в обычном видео изображении - 24 кадра в секунду). • Между лампой и DMD чипом стоит вращающийся фильтр в сборе с монтажной системой, который придает картинке круговую поляризацию по или против часовой стрелки.

30. На зрителях надеты очки с аналогично поляризованными стеклами. Нет необходимости устанавливать в зале металлизированный экран. • У метода есть два серьёзных недостатка: во-первых потеря яркости всё равно заметна, ибо до каждого глаза доходит только половина светового потока, а мощности, чтобы поднять общую яркость вдвое, у проектора Sony просто не хватает. Вторая проблема — утроение кадров, из за которого на горизонтальных панорамах возникает эффект затухающего следа, а также относительно высокая цена лицензии RealD (около 100 тысяч евро на 4 года). • Стоимость очков – 0,65 $ - 3,25 $ • Обычно они одноразовые

31. XPAN-D — активная технология проекции. Зрителям выдаются более дорогие очки, в которых правый и левый глаз просто поочередно затемняются по команде инфракрасных передатчиков, расставленных по залу. В данной системе изображение для каждого глаза формируется последовательно, попеременным чередованием кадров. Одновременно с проецированием левого кадра, трансмиттер посылает управляющий сигнал в кинозал. Активные очки, получая данный сигнал, открывают левый и закрывают правый LCD затворы. • Цена – 30 $ – 60 $ • Встроенный элемент питания • Встроенная защита • 800 часов работы • Цифровой проектор показывает честных 48 кадров в секунду, по 24 для правого и левого глаза. Экран остается обычным, картинка при этом достаточно яркая.

32. Dolby-3D Digital Cinema— технология проекции наиболее простая: свет разделяется по частям спектра (скажем, для левого глаза берется красный в диапазоне длины волны 620-650 nm, а для правого — 650-680 nm) специальным колесом перед попаданием на пленку, в очках стоят аналогичные фильтры плюс цветокоррекция для совпадения цветов у правого и левого глаза. • Система использует специальный спектральный фильтр, разработанный компанией Infitec. Этот фильтр в виде диска, вращающегося синхронно с изображением, помещается внутрь цифрового кинопроектора.

33. Принцип действия основан на небольшом сдвиге спектров изображений для правого и левого глаз. • Для просмотра стереоизображения также применяются специальные «пассивные» очки, оснащенные многослойными спектральными фильтрами. Преимуществами этой системы являются пассивные очки, цена за которые в снизилась до 10-15 $, а также использование обычного бело-матового экрана • Минусы — разделение картинки не такое четкое, плюс необходимость использовать мощный проектор.