1) učební texty – Základní témata

Transkript

Učební texty
Postprodukční
práce
1.díl Základní témata
Pro potřeby vzdělávacího kurzu projektu
„Audiovizuální kvalifikace“, reg.č. CZ.1.07/3.2.08/01.0043
Skripta
[Zadejte text.]
Projekt „Audiovizuální kvalifikace“, reg.č. CZ.1.07/3.2.08/01.0043
Projekt „Audiovizuální kvalifikace“, reg.č. CZ.1.07/3.2.08/01.0043 byl financován z prostředků
Evropského sociálního fondu, v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.
Realizátor projektu: Filmová akademie Miroslava Ondříčka v Písku o.p.s.
Záměr projektu: Podpora dalšího vzdělávání v profesích vyžadujících audiovizuální kvalifikaci.
Realizační tým projektu:
Vedoucí týmu - MgA.Miloň Terč
Doc. Miroslav Urban
Mgr. Miroslav Jedlička
Mgr. Pavel Kubant
Ing. Gabriela Švejdová
Ing. Michal Popela
Mgr. Milan Klíma
Ing. Karel Jaroš
Mgr. Ladislav Greiner
Ing.Aleš Boštička
Mgr.Jaroslav Boxan
Recenzoval: prof. PaedDr. Gabriel Švejda, CSc., Dr.h.c.
Co je digitální obrazová postprodukce
Již název naznačuje, o co v obrazové postprodukci jde. Jednoduše řečeno, je to úprava, nebo oprava
filmového obrazu po jeho nasnímání, nebo přímé vytvoření celého imaginárního záběru, nebo jeho
částí. Obrazovou postprodukci dělíme na speciální efekty - SFX, SPFX jako jsou například výbuchy,
živly, 3D objekty, animace, transformace neboli morphing a jiné. SFX, SPFX jsou prostě zaměřené na
jednotlivé triky v záběru. Dále obrazovou postprodukci dělíme na vizuální efekty - VFX, které se
zbývají celkovým trikovým pojetím záběru. Vizuální efekty - VFX jsou hlavně rotoscoping a skládání
obrazové kompozice a obvykle se účastní na výrobě filmu od samého počátku, úzce spolupracují s
výrobou a režisérem na dosažení požadovaných vizuálních účinků. V našem případě jsou tyto operace
prováděny digitálně. S nástupem počítačové techniky se technologie filmových triků radikálně
změnila. Režisérům se otevřely nevídané možnosti při realizaci svých vizí a záměrů. A nejen to, místo
přetáčení nákladných a pracných záběrů, kvůli určitým chybám a nedostatkům, se obraz jednoduše
přepíše do digitální podoby a tyto nedostatky se odstraní. Obrazová postprodukce má i další
možnosti. Mohou se zde vytvářet 2D a 3D animace, 2D a 3D kompozice, inportovat 3D objekty do
obrazu, nebo vkládat do záběru video playbacky, zpomalovat a zrychlovat filmový záběr, zhotovovat
titulky, kolorovat záběry a mnoho dalších speciálních efektů. Abychom pochopili co můžeme digitální
obrazovou postprodukcí vytvořit, musíme se nejdříve podívat do historie, co vše dokázali naši
předchůdci. I když se dnes plně využívá digitálních technologií, často je pro výrobu efektů potřeba
některých klasických filmových postupů.
Historické minimum speciálních a vizuálních efektů
Začátky
Dá se říci, že vše odstartoval vynález
fotografie. A právě s vývojem fotografie, měli
tvůrci touhu měnit a přetvářet zachycenou
realitu. Jako první tvůrce speciálních efektů
je obecně uznáván průkopnický viktoriánský
umělecký fotograf Oscar Gustave Rejlander
narozen 1813 ve Švédsku v Claphamu,
zemřel v Londýně 18. ledna 1875.
Oscar Gustave Rejlander
1
V roce 1857 vytvořil svojí nejznámější alegorickou fotografii, "Dva způsoby života". Byla to
fotomontáž, kombinace zhotovená z třiceti dvou negativů. Rejlanderovi tato fotomontáž trvala asi
šest týdnů. Poprvé ji vystavil v Manchestru na výstavě Umělecké poklady v roce 1857.
Dva způsoby života
Kinematograf a bratři Lumière
Po té co francouzští tak zvaní otcové moderního filmu bratři Lumiérové, Louis a Auguste, v roce 1895
patentovali svůj kinematograf, v témže roce Alfréd Clark jako první vytvořil obrazový speciální efekt
při natáčení filmu Marie, královna Skotů. Clark při popravě Marie, uprostřed záběru zastavil kameru,
místo Marie umístil figurínu, pak restartoval natáčení a popravčí srazil sekerou královninu hlavu a
oddělil nepravou hlavu od těla. Tak vznikl první speciální efekt restartované filmování.
2
O rok později ve Francii přišel
náhodně na stejný trik Georges
Méliès. Když roku 1896 v Paříži
natáčel pouliční scénu, zablokovala
se mu kamera. Po chvíli ji znovu
spustil a v záběru pokračoval. Po
vyvolání zjistil, že po této pauze
chodci změnily směr chůze, povoz se
otočil a muži se měnily na ženy. Tak
byl stop trik na světě.
Mary, Queen of Scots - 1895
Georges Méliès
Méliès
dále
pokračoval
ve
svých
experimentech a přišel i na vícenásobnou
expozici, prolínačku, časosběrné snímání či
zrychlování obrazu. Pro svou tvorbu začal
používat malované scény na sklo, miniaturní
dekorace a animaci. Byl právem přezdíván
"Filmařským mágem". Všechny svoje objevy a
poznatky plně využil při natáčení filmu Cesta
na měsíc v roce 1902
Cesta na měsíc – 1902
Ve dvacátých letech se proslavil svými maskami na skle
mezi kamerou a akcí režisér Norman Dawn. Maluje na
sklo střechu pro svůj film - For the term of his natural life v roce 1926
3
Koncem dvacátých let, vymyslel novou metodu snímání odrazu v zrcadlech před kamerou úspěšný
kameraman Eugen Schüfftan narozen 21. července 1893 v Breslau ve Slezsku v Německu, nyní
Wroclaw Polsko. Zemřel 6. září 1977 v New Yorku. V roce 1927 Schüfftan přišel s tímto novým trikem
do filmu Metropolis. Zrcadla postavil před kompendium kamery v
úhlu 45 stupňů. Od zrcadla se na principu perspektivního triku odráží maketa, model, dokreslovačka
nebo fotografie. V případě, že plocha zrcadla nezakrývá celý zorný úhel objektivu, je do zbylého
prostoru s vhodnou perspektivou a nasvícením umístěna reálná herecká akce. Další možností je, že
zrcadlo vykrývá celé zorné pole kamery. Proto pak musel do středu zrcadla vyškrábat plošku,
odstranit stříbro a vzniklým otvorem spojil vhodnou perspektivou a nasvícením obraz odražený od
zrcadlící plochy, s reálnou hereckou akcí snímanou otvorem. Dnes je tento efekt znám jako
Schüffanova metoda. Podobný trik zvaný Pepper's ghost se používá v divadle jako magický trik.
Schüfftanův filmový trik se používal v mnoha filmech až do příchodu digitální obrazové postprodukce
koncem dvacátého století.
Eugen Schüfftan 1961 Academy Award Black-and-White Best cinematographer.
Film Metropolis 1927
Na přelomu dvacátých a třicátých let se jako další
speciální efekt ve filmu používá kreslená a
loutková animace. Technika "stop trik" je v tuto
dobu využívaná hlavně na kombinaci hraného a
animovaného filmu. Vytváří se zde iluze kreslené
animace pokreslených výkresů spojené v reálném
prostředí s herci. Tento postup nejvíce používají
například Émile Cohl, J. Stuart Blackton a Winsor
McCay s jeho známým Dinosarus Gertie.
Émile Cohl při natáčení loutkového filmu Malý Faust
4
Emile Cohl spojen ve filmu se svojí kresbou
J. Stuart Blackton - ve filmu The Enchanted Drawing
Fáze z animovaného
Dinosaurus 1914
filmu
5
Gertie
the
Winsor McCay - ve filmu Gertie the Dinosaurus
S tří-dimenzionálními modely - loutkami, rozanimovanými a vklíčovanými do reálné scény, razí
průkopnickou cestu zejména režisér Harry O. Hoyt ve filmu Ztracený svět v roce 1925 a v roce 1933
Willis O'Brien ve filmu King Kong.
The Lost World 1925
King Kong 1933
6
V této době je velmi prosazováno používání miniatur při natáčení nákladných scén. Například
námořní bitvy, letecké souboje a katastrofické scény. Námořní bitvy tak mohou být natáčeny s
modely ve studiu. Těžká technika a letadla mohou havarovat bez ohrožení života a zdraví. Divácky
nejvíce působivé jsou miniatury a malované scény používané k vytvoření světů, které nikdy
neexistovaly. Začátkem dvacátých let také nastupuje svojí cestu optický trikový kopírovací stroj.
Trikové kopírky se skládají z jednoho nebo více filmových projektorů mechanicky spojenými s
kamerou. Trikové kopírky se používají na výrobu speciálních efektů pro film, nebo pro kopírování a
restaurování starých filmů. První jednoduché trikové kopírovací stroje byly použity již v roce 1920. S
příchodem barevného filmu, přišli i nové postupy a technologie při tvorbě obrazových efektů. Jsou to
hlavně bluescreen a světelný sodíkový proces. Tyto novinky použil ve filmu Deset přikázání v roce
1956 kameraman John P. Fulton a za speciální efekty byl oceněn Cenou Akademie - Oscarem.
The Ten Commandments 1956
Efekty založené na barevných a chemických vlastnostech filmu otevřely další možnosti i pro Stop
motion - pookénkové nebo fázované animace, vkládané do hrané scény. Mistr v tomto oboru je
Raymond Frederick Harryhausen narozen dne 29. června 1920 v Los Angeles v Kalifornii, jehož
vizuální triky ve filmech Tři světy Gullivera 1960, Jason a Argonauti 1963, Sinbad a oko tygra 1977,
Souboj Titánů 1981 ovlivnily řadu filmových tvůrců. Ray Harryhausen byl oceněn cenou Gordon E.
Sawyer Award za celoživotní technologický přínos kinematografii udělenou Akademií filmových
umění a věd v roce 1992.
Raymond Frederick Harryhausen
7
Dalším významným pokračovatelem v oboru speciálních efektů je Phil Tippett narozen 1951 v Illinois,
oceněný za „stop-motion“ animaci a speciální efekty dvěma Oskary. Filmy na nichž se Tippett podílel
svými stop motion triky jako je Star Wars, Robocop, Jurský park a Hvězdná pěchota patří mezi špičku
současné trikové tvorby. Tippettova tvorba má kořeny v „stop-motion“ animaci a modelování. Jeho
schopnost používat tento základ ve spojení s rozvojem technologií je obdivuhodná. Jako jeden z mála
umělců, jehož kariéra se překlenula přes přechod vizuálních efektů z ručně animovaných na digitální
3D, dokázal skloubit obě tyto technologie dohromady s perfektním výsledkem.
Cena Akademie za nejlepší vizuální efekty, Phil Tippett, Dennis Muren, Stan Winston, Michael Lantieri
ve filmu Jurassic Park 1993 a Phil Tippett ve studiu Lucasfilm.
V 50 a 60 letech minulého století přichází do filmu boom sci-fi žánrů. Vznikají filmy jako 2001: A
Space Odyssey v roce 1968 režiséra Stanley Kubricka, kde kameraman Douglas Trumbull použil slitscan efekt, bluescreen, rotoscoping, přední projekci a efekt hloubky ostrosti. V mnoha záběrech zde
využívají modelů scény a miniatur kosmické lodě. Film byl oceněn Cenou Akademie Oskarem za
nejlepší triky a speciální vizuální efekty na kterých se podíleli Hal Millar, J. McMillan Johnson a Ice
Station Zebra.
Režisér Stanley Kubrick
8
Film 2001: A Space Odyssey režiséra Stanley Kubricka z roku 1968V 70 letech nastupují na scénu první
digitální technologie, nyní hlavně jen pro řízení prvků a součástí filmové techniky. Poptávka po
speciálních efektech roste a technologie se stávají dostupné i jednotlivcům. Mnoho techniků kteří
vytvářeli speciální efekty se stali nezávislými, nebo si založili své vlastní společnosti na výrobu
filmových efektů. Tito výrobci efektů se specializují na jednotlivé technologie, jako je animace,
optické efekty a klíčování modelů. V roce 1975 přichází do kin americký horor Čelisti Stevena
Spielberga, kde se ve velké míře využívá modelů a animace.
Film Čelisti režiséra Stevena Spielberga
9
V roce 1977 přichází s první trilogií Star Wars režisér George Lucas. Celkem ale Lucas počítá se šesti
díly. Jako první byl natočen Star Wars: Epizoda IV: Nová naděje. Lucasovo použití speciálních efektů,
netradiční střih v jeho sci-fi - fantasy vesmírných příbězích, dělá z původního dílu Star Wars jeden z
nejúspěšnějších a nejvlivnějších filmů všech dob. Pro tuto filmovou sérii již v roce 1975, Lucas založil
společnost vizuálních efektů Industrial Light & Magic (ILM) poté, co zjistil, že studio 20th Century Fox
oddělení vizuálních efektů zrušilo. ILM zahájilo svou práci na Star Wars ve skladu ve Van Nuys v
Kalifornii.
Sixtologie Star Wars režiséra George Lucase
Film Star Wars vyhrál v šesti kategoriích ceny akademie - Oskary. John Stears , John Dykstra , Richard
Edlund , Grant Mccune a Robert Blalack všichni získali ocenění v kategorii za nejlepší vizuální efekty.
To už ale 80 léta začínají psát novou a zároveň současnou historii digitálních technologií v obrazové
postprodukci a ve speciálních efektech.
Mechanické
zařízení
při
natáčení filmu King Kong 1976
10
Historie elektronických analogových a digitálních technologií
Hovoříme-li o historii digitální obrazové postprodukce, musíme si připomenout i vývoj elektronických
technologií, které nakonec dospěli k dnešním softwarům, s jejichž pomocí převážná většina dnešní
filmové produkce vzniká. Elektronické technologie začaly svojí cestu na analogovém principu.
Analogové obvody používají plynulý rozsah napětí na rozdíl od úrovní v digitálních obvodech.
Analogové obvody jsou někdy nazývány jako lineární obvody, ačkoli mnoho jejich nelineárních jevů se
často využívá v analogových systémech. Na rozdíl od toho, většina digitálních obvodů používá binární
systém se dvěma úrovněmi napětí označené 0 a 1. S tím, že 0 bude mít nižší napětí a označuje se jako
Low, a 1 se označuje jako High. Toliko rozdíl ve zkratce. Zaměříme se heslovitě jen na historii, která se
zabývá pouze grafickým 2D a 3D zobrazením a zobrazováním pohybu.
Jako průkopníka můžeme označit matematika a výtvarníka Bena Laposkyho, který používal osciloskop
k zobrazení křivek, které pak byly vyfotografovány jako umělecká díla. Jde o zobrazení elektrické
vibrace na obrazovce osciloskopu, které se pak zaznamenávají pomocí fotografování nebo filmování.
Křivky Bena Laposkyho 1950
První grafické zobrazení bylo na obrazovce Vectorscope na počítači Whirlwind v roce 1951.
Roku 1954 se v USA zahajuje barevné televizní vysílání.
V roce 1956 Alex Poniatoff (Ampex) vyvinul první videorekordér VR1000.
Ampex VR1000
První numericky řízený kreslící stroj CalComp je vytvořen v roce 1958.
11
Plakát k filmu Vertigo Alfreda Hitchcocka je vytvořen pomocí analogové
počítačové grafiky na zařízení CalComp.
General Motors a IBM v roce 1959
vyvíjí systém DAC-1 (Design
Augmented by Computers). Tento
systém umožnil uživateli zadat 3D
popis automobilu, a pak s ním
otáčet a zobrazit obraz z různých
úhlů pohledu (první průmyslový CAD systém).
První průmyslový CAD systém
William Fetter pro jeho pojem Boeing Man od roku 1960 je považován za zakladatele počítačové
grafiky. Jedná se o kresby lidské faktory v kokpitu.
Fetterův Boeing Man
John Whitney se svým počítačem a ukázky z jeho filmů s abstraktní grafikou z 60 let.
12
Americký animátor John Whitney začíná v roce 1961s filmovou počítačovou grafikou. Počítač však jen
vytiskl jednotlivé fáze, které se snímaly na klasický film.
Ivan Edward Sutherland v roce 1963 vynalezl systém pro grafickou komunikaci mezi člověkem a
počítačem tak zvaný Sketchpad program - A Man-machine Graphical Communications Systém.
Edward Sutherland s grafickým počítačem 1963
První plně počítačem generovaný film Edwardem E. Zajacem roku 1963 v Bell Laboratories a který byl
produkován firmou IBM. Ukázka z dvou záběrů filmu Edwarda E. Zajace 1963.
13
V roce 1963 Lilian Schwartz and Ken Knowlton (USA)
další pionýři tohoto oboru tvoří svou počítačovou
grafiku. Ukázka z jejich filmu Olympiad.
Lillian Schwartz vytvořila v šedesátých a
sedmdesátých letech 10 filmů: Pixillation, Olympiad,
Ufos, Enigma, Googolplex (B/W), Apotheosis,
Affinities, Kinesis, Alae, Metamorphosis. Tyto filmy
byly uvedeny na třiceti světových filmových
festivalech
A. Michael Noll v šedesátých letech začíná tvořit svoje grafiky Computer art.
.
14
V roce 1964 IBM vyrábí první komerčně dostupné počítače typu 2250 Console s počítačovou grafikou
za 125.000 dolarů. V prosinci 1964 se dostává na trh RAND tablet, první zařízení tohoto druhu, známé
jako Grafacon, prodával se za 18.000 dolarů.
První myš 1967
Myš k ovládání počítače vynalezl Doug Englebart ve Stanford Research Institute v roce 1967.
Počítačová animace - Sinusovky Člověk a Hummingbird, které vytvořil Chuck Csuri v roce 1967.
15
Trojrozměrné zobrazení Proceedings Display Sword of Damocles 1968.
Perokresba systém LDS-1 E & S grafický počítač, který vyvinuli
Ivan Sutherland a Dave Evans v roce1969, byl 100 krát rychlejší na
vykreslení linek než IBM 2250 line systém.
Imlac PDS-1 programovatelný grafický počítač 1970.
16
Vytvoření 3D modelu auta Volkswagen brouk v NCSU Computer Graphics Lab v roce 1970.
Tektronix 4010 grafický terminál 1972. Na pravé
straně klávesnice má pro posun kurzoru zaměřovač.
První mapování textur na 3D objekty, které
vyvinul Ed Catmull v University of Utah
1974.
V University of Utah vietnamský počítačový grafik, výzkumník a průkopník Bui Tuong Phong vytvořil
první počítačem generované osvětlení 3D objektu nazvané Phong osvětlení 1975.
17
Počítačový grafik a animátor Larry Cuba vytvořil simulaci Hvězdy smrti do filmu Star Wars v Electronic
Visualization Lab na University of Illinois v Chicagu. Počítačem DEC PDP-11, který vyvinul Tom
DeFanti, Larry Cuba vytvořil tuto 3D animaci a pak převedl obraz na 35mm film v roce 1977.
Bump mapování vymyslel James F. Blinn, ukázka simulace vrásčitých povrchů 1978.
Počítač Xerox PARC s 8-bitovým procesorem Intel 8008 z
roku 1979.
18
Výtvarník
a
filmový
experimentátor
Ed
Emshwiller vytvořil film
Sunstone 1979 za pomoci
počítačové animace.
Počítačový vědec z NASA Jim Blinn předvedl presentační animaci průběhu letu Voyageru pro NASA v
roce 1979.
Film The Juggler vyrobený počítačovou animací systémem CGI
- Computer-generated imagery, který v roce 1981 vytvořil
Adam Powers.
19
Animovaný film Carla's Island 1981, vytvořil Nelson Max průkopník počítačové animace v
atmosférických vlivech na vodní vlny.
Počátek 80 let je již začátek současné digitální obrazové postprodukce. Pomalu se začínají používat
nové postupy při SFX a VFX efektech, které se stále zdokonalují díky vývoji digitálních technologií.
Příklady dříve používaných filmových efektů
Nyní si stručně shrneme, jaké filmové obrazové efekty se během jednoho století v kinematografii
vymyslely do příchodu nových technologií digitálního zpracování filmu. Většina těchto níže
uvedených efektů je dnes již historií a až na pár klasických výjimek se většinou nepoužívají.
Scénické
- Jsou používané k vytvoření atmosféry záběru, jako mlha, vítr a další živly déšť a sníh.
Dále jsou to pyrotechnické efekty, například výbuchy, střelba, požár, dým a blesky.
Do třetice to jsou rekvizity, kostýmy a masky herců.
Kamerové
- Je to polohování kamery, například nakloněná kamera.
Dále to je obrazová frekvence při snímání, zrychlení nebo zpomalení obrazu, časosběrné
snímání, animační snímání neboli snímání pookénkové, zpětné natáčení a stop trik neboli
přerušené natáčení.
A za třetí je to doba expozice, roztmívání, zatmívání, prolínání obrazu a více- násobná
expozice.
Optické
-Tyto efekty se týkají optického zobrazování. Jsou to za prvé přídavné optické
jako filtry, Wolastonův hranol, anamorfotická předsádka, výřezové masky, simplifilm.
členy,
Za druhé jsou to efekty pomocí děleného obrazu s vícenásobnou expozicí, maska,
kontramaska neboli protimaska, kontaktní maska, vnitřní maska, vnější maska a vykrývání
scény černým sametem. Dále to je výřezová maska pro natáčení dvojníků, rozmnožování
obrazu pro davové scény a kombinace reálného obrazu a dokreslovaného prostředí nebo
modelu scény.
20
Perspektivní - Tyto efekty využívají vzájemný poměr velikostí částí scény nebo jednotlivých herců,
jako jsou obři či trpaslíci. U scény se používá dokreslovačka na skle, postupně snímaná
dokreslovačka a dublovaná dokreslovačka.
Užívání modelů, modelové stavby, představená maketa a zrcadlová metoda tak zvaná
Schüffanova metoda.
Dále zadní projekce, která spojuje dva oddělené obrazy, jednak promítané pozadí na projekční
plátno zezadu a herce před ním z druhé strany.
A nakonec přední projekce, která též spojuje dva oddělené obrazy, tentokrát je obraz pozadí
promítán zepředu, kde stojí herec i kamera.
Laboratorní - Provádí se na trikových kopírovacích strojích, které umožňují,
zatmívání
a
roztmívání, prolínání obrazu, stírání obrazu, stranové převrácení obrazu, pohybové převrácení
obrazu, vysunutí a přisunutí obrazu, výřezové masky, montáže a několikanásobné
osvity,
zrychlení a zpomalení pohybu, plynulé nájezdy a odjezdy z neostrosti a do neostrosti,
zvětšování obrazu takzvaný blow up, zmenšování obrazu, plynulé nájezdy do zvětšení nebo
zmenšení obrazu, vykopírování jednotlivých barevných složek a výroba titulků.
Fotografické - Využívají hlavně chemických vlastností filmové suroviny. Základem jsou
například
procesy jako Sabatierův efekt a barevná separace, k vytvoření mokré masky, transparentní
metody Dunnig - Pommeroy, bluescreenu a greenscreenu.
Zvuk a zvukové efekty
Další důležitou složkou hraných, animovaných a trikových filmů je zvuk. Zvuk v obrazové
postprodukci není obvykle výsledkem jako finální produkt, ale většina 2D a 3D grafických programů
pracují se zvukovou osou, pro potřeby synchronizace zvuku s obrazem a obrazových efektů v něm.
Ruchy neboli zvukové efekty dokreslující jednotlivé akce filmového záběru. Proto ne náhodou firmy
zabývající se tvorbou a výrobou grafických programů, plugin a presetů, vytváří i zvukové efekty i pro
finální použití, které se dají aplikovat a dodávat k obrazu v těchto programech. Ve filmové historii je
nejznámějším zvukovým efektem "Wilhelm scream" česky Wilhelmův výkřik. Zvukový efekt pochází
ze série zvukových efektů vyrobených v roce 1951 pro film "Distant Drums" česky Vzdálené bubny.
Ve scéně se vojáci brodí bažinou v Everglades a jeden z vojáků je napaden aligátorem a stáhnut pod
vodu. Kousnutý voják v této scéně bolestivě vykřikne. Herec a zpěvák Sheb Wooley je autorem hlasu
výkřiku, který v roce 1951 zazněl. Tento výkřik zaznamenal velký úspěch, a proto byl znovu použit v
roce 1953 ve filmu " The Charge at Feather River ", kde postava vedlejší role, voják jménem Pvt.
Wilhelm, hrál ho Ralph Brooke, vykřikne po zásahu indiánským šípem. Zvukař Ben Burtt si tohoto
zvuku pod původním názvem "Man being eaten by alligator" všimne a znovu ho použije do filmu Star
Wars, Episode IV: A New Hope v roce 1977. Zvuk pojmenoval " Pvt. Wilhelm ". Benjamin Burtt je dnes
nejznámější tvůrce zvukových efektů nejen hraných filmů, jako Star Wars, E.T. a dílů Indiana Jones,
ale i animovaných filmů jako WALL-E od Pixaru. Je držitelem do roku 2011 čtyř Cen Akademie Oscarů za tvorbu zvukových efektů. Studio Warner Brothers tento zvukový efekt " Pvt. Wilhelm " má
ve svém zvukovém archivu. Od této chvíle sláva tohoto výkřiku rostla. Výkřik je nyní znám pod
názvem Wilhelm scream a do současné doby ( 2011 ) byl použit ve 217 filmech ne jen hraných, ale i
animovaných. Wilhelmův výkřik použili ve svých filmech i takoví tvůrci jako jsou George Lucas, Peter
Jackson, Ridley Scott, Quentin Tarantino a Steven Spielberg.
21
Wilhelm scream poprvé ve filmu
Distant Drums v roce 1951
Sheb Wooley je autorem hlasu výkřiku Wilhelm scream
Wilhelm scream podruhé ve filmu The
Charge at Feather River
Ben Burtt po dokončení filmu
WALL-E
22
Filmové speciální a vizuální efekty dnes
Díky dostupnosti široké škály grafických digitálních programů, nejsou dnes filmové efekty jen výsadou
filmové kuchyně velkých profesionálních studií. A tak si v současné době můžeme snadno vyrobit,
nadneseně řečeno několika kliky, kterýkoli z výše uvedených filmových obrazových efektů. Tak dnes
může mnoho malých filmových studií a televizních kanálů využívat práce grafiků na volné noze, tak
zvaných freelancerů. Práce na větších projektech však může být někdy velmi rozsáhlá a k realizaci
filmových efektů je zapotřebí velké množství grafiků. Proto televizní studia, filmové reklamní
agentury, grafická studia, triková studia a filmová studia po celém světě vytvořily výrobní postupy k
zefektivnění práce týmů těchto filmových postprodukčních grafiků. Dnes je tvorba grafiků většinou
úzce specializována v jednotlivých fázích při úpravě filmových záběrů. Dá se říci, že celý pracovní
postup začíná a končí ve 2D zpracování záběru a tedy 2D proces úpravy obrazu se stává základní
podstatou obrazové postprodukce. 3D úkony jsou fáze, které probíhají během postprodukčního
procesu a jednotlivé 3D výsledky jsou vkládány a aplikovány do záběru v průběhu celého procesu
zpracování. Proto se hlavně zaměříme na 2D obrazovou postprodukci, která se často může obejít i
bez 3D objektů. Škála využití obrazové postprodukce je široká. Dnes se bez obrazové postprodukce
určitě již neobejde žádný hraný film, dokumentární film, zpravodajství a publicistika, nová média, ale i
reklama, motion film a motion grafika.
6 základních obrazových postprodukčních výrobních fází
1) Referenční video - Hrubý náhled podle technického scénáře, je sestříhaný a seřazený
filmový materiál s hrubými triky ze střižny.
celý
2) Slapcomp - Hrubý rotoscoping, jednoduché kompozice, na základě tohoto slapcompu se režisér
rozhodne, jak se dál bude pokračovat v trikování.
3) Animatic - Kontrola timingu, dokonalý klíč, časování kamery a efektů. Celý obraz je v nízké
kvalitě efektů postav a animací.
4) Anim final - Schválená verze animatiku.
5) Comp - Kompozice - Ladí se barevné korekce a efekty prostředí
6) Final - Plná kvalita záběru, jsou hotové všechny efekty, dokončené barevné korekce a celý záběr
je v plné kvalitě.
23
Pracovní schéma obrazové postprodukce
Vstupní soubory,
MP ( Matte Paint ) -
filmové záběry
Pozaďáři, dokreslování pozadí,
textury
Vstup - Nastavení barevných profilů,
zpracovávání zdrojových záběrů (souborů), změna
formátů, načítání obrazu, vybírání jednotlivých
úseků záběrů ke zpracování,
kontrola kvality zdrojového materiálu
2D Zpracování
Barevný profil
Zálohování
Výstup
Editorial
Aproved
Tracking -
schválené verze v
plném formátu pro
střih
snímání pohybu kamery ze záběru
pro 2D a 3D kompozice a
zpracování
3D Zpracování
1K Revief
Formát
k odevzdání
format formát
náhledová
kvalita ke
schválení
24
Postup jednotlivých činností obrazové postprodukce
Archiv vizuálních
efektů
Tracking
snímá
pohyb
kamery
ze
záběru
3D
Nastavení
kamery pro
záběr
Referenční snímky,
představa režiséra v
náznakovém referenčním
videu
Film
Scans
2 D Proces
R
R
o
o
e
n
Ro
ozzzlllo
ožžže
en
nííí
jjje
d
n
o
t
l
i
v
ý
e
c
h
ed
dn
no
ottlliiv
vý
ýc
ch
h
e
e
e
m
e
n
ů
ellle
em
me
en
ntttů
ů
d
d
o
p
o
s
e
d
do
op
prrro
os
stttřřře
ed
dííí
Výroba
textur
Pozadí
Prvky
prostředí
elementy
Animace
Animatic
2D
Modeling
Nasvícení a
rendering pro
animatic
Animatic
3D
A
Applliikkaaccee
tteexxttuurr aa
m
maatteerriiáállůů
nnaa m
mooddeellyy
Částicové systémy,
živly - kouř, oheň,
exploze, (sníh,
déšť, možno dělat
i ve 2D ) projektily
atd.
Nasvícení a rendering
Výsledné sestavení celého
záběru
25
Základní mezinárodní pojmy v obrazové postprodukci
I/O Man - (Vstup/výstup) Nastavení barevných profilů, zpracovávání zdrojových záběrů (souborů),
změna formátů, načítání obrazu, vybírání jednotlivých úseků záběrů ke zpracování, kontrola kvality
zdrojového materiálu
Tracking - snímání pohybu kamery ze záběru pro 2D a 3D kompozice a zpracování
Lut - Barevný profil
MP ( Matte Paint ) - Pozaďáři, dokreslování pozadí, textury
Back- Up - Zálohování
Editorial Aproved - Schválené verze v plném formátu pro střih
1K Review Format - Formát v náhledové kvalitě ke schválení
Reference photos - Referenční snímky, představa režiséra v náznakovém referenčním videu
Archiv - Archiv vizuálních efektů, videoplaybacky
Projection Texturing - Aplikace textur a materiálů na modely
Assets - Elementy, prvky prostředí
Camera Setup For Shot - Nastavení kamery pro záběr
Rigging - Rozložení jednotlivých elementů do prostředí
L&R For Animatic - Nasvícení a rendering pro animatic
Particle Systems - Částicové systémy, živly kouř, oheň, exploze, (sníh, déšť, možno dělat i ve 2D )
kulky, projektily atd.
Compositing - Výsledné sestavení celého záběru
BG - Pozadí
RAW - Standardní formát vstupních souborů bez barevných korekcí
CC - Barevné korekce
GRD - Barevné korekce nastavené klientem
Slap Comp - Nízká kvalita kompozice, určená ke kontrole, jak jednotlivé části k sobě sedí, následuje
diskuse o dalším postupu
Plate - Záběr ( snímek) přímo z kamery, zdrojový neupravený video- podklad
Overpaint - Koncept narychlo namalovaného či naskicovaného pozadí nebo kompozice
Digimatte (DM) - Práce ve 3D prostředí
26
Storyboard - technický - obrázkový scénář
Storyboard - technický, neboli obrázkový scénář je velmi důležitý - nezbytný k realizaci celého filmu.
Při jeho vypracování se musíme držet standardů vymyšlených a osvědčených během století existence
a vývoje filmu. Technický scénář musí mít vyčerpávajícím způsobem popsané jak technicky tak
obsahově jednotlivé záběry a k nim přiřazené výtvarné skici, nebo nakreslené průběhy složitějších
záběrů. Technický scénář je důležitým vodítkem při realizaci obrazové postprodukce. Často
spolupracují s režisérem na technickém scénáři i supervizoři vizuálních a speciálních efektů, tedy na
technickém scénáři je zúčastněná i obrazová postprodukce.
Šablona dvoustránkového technického scénáře. Vlevo vidíme technické údaje levé strany
technického scénáře, vedle jsou celá levá a pravá strana technického scénáře. Pravá strana
technického scénáře slouží k popisu hry a do pole vedle se kreslí obrázek znázorňující obsah, neboli
náhled záběru v daném formátu velikosti zabrání, mohou se zde i graficky znázornit pohyby herců ve
scéně z půdorysného pohledu. Pro složitější záběr se kreslí i několik náhledových obrázků a i několik
grafických půdorysů pohybu herců.
Ukázka různých grafických úprav šablon technických scénářů.
27
Ukázka dvou záběrů, kde složitá akce vyžaduje několik kreseb průběhu jednoho složitějšího záběru.
O to jak dnes známe obrázkový scénář se zasloužil Walt Disney a jeho studio na počátku 30 let
minulého století. První kompletní storyboard byl vytvořen v roce 1933 ve filmu Three Little Pigs. První
scénáře Disney vyvinul na základě komiksů jako příběh kresby v čase. Myšlenka Walta Disneye se
během několika let rozšířila i do dalších studií, ne jen animovaných ale i hraných filmů.
Původně Walt Disney měl technické scénáře v podobě knihy. Jelikož se ale animovaný film většinou
tvoří ve studiu, přešel Disney na nový systém a začal technické scénáře vyvěšovat na velké nástěnky v
konzultačních místnostech tak zvaných Story Room. Tímto provedením se do současné doby většinou
liší technický scénář animovaného filmu od filmu hraného.
Pokud režisér není natolik výtvarně zručný, aby jeho obrázkový scénář nepřipomínal jen nahozené
skici, často spolupracují na scénáři s režisérem výtvarníci storyboardů. Vlevo skica Alfreda Hitchcocka,
vedle výtvarníkem překreslené obrázky do technického scénáře z filmu Saboteur 1942. Vpravo
obrázky ze dvou záběrů nakreslené výtvarníkem do filmu Alfreda Hitchcocka The Birds 1963.
28
Animatik
Tvorba animatiku je hned další fáze po vypracování technického scénáře. Prakticky je to
rozanimovaný technický scénář. Jsou zde v animaci naznačeny speciální efekty, ukazuje fáze filmu, jak
budou následovat záběry v rozanimovaných zjednodušených maketách postav a prostředí, pro lepší
představu o tom, jak bude scéna vypadat v pohybu a v čase. U nejjednodušší verze animatiku je
nasnímaná jen série statických obrázků technického scénáře v následném pořadí. V animatiku je
obyčejně použit prozatímní dialog a někdy i hudba a ruchy, aby se otestovalo, zda zvuk a obraz
účinně fungují společně dohromady. To umožňuje režisérovi a obrazové postprodukci, která v této
fázi již spolupracuje s režisérem, vypracovat definitivní scénář, nastavení kamery a načasování
záběrů. Technický scénář a zvukový doprovod se mění podle potřeby, může být vytvořen i nový
animatic a upraven s režisérem, dokud technický scénář není zcela dokonalý. Animatiky jsou také
používány v reklamních agenturách a vytvoří se tak levné testy reklam. Tyto reklamní animatiky Ripo-matic, jsou vyrobeny ne jen z fotografií a obrázků, ale i ze scén existujících filmů, televizních pořadů
a reklam, simulují vzhled navrhované obchodní reklamy. Rip, v tomto smyslu, se odvolává na ripování
- přebírání záběrů z originálního díla a vytvoří tak nové pojetí nového díla jen v názorném náhledu.
Ukázka animatiku animovaného filmu, ze seriálu The Simpsons.
Sestavené a nasnímané fotografie a části záběrů pro Rip-o-matic, reklamy na čokoládu.
29
Obrázky z animatiku Jurassic Park 1993.
Při tvorbě animatiku pro film Jurassic Park byly použity tři různé technologie, nasnímané kresby ze
scénáře, dále naanimované loutky - stop-motion animace a 3D digitální animace, kterou vidíme v
předposlední řadě. Tehdy Phil Tippett tvůrce vizuálních a speciálních efektů specialista na stopmotion animaci, přesvědčil režiséra Stevena Spielberga, aby použil v animatiku i loutkovou animaci
neboli stop-motion animaci malých loutek, které vytvořil sám Tippett. Režisér Spielberg byl
výsledkem tak nadšen, že malé loutky Phila Tippetta použil i ve filmu, ač původně s nimi vůbec
nepočítal. Tak byla i do budoucna zachráněna stop-motion animace při tvorbě vizuálních a
speciálních efektů. S nástupem digitálních technologií se uvažovalo o odstoupení od stop-motion
animace ve hraných filmech, ale Phil Tippett tehdy ukázal, že tato technologie je velice důležitá i
nadále pro obrazovou postprodukci.
Previsualization - previzualizace
Zjednodušeně řečeno je previzualizace propracovanější animatik. Jsou zde pospojovány herecké akce
s nepropracovanými 3d modely a pohybem ostatních nereálných figur v naznačené 3D scéně s
pohybem kamery. Previzualizace ale hlavně slouží jako výtvarná, načasovaná a inspirační předloha
pro grafiky v obrazové postprodukci. Je prakticky návodem jak vnést charakter, emoce a jemné
nuance do vizuálních a speciálních efektů. A hlavně je režijním zadáním jak provést výslednou
skladbu obrazové kompozice záběru. Technické scénáře jsou skvělé vodítko, ale ne vždy poskytují
technické informace, které proces previzualizace dokáže předvést. Právě proto mnohdy na základě
previzualizace musí být přetočeny i některé záběry s herci.
30
Záběry z previzualizace filmu 10,000 B.C. 2008.
Základní činnosti 2D kompozitora v postprodukci
Funkce grafika při 2D postprodukčním zpracování filmových záběrů se jmenuje kompozitor.
Předpoklady pro tuto profesi jsou výtvarný talent nejen ve 2D prostoru, ale i schopnost modelování
na 3D objektech. Dále kompozitor musí ovládat základy techniky kamery, střihu a zvuku. Určitě se
předpokládá erudice v oblasti hardware, software, digitálního zápisu a zpracování obrazu a zvuku.
Jeho hlavní náplní práce jsou tyto následující fáze (Některá velká filmová studia mají pro velký objem
práce vyčleněný rotoscoping do samostatného oddělení):.
Rotoscoping - maskování, klíčování / Retouch – retuše / Compozice - vytváření finálního výsledku
Snímání zdrojového videa před greenscreenem
Nejdůležitější fází při tvorbě trikového filmu. Na kvalitě tohoto kroku závisí i kvalita rotoscopingu a
dalších úkonů v obrazové postprodukci.
Techniky jako greenscreen nebo bluescreen, chroma key, color keying, color separation overlay, CSO,
barevné klíčování jsou techniky využívající kompozice dvou obrazových vrstev, posléze složených do
výsledného obrazu. První vrstvu tvoří herec nebo předmět v popředí před speciální rovnoměrně
nasvícenou plochou určité barvy; druhou vrstvou je (výsledné) pozadí. Těchto vrstev může být i více.
Barevná plocha je většinou zelené barvy (odtud název celé této techniky), ale může být i sytě modrá
(používá se hojně ve studiích, ve zpravodajství,) ale i jiných barev. Podstatné je, aby předmět nebo
herec, který je snímán před ní, neměl na sobě nebo neobsahoval barvy jako má barevná plocha.
Přínos této techniky je v „dodání“ herce nebo předmětu v popředí jedné vrstvy (nasnímané zvlášť) do
scenerie pozadí, které buď v reálu neexistuje, nebo by natáčení na místě bylo příliš nákladné či zcela
nemožné.
Příklad snímání herců před greenscreen pro velký celek. Musíme dbát na to, aby se boty nebořily,
nebo nebyly částečně zakryté greenscreen na podlaze. Při pozdějším klíčování by části bot chyběly ve
výsledném obraze. Černé křížky na greenscreenu (vždy musí být upevněny mimo dosah hereckých
akcí) slouží jako trekovací body pro pozdější postprodukční zpracování obrazu.
31
Nasnímané zdrojové video
herce s trekovacím bodem
na greenscreenu
Vyklíčované video jako
první vrstva obraze v AE
Konečná kompozice obrazu
- Složené vrstvy
vyklíčovaného videa a 3D
vymodelovaného pozadí v
AE.
32
Obrazová kompozice
Vytváření kompozice obrazu v obrazové postprodukci je hlavně skládání jednotlivých vrstev
vyklíčovaných videí a vyklíčovaných statických obrazů vrstev scény.
Pohled na moře z opevnění na břehu, vpravo vidíme jednotlivé vrstvy obrazové kompozice záběru.
Záběr nočního ostřelování Bostonu, vpravo je ukázka jednoho výstřelu z jedné lodě, tento výstřel je
rozložen do několika vrstev kvůli větší perspektivní hloubce záběru.
Příklad množení davu pomocí dublování videí s posunem v čase, video s postavami v popředí dbá na
perspektivu jednotlivých skupin davů kvůli pohybu kamery, nakonec se vrstvy zkomponují a provádí
se retuš a přetvoření domů, z TV seriálu HBO John Adams.
33
Formáty a rozlišení obrazu
V současné době existují dvě normy, NTSC a PAL. Norma NTSC se standardně využívá v USA a
Japonsku. V Evropě a ve velké části světa se používá norma PAL. Ve standardním SD režimu má NTSC
rozlišení 720x480 pixelů při 29,97 obrázcích za vteřinu. PAL má rozlišení 720x576 pixelů a obrazová
frekvence je 25 obrázků za vteřinu. Dále zde máme formát HDTV pro obě normy, který nám nabízí
vysoké rozlišení, Full HD 1920x1080 pixelů nebo HD Ready 1280x720 pixelů, ale pro obraz v
širokoúhlém formátu 16:9 to tedy znamená minimální rozlišení 1280x720 obrazových bodů, pro
obraz ve formátu 4:3 to znamená minimální rozlišení 1280x960 obrazových bodů neboli pixelů.
Ale s rozlišením (angl. resolution) monitoru nebo displaye to není tak jednoduché. Počet pixelů (nebo
maximální rozlišení obrazu), které může být zobrazeno na obrazovce je rozličné. Často se udává jako
počet sloupců (horizontálně, „X“), které se uvádí vždy jako první, a počet řádků (vertikálně, „Y“).
Momentálně jsou nejpoužívanější rozlišení 1024×768 (XGA/XVGA, eXtended), 1280×800 (WXGA,
Wide XGA, hlavně u notebooků), a 1600×1200 (UXGA, Ultra-eXtended). Mnoho uživatelů, včetně
uživatelů CADu a hráčů video her, používá rozlišení 1600×1200 (UXGA, Ultra-eXtended) nebo vyšší,
pokud mají odpovídající zařízení. Pokud je rozlišení obrazu vyšší než fyzické rozlišení obrazovky,
mohou některé systémy využít virtuální obrazovku. Pro digitální televizi a HDTV jsou typické vertikální
rozlišení 720 nebo 1080 řádků.
Rozlišení 640×480 IBM PS/2 VGA a MCGA byly standardním rozlišením od r.1990 do asi r.1995.
800×600 bylo standardním rozlišením zhruba do roku 1999. Od té doby je standardním rozlišením
1024×768. Mnoho webových stránek a multimediálních aplikací je vytvářeno pro toto rozlišení.
Mnoho současných počítačových her již nepodporuje rozlišení 640×480. Microsoft Windows XP, Vista
a Windows 7 je navržena pro minimální rozlišení 800×600 (přesto je možné vybrat rozlišení 640×480
v nabídce Pokročilé nastavení a aplikace můžou přepnout do jakéhokoliv jiného rozlišení).
GNU/Linux, FreeBSD, a mnoho Unixových variant používají X Window a mohou být spuštěny v
libovolném požadovaném rozlišení tak, jak to podporuje monitor/display a video karta. Apple
operační systémy Mac OS a Mac OS X mohou používat mnoho rozlišení, ačkoli 800×600 je rozumné
minimum.
Standard
Rozlišení
Poměr
Pixelů
CGA
320×200
16:10
64K
QVGA
320×240
4:3
77K
B&W Macintosh/Macintosh LC
512×384
4:3
197K
EGA
640×350
přibližně 5:3
224K
VGA and MCGA
640×480
4:3
307K
HGC
720×348
60:29
251K
MDA
720×350
72:35
252K
Apple Lisa
720×360
2:1
259K
WVGA
800×480
5:3
384K
SVGA
800×600
4:3
480K
WVGA
854×480
16:9
410K
XGA
1024×768
4:3
786K
1152×768
3:2
885K
1152×864
4:3
995K
1280×720
16:9
922K
XGA+
34
WXGA
1280×768
5:3
983K
WXGA
1280×800
16:10
1M
1280×854
3:2
1.1M
1280×960
4:3
1.2M
1280×1024
5:4
1.3M
1360×1024
4:3
1.4M
1366×768
16:9
1M
SXGA+
1400×1050
4:3
1.5M
WXGA+
1440×900
16:10
1.3M
1440×960
3:2
1.4M
WSXGA
1600×1024
25:16
1.6M
WSXGA+
1680×1050
16:10
1.8M
UXGA
1600×1200
4:3
1.9M
WUXGA
1920×1200
16:10
2.3M
2K
2048×1080
17:9
2.2M
QXGA
2048×1536
4:3
3.1M
WQXGA
2560×1600
16:10
4.1M
QSXGA
2560×2048
5:4
5.2M
QSXGA+
2800×2100
4:3
5.9M
WQSXGA
3200×2048
25:16
6.6M
QUXGA
3200×2400
4:3
7.7M
QUXGA
3200×2560
16:9
8.2M
WQUXGA
3840×2400
16:10
9.2M
HSXGA
5120×4096
5:4
21M
WHSXGA
6400×4096
25:16
26M
HUXGA
6400×4800
4:3
31M
WHUXGA
7680×4800
16:10
37M
SXGA
Analogový TV Standard
Rozlišení
PAL
576 řádků, 768 sloupců
NTSC
480 řádků, 720 sloupců
Digitální TV Standard
Rozlišení
Poměr
D-1 NTSC
720×486
4:3
D-1 NTSC (square pixels)
720×540
4:3
D-1 PAL
720×576
4:3
HDTV 1080i
1920×1080
16:9
HDTV 720p
1280×720
16:9
EDTV 480p
640×480, 704×480 nebo 852×480
4:3 nebo 16:9
DVD NTSC
720×480
4:3 nebo 16:9
DVD PAL
720×576
4:3 nebo 16:9
VCD NTSC
352×240
4:3
VCD PAL
352×288
4:3
Laserdisc
560×360
4:3
Standard digitálního filmu
Academy 4K
Rozlišení
3656×2664
Poměr
1.37:1
35
Digital cinema 4K
4096×1714 nebo 3996×2160
2.39:1 nebo 1.85:1
Academy 2K
1828×1332
1.37:1
Digital cinema 2K
2048×858 nebo 1998×1080
2.39:1 nebo 1.85:1
Red
4,096×2,304
16:9
Současné nejpoužívanější digitální formáty
PAL Widescreen 16 : 9
Čtvercové nastavení pixelu. TV pixely nejsou čtverec. Při čtvercovém nastavení pixelu (v digitálním
zobrazení) by obraz potřeboval mít 768×576 pixelů a udržovat poměr 4:3.
Ale TV pixely jsou širokoúhlé - namísto poměru 1:1, jsou v poměru 1:1.094.
Vrátíme-li se trochu do starých analogických časů - můžeme vidět, viz níže na schématu našeho
TELEVIZORU s jeho širšími pixely, že je účinných jen 702 pixelů napříč.
36
Televizní pixely nejsou čtverec
Tady je rozhodující část – na digitální obrazovce jsou obrázky širší
Klíč ke všemu je v tom, že na digitální obrazovce jsou obrázky širší než na analogové. Na digitální
obrazovce jsou obrázky 720 pixelů široké. Ale obraz 4:3 (702 pixely širokých) sedí uvnitř těchto 720
pixelů. Je zde navíc 9 pixelů na každou stranu. Viz obrázek
V digitálním obraze jsou obrázky širší než v analogovém - 4:3
Tyto zvláštní pixely navíc, byly „požadovány pro číslicovou techniku – teletext“, ale tohoto se
využívalo dříve v dávno minulých technologiích.
Nyní se ale mohou ukázat černé pásy na každé straně a celý obraz je vyzáblý směrem dolů například
v DVE , nebo běží-li vaše video v okně na obrazovce v počítačích. Víme, že převádění 1024širokoúhlých filmů z Quicktimu .mov .mp4 formátu a používání Mpeg Streamclip ukážou se na každé
straně černé lemy.
37
Úprava pro obraz 4:3
Pro obraz 4:3 to znamená, že váš počítač (čtvercových pixelů) by potřeboval mít 788 pixelů na šířku.
Nyní jsme použili 10 extra (čtvercové) pixely na každou stranu v našem zdrojovém tvaru. Tyto pixely,
které jsme potřebovali, srovnávají 9 pixelů (ne - čtvercových) na TV obrazovce.
Pro zaplnění celé obrazové oblasti 4:3, vytvoříme šířku v 788 pixelech
Totéž také platí pro obraz 16:9 widescreen ( širokoúhlý obraz ) 16:9 widescreen úprava
Obraz 16:9 který má (1024×576 pixelů) bude zabírat jen střední část TV obrazovky. Znovu, vzhledem
k tomu, že TV pixely nejsou čtvercové, budeme tentokrát potřebovat 13 (čtvercových) pixelů na
každou stranu, důležitých pro vyplnění chybějící oblasti.
Widescreen složení by mělo být 1050 pixelů široké
Tak vznikne správný obraz (čtvercových pixelů) pro ukládání odpovídající šířky, potřebuje mít
1024+13+13 pixelů. Totiž, 1050×576 s garancí, že se obraz mapuje správně na 720×576 digitální
výstup.
38
Adobe a výrobci dalších aplikací pro zpracování obrazu ve 2D a 3D dělají vše, aby kompenzovali a
odstranili černé okraje v obraze. Aby TV obraz nebyl natažený, nebo částečně chybějící obraz byl
skrytý overscanem.
V každém případě, Adobe se rozhodlo užívat 1050 pixelů do budoucna.
PAL Widescreen 16:9 nastavení čtvercového pixelu.
Ve verzi Adobe AFTER EFFECTS CS4 a CS5 změnily předvolbu PAL D1/DV Widescreen čtvercový pixel.
Výrobci aplikací používají pro Rendering tvorby reálného výsledného obrazu ve standardní nabídce v
současné době jen 1050 × 576 square pixel rozlišení.
39
Tvar pixelu v závislosti na poměru stran obrazu
Víme, že poměr stran obrazu je dán poměrem šířky k výšce. To určuje i velikost pixelu videa ve
směrech X a Y (X/Y). U DVD se nepoužívá poměr 1, například pro DVD PAL s rozlišením 720x576 při
poměru stran videa (aspect ratio) 16:9 je pixel aspect ratio (576 16/9)/720=1.42. Nebo třeba
například HDV kamera, která snímá obraz v rozlišení 1440x1080 má poměr stran 1,3333. Ale v AVI
souborech je vyžadován vždy poměr 1. Během vývoje v těchto poměrech však došlo k různým
diferencím, viz výše uvedený příklad u PAL Widescreen 16 : 9, proto roku 2008 se přistoupilo k
opravě některých formátů a poměrů pixelů a After Effects CS4 přešly již na nové hodnoty.
Společné poměry stran pixelů
Poměr
stran
pixelů
Při použití
Čtvercové pixely
1,0
Obraz 640 x 480 nebo 648 x 486, velikost obrazu 1920 x 1080
HD (ne HDV a DVCPRO HD), 1280x720 HD a HDV, nebo byl
exportován z aplikace, která nepodporuje nečtvercové pixely.
Toto nastavení může být rovněž vhodné pro záznam, který byl
převeden z filmu, nebo pro vlastní projekty.
D1/DV NTSC
0,91
Obraz 720 x 486 nebo 720 x 480 velikost obrazu, a
požadovaný výsledek je 4:3 poměr obrazu. Toto nastavení
může být rovněž vhodné pro záznam, který byl exportován z
aplikace, která pracuje s nečtvercovými pixely, jako je 3D
animace aplikace.
D1/DV NTSC
širokoúhlý
1,21
Obraz 720 x 486 nebo 720 x 480 velikost obrazu, a požadovaný
výsledek je 16:9 poměru stran snímku.
D1/DV PAL
1,09
Video 720 x 576 velikost obrazu, a požadovaný výsledek je 4:3
poměr stran snímku.
D1/DV PAL
širokoúhlý
1,46
Ze záznamu 720 x 576 velikost obrazu, a požadovaný výsledek
je 16:9 poměru stran snímku.
Anamorphic 02:01
2,0
Za pomoci anamorfního filmového objektivu, nebo bylo
anamorficky převedené z filmového materiálu s poměrem
stran 02:01
HDV 1080/DVCPRO
HD 720, HD 1080
Anamorphic
1,33
Obraz 1440 x 1080 nebo 960 x 720 velikost obrazu a
požadovaný poměr stran je 16:9
DVCPRO HD 1080
1,5
Obraz 1280 x 1080 a požadovaný poměr stran je 16:9
40
Opravené hodnoty poměru stran pixelů již od After Effects CS4
Opravené hodnoty rozlišení již od After Effects CS4
Ukázka čtvercových a nečtvercových pixelů
A. Čtvercovými pixely a 4:3 poměru stran obrazu
B. Nečtvercové pixely v poměru stran obrazu 4:3
C. Nečtvercové pixely se takto projeví na 16:9 monitoru čtvercových pixelů
41
Vstupní digitální obrazová data
Existují dvě možnosti. Buď dostaneme obrazový materiál nasnímaný digitální kamerou na datovém
disku či kartě, nebo naskenovaný z celuloidového filmu. Tyto přepisy celuloidového filmu se dělají na
zařízení telecine suchou nebo mokrou cestou. A to buď ve variantě Film2Tape a nebo i s možností
digitálního vstupu Tape2Tape. Pracoviště telecine ve filmové a televizní postprodukci představuje
systém schopný skenovat celuloidový film nebo přijímat videosignál třeba i včetně zvuku, kvalitativně
jej upravovat a zapsat jej na digitální nebo analogové obrazové médium. Někdy se omezuje pouze na
stroj, schopný v reálném čase skenovat film a převádět jej do podoby videosignálu. V současné době
jsou na trhu nejen telecine pro velká studia, ale i home telecine, která využívají malá studia dnes již i
s HD rozlišením.
Home Telecine
42
Telecine 4K a pracoviště s barevným korektorem
Princip skenerů telecine je nejčastěji dvojího druhu. V případě jednoho jde o skener na bázi CCD
prvku nebo obdobného světlocitlivého čipu, který skenuje pouze jeden řádek postupně a spojitě
projíždějícího filmového pásu. Druhý typ (nazývaný též flying spot) vysílá periodicky záblesk světla na
filmový pás v každém okamžiku, kdy filmové políčko přesně lícuje s požadovanou oblastí a snímá tak
celý obraz najednou.
43
Vzorkování digitálního videa
Tento YUV barevný model je používaný v televizním vysílání v normě PAL i HDTV. Model k popisu
barvy používá tříprvkový vektor [Y,U,V], kde Y je jasová složka a U a V jsou barevné složky. U je také
někdy označováno jako B-Y a V odpovídá R-Y. Barevné složky se používají v rozsahu od -0.5 do +0.5,
jasová složka má rozsah od 0 do 1.
Jednoduše řečeno, jsou to informace o tom, jaké jsou jasové a barevné parametry, které snímá CCD
čip v kameře do digitální podoby. Vzorkování videa se však snižuje, především kvůli snížení datového
toku. Máme hlavně tyto tři používané systémy, 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0. Standardní video signál používá
vzorkovací frekvenci 13.5 MHz při 720 bodech na jednom řádku. První číslo vyjadřuje luminanční
(neboli) jasovou složku, která je samplována frekvencí 13.5 MHz. Druhá dvě čísla pak označují
barevné signály v podobě R-Y a B-Y (neboli v digitální terminologii Cr a Cb) je to červená a modrá
barva.
.V systému 4:2:2, se používají formáty D-1, D-5, DigiBeta, Beta SX, Digital-S a DVCPRO50, samplována
jasová složka má frekvenci 13.5 MHz a barvené informace na frekvenci poloviční, tedy 6.75 MHz.
Jelikož jsou ovšem obě barvy vzorkovány společně, dostaneme pro jeden řádek se 720 body pouze
360 barevných vzorků.
Systém 4:1:1 používají formáty DV/DVCAM (pouze v normě NTSC) a DVCPRO. Barevná data jsou v
tomto případě vzorkována s poloviční frekvencí než u předchozího systému (pro každý čtvrtý pixel) a
výsledkem je tudíž pouze 180 barevných vzorků. Tyto hodnoty jsou srovnatelné s barevným podáním
profesionálního Betacamu SP.
Systém 4:2:0, pracuje ve formátech DV, DVCAM v obrazové normě PAL. PAL narozdíl od NTSC
vzorkovaného 4:1:1, má barvené informace vzorkovány 360 krát, avšak pouze pro každý druhý řádek
jednotlivého pole neboli půlsnímku. Důvodem tohoto řešení je vyšší počet řádků v systému PAL (576
oproti 480 v NTSC).
44
Bitová hloubka obrazu
Pro digitální postprodukční zpracování obrazu je velmi důležitá bitová hloubka obrazu a ne jen u
vstupních záběrů a souborů, ale i při nastavení softwaru a hardwaru zařízení v postprodukci. Barevná
hloubka a bitová hloubka je počet bitů k reprezentaci jednoho pixelu v rastrovém obrázku nebo
videu. Toto pojetí je také známé jako počet bitů na pixel (BPP), zvláště když je uvedeno spolu s
počtem použitých bitů. Vyšší barevnou hloubku poskytuje širší škála barev.
1 - bitové barvy (2 1 = 2 barvy) černobílý obraz
2 - bitové barvy (2 2 = 4 barvy) obraz s odstíny šedé
3 - bitové barvy (2 3 = 8 barev)
atd.
Srovnávací tabulka barevného spektra 10 Bit nahoře a 8 Bit dole
Podle výzkumů většina lidí není schopna rozlišovat mezi sousedními barvami v paletě barev
obsahující asi 16.777.216 jednotlivých barev nebo více, které věrně zobrazuje 8-bitový LCD monitor či
obrazovka. To je důvod, proč je 8-bitová barevnost digitálních video technologií normou v oblasti
spotřební elektroniky. Ale pro postprodukční práce je optimální 16-bitová nebo lépe 32-bitová
hloubka barevnosti( 32 floating point). Pokud stáhneme gamu, můžeme vidět detaily v bílé, jelikož
obsahuje hodnoty vyšší než 1i nižší než 0 pro černou barvu. Při korekcích nedochází ke ztrátě dat. Pro
některé efekty v After Effectech, které nepracují ve 32 bitové hloubce, je nutné použít nástroje
compress a expand. 32 bitová kompatibilita má lepší možnosti při klíčování a ostatních úkonech v
postprodukčním zpracování grafiky a obrazu nejen v AE.
45
Red digitální kamera
Mezi nejvýznamnější záznamová média současnosti patří Red One 4K digitální kamera, která může
zaznamenat obraz v rozlišení až 4.096 pixelů horizontálně a 2.304 pixelů vertikálně, přímo na flash
nebo pevný datový disk. Kamera je vybavena jedením snímacím čipem Super 35 mm CMOS.
Od roku 2008 byla kamera vybavena větším formátem rozšíření až na 28000 pixelů v horizontálním
směru s 261 megapixelovým senzorem.
Adobe střižna Premiere a After Effects jsou schopné pracovat s REDCODE soubory v nativním,
nezměněném tvaru ( .R3D přípona souboru). Ve verzi CS4 a CS5 jsou RED soubory oficiálně
podporovány.
Digitální kamera Red One 4K firmy Red Digital Cinema
Odrazové formáty záznamu kamery Red One 4K v kodeku REDCODE
46
Lidský zrak
Od samého vzniku kinematografie docházelo k trvalému zdokonalování existujících technologií a
technických systémů a k zavádění nových. Po nástupu televize a jiných technik zaměřených na
záznam, zpracování, šíření a prezentace pohyblivých obrazů se tyto inovace opakovaly. Jejich cílem
vždy bylo zvyšování kvality obrazu a zvuku, snižování nákladů a získání komparativních výhod
v soutěži o přízeň diváků a o ekonomické přínosy. Tyto trendy budou pokračovat i v budoucnu.
Audiovizuální systémy, zejména televize a v současné době také Internet, se staly základem
masových sdělovacích prostředků, které šíří informace a kulturu (i desinformace a nekulturu) a mají
podstatný vliv i na politické dění. Je skutečností, že člověk je tvor vizuální a cca 80% informací o dění
v okolním světě získává prostřednictvím zraku. V dalším textu se budeme setkávat s pojmy, jako je
citlivost vůči světlu, vůči barvám, ostrost a rozlišení obrazu, dynamický rozsah, stereoskopie a mnoha
dalšími. Abychom si je mohli vysvětlit a porozumět jim, musíme si zopakovat, možná už zapomenuté,
informace týkající se lidského zraku a fyziologie vidění.
Fyziologie vidění
Lidské oči mají kulovitý tvar. Jejich přední stranu tvoří rohovka ( 1 ),což je vyklenutá průhledná blána,
která je součástí optického systému oka. Kulový tvar oka je vymezen bílou blánou – bělimou ( 2).
Světlo vstupuje do oka zornicí či pupilou ( 6 ) – otvorem v duhovce ( 3). Průměr a tedy propustnost
zornice se automaticky mění podle množství světla, které do oka dopadá. V šeru se může průměr
zornice zvětšit až na 8mm, v prostředí s „přebytkem“ světla se otvor zornice zúží na 1 mm.
Přizpůsobování se očí hladině osvětlení se označuje jako adaptace zraku. Za zornicí se nachází
elastická spojná oční čočka ( 3 ),která na zadní straně oční bulvy, na sítnici ( 9 ), opticky vykresluje
obraz předmětů v pozorovaném prostoru. Optická mohutnost ( tlouštka ) pružné oční čočky se může
měnit a zaostřovat na sítnici obrazy blízkých nebo vzdálenějších předmětů. Tento děj, tedy
automatické zaostřování různě vzdálených předmětů, je označován jako akomodace zraku. Změny
optické mohutnosti oční čočky zajišťují tak zvané ciliární svaly nacházející se v řasnatém tělísku ( 4 ).
Vnitřek oka naplňuje průhledná rosolovitá hmota – sklivec ( 7 ). Na vnitřní ploše oční bulvy je
cévnatka ( 5 ), která vyživuje sítnici ( 9 ). Sítnice je tenká blána
navazující na cévnatku, která obsahuje světlocitlivé buňky –
tyčinky a čípky. Největší počet tyčinek a čípků je ve žluté
skvrně ( 11 ),která se na sítnici nachází v místě, kde sítnici
protíná optická osa oka. Na sítnici je rovněž slepá skvrna ( 10 )
nacházející se v místě, kde do oka vstupuje zrakový nerv
převádějící nervové vzruchy do zrakového centra v mozku.
Slepá skvrna každého z očí se nachází na jiném místě, zrakové
počitky obou očí se doplňují a díky tomu si existenci slepé
skvrny vůbec neuvědomujeme.
Řez lidským okem
1. rohovka, 2. Bělima, 3. Duhovka, 4. řasnaté tělísko – ciliární svaly, 5. cévnatka , 6. pupila (
zornice 1 – 8 mm), 7. Sklivec, 8. oční čočka , 9. Sítnice, 10. slepá skvrna – vstup zrakového nervu,
11. žlutá skvrna ( Fovea )
47
Funkce a vlastnosti lidského zraku
Setrvačnost zraku - Tyčinky a čípky, které jsou světlocitlivými elementy na sítnici lidského oka,
obsahují zrakové barvivo - rhodopsin. Fyzikálním působením dopadnuvšího světla se rhodopsin
rozkládá a produkty jeho rozkladu dráždí nervová zakončení. Vznikají přitom podněty, které zrakový
nerv přivádí do zrakového centra v lidském mozku. A teprve v tomto centru vznikají zrakové počitky.
Má-li být vidění soustavné, musí být rozloživší se zrakové barvivo - rhodopsin, neustále obnovováno.
Tato obnova trvá asi 1/14 vteřiny a v důsledku toho má zrak určitou setrvačnost. Díky této
setrvačnosti bylo možné vytvořit všechny stávající audiovizuální systémy. Předvede-li se totiž
lidskému oku dostatečně rychle série statických obrázků jednotlivých pohybových fází, lidský zrak si
je spojí a vnímá je jako pohybující se obraz. Tak kupříkladu film při snímání zaznamenává a při
promítání zobrazuje 24 ( 25 ) obrazů pohybových fází za vteřinu. Na stejném principu pracují i
televizní systémy. V případě televizní normy PAL je to rovněž 25 snímků ( nebo 50 půlsnímků ) za
sekundu. Ostatní obrazové normy fungují podobně.
Citlivost zraku ke světlu a k barvám - Jak jsme se již zmínili, sítnice lidského oka obsahuje světlocitlivé
buňky, kterými jsou tyčinky a čípky. Názvy těchto buněk jsou odvozeny od jejich skutečného tvaru.
Tyčinky mají vysokou citlivost ke světlu, nejsou však citlivé k barvám, tedy ke světlu různých vlnových
délek. Pomocí tyčinek vnímáme okolní svět při nedostatku světla, v šeru. Čípky jsou naproti tomu
méně citlivé, avšak mají schopnost rozlišovat světlo různých barev, tedy různých vlnových délek.
Podle současných poznatků existují tři typy čípků. První z nich je citlivý převážně k modré barvě (tedy
ke kratším vlnovým délkám světla), druhý k barvě zelené (tedy k vlnovým délkám ze středu spektra) a
třetí k barvě červené (tedy k delším vlnovým délkám viditelného spektra). Díky tomuto uspořádání
jsme schopni rozeznávat všechny barvy světelného spektra reprezentovaného elektromagnetickým
zářením o vlnových délkách v intervalu od cca 380 do 780 nanometrů (1 nanometr = 10-9 metru), tedy
od barev fialových přes barvy modré, zelené, žluté a oranžové až po barvy červené.
Lidské oči však nejsou citlivé ke všem barvám stejně. Nejcitlivější jsou k barvě žlutozelené (vlnová
délka okolo 555 nm), jak je ostatně zřejmé i z obrázku č. 2, na kterém je znázorněna barevná
spektrální tabulka porovnávající relativní jas různých barev s jasem šedých ploch. Z této tabulky je
možné odvodit tvar křivky spektrální citlivosti lidského zraku. Je z ní zřejmé, že se její tvar blíží tvaru
Gaussovy křivky. Uvedená poloha křivky však platí jen tehdy, je-li při pozorování k dispozici dostatek
světla. V takovém případě jde o tzv. „Fotopické vidění“. Při pozorování v šeru se celá křivka posouvá
směrem ke kratším vlnovým délkám (k modré). Hovoříme o vidění „Skotopickém“. Tento jev objevil
Jan Evangelista Purkyně a nazývá se proto jevem „Purkyňovým“.
Tabulka pro odvození křivky spektrální citlivosti lidského zraku
48
Za zmínku stojí, že na obdobném principu pracují jak systémy pro fotochemický záznam obrazu, tak i
systémy elektronické. V obou případech se při snímání rozdělí informace o barevnosti jednotlivých
ploch předmětu snímku do tří kanálů ( červeného, zeleného a modrého) a při prezentaci se z nich
zase skládá plně barevný obraz.
Rozlišení lidského zraku, ostrost vidění
V předchozím textu jsme se zmínili o tom, že se v místě, kde sítnici protíná optická osa oka, nachází
žlutá skvrna ( Fovea ). Žlutá skvrna má plochu jen asi 0,5 mm 2 a na této ploše se nachází asi 140 000
čípků !! Na obrazech, které optický systém oka ( rohovka a oční čočka ) vykresluje na plochu žluté
skvrny, můžeme rozlišit největší počet detailů. Kupříkladu zdravé oči mladého člověka jsou schopny
ze vzdálenosti 10 m rozlišovat jen detaily, které jsou větší než
3 mm. Detaily, které jsou menší než
3 mm, leží pod hranicí rozlišení zraku ( tyto údaje jsou důležité kupříkladu při koncipování
promítacích systémů). Při pozorování blízkých předmětů, kupříkladu při čtení či pozorování
počítačového displeje, jsou zdravé lidské oči schopny ze vzdálenosti 250 mm rozlišit cca 10 – 15
čar/mm. Obrazy, které mají větší rozlišení ( obvykle ) vnímáme jako ostřejší. Toto tvrzení však nemusí
platit ve všech případech. Pocit ostrosti je subjektivní vjem, který závisí i na dalších veličinách, jako je
kontrast obrazu či velikost jeho nejmenších detailů.
Míra rozlišení je jedním z nejdůležitějších parametrů jakéhokoliv audiovizuálního systému. Tyto
systémy musí být koncipovány tak, aby velikost jednotlivých elementů, ze kterých se skládá obraz
(zrnitost v případě fotochemických systémů či řádkování nebo velikost pixelů u systémů
elektronických) ležela, při pozorování obrazu z předpokládané vzdálenosti, pod hranicí rozlišení
lidského zraku. Platí zde přímá úměra. Čím větším rozlišením systém disponuje, tím větší rozměry
mohou mít zobrazované či promítané obrazy, nebo z tím menší vzdálenosti lze obrazy pozorovat.
Zorné pole, vidění přímé a periferní
Lidské bytosti jsou tvorové obdaření tak zvaným binokulárním viděním. Máme dvě oči situované na
přední straně hlavy a jejich optické osy jsou prakticky rovnoběžné (viz dále). Díky tomu má naše
zorné pole ve vodorovném směru protáhlý tvar. V tomto směru obnáší náš zorný úhel 180O, zatímco
ve směru svislém jen 60O. Ne ve všech směrech však vidíme stejně dobře. Jestliže na nějaký předmět
nebo děj odehrávající se v našem zorném poli upřeme pozornost, automaticky se na něj zaměří naše
hlava a oči tak, aby jeho obraz padl na sítnice očí do míst, kde se nacházejí „žluté skvrny“, tedy místa,
kde je největší koncentrace tyčinek a čípků a kde tedy vidíme nejlépe. Hovoříme o „vidění přímém“.
Odehrává-li se cosi v některé okrajové oblasti našeho zorného pole, vidíme děje či předměty nejasně
a vnímáme spíše jen pohyb. Jedná se o tak zvané „periferní vidění“. Úkolem periferního vidění je
spíše na pohyb a děj upozornit a přimět nás, abychom pootočili hlavu a zaměřili potřebným směrem
naše oči tak, aby se děj dostal do oblasti přímého vidění.
S velikostí a tvarem zorného pole souvisí ještě jeden zajímavý fenomén. Čím lépe pozorovaný obraz
vyplňuje zorné pole, tím větší pocit „pseudostereoskopie“ tj. pocit hloubky prostoru a přítomnosti na
zobrazované scéně, diváci mají. Z těchto důvodů byly ve filmu zavedeny širokoúhlé a panoramatické
systémy a i v oblasti audiovize jsme v současné svědky zavádění velkoplošných displejů či
videoprojekcí a změny poměru stran obrazu u tak zvaných širokoúhlých televizorů z 3 : 4 (1 : 1,33) na
9 : 16 (1 : 1,77).
49
Stereoskopické – prostorové vidění
V předchozím odstavci jsme se již zmínili o tom, že v případě lidského zraku se jedná o tak zvané
binokulární vidění. Na okolní svět se díváme dvěma očima, které jsou situovány na přední straně
hlavy. Tato poloha očí není úplně samozřejmá. Podobným způsobem se dívají kupříkladu dravci či
primáti, tedy tvorové, pro které je velmi důležitý odhad vzdálenosti, ve které se předmět jejich zájmu,
kupř. kořist nebo větev vedlejšího stromu, nachází. Naproti tomu býložravci mají oči obvykle
umístěny po stranách hlavy tak, aby mohli obhlédnout co největší část obzoru a včas zpozorovat
případné blížící se nebezpečí.
Vzájemná vzdálenost lidských očí, oční základna nebo oční báze, je přibližně 6,5 cm. V důsledku toho
se na sítnici každého oka vytváří poněkud jiný obraz. (Jedno oko se na každý předmět v zorném poli
dívá poněkud zleva a druhé zprava.) Podněty ze sítnic obou očí jsou zrakovými nervy vedeny do
mozku a teprve v něm, tedy v lidském vědomí, se vytváří vjem jediného prostorového či
stereoskopického obrazu 3-D. Princip stereoskopického vidění je znázorněn na obr.
Schéma stereoskopického vidění – rozdílné obrazy
na sítnicích očí L – P při pozorování hmotného tělesa.
L
P
Kromě toho se při pozorování reálných těles uplatňuje ještě oční akomodace – oči se zcela
automaticky zaostřují na předmět nebo jeho část na nějž upřeme pozornost a bližší či vzdálenější
předměty jsou, aniž bychom si to uvědomovali, v důsledku omezené hloubky ostrosti méně ostré a
oči se na ně zaostřují teprve tehdy, přeneseme-li na ně pozornost. Dále pak oční konvergence – na
pozorované místo se automaticky zaměřují i osy obou očí. Jak akomodace zraku, tak i konvergence
očí jsou pro mozek zdrojem dalších informací, které přispívají k vnímání hloubky prostoru.
Schopnost stereoskopického vnímání tedy máme zejména díky tomu, že se díváme dvěma očima a že
tedy jde o již zmíněné binokulární vidění. Informace o hloubce prostoru a tvarech hmotných těles
však získáváme nejen díky jemu, ale i v důsledku dalších faktorů, které se uplatňují i v případě,
díváme-li se pouze jedním okem (monokulární vidění). Nevýhodou stereoskopického vidění je totiž
skutečnost, že se pro relativně malou vzájemnou vzdálenost očí ( oční bázi ) plně uplatňuje pouze při
nevelkém odstupu od pozorovaných předmětů.
Tyto faktory využívají lidé nejen při pozorování okolního světa, ale i při jeho dvourozměrném
zobrazování a to jak statickém – malířství a fotografie, tak i dynamickém – kinematografie a televize.
Již dlouhou dobu je totiž známo, že kupříkladu malíř může vhodnou kompozicí obrazu, vhodným
uspořádáním namalovaných objektů a vhodným využitím světel, stínů a barev vyvolat v divákovi
dojem hloubky prostoru a iluzi hmoty.
Mezi tyto faktory patří :
-
Geometrická perspektiva, která způsobuje, že bližší předměty vnímáme jako větší a že se
rovnoběžné linie ve větších vzdálenostech jakoby sbližují (ubíhající silnice).
50
-
Vzdušná perspektiva, která způsobuje, že se vzdálenější předměty jeví zabarveny do modra a
že mají nižší kontrast. Této perspektivy si můžeme povšimnout kupříkladu při pozorování
vzdálených horských řetězů. Vzdušná perspektiva je důsledkem skutečnosti, že světlo
odražené od vzdálených objektů musí procházet silnější vrstvou vzduchu a vodních par. Tato
vrstva působí jako namodralý filtr a zároveň vytváří vzdušný závoj snižující kontrast.
-
Barevná perspektiva, která pravděpodobně souvisí s projevy vzdušné perspektivy a jež
způsobuje, že předměty zabarvené do teplých barevných tónů zdánlivě vystupují do popředí.
Jedná se o psychofyziologický efekt, který se zřejmě vytvořil v průběhu vývoje lidského
vnímání.
-
Světelná atmosféra, která vhodným rozložením osvětlených a stinných ploch předmětů
vytváří dojem hloubky prostoru a hmotnosti zobrazených těles. ( Světlé plochy jakoby
vystupují do popředí a tmavé plochy ustupují do pozadí. )
-
Překrývání předmětů, které způsobuje, že těleso, které je zčásti překryto jiným tělesem,
vnímáme jako vzdálenější.
-
Pohybová paralaxa je dalším faktorem, který se uplatňuje jak při pozorování pohybujících se
reálných předmětů, tak i pohyblivého obrazu. Zrakem vnímáme vzájemný pohyb předmětů a
podvědomě z něj odvozujeme i hloubku prostoru danou jejich měnícím se překrýváním a
perspektivou. Pohybová paralaxa se uplatňuje i při pozorování nehybných reálných
předmětů. Při pozorování se totiž obvykle pohybujeme ( chůze, jízda ), případně vědomě či
nevědomě pohybujeme hlavou. Těmito pohyby se mění úhly pohledu a perspektiva. Pohyb
nám umožňuje „nahlížet“ za bližší předměty a přispívá ke vnímání hloubky prostoru a to i při
pozorování okolního světa pouze jedním okem.
Z výše uvedených skutečností vyplývá, že některé z vlastností lidského zraku, zejména jeho
setrvačnost, mají pro film, televizi a všechny další systémy pracující s pohyblivým obrazem, zásadní
význam. Umožnily totiž jejich vznik a existenci. Znalost dalších vlastností lidského zraku, jako je jeho
rozlišovací schopnost, citlivost k barvám, stereoskopické vidění a podobně, je mimořádně důležitá
nejen pro techniky, kteří koncipují a vyvíjejí nové a dokonalejší audiovizuální systémy, ale i pro
všechny umělce, kteří se podílejí na tvorbě a prezentaci nových audiovizuálních programů. Znalost
fyziologie zraku nabývá na důležitosti zejména v souvislosti z výrobou stereoskopických programů 3D. Pokud totiž jejich tvůrci postaví do protikladu některé důležité faktory podporující dojem hloubky
prostoru jako je kupříkladu akomodace zraku, vliv konvergence očí, barevná perspektiva či podobně a
působení binokulárního vidění, nedočkají se úspěchu a způsobí divákům bolest hlavy a očí. Pokud je
však použijí vhodným způsobem tak, aby se jejich vliv na vnímání 3-D sčítal, žádané výsledky se
dostaví.
Snímací kamery
Snímací kamery stojí na samém počátku technologických řetězů. Můžeme je rozdělit na kamery
filmové a kamery elektronické.
51
Filmové kamery
V případě filmových kamer je k zachycení obrazu vykreslovaného snímacími objektivy využíván
filmový pás, většinou negativ. Filmové kamery za dobu od vzniku filmu prošly dlouhým technickým
vývojem a mnoha zdokonaleními. Současné filmové kamery jsou velmi přesnými a dokonalými
mechanicko-optickými výrobky a pravděpodobně nelze očekávat, že budou podrobeny nějakým
významnějším inovacím. Toto tvrzení vychází zejména ze skutečnosti, že se stále důrazněji prosazují
digitální systémy záznamu obrazu s vysokým rozlišením. Výjimkou z tohoto předpokladu se mohou
stát filmové kamery a jejich optika, určené ke snímání stereoskopických obrazů 3-D.
Elektronické kamery
Nezbytnou podmínkou pro vznik elektronické televize byla existence televizních kamer, tedy zařízení,
umožňujících snímání obrazu vykreslovaného snímací optikou a jeho transformaci do televizního
signálu. První černobílé televizní kamery byly vybaveny snímací elektronkou Ikonoskop, kterou již ve
dvacátých letech minulého století vynalezl V. K. Zworykin. Následníkem Ikonoskopu se stal
Superikonoskop a vývoj pokračoval dalšími dokonalejšími snímacími elektronkami Ortikon,
Superortikon a Vidikon. Tyto snímací elektronky měly velké rozměry a slabinou bylo také jejich rychlé
stárnutí. Hodily se do velkých ateliérových televizních kamer. Miniaturizaci televizních kamer
umožnilo teprve pozdější zavedení polovodičových světlocitlivých senzorů typu CCD a CMOS.
V počátcích televize se používaly pouze stabilní ateliérové televizní kamery, které byly zdrojem
televizního signálu, a ten byl přímo vysílán do éteru. Tehdy totiž ještě nebyla k dispozici žádná
technika, která by umožňovala elektronický záznam obrazu. Teprve s nástupem magnetického
záznamu AMPEX a jeho dalších nástupnických systémů, tato možnost nastala. Televizní kamery však
byly s takovýmito záznamovými zařízeními spojeny tlustými kabely, které kameramanům velmi
ztěžovaly práci. K natáčení pořadů mimo televizní studia se používaly mohutné přenosové vozy plné
elektronkové televizní techniky, jejichž součástí bylo i několik televizních kamer. K natáčení
dokumentárních snímků a obdobných pořadů sloužily hlavně 16 mm filmové kamery a inverzní
filmové materiály. Tato situace se zásadním způsobem změnila s nástupem polovodičových
světlocitlivých senzorů CCD ( Charge-Coupled-Device ) a později senzorů CMOS ( Comple-mentaryMetal-Oxid-Semiconductor ), které umožnily miniaturizaci elektronických kamer. Velkým přínosem ve
vývoji elektronických kamer bylo zavedení zmenšených videokazet naplněných magnetickými
videopásky a následně i dalších systémů pro záznam obrazu, mezi které patří optické disky (DVD-R),
harddisky a paměťové karty.
Miniaturizace všech souvisejících zařízení umožnila integraci elektronické kamery a záznamového
zařízení do jednoho celku, vznikl kamkordér. Televizní signály byly zprvu zaznamenávány a také
vysílány v analogové podobě a teprve počátkem dvacátého prvního století došlo k postupné masové
digitalizaci televizního vysílání.
Zpočátku byla televize pouze černobílá, později však došlo k zavedení barevného televizního vysílání.
V naší republice začala televize barevně vysílat počátkem sedmdesátých let. Nezbytnou podmínkou
pro vznik barevného televizního signálu je pochopitelně existence barevných tele-vizních kamer. Při
koncipování barevné televize, televizních kamer a zobrazovacích zařízení byly využity poznatky známé
z filmu a barevné polygrafie a to, že obraz, který lidský zrak může vnímat jako plně barevný, lze
vytvořit mísením tří nezávislých barev a to buď aditivním mísením barev základních (červené, zelené
a modré Red,Green, Blue ), nebo subtraktivním mísením barev doplňkových ( azurové, purpurové a
52
žluté Cyan, Magenta, Yellow ). Aditivní mísení barev se používá v televizní technice, zatímco film
využívá mísení subtraktivní.
Konstruktéři televizních kamer a tvůrci televizních systémů tedy stáli před problémem, jak všechny
barvy snímané scény opticky rozdělit do tří kanálů ( R,G,B ) a získat z nich barevný televizní signál.
Druhá část tohoto úkolu byla vyřešena v rámci televizních norem NTSC, PAL a Secam. Konstruktéři
televizních kamer zpočátku měli k dispozici pouze snímací elektronky, které sice samy o sobě mohou
být zdrojem elektrického signálu, ten však informace o barvě neobsahuje. Na obr. je znázorněno
technické řešení, které se u některých, tak zvaných tříčipových elektronických kamer a kamkordérů,
používá doposud.
Obr.
Schéma barvodělicí soustavy tříčipové
elektronické kamery. Na vstupech do kanálů R,G,B jsou
umístěny barevné filtry a 3 CCD senzory (původně
snímací elektronky).
Světlocitlivé senzory CCD
V předcházejícím textu jsme se již setkali s písmeny CCD, která jsou zkratkou názvu Charge-CoupledDevice ( zařízení pro spojování el. nábojů ) označujícího jeden z typů polo-vodičových světlocitlivých
senzorů. V současné technické praxi se můžeme setkat s plošnými nebo řádkovými senzory CCD. V
elektronických kamerách se používají plošné senzory, a proto si popíšeme princip jejich funkce.
Plošný senzor CCD si můžeme představit jako křemíkovou destičku, která má na povrchu matici
světlocitlivých bodů uspořádaných do řádků a sloupců. Každý z těchto bodů při snímání vytváří jeden
obrazový element, tj. jeden pixel ( pixel = picture element). Poté, co na plochu senzoru vykreslí
snímací objektiv obraz snímané scény, vzniknou vlivem dopadajícího světla na jednotlivých bodech
senzoru CCD elektrické náboje, jejichž velikost je úměrná množství světla, které na každý z bodů
dopadlo. Následuje skenování, to je snímání těchto nábojů, které se z plochy senzoru postupně
vysouvají po řádcích a po snímcích. Z elektrických nábojů pak vzniká spojitý komponentní analogový
signál, jehož amplitudy (rozkmit) odpovídají velikosti původních statických nábojů.
Plošné senzory CCD se, jak jsme se již zmínili, používají zejména v tak zvaných tříčipových
profesionálních elektronických kamerách a kamkordérech. Kvalita získaného obrazu je vysoká, je však
závislá na dokonalém seřízení snímací soustavy. Princip funkce polovodičového senzoru CCD, stejně
tak jako senzoru CMOS je znázorněn na obr.
Obr. Princip funkce polovodičových
senzorů CCD a CMOS
53
Světlocitlivé senzory CMOS
V předcházejícím textu jsme se také setkali s písmeny CMOS, která jsou zkratkou názvu Complementary
Metal Oxid Semiconductor (komplementární polovodič s kysličníkem kovu) označujícího další z typů
polovodičových světlocitlivých senzorů. Senzory CMOS se používají ve fotoaparátech a kamerách
vybavených jediným senzorem, tedy v kamerách jednočipových. K tomu, aby takovéto kamery mohly
být zdrojem barevného videosignálu, musí být opatřeny ještě mozaikovým optickým filtrem
sestávajícím z průsvitných plošek základních barev R,G,B. Tento mozaikový filtr je umístěn mezi
objektivem kamery a světlocitlivým senzorem tak, aby světlo dopadající na senzor muselo nejprve
projít zmíněným filtrem.
K označení filtru se používá zkratka CFA ( Color Filter Array – pole barevných filtrů). Plocha senzoru a
plocha filtru CFA jsou vzájemně přizpůsobeny tak, aby se před každým světlocitlivým pixelem senzoru
CMOS nacházela jedna z barevných plošek filtru. Díky tomuto uspořádání může na výstupu senzoru
vznikat barevný videosignál.
Obr. Mozaikový filtr CFA, který se užívá spolu se
senzory CMOS
Senzory CMOS se používají zejména ve fotoaparátech a amatérských videokamerách. Zprvu byly
pokládány za jakési náhradní řešení, které neposkytuje obrazy profesionální kvality. V průběhu doby
však byly zdokonaleny natolik, že jsou v současné době osazovány i do profesionálních digitálních
kamer a kamkordérů.
Porovnání senzorů CCD a CMOS
S odvoláním na výše uvedený obrázek, jak obrazové senzory CCD, tak i CMOS sbírají elektrony na
plochách sestávajících z fyzicky oddělených pixelů. Úplný pixel může být citlivý ke světlu, avšak
v případě některých provedení senzorů CCD a ve všech provedeních senzorů CMOS jsou některé
z pixelů na ploše senzorů využity pro elektrické obvody a elektrody. Poměr mezi plochou osazenou
světlocitlivými pixely a celkovou plochou senzoru se označuje jako faktor plnění. Funkce obou druhů
uvedených senzorů se liší podle toho, jakým způsobem se z plochy senzoru získává informace o
odezvě jednotlivých pixelů na dopad světla (fotoelektrická reakce).
V případě CCD se tyto informace typicky přenášejí mimo plochu senzoru na jeden nebo více
elektronických prvků, které převádějí ( konvertují ) elektrické náboje na elektrická napětí a následně
pak provádějí konverzi analogových signálů na signály digitální. Výhoda tohoto řešení spočívá ve
skutečnosti, že náboje na pixelech jsou imunní vůči elektrické interferenci s jinými signály na čipu.
Mezi jeho nevýhodami lze uvést nižší účinnost přenosu nábojů a akumulování el. proudu v důsledku
mnoha přenosů ze středu plochy senzoru na prvky provádějící konverze signálů.
V případě senzorů CMOS k takovýmto transferům nedochází, obě konverze probíhají na každém
z pixelů a napěťový signál je adresován každým z pixelů. Tento typ senzoru přináší řadu výhod
54
spojených s počítačovým zpracováním signálů, avšak na úkor faktoru plnění a schopnosti reagovat na
dopad fotonů.
Je obtížné odhadnout, zda v budoucnu převáží senzory CCD či senzory CMOS. Každé z řešení má své
výhody a slabiny a vývoj obou typů senzorů pokračuje.
Velikost ( plocha ) polovodičových senzorů
Velikost, či spíše plocha polovodičových senzorů, která se obvykle
definuje délkou jejich úhlopříčky, patří mezi důležité parametry. Je
tomu tak zejména proto, že velkoplošné senzory mohou dosahovat
většího rozlišení a také proto, že v případě tak zvaných „digitálních
filmových kamer“ by se úhlopříčka užívaných senzorů měla blížit
úhlopříčce obrazového pole na filmovém pásu. V případě
skutečných filmových kamer jsou totiž za „normální objektivy“
považovány takové, jejichž ohnisková vzdálenost se blíží úhlopříčce
obrazového pole. Právě takovéto objektivy totiž zobrazují
předměty snímku s podobným úhlem snímání a podobnou
perspektivou jako lidský zrak (bez periferního vidění). V případě
použití malých videosenzorů se proto musejí používat
krátkoohniskové snímací objektivy s cílem dosáhnout podobného
snímacího pole ( field of view – FOV ), jaké má 35 mm formát s
„normální“ optikou. Krátkoohniskové objektivy však mají větší
hloubku ostrosti a v důsledku toho je kameraman ochuzen o jeden
za svých výrazových prostředků – možnost přeostřování z bližších
na vzdálenější objekty na snímané scéně a naopak. Jejich
schopnost přispívat obrazem k přenášení pozornosti diváků
z objektu na objekt je tak omezena.
Obr. Formáty polovodičových senzorů
Formáty senzorů
Současné videosenzory jsou součástí okruhu osvětlovací optiky snímací elektronky vidikon, kterou
nahradily. Jedná se o formát senzoru 2/3 palce (cca 17 mm). Existují také mnohé jiné formáty
používané zejména v amatérských fotoaparátech, které jsou opatřeny vhodnými objektivy. Některé
z nich jsou vyobrazeny na obr. a to společně s některými obrazovými okénky 35 milimetrových
fotografických a filmových kamer. U „digitálních filmových kamer“ se obvykle vyžaduje, aby v nich
bylo možno využívat „filmové“ objektivy navržené pro skutečné filmové kamery.
Dynamický rozsah snímacích systémů
Další důležitou vlastností snímacích systémů je jejich dynamický rozsah. Tímto pojmem se vyjadřuje
schopnost snímacích systémů zvládat různé jasy ploch, z nichž sestávají snímané scény. ( U snímacích
filmových materiálů se pro tuto vlastnost používá označení „ expoziční rozsah“. )
55
Rozsah jasů předmětů snímku může být v praktických podmínkách značný. Závisí totiž nejen na
faktorech odrazivosti jednotlivých ploch předmětů snímku, ale také na způsobu jejich osvětlení.
Předmět snímku (snímanou scénu) si můžeme představit jako řadu neuspořádaně rozmístěných jasů
s různě velikými plochami, které mají různé tvary a různé hodnoty jasu. V naprosté většině případů se
jedná o osvětlené předměty odrážející určitou část dopadajícího světelného toku.
(Součástí snímaných scén však mohou být i primární zdroje světla jako jsou svítidla veřejného
osvětlení či podobně.)
Jas plochy předmětu snímku tedy závisí na jeho osvětlenosti a na činiteli odrazu plochy .Hodnoty
činitelů odrazu některých typických předmětů jsou uvedeny v tabulce č. 3. Vynásobíme-li uvedená
čísla stem, získáme jejich vyjádření v procentech. Tak kupříkladu černá tkanina cca 95% dopadajícího
světla pohlcuje a pouze 5% odráží. Stříbrný předmět naproti tomu cca 95% dopadajícího světla odráží
a pouze 5% pohlcuje. Pokud by se kupříkladu na snímané scéně, mimo jiné, vyskytovala černá tkanina
a stříbrné předměty, měla by tato scéna rozsah jasů cca 1 : 20. Avšak bylo by tomu tak pouze
v případě, že by scéna byla osvětlena tak zvaným faktorovým osvětlením, to je dokonale rozptýleným
světlem dopadajícím na scénu ze všech směrů a jasy jednotlivých ploch by byly závislé pouze na jejich
faktorech odrazivosti. Takovéto osvětlení se v exteriéru vyskytuje při zatažené obloze. V praktických
podmínkách se nejčastěji vyskytuje osvětlení modulační, to je takové, při kterém jsou předměty
osvětleny převážně z určitého směru. Rozsahy jasů předmětů osvětlených modulačním osvětlením
mohou být značné. Je-li dynamický rozsah snímacího systému menší než rozsah jasů předmětu
snímku, není snímací systém schopen rozlišit a zpracovat obrazové detaily ve světlých nebo tmavých
partiích předmětu snímku a obraz je o ně ochuzen.
předmět
černá tkanina
louky, pole, lesy
vodní plochy
cihelné zdivo
beton
0,04
0,05 – 0,15
0,06
0,1 - 0,15
0,22
lidská tvář
0,25 – 0,35
písek
0,18 – 0,30
oblaka
0,7 - 0,9
bílý papír
0,7 – 0,8
čerstvý sníh
0,8 - 0,9
stříbro
0,91 – 0,96
Dynamický či expoziční rozsah snímacích systémů se v praxi obvykle vyjadřuje ve clonových číslech.
Součástí snímacích objektivů jsou irisové clony. Pomocí těchto clon lze, většinou podle celkového jasu
snímané scény, ovládat světelnou propustnost objektivů. K vyjádření propustnosti objektivů se
používá logaritmická řada clonových čísel, přičemž každé z clonových čísel představuje poměr mezi
aktuálním průměrem účinného otvoru irisové clony a ohniskovou vzdáleností daného objektivu.
Číselná řada clonových čísel byla zvolena tak, že změna o jedno clonové číslo znamená zvýšení
56
světelné propustnosti objektivu na dvojnásobek či její snížení na polovinu. V logaritmickém vyjádření
se jedná o hodnotu 0,3 (0,3 je logaritmus dvou).
V odborné literatuře se uvádí, že se dynamika starších elektronických a digitálních kamer rovná 6
clonovým číslům (6 clonových čísel x 0,3 = 1,8). Po odlogaritmování hodnoty 1,8 získáme číslo 63.
Znamená to, že starší elektronické kamery jsou bez ztráty obrazových detailů schopny zvládnout
pouze takové scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou 63x jasnější nežli plochy nejtmavší.
Z tohoto hlediska má podstatně výhodnější vlastnosti filmový negativ. Snímací negativní filmy mají
expoziční rozsah ( obdoba dynamického rozsahu ) 10 clonových čísel
10 clonových čísel x 0,3 = 3,0
Po odlogaritmování získáme číslo 1 000. Znamená to, že snímací filmové negativy jsou bez ztráty
obrazových detailů schopny zvládnout i takové scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou 1 000 x jasnější
nežli plochy nejtmavší.
Podle aktuálních informací jsou již na trhu digitální kamery osazené nově vyvinutými senzory, které
mají dynamický rozsah 13 clonových čísel i více
13 clonových čísel x 0,3 = 3,9
Po odlogaritmování hodnoty 3,9 získáme číslo blížící se 8 000. Znamená to, že digitální kamery
osazené nově vyvinutými senzory jsou schopny zvládnout i scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou
téměř 8 000 x jasnější nežli plochy nejtmavší.
Ve světle těchto informací se zdá, že se dosavadní výhoda filmových negativů, jejich velká dynamika
(expoziční rozsah), stává minulostí.
Rozlišení obrazu
Rozlišení obrazu je jeho dalším velmi důležitým kvalitativním parametrem. Má totiž velký, i když ne
jediný, podíl na pocitu ostrosti pozorovaného obrazu. Měřítkem rozlišení je počet obrazových bodů (
pixelů ) na šířku obrazu, které je systém schopen zaznamenat, zpracovat, přenést a zobrazit.
V případě filmu je obdobnou veličinou počet čar na mm. Nejedná se přitom o jednotlivé čáry, nýbrž o
dvojice stejně širokých černých a bílých čar. Udává-li kupříkladu výrobce filmového negativu
v datovém listě svého výrobku, že jeho materiál má rozlišení 100 čar na mm, znamená to, že tento
negativ má v případě, že se obraz neexponuje na Full Format 35 ( Full Format 35 – šířka obrazu na
filmovém pásu 24,9 mm), rozlišení 24,9 x 200 = 4 980 pixelů na šířku obrazu.
Dokonaleji vyjadřuje rozlišovací schopnost filmových negativů, ale i snímacích objektivů či systémů
objektiv – film – kamera, veličina nazývaná „Funkce přenosu modulace“ neboli MTF ( Modulation
Transfer Function ). Pro zjištění této veličiny se na testovaný film naexponuje čárový rastr
s narůstající frekvencí čar. Po vyvolání se test proměří pomocí mikrodenzitometru. Z naměřených
hodnot se zkonstruuje křivka MTF, která je zobrazena na obr.
57
.
Obr. Čárový test pro stanovení MTF a . Křivka MTF vyjadřující rozlišovací schopnost filmového
negativu nebo jiného záznamového systému
V případě elektronických systémů se ke kvantifikaci míry rozlišení používá počet obrazových bodů(
pixelů) na šířku obrazu.
Přehled rozlišení aktuálních elektronických videosystémů
Systém
počet pixelů
( výška x šířka obrazu)
SD- Standard Definition (TV norma PAL)
576 x 720
1 K ( 1 Kilo – 1 tisíc )
720 x 1024
HD - High Definition
1080 x 1920
2 K ( 2 Kila – 2 tisíce )
1556 x 2048
4 K ( 4 Kila – 4 tisíce )
3112 x 4096
V současné době existují senzory typu CMOS s rozlišením převyšujícím rozlišení HD a v rámci vývoje
systému UHDTV byly vyvinuty kamery s rozlišením 8K osazené čtyřmi senzory typu CCD.
Citlivost snímacích kamer a systémů
58
Pro praktické využití je další důležitou vlastností snímacích systémů jejich citlivost ke světlu. Citlivost
můžeme definovat jako schopnost snímacího elektronického systému reagovat použitelným signálem
na dopad světla, nebo v případě fotografických materiálů reagovat fotochemickou změnou na
pohlcené aktinické záření.
Citlivost je nepřímo úměrná množství světla potřebného k dosažení požadovaného výsledku.
Elektronické kamery vybavené novými typy senzorů dosahují citlivosti srovnatelné s citlivostí velmi
citlivých filmových negativů s expozičním indexem EI = 1600. Pokud se jakýkoliv snímací systém
použije ke snímání při nedostatečném osvětlení snímané scény, má to za následek sníženou kvalitu
obrazu. Zejména ve tmavých partiích obrazu chybějí obrazové informace a v obraze se objevuje
zvýšený šum či, v případě záznamu na film, vyšší zrnitost.
Kamerové systémy pro snímání stereoskopického obrazu 3D
Základní aspekty stereoskopických obrazů 3-D
Stereoskopický obraz 3-D v našem vědomí vzniká díky tomu, že každé z očí pohlíží na scénu
z poněkud jiné perspektivy. Tyto dvě perspektivy při stereoskopii imitují dva poněkud odchylné
pohledy na svět. Nazývají se „stereopsie“ ( prostorové vidění) a jsou jednou z klíčových součásti
lidského vnímání hloubky prostoru.
Trojrozměrné zobrazování se pokouší emulovat tento přirozený proces zobrazením dvou obrazů,
které jsou často označovány jako obraz určený pro pravé oko a obraz určený pro levé oko, které
umožňují dva rozdílné pohledy na tutéž scénu. Stejně jako při přirozeném vidění, lidský mozek pak
slučuje tyto dva 2-D obrazy a vytváří vjem hloubky prostoru.
Ne všichni lidé však vnímají stereoskopický obraz 3-D stejným způsobem. Odhaduje se, že 4 – 6%
populace je ze stereoskopického hlediska slepá a obraz 3-D vůbec nevidí. Dalších, odhadem 25 až
30%, je ze stereoskopického hlediska anomální a stereoskopický obraz nevidí stejným způsobem,
jako většina populace. Zatímco pro stereoskopicky slepé lze udělat jen velmi málo, vliv
stereoanomálie lze zmírnit vhodnou podporou stereopsie (prostorového vidění) použitím dodatečné
a přiměřené hloubky nebo vzdálenosti podnětů, které jsou v obraze obsaženy.
Problém, kterému je třeba při snímání, zpracování a prezentaci obrazu 3D předejít, je nesoulad mezi
konvergencí a akomodací očí. Akomodace definuje aktuální zaostřovací vzdálenost očí (obvykle
vzdálenost promítací plochy od pozorovatele), zatímco konvergence se zabývá interpretací hloubky
prostoru na bázi rozdílů mezi pohledy obou očí. Může se objevit disparita – nestejnost, ke které může
dojít při natáčení 3-D nebo při postprodukčním procesu.
V krátkosti: Oči se vždy zaostřují ( akomodují ) na zobrazovací plochu, zatímco konvergence
(sbíhavost optických os obou očí) je určena zdánlivou polohou objektu před nebo za zobrazovací
plochou.
Je-li kupříkladu obraz objektu systémem vytvořen před divákem ve vzdálenosti 1,5 m, zatímco
zobrazovací plocha se nachází ve vzdálenosti 3m, vznikne neshoda mezi akomodací a konvergencí.
Oči se chtějí zaostřit ( akomodovat ) na zobrazovací plochu vzdálenou 3 m, ale zároveň chtějí
konvergovat ( zaměřit se ) na obraz předmětu, který je vzdálen 1,5 m. Je tomu tak proto, že naše
svaly ovládající polohu očí mají přirozenou instrukci, že mají oči zaměřit na bližší objekty. Tato situace
oči namáhá a tato námaha může být zvlášť prudká v případech, kdy se obrazy předmětů nacházejí
před zobrazovací plochou.
59
Základní způsoby zaměřené na vytvoření trojrozměrného obrazu jsou :

Místně lokalizované ( Co-located ) pixely – každý z pixelů obrazů určených pro levé i pravé
oko je superponován (překrývá se) v tutéž dobu na tomtéž místě.

Postupné v čase ( Time Sequentional ) – obrazy určené pro levé a pro pravé oko se
překrývají na stejné ploše, ale nikoliv ve stejnou dobu. Každý pár obrazů je zobrazován
sekvenčně, tj. postupně, obvykle s frekvencí od 100 Hz po 144 Hz pro každý z komponentů párů
obrazů. Tato frekvence je všeobecně dostatečně rychlá pro to, aby oči a mozky pozorovatelů
tyto obrazy spojily a vytvořily iluzi trojrozměrného stereoskopického obrazu.

Plošně separované ( Spatial Separation ) – obrazy určené levému a pravému oku jsou
zobrazovány v téže době, ale fyzicky (na ploše) vzájemně odděleny. Znamená to kupříkladu, že
liché řádky zobrazují obrazy určené pravému oku a sudé řádky zobrazují obrazy pro levé oko.
Z výše uvedeného textu vyplývá, že úkolem snímacích systémů 3D je nasnímání dvojice
stereoskopických obrazů, které se od sebe liší úhlem pohledu na snímanou scénu. Vzájemná
vzdálenost optických os obou snímacích objektivů by se přitom měla blížit oční bázi, tj. vzdálenosti
lidských očí. (cca 6,5 cm). Dvojice stereoskopických obrazů je možné snímat pomocí filmových kamer
či kamery se stereoskopickou předsádkou na filmový pás, nebo pomocí kamer digitálních.
3D snímání na film
Ke snímání stereoskopických dvojic obrazů na film lze použít buď dvě standardní filmové kamery a
obrazy zaznamenat na dva filmové pásy, nebo jedinou kameru, jejíž objektiv je opatřen stereoskopickou předsádkou umožňující zaznamenat oba obrazy určené levému a pravému oku na jeden
filmový pás.
Použití dvojice filmových kamer však není bez problémů. Filmové kamery jsou totiž poměrně
rozměrná zařízení a nelze je jednoduše umístit vedle sebe tak, aby byly optické osy jejich objektivů ve
vzájemné vzdálenosti pouhých 6,5 cm. K vyřešení tohoto problému s proto využívají vhodně
umístěná polopropustná zrcadla.
K promítání stereoskopických obrazů zaznamenaných na dvou pásech „klasickou filmovou promítací
technikou“ je nezbytná dvojice sesynchronizovaných projektorů a separace obrazů pro oči diváků
pomocí pasivních nebo aktivně řízených brýlí.
Jinou možností je záznam obou stereoskopických obrazů jednou kamerou na jeden filmový pás.
V takovémto případě musí být použita stereoskopická předsádka, zajišťující zobrazení dvojice
stereoskopických obrazů na jeden filmový pás. Oba obrazy přitom mohou být na filmu uspořádány
v poloze „Above bellow“ nebo „Side-by-side“.
60
Obr. Uspořádání 3D obrazů na filmovém pásu „Abovebelow“ ( nahoře-dole )
Formát above – below ( nahoře dole, či pod sebou )
Jedná se o formát, který separaci obrazů zajišťuje rozdělením obrazového pole na dvě poloviny
situované nad sebou. Do horní poloviny je zaznamenán obraz pro levé oko a do spodní poloviny
obraz pro oko pravé. Při promítání se opticky upravuje geometrie obou obrazů a promítají se na tutéž
promítací plochu.
Obr. Uspořádání 3D obrazů na filmovém pásu „Side-by-side“ (
vedle sebe )
Formát „Side-by-side“ ( vedle sebe)
Tento formát je prakticky totožný s předchozím formátem. Liší se od něj tím, že jsou stereoskopické
obrazy na filmu umístěny vedle sebe.
Snímání obrazů 3D pomocí digitálních videokamer
Stejně jako při snímání na film, musí být také při snímání pomocí digitálních videokamer snímány a
zaznamenávány dvojice stereoskopických obrazů. V současné době se tak většinou děje
prostřednictvím dvou digitálních videokamer usazených na speciálním stativu, který je označován
jako rig.
Kamerové rigy neslouží jen jako pevné snímací základny, ale umožňují také řízené změny úhlů, pod
kterými jsou objektivy zaměřeny na snímanou scénu a volbu bodů, ve kterých se optické osy
objektivů obou kamer protínají. Těmito změnami nastavení úhlů snímání obou kamer lze ovládat
paralaxu. Paralaxa je úhel, který svírají přímky vedené ze dvou různých míst v prostoru
k pozorovanému bodu. Jako paralaxa se také označuje zdánlivý rozdíl polohy bodu vzhledem k pozadí
při pozorování ze dvou různých míst. Čím dále je pozorovaný předmět od pozorovacích míst, tím je
paralaxa menší. Změnami paralaxy lze ovládat vjemy, kde se v prostoru nacházejí stereoskopicky
zobrazované objekty.
V případě pozitivní paralaxy snímaného objektu se optické osy protínají za rovinou zobrazování. Na
promítací ploše jsou souhlasné body uspořádány tak, že bod pro pravé oko přesahuje doprava a bod
pro levé oko doleva.
61
V případě nulové paralaxy se souhlasné body objektu zdají být v rovině zobrazovací plochy. Z hlediska
akomodace a konvergence očí je uplatnění tohoto druhu paralaxy nejvhodnější. Oči se při něm
akomodují i konvergují do zobrazovací roviny.
Negativní paralaxa je další možnou paralaxou. Negativní paralaxa vzniká, jestliže se optické osy
protínají před zobrazovací rovinou. Objekty zobrazené s negativní paralaxou se zdánlivě nacházejí
v prostoru mezi zobrazovací rovinou a pozorovatelem.
V současné době se používají dva typy kamerových rigů lišící se konstrukcí a provedením.
Jednodušším typem je rig Side-by-side ( vedle sebe), který umožňuje usazení dvou digitálních
videokamer na posuvný podstavec umožňující nastavení báze a kon-vergence kamer. Některé rigy
tohoto typu mají jen mechanické ovládání a jsou zcela jednoduché, jiné druhy jsou opatřeny
digitálním dálkovým ovládáním. Rig Side-by-side je zobrazen na obr.
Složitější a dokonalejší je další rig označovaný jako Beam – splitter (dělič paprsků). Tento rig je
konstrukčně řešen tak, že obě kamery jsou navzájem pootočeny o 90O. Světlo odražené od snímané
scény prochází polopropustným zrcadlem, které je rozděluje do objektivů obou kamer. Díky tomuto
uspořádání je možné nastavit i velmi úzkou bázi, jejíž nastavení by jinak, vzhledem k velikosti
snímacích kamer nebylo možné. Rig typu „Beamsplitter“ je znázorněn na obr.
Obr. Rig Side-by-side s dvojicí videokamer
Obr. Rig typu „Beam-splitter“
Místně lokalizované ( Co-located ) pixely
Při tomto přístupu jsou obrazy určené pro pravé a levé oko vyrovnány a zobrazeny současně. Tyto
obrazy jsou poté odděleny pomocí pasivních brýlí využívajících buď polarizačních, nebo barevných
filtrů. Jako barevné ( spektrální ) filtry lze používat buď úzkopásmové filtry Infitec nebo filtry
širokopásmové (Anaglyfy). V případě úzkopásmových filtrů firmy Infitec jsou tyto filtry umístěny před
dvěma separátními projektory a promítané obrazy jsou pak na promítací ploše pečlivě vyrovnány.
62
Řešení „Time Sequentional „ (postupné v čase)
Při tomto řešení jsou obrazy určené levému a pravému oku zobrazovány střídavě. Divák musí mít
před očima aktivní nebo pasivní brýle, jejichž účelem je oba tyto obrazy oddělit. V ideálním případě
by každé z obrazových polí nemělo být prezentováno po dobu delší, nežli 8,3 ms (tato doba je
ekvivalentem frekvence 120 Hz) a v důsledku toho by kompletní stereoskopický obraz měl být
prezentován po dobu 16,7 ms, což odpovídá obrazové frekvenci 60 Hz. Tuto dobu pak má lidské
vnímání k dispozici k tomu, aby vytvořilo vjem trojrozměrného obrazu.
Případné zvýšení obrazové frekvence pak bude mít příznivý vliv na kvalitu obrazu, protože dojde
k redukci vizuálních artefaktů.
Jiným způsobem použitelným k vytváření časově sekvenčního (postupného) stereoskopického obrazu
je využití spektrálních filtrů, které mohou být buď úzkopásmové, nebo širokopásmové a které se
uplatňují při promítání jedním projektorem. Při použití úzkopásmových filtrů je sestava těchto filtrů
zamontována do rotujícího kotouče umístěného před objektivem nebo uvnitř projektoru. Otáčky
kotouče jsou synchronizovány s prezentací obrazů určených pro levé a pro pravé oko. Diváci musí mít
na očích brýle se sestavou filtrů odpovídajících filtrům v rotujícím kotouči. Při tomto způsobu
promítání lze používat standardní promítací plátno.
Jinou hlavní oblastí časově sekvenčního řešení je použití aktivně řízených brýlí. Při tomto řešení
obvykle zůstává výstup obrazů ze zobrazovací jednotky beze změn s výjimkou toho, že obrazy pro
levé a pravé oko jsou zobrazovány frekvencí 120 Hz nebo rychleji. Hlavními součástmi aktivně
řízených brýlí jsou dva průsvitné LCD panely, které střídavě zakrývají výhled levému a pravému oku a
jejichž činnost je řízena synchronizačním signálem. Synchronizaci činnosti brýlí, která musí být
v časovém souladu s promítáním obrazu pro levé a pravé oko, nejčastěji zajišťují pulzy
infračerveného záření, které jsou vysílány pro všechny aktivně řízené brýle nacházející se v hledišti.
Plošná separace ( Spatial Separation )
V této oblasti existují dvě hlavní cesty jak vytvořit trojrozměrné zobrazení za použití plošné separace.
Jednou z nich je použití pasivních brýlí na bázi polarizace, které slouží k separaci obrazů určených pro
pravé a pro levé oko. Tato technologie bývá označována jako X-pol nebo micro-pol. Princip je
znázorněn na obr. Základem této technologie je standardní LCD panel modifikovaný tak, že je
doplněn přidáním další polarizační folie umístěné před panelem. Na této folii jsou řádky polarizátorů
(obvykle cirkulárních, ale mohou být i lineární), které mění svou orientaci vůči přilehlým řádkům.
Odstup těchto řádků polarizátorů musí být přizpůsoben odstupu řádků na panelu LCD.
Pro vznik trojrozměrného obrazu je nezbytné, aby obraz určený levému oku vytvářely sudé řádky a
obraz určený pravému oku řádky liché. Diváci musí mít pasivní brýle, které umožňují správný pohled
každému z očí. Trojrozměrný obraz, který tímto způsobem vzniká, má přitom pro každé z očí ve
srovnáních s dvourozměrným obrazem jen poloviční vertikální rozlišení. V případě videomateriálu, u
něhož mozek obrazy určené levému a pravému oku slučuje, je pokles rozlišení minimální.
V systémech, které zobrazují texty s malými fonty, vznikají problémy, protože polovina pixelů
tvořících písmena připadá na obrazy určené jednomu z očí a druhá polovina druhému. V důsledku
toho jsou tyto pro profesionální účely při dlouhodobém pozorování. Takovéto monitory s rozměry
srovnatelnými s televizními obrazovkami nabízejí kupříkladu firmy, jako jsou Pavonine, Zalman,
Hyundai a SpectronIQ.
63
Jiný hlavní přístup k řešení vzniku trojrozměrného obrazu se nazývá „autostereoskopie“. Tento název
naznačuje, že k jeho pozorování nejsou zapotřebí žádné brýle. Autostereoskopické systémy vytvářejí
dva nebo více pohledů na zobrazovanou scénu, přičemž každý z pohledů je viditelný pouze
z omezeného počtu úhlů. Má-li pozorovatel svou hlavu ve správné poloze v pozorovací zóně displeje,
na tak zvaném „sweet spot“ ( sweet spot – správné místo), jeho levé oko „vidí“ pouze jeden z obrazů
a jeho pravé oko „vidí“ obraz jiný ( sousední ), přičemž oba tyto obrazy tvoří stereoskopický pár. Před
displejem se obvykle nachází několik pozorovacích zón, které umožňují, aby trojrozměrný obraz
sledovalo několik osob. Autostereoskopický displej musí zobrazovat nejméně dva pohledy na
pozorovanou scénu, přičemž se v současné době nejčastěji setkáváme s autostereoskopickými
systémy prezentujícími pět až devět obrazů. Některé systémy však využívají 25 i více obrazů. Každý
z těchto obrazů se od svých sousedů poněkud liší a reprezentuje pohled na stejnou scénu z poněkud
jiného úhlu. Primární soustava pozorovacích zón se v horizontálním směru nachází v blízkosti optické
osy displeje, sekundární pozorovací zóny jsou dále od osy. Sekundární pozorovací zóny jsou obvykle
z hlediska kvality obrazu horší. V současné době se nejčastěji setkáváme se dvěma
autostereoskopickými systémy označovanými jako „parallax barriers“ ( omezení paralaxou ) a
„lenticular arrays“ ( seskupení čoček ).
V případě systému „parallax barriers“ spočívá jeho princip ve vytvoření stínů zobrazovacím panelu
LCD pomocí přídavného rastru - folie se svislými proužky, umístěné mezi podsvětlovací a zobrazovací
plochou nebo před zobrazovací plochou. Divák pohlížející na zobrazovací panel pak jedním okem
sleduje mezerami mezi svislými pruhy rastru jeden obraz a druhým okem další obraz zobrazovaný ve
stínech tvořených svislými pruhy rastru. Pozorované obrazy přitom tvoří autostereoskopickou dvojici.
Avšak k tomu, aby divák viděl správný stereoskopický obraz, musí držet svou hlavu v jednom z tak
zvaných „sweet spots“, tedy v místě, kde levým okem „vidí“ obraz určený levému oku a pravým okem
obraz určený oku pravému.
Na autosteroskopickém displeji může stereoskopický 3-D obraz pozorovat i více diváků za
předpokladu, že každý z nich drží hlavu v jedné z několika zón, které se rozprostírají ve vodorovném
směru. Dvě z negativních paralaxových bariér se blíží úzkým pozorovacím zónám a od sousedících
pozorovacích zón je oddělují zóny přechodové. Další nevýhodou popisovaného řešení je snížený jas
displeje, který činí zhruba 1/N nebo 2/N, přičemž N je počet zón. Horizontální rozlišení je působením
svislých pruhů rastru omezeno faktorem ležícím mezi 1/N a 2/N, avšak časovým násobením těchto
obrazů lze tyto ztráty omezit. Displeje pracující na uvedeném principu nabízejí společnosti jako
„Spatial View“, „NewSight“ a „Tridelity“.
Obr. Sestava displeje 3-D na bázi mikropolarizérů
64
Překlad použitých pojmů:
AMLCD
- zobrazovací LCD panel
AMLCD output light linear polarized - lineárně polarizované vystupující světlo
Microretarder Sheet orthogonal row - pravoúhlý mikroretardér ortogonálních řádků
Microretarder Output Light circulary
polarized orthogonal rows
-kruhově polarizované světlo ortogonálních řádků
-vystupující z mikroretardéru
Circulary Polarized Glasses eyes -kruhově polarizující brýle umožňující vidění
see alternace rows
-alternujících řádků
Tyto displeje mohou být dále optimalizovány s cílem vytvořit displej zobrazující dvojici obrázků
určených pro jednoho pozorovatele. Za tímto účelem je nezbytné vytvořit doplňkové zařízení a
software sloužící ke sledování polohy hlavy pozorovatele. Je-li známo, kde se vzhledem k poloze
stereoskopického displeje nachází hlava pozorovatele a tedy i jeho oči, lze ovládat nastavení obrazů
nebo polohu paralaxové bariery tak, aby pozorovací zóny sledovaly pohyby pozorovately hlavy.
Displeje tohoto typu nabízejí společnosti Pavonione, Dimension Technologies a Tridelity. Nevýhodou
tohoto řešení je skutečnost, že se jedná systém omezený na jednoho pozorovatele. Pohyb
pozorovacích zón je totiž pro další diváky nepředpověditelný, jelikož se řídí podle pohybů hlavy
primárního pozorovatele.
Další populárním řešením uplatňovaným při řešení autostereoskopických systémů, je použití
průhledných rastrů, které jsou na povrchu opatřeny soustavou svisle orientovaných válcových čoček (
lenticular array) a to namísto paralaxových barier. Tyto rastry jsou umisťovány před LCD panel a
fungují stejně jako shora popsané bariery, tedy možnost mnohonásobného nahlížení do mnoha
pozorovacích zón. Rastry s válcovými čočkami začínají dominovat, protože v jejich případě nedochází
k poklesu jasu obrazu. Problémy spojené s omezeným rozlišením a omezenými pozorovacími zónami
srovnatelné s řešením využívajícím paralaxové bariéry přetrvávají. Byly již představeny
autostereoskopické displeje s válcovými čočkami, které měly více než 25 pozorovacích zón. Některé
společnosti, jako kupříkladu firma Philips, která patří mezi zastánce popsané technologie, upravily
pozorovací úhel válcových čoček tak, aby vyrovnaly pokles rozlišení ve vertikálním i v horizontálním
směru.
Některé firmy, jako kupříkladu LG Electronics, NEC, Samsung, Philips 3-D a Aliscopy již komerčně
nabízejí, nebo v blízké budoucnosti nabídnou, stereoskopické systémy, které se obejdou bez
sledování polohy hlavy nebo očí pozorovatele. Tyto systémy umožňují „multiview capabilities“, tedy
sledování stereoskopického obrazu větším počtem diváků.
Společnost SeeFront k vytvoření optimalizovaného, dvouobrazového, autostereoskopického
displeje, používá technologii LCD pracující s prostorovým pohledem na bázi rastru s válcovými
čočkami a se sledováním polohy očí.
Kromě všech výše popsaných stereoskopických metod existují ještě další možnosti jak vytvořit
trojrozměrné, stereoskopické, bezbrýlové displeje. Patří mezi ně například objemové (Volumetric)
displeje, u nichž je fyzický objem prostoru naplněn tak zvanými voxely ( voxels – objemové pixely),
65
holografické displeje a další varianty řešení s válcovými čočkami či barierami. S těmito řešeními se
zatím nebudeme podrobnějí zabývat, protože se nacházejí stadiu vývoje.
Zavedení bezbrýlových technologií je dlouhodobým cílem tvůrců televizních systémů. V současné
době je však většina aktivit spojených s autostereoskopickými displeji zaměřena do oblasti
komerčních aplikací jako jsou digitální návěští nebo aplikace přitahující pozornost v kasinech nebo
vstupních halách korporací. Omezené rozlišení autostereoskopických displejů spolu s omezeními
vyplývajícími z nutnosti zachovávat určitou polohu hlavy, způsobují, že tato řešení nejsou
v současnosti pro HDTV akceptovatelná. Volumetrické ( objemové ) displeje jsou navíc pro
uživatelské TV příliš drahé, mají malé rozlišení, barevnou hloubku a kontrast. V důsledku těchto
kompromisů proto není HDTV 3-D považována za akceptovatelnou.
Shrnutí
Displeje 3-D byly v mnoha profesionálních aplikacích používány již před mnoha lety. Avšak
znovuvzkříšení filmové technologie 3-D a vznik televizního trhu 3-D mnohé lidi nadchnul. Někteří
z nich spatřují v televizi 3-D příští přirozenou vlnu evoluce. Avšak překážky, které přetrvávají, jsou
závažné. Patří mezi ně i nutnost vytvořit větší počet 3-D programů a nalezení efektivních cest jejich
distribuce konzumentům a to v ideálním případě za využití existující infrastruktury HDTV 2-D.
Vyřešení těchto úkolů může trvat ještě mnoho let. Avšak vývoj televizorů umožňujících příjem
programů 3-D pokračuje. A je dobrou zprávou, pro ty kdož si chtějí pořídit televizory schopné přijímat
programy 3-D, že technika pro tvorbu programů 3 -D a pro jejich distribuci, je připravena.
Počítačové zpracování obrazu
Stejně tak jako je možná digitalizace zvuku, lze digitalizovat a pomocí počítačů zpracovávat také
obrazy. Zdrojem obrazů, které se zpracovávají promocí počítačů, mohou být digitální videokamery
nebo, v případě počítačově generovaných obrazů, jiné počítače. Nepominutelnými zdroji obrazu pro
počítačové zpracování jsou také filmové snímače nebo skenery, tedy zařízení, která do elektronické –
digitální podoby převádějí analogové obrazy zaznamenané na filmech. Aby se obraz mohl uložit do
paměti počítače, musí si jej počítač nejprve rozdělit na malé čtverečky. Výsledek je podobný
průhledným dveřím, které sestávají z mnoha malých skleněných tabulek a kterými lze vyhlížet z domu
do okolí. Počítač se chová podobně a přiděluje jednotlivým čtverečkům čísla.
Tak kupříkladu pokud počítač rozdělí obraz pomocí mříže, která sestává z deseti čtverců na šířku a
deseti čtverců na výšku, je celý obraz tvořen celkem stovkou oddělených čtverečků. Čtverečky jsou
uspořádány do řádků a do sloupců. Většina obrazových programů začíná číslováním těchto řádků a
sloupců a to tak, že čtverečky začínají číslovat počínaje čtverečkem nacházejícím se v levém horním
rohu obrazu. Tento čtvereček bývá označen číslem 0,0 (sloupec 0, řádek 0). V obraze tvořeném 10 x
10 čtverečky je pak čtverci umístěnému v pravém spodním rohu přiděleno číslo 10,10. Pravý horní
roh dostane číslo 10,0 a čtverec nacházející se ve středu obrazu pak číslo 5,5.
Jednotlivé čtverečky, ze kterých se skládá obraz, se nazývají pixely. Toto označení je zkratkou
vycházející ze slov picture element ( obrazový element). Jeden čtvereček neboli pixel ( nebo také
obra-zový bod) je nejmenším elementem daného obrazu.
Pro pixely platí jen jediný zákon: mohou reprezentovat v jednom okamžiku pouze jednu barvu. Je to
podobné jako v případě obří skládačky, kde má každý kousek skládačky pouze jednu barvu. Složí-li se
66
obří skládačka, je teprve z určitého odstupu vidět celý obraz. Je samozřejmé, že čím více pixelů obraz
má, tím je dokonalejší.
Obrazy se do paměti počítačů ukládají ve formě čísel. K tomu, aby si počítač mohl do paměti uložit
barvu kteréhokoliv pixelu, musí se každé barvě přiřadit určité číslo. Pak se mohou do paměti ukládat
čísla barev stejně jako čísla řádků a sloupců. Není to jednoduché? Není! Problém spočívá v tom, že
existuje nekonečný počet barev, protože z vědeckého hlediska jsou barvy analogovými informacemi.
Tato situace představuje pro počítače vážný problém. Lidský zrak však není dokonalý a je schopen
rozlišovat asi 16,7 milionu různých barev. Velmi mnoho barevných nebo šedých odstínů odpadá,
protože je naše oči nedokáží rozpoznat. Přesto, že se číslo 16,7 milionu zdá být veliké, výkonné
počítače je bez problémů zvládají.
Protože si počítače do paměti ukládají čísla, mohou si ukládat informace o barvách následujícím
způsobem:
( počet barev či odstínů šedé )

2 – počítač zobrazuje černou a bílou, čili barvy nepestré

4 – starší počítačové zobrazení známé jaké CGA

16 – jiný typ počítačového zobrazení známý jako EGA

256 – populární počítačové zobrazení VGA

65,000 – zdokonalené zobrazení VGA známé jako High Color

16,700.00 – známé jako skutečné barvy nebo 24-Bitové zobrazení
Nejhorším případem scénáře pro počítač by byla potřeba ukládat čísla mezi 0 a 16,700.00 pro každý
pixel obrazu. A nyní se můžeme podívat na důvod, proč ukládání obrazů vyžaduje více paměťového
prostoru nežli slova a písmena.
Dalším termínem, kterým se budeme zabývat, je rozlišení ( resolution ). Slovo rozlišení popisuje, z
kolika pixelů ( obrazových bodů) se skládá obraz. Má-li obraz 10 pixelů na šířku a 10 pixelů na výšku,
je jeho rozlišení 10 x 10. Pojem rozlišení je možné rovněž použít k popisu jiných aspektů, kupř.
počítačové grafiky. Jak jsme se již zmínili, čím více pixelů je k dispozici (nebo čím větší je rozlišení
obrazu), tím dokonalejší je obraz. Posuzujeme-li množství informací, které musí počítač zpracovávat,
může nás to polekat. Tyto velké objemy informací jsou jedním z důvodů, proč zpracování obrazů
vyžaduje výkonné počítače, paměťové systémy s velkou kapacitou a rychlé a kapacitní cesty pro
přenosy dat. To je také příčinou proč trvalo poměrně dlouho, nežli se pomocí počítačů začalo
zpracovávat také video, tedy pohybující se obrazy. Video celý problém znásobuje, protože počítač
musí být schopen nejen držet v paměti velké množství barevných obrázků, ale musí je být také
schopen zobrazovat na displeji nebo jiné zobrazovací jednotce frekvencí 25 obrázků za vteřinu.
K nutnosti zpracovávat obraz k tomu přistupuje navíc potřeba zpracovávat záznam zvuku. Počítač
přitom dekóduje (z čísel) informace reprezentující zvuk a ten pak reprodukuje synchronně s obrazem.
K získání většího počtu barev se využívá d i t h e r i n g ( zrakové splývání obrazových bodů )
Jev nazývaný dithering ( dithering je jev využívaný k simulaci většího počtu barev z jejich
omezeného počtu ), pomáhá redukovat počet barev potřebných k zobrazení realistického obrazu.
Dithering umožňuje simulovat více barev, nežli v daném případě reálně existuje. Kupříkladu při
pozorování černobílého obrazu v novinách je to právě dithering, který způsobuje, že v obrazu lze
67
rozeznat různé odstíny šedi. Při pohledu na takovýto obraz zblízka lze zjistit, že se skládá z malých
černých bodů, které jsou umístěny blízko sebe. Pokud se na stejný obrázek pohlédne z větší
vzdálenosti, jednotlivé body splynou, nelze je rozlišit a zdá se, že se obraz skládá z jednolitých šedých
a černých ploch. Odstín šedé závisí na hustotě černých bodů. Čím hustěji jsou tyto body umístěny,
tím tmavší je odstín šedé. Čím více jsou černé body rozptýleny, tím světlejší se bude šedá jevit.
Technika ditheringu se stejně uplatňuje v případě barevných obrazů. Tak kupříkladu přesto, že na
barevném monitoru lze vidět zdánlivě neomezený počet barev, ve skutečnosti se na něm vyskytují
pouze tři barvy a to červená ( Red ), zelená ( Green ) a modrá ( Blue ) - RGB . Zobrazují-li se tyto barvy
společně, avšak s různou intenzitou, vytváří se ve vědomí pozorovatelů iluze různých ( i jiných) barev.
Při pohledu na obrazovku zblízka lze pozorovat malé shluky skvrn tří základních barev.
Je skutečně překvapivé, jak dokonalé se zdají být na televizní obrazovce barvy. Počítač zobrazuje
barvy stejným způsobem, tedy rovněž pomocí tří barev (červené, zelené a modré). Tyto barvy jsou
však na počítačovém displeji uspořádány mnohem hustěji, nežli na televizní obrazovce. Díky této
zvýšené hustotě se obrázky na displeji jeví jasněji a texty jsou čitelnější. Když uvidíte text zobrazený
na televizní obrazovce, všimněte si, že musí být daleko větší, aby byl dobře čitelný. Hovoří-li se o tom,
kolik barev může počítač zobrazit, jde obvykle o otázku, kolik jich lze zobrazit současně. I tehdy, má-li
počítač možnost zobrazit najednou jen 256 pevných barev, může zároveň za pomoci ditheringu
zobrazit ještě obrovské množství jejich barevných variant
Jak počítač ukládá ( a pamatuje si ) obrazy
Jak si počítač pamatuje obrazy rozložené na velká množství čísel ? Nakládá s nimi stejným
způsobem, jako s jakýkoliv jiným druhem informací, ukládá je do digitální paměti. Zpočátku se
využívaly především magnetických pamětí, jejichž vývoj pokračoval postupnou miniaturizací. Na
principu magnetické paměti pracují i v současné době užívané harddisky, které data magneticky
zaznamenávají na rotující disky opatřené magnetickou vrstvou. Magneticky aktivní částice, které tato
vrstva obsahuje, se mohou, z magnetického hlediska, nacházet ve dvou stavech a to : on nebo off
(tedy zapnuto či vypnuto ). Tyto stavy v počítačové technice reprezentují číslice 0 a 1. Tato jednotka
používaná při zpracování a ukládání informací se nazývá bit. Jeden bit je považován za vypnutý ( off ),
pokud obsahuje číslici 0. Bit je zapnutý ( on ) v případě, že obsahuje číslici 1. Skutečná čísla se
neukládají – vyjadřují se stavem magnetických bitů.
Elektronické ( digitální ) paměti pracují stejným způsobem, protože také elektronické obvody
mohou být buď zapnuty, nebo vypnuty a na jejich stavu závisí, zda jimi může či nemůže protékat
elektrický proud. (Také optické paměti, CD či DVD disky, fungují na podobných principech. Světlo
vyzařované laserem se od jejich povrchu v definovaném místě může buď odrážet nebo neodrážet. ) .
Jak můžeme vidět, jeden bit se dvěma pozicemi on nebo off (tedy zapnuto či vypnuto) nedokáže
dobře fungovat při ukládání písmen nebo velkých čísel. Byl proto vyvinut systém, který vzájemně
kombinuje skupiny bitů. Tento způsob různých kombinací bitů umožňuje reprezentaci písmen nebo
čísel. Tak kupříkladu dva bity umožňují celkem čtyři různé kombinace.
1.
Oba mohou být zároveň vypnuty ( 00 ).
2.
První bit může být vypnut a druhý bit zapnut ( 01 ).
3.
První bit může být zapnut a druhý bit vypnut ( 10 ).
4.
Oba bity mohou být zapnuty ( 11 ).
68
Pokud však máte k dispozici čtyři různé kombinace a použijete dalších šest bitů (tedy celkem osm),
máte možnost získat až 256 kombinací označovaných jako byte (bajt). Jeden byte je tedy soustava
osmi bitů.
Byte je základní jednotkou používanou při ukládáni informací jak do magnetických tak i do
elektronických počítačových pamětí. Standardní metodou kódování těchto osmi bitů je „American
Standard Code for Information Exchange“ (Americký standardní kód pro výměnu informací) známý
jako ASCII (vyslovovaný jako AS-key ). Tento kód ASCII pomáhá počítačům při vzájemné komunikaci.
Standard ASCII pokrývá velká a malá písmena, speciální znaky a číslice.
Počítačová paměť a hloubka barev
Při ukládání obrazů do paměti se však tento kód nepoužívá. K nastavení barevných hodnot
jednotlivých pixelů na zobrazovací ploše (pixel – picture element, obrazový bod) se používají
individuální bity. V případě černobílého obrazu může mít každý z pixelů pouze dvě hodnoty a to buď
pro černou, nebo pro bílou. V důsledku toho může jediný bit reprezentovat úplný pixel. Pro obrazy,
které vyžadují čtyři barvy, jsou k uložení informací o každém pixelu zapotřebí dva bity.
Zdvojnásobením počtu bitů na čtyři je možné získat 16 možných barev na pixel. Další zdvojnásobení
počtu bitů na osm poskytne 256 možných barev na 1 pixel. Pokud se počet bitů zvýší na 16, vznikne
možnost získat 65 000 barev. A nakonec zvýšením počtu bitů na 24 se dosáhne prahu barevného
rozlišení lidského zraku, které obnáší 16 800 000 barev.
Protože celkový počet barev závisí na počtu bitů, obrazy se často označují podle bitové hloubky. 24 bitový obraz obsahuje všechny barvy, které by mohly být kdykoliv zapotřebí. Naproti tomu 8 – bitový
obraz má jen 256 barev. Ke zkvalitnění obrazu s omezenou bitovou hloubkou může reálně napo-moci
také dithering ( význam pojmu dithering - viz předchozí text). Dokonce i malé množství informací
zabírá velkou kapacitu paměti. Většina počítačů je vybavena pamětí s kapacitou mnoha Gigabytů.
Velkou část kapacity paměti však počítače potřebují k tomu, aby si zajistily možnost přístupu
k uloženým informacím. Tato metoda se nazývá memory adressing (adresování paměti).
Každý individuální byte počítačové paměti má svou adresu. V případě, že počítač potřebuje z paměti
vyvolat nebo do paměti uložit určitou informaci, vyhledá její adresu. Tento proces se podobá
vyhledávání určitých adres v telefonním seznamu.
Při práci s tisíci nebo miliony bytů se proto používají větší jednotky, jako jsou Kilobyty, Megabyty a
Gigabyty, případně ještě větší ( Terrabyty ). Jeden kilobyt má přibližně tisíc ( kilo ) bytů a Megabyt pak
milion ( mega ) bytů. V případě ještě větších jednotek (Gigabytů a Terrabytů ) platí stejné zákonitosti.
( Gigabyt má tisíc megabytů a Terrabyt pak tisíc Gigabytů). Uznávané vyslovování kilobytu je stejné
jako jeho zkratka: K jako v 256 K. Naproti megabyte se často označuje jako Meg nebo Megs. Tak
kupříkladu pro 200 Megs (200 megabytů) se používá zkratka 200 M. Obdobné zákonitosti platí také
pro ještě větší jednotky.
Počítačové paměti se dělí do tří kategorií a to na paměti elektronické, paměti magnetické a paměti
optické. Tyto paměti se liší zejména tím, že elektronické paměti ke svému fungování vyžadují
napájení elektrickým proudem. Z elektronických pamětí se při výpadku napájení ztratí všechny
uložené informace. Magnetické či optické paměti nejsou, na rozdíl od elektronických pamětí, na
napájení elektřinou závislé. Je-li část magnetické paměti zmagnetována magnetickým polem určité
polarity, tuto polaritu si trvale podrží.
69
Počítačové disky
Elektronické paměti používané v počítačích mají formu křemíkových čipů zabudovaných do počítače.
Magnetické paměti mohou mít řadu různých forem. Nejčastější formou magnetických pamětí jsou
počítačové harddisky, které jsou buď zabudovány do počítače, nebo mohou být i přenosné. Tyto
disky se podobají gramofonovým deskám, které nesou, namísto zvukového záznamu, tenkou vrstvu
obsahující magnetické částice. Disk se rychle otáčí a nad povrchem disku se pohybuje záznamová a
čtecí magnetická hlava. Magnetická vrstva na disku obsahuje koncentricky uspořádané záznamové
stopy, do kterých magnetická záznamová hlava ukládá, nebo z nich čte, digitalizované informace.
Právě harddisky s velkou kapacitou umožňují ukládat do paměti rozsáhlé soubory a obrazy a jsou
nezbytné zejména pro práci s velkými a pohybujícími se obrazy. Jiným typem magnetických pamětí
jsou páskové jednotky. Podobají se videorekordérům, které pracují s videokazetami obsahujícími
kupříkladu videopásek šíře 8 mm. Kapacita počítačových páskových paměťových jednotek je velmi
vysoká. Přesto, že páskové jednotky mají vysokou informační kapacitu, hodí se především k
archivování nebo zálohování dat. Je tomu tak proto, že pásky jsou svou přirozeností sekvenčními (tj.
postupnými) nosiči a při vyhledávání určitých dat se často musejí rychle přetáčet. Z tohoto hlediska
se podobají audiokazetám. Chcete-li si poslechnout určitou skladbu zaznamenanou na pásku, musíte
si jej přetočit na určité místo, na němž je tato skladba zaznamenána. Časové nároky spojené s tímto
postupem nevyhovují potřebám počítačového zpracování obrazů. Naproti tomu pevné disky a
optické disky typu CD ROM poskytují možnost libovolného přístupu k uloženým informacím.
Znamená to, že počítač může rychle vyhledat jakoukoliv informaci uloženou na disku, aniž by ji byl
nucen hledat při sekvenčním čtení celého disku.
Organizace informací uložených na disku
Počítač ukládá obrazy nebo jakákoliv jiná data na magnetické disky organizovaným způsobem.
Seskupuje přitom všechny obrazové informace do určitých skupin, které se nazývají soubory ( files ).
Soubory jsou strukturované skupiny bytů, které mohou reprezentovat řadu různých druhů informací.
Tak kupříkladu písmena napsaná v textovém editoru, se do paměti počítače ukládají jako soubory.
Dokonce i programy, které běží na počítači, jsou na pevném disku uloženy ve formě souborů. Video
nebo počítačové animace patří mezi největší soubory a často zabírají kapacitu paměťi v řádu mnoha
gigabytů.
Způsoby, jakými mohou počítače měnit obrazy
Dříve, než se budeme věnovat způsobům, jakými počítač může měnit obraz, si popíšeme, jak počítače
pracují. To nám pomůže demystifikovat triky, které jsou základem zpracování obrazu.
Jestliže se podíváme na základní principy nejsložitějších počítačů, s nimiž se můžeme setkat, můžeme
konstatovat, že počítače dokáží pouze tři věci a to sčítat, odčítat a porovnávat dvojici čísel.
Porovnávání znamená, že počítač je schopen stanovit, které ze dvou čísel je větší. Všechny úžasné
triky a „zázraky“, které lze každodenně sledovat na počítačích, se skládají z těchto tří jednoduchých
operací.
Potřebuje-li počítač vzájemně vynásobit dvě čísla, provede tuto operaci jako sérii součtů. Tak
kupříkladu násobení 3 x 4 se provede jako sčítání 4 + 4 + 4. Výsledek je tentýž. Pokud počítač
potřebuje čísla vydělit, provede tuto operaci formou odečítání. Příkaz vydělit číslo šest číslem dvě se
převede do zjišťování, kolikrát lze odečíst číslo 2 od čísla 6.
70
Při porovnávání čísel je počítač schopen kupříkladu určit, že je číslo 8 větší, nežli číslo 5. Je-li toto
tvrzení pravdivé, počítač přechází na další jednoduchou operaci. Pokud ne, přechází na jinou
jednoduchou operaci. Klíčovým slovem zde je jednoduchý.
Tím, co dává počítači takový obrovský výkon, je jeho schopnost provádět tisíce takovýchto
jednoduchých operací ve zlomku vteřiny. To je také příčinou, proč jsou počítače při vykonávání
některých úloh, v porovnání se schopnostmi lidí, podstatně rychlejší. Omezená inteligence počítačů je
však omezuje na rychlé provádění plnění některých nudných úloh, které lidský mozek pokládá za
monotónní a pociťuje potřebu věnovat se něčemu zajímavějšímu.
Jednotka pro centrální zpracování dat ( Central Processing Unit – CPU )
Všechny výše uvedené malé operace provádí malý čip zabudovaný v počítači. Tento počítačový
mozek se označuje zkratkou, CPU, tedy počátečními písmeny názvu Central Processing Unit. CPU,
obstarává veškeré „myšlení“ za všechny ostatní části počítače
Potřebuje-li počítač sečíst dvě čísla, nejprve si v paměti vyhledá jejich adresy a pak tato dvě čísla
umístí do jedné krátkodobé paměti. Následně pak CPU obě čísla sečte. Výsledek počítač vloží do své
hlavní paměti.
CPU může komunikovat s počítačovými pamětmi stejně jako s dalšími součástmi počítače, jako jsou
vstupní a výstupní zařízení. Jedním z takovýchto výstupních zařízení je obrazovka počítače. Jinými
názvy, které se používají k označení počítačových obrazovek, je video displej, grafický displej nebo
monitor.
Počítačový displej zobrazuje informace uložené v určité části počítačové paměti. Tato speciální část
paměti se označuje jako displejová paměť nebo videopaměť. Počítač na monitoru nepřetržitě
zobrazuje obsah videopaměti. CPU a dodává informace o tom, co se má z určité správné adresy
videopaměti na monitoru zobrazovat.
Mezi vstupní zařízení počítače patří kupříkladu klávesnice a jednoduché polohovací zařízení obvykle
označované jako myš. Obě tato zařízení umožňují převádět určité fyzické reakce, které jsou lidé
schopni převádět na čísla, kterým rozumí počítač. Promyslíme-li si tuto problematiku, dojdeme
k názoru, že není příliš potěšující, že se i nejdokonalejší počítače musejí uchylovat k použití tak
pomalých a nemotorných zařízení zajišťujících propojení ( interface ) lidských mozků a moderních,
velmi rychlých počítačů. Tisknou-li se na klávesnici jednotlivé klávesy, propojují se elektronické
obvody a elektrické signály jsou přiváděny do počítače a případně do CPU. Tento procesor CPU pak
dešifruje písmena na klávesách, které byly stisknuty, a umožňuje, aby se tyto informace dostaly do
videopaměti a následně se zobrazily na monitoru. Písmena na klávesách, které byly stisknuty, jsou
tedy pro počítač vstupem a jejich zobrazení na monitoru výstupem. Některé z informací, které
vstupují do počítače a následně z něj vystupují, však v počítači zůstávají a ukládají se do paměti.
Využívají (zabírají) přitom určitou část kapacity hlavní paměti počítače. Tato paměť je však těmito
informacemi zatížena jen do nejbližšího vypnutí počítače, při němž se automaticky vymažou.
Informace, které mají být uloženy natrvalo, CPU ukládá do některé z magnetických pamětí, jako je
kupříkladu pevný disk.
71
Počítačové programy
Způsoby, jak má CPU vykonávat zadané úkoly a v jakém pořadí, jsou obsaženy v souborech detailních
instrukcí, které se nazývají programy. Mezi tyto instrukce patří kupříkladu instrukce o tom, která data
si má počítač vyhledat ve své paměti a které informace má zobrazit na displeji. Program rovněž
určuje, kdy a co se má sečítat či odečítat a kdy a která čísla se mají porovnat.
Program je, stejně jako jiné informace se kterými počítač pracuje, uložen v paměti ve formě čísel.
Zatímco většina programů je uložena na disku, některé programy, které počítač používá každý den,
jsou zároveň vypáleny na určité místo paměti. Znamená to, že se jedná o trvalou (permanentní)
paměť, do které již po vypálení nelze zapisovat žádná data podobně, jako je tomu u vyvolaného
fotografického filmu. Informace a data uložená do takovéto paměti z ní lze pouze číst. Tento typ
paměti se označuje zkratkou ROM ( read-only memory, tedy paměť sloužící pouze ke čtení).
Obvyklý typ paměti, do níž lze informace opakovaně zapisovat a číst se označuje jako RAM (
Random-Acces Memory, tedy paměť s možností libovolného přístupu).
Příkladem programu, který je uložen v paměti typu ROM, je program ovládající hard disk. Tento
program instruuje CPU o tom, jak má komunikovat s harddiskem vašeho počítače.
Jiným programem, který je uložen v paměti typu ROM, je program ovládající videokartu, která je
rovněž zabudována v počítači. Tento program instruuje CPU, jak má zobrazovat obrázky na displeji
počítače.
Programy uložené na discích mají, stejně jako jakákoliv jiná data, strukturu souborů. Znamená to, že
soubory programů a soubory dat, jsou na discích uloženy společně.
Jak programy manipulují s obrazy a jak je mohou měnit
Programy, které pracují s obrazy, se označují jako grafické programy ( graphics programs ). Existuje
řada typů grafických programů. Programy, kterými se budeme dále zabývat, patří do kategorie
obrazových editorů (image editors ). Tyto programy se vyznačují tím, že jsou schopny měnit nebo
upravovat (editovat) jednotlivé obrazy. Pořídili-li jste si kupříkladu snímek vašeho domu při
zamračené obloze, můžete za použití vhodného programu nahradit mraky na snímku čistou modrou
oblohou. Stejný proces lze vykonat s pohyblivým obrazem videozáznamu nebo kinematografického
filmu. Tak kupříkladu černobílý film se může políčko po políčku naskenovat (nasnímat) do počítače a
každé z obrazových polí se může upravit přidáním barvy. Upravené obrázky se na výstupu ze systému
naexponují zpět na film. Z černobílého filmu se stane film barevný.
Mezi základní prvky procesu editování obrazu patří matematika. Již jsme si vysvětlili, že každý pixel
(obrazový bod) obrazu je definován určitou číselnou hodnotou, která, mimo jiné, reprezentuje i jeho
barvu. V případě barevného obrazu s hloubkou 24-bitů ( 16,7 milionů barev ), to jsou tři byty na
každý pixel. Jeden byte reprezentuje úroveň červené, druhý byte úroveň zelené a třetí byte pak
úroveň modré každého individuálního pixelu. Zadá-li se počítači příkaz, aby modrou barvu některého
pixelu učinil sytější, CPU zvýší hodnotu čísla, které reprezentuje modrou část pixelu a jeho modrá
barva získá na sytosti.
Stejně tak v případě, že je obraz příliš tmavý, může počítač zvýšit číselné hodnoty reprezentující
všechny tři základní barvy a celkový jas obrazu tak zvýšit. Prakticky se tento proces provádí tak, že
72
operátor upraví nastavení jediné hodnoty představující úroveň jasu. CPU pak provede odpovídající
úpravu číselných hodnot všech pixelů upravovaného obrazu.
Jiným obvyklým uplatněním počítačů při zpracování obrazu je scaling (odstupňování, či úpravy
rozlišení obrazu). Pro počítač je obraz v podstatě jen velkou kolekcí čísel. Záměrná redukce rozlišení
obrazu je jen věcí jejich průměrování. Číselné hodnoty dvou sousedících pixelů se zprůměrují a
výsledná hodnota je pak hodnotou jediného nového pixelu. Tento proces se aplikuje na všechny
pixely daného obrazu a jeho efektivní rozlišení a samozřejmě také objem dat, které jej reprezentují,
se sníží na polovinu.
Obraz je možné upravovat také následovně. Máte-li kupříkladu za úkol vytvořit negativ z originálního
obrazu s barevnou hloubkou 24-bitů. V této souvislosti bychom si měli připomenout, že se 24-bitový
obraz skládá z 3 bytových ( bajtových ) pixelů pro každou ze tří základních barev, to je červenou,
zelenou a modrou. Připomeňme si rovněž, že jeden byte může reprezentovat až 255 různých čísel
(včetně nuly). Má-li se každý barevný pixel převést do komplementární barvy, je třeba číselnou
hodnotu každého byte odečíst od čísla 255. Máte-li sytě modrý pixel s hodnotami RGB 100, 0, 255,
odečtěte hodnotu červené ( 100 ) od čísla 255 a zbyde vám 155. Po odečtení hodnoty zelené ( 0 ) od
255 zůstane hodnota zelené nezměněna, tedy 255. A konečně po odečtení hodnoty modré ( 255 )
od čísla 255, zůstane pro modrou 0. Obraz bude mít po této konverzi podobu negativu. (viz
následující tabulka).
Tabulka. Proces, při němž je pixelu udělována doplňková barva
Základní barvy
Celkový jas
Červená Zelená
Modrá
255 255 255 Bílá
Původní barva pixelu
100
0
Výsledná barva pixelu 155 255 0
255
Sytě modrá
Světle žlutá
(doplňková barva modré)
Z uvedeného příkladu je vidět, že výsledkem bude barva přesně opačná (doplňková), vůči barvě
původní. V tomto případě je základem úpravy barev odečítání. Nepochybně se setkáte s mnoha
obdivuhodnými speciálními efekty, které jsou výsledkem jednoduchých matematických postupů
aplikovaných na existující obrazy. Mezi jiné časté metody úprav je vkládání částí obrazu. Máte-li
kupříkladu obraz s oblohou, na níž je malý mráček, můžete počítači uložit, aby z obrazu vyňal data
pixelů nacházejících se na ploše čisté oblohy a aby tato data nakopíroval (vložil) na adresy pixelů
tvořících nežádoucí mráček. Mráček zmizí a na jeho místě se objeví čistá obloha. Podobné operace
jsou známy jako Cut and Paste (vystřihnout a vložit), protože se při nich vystříhává kupříkladu část
modré oblohy a překládá se přes mrak. Přesto, že by v tomto případě bylo vhodnější použít slovo
Copy (kopírovat), jelikož se kopíruje modrá obloha z jednoho místa obrazu a vkládá se na jiné místo.
Uložení výsledku - Po úpravách nebo editaci obrazu je dalším krokem jeho uložení do trvalé paměti,
obvykle na harddisk ( pevný disk). CPU přitom obraz uspořádá do souboru a uloží jej na disk.
Výstup obrazu z počítače - Má-li se získat obraz uložený v paměti počítače, je možné použít celou
řadu zařízení. V případě pouze černobílých obrazů probíhá tento proces přímo. Obrazy, které
73
sestávají z mnoha šedých nebo barevných odstínů se označují jako obrazy se spojitými tóny (
continous tone images ). Tento typ obrazů je pro výstupní zařízení obtížnější, protože musí zajistit
zachování jejich barev a odstínů šedi.
Komprese dat
Při digitálním zpracování, přenosech a ukládání obrazových dat do digitálních pamětí se pracuje
s velkými objemy dat. To klade vysoké nároky na výkonnost a rychlost užívaných počítačů, na
kapacitu kanálů pro přenos dat a na kapacitu digitálních pamětí. Tabulka č. 5. obsahuje související
informace. Z údajů uvedených v této tabulce je zřejmé, že zvýší-li se horizontální rozlišení obrazu
dvakrát, kupř. z 2K na 4K, zvýší se objem dat na čtyřnásobek. S nekomprimovanými obrazovými daty
se proto pracuje hlavně při jejich primárním zpracování, zatímco před jejich komerčním využitím,
kupříkladu formou jejich zápisu na uživatelské disky či distribucí do digitálních kin, jsou data
podrobována datové kompresi.
Obvykle se jedná o kompresi ztrátovou, která má za následek, že po ní již nelze původní stav
datových souborů obnovit. V praktických podmínkách se data za účelem snížení objemů datových
toků a nároků na kapacitu digitálních pamětí komprimují v poměrech 5 : 1, 10 : 1, 26 : 1 a 52 : 1.
Platí přitom nepřímá úměrnost. Čím vyšším poměrem jsou obrazová data komprimována, tím nižší je
kvalita výsledného obrazu.
Objemy dat v MB (GB) v závislosti na rozlišení obrazu (při 10 bitové
Rozlišení
MB/1 obrázek
Hloubce)
MB / 1
GB / 1
sekundu
minutu
1,6
38,4
2,3
576 x 720
3,2
76,8
4,6
720 x 1024
8,2
197
11,8
1080 x 1920
2K
12,5
300
18
1556 x 2048
4K
50
1200
72
3112 x 4096
SD - Standard Definition
Pixelů
( PAL )
1K
HD – High Definition
Tabulka. Objemy přenášených a zpracovávaných dat.
Ke komprimaci digitalizovaných obrazových dat se ve většině případů používají algoritmy podle
standardů MPEG. Jedná se o zkratku názvu Moving Picture Expert Group - skupiny expertů
zabývajících se pohyblivými obrazy. Tato komise působí v rámci ISO/IEC ( ISO - International
Standards Organization, IEC - International Electrotechnical Commission).
74
Důvody pro komprimaci digitálních dat
Výhody:
-
snížení objemu digitalizovaných dat
-
snížení nároků na kapacitu přenosových kanálů
-
snížení nároků na kapacitu digitálních pamětí
-
snížení nároků na výkon a rychlost použitých prostředků výpočetní techniky
-
urychlení všech pracovních operací
Nevýhody:
-
v případě ztrátové komprese dochází k nevratné ztrátě části digitalizovaných dat
-
v některých případech má komprese za následek pokles kvality obrazu
Koncem osmdesátých let dosáhly algoritmy kódování audiosignálů a videosignálů poprvé potřebného
výkonu dosahujícího takového stupně komprese, který umožňuje kupříkladu digitální video o objemu
dat 166 Mbit/sec zkomprimovat na několik málo Megabytů. Pokrok technologie výroby křemíkových
čipů a navazující algoritmy zároveň umožnily vytvoření relativně levných a výkonných integrovaných
obvodů. Komise MPEG využila výsledků tohoto vývoje a přiměla většinu subjektů působících v řadě
souvisejících oborů od televizního průmyslu, přes spotřební elektroniku a telekomunikace až po
výzkumné a vývojové instituce, aby usedli za jeden stůl a sjednali minimální potřebné standardy a
způsoby kódování audiovizuálních dat pro jejich přenosy a ukládání do digitálních pamětí.
Následně byly vytvořeny dále uvedené komprimační standardy:
- Standard MPEG-1 - sjednáním a schválením standardu MPEG-1 vznikl první integrovaný
standard, který umožnil zakódovat pohyblivé obrazy a související zvuky tak, aby je bylo možno
zaznamenat na CD disk při datovém toku asi 1,5 Mbit/sec.
- Standard MPEG-2 - videočást tohoto standardu je obdobou specifikace MPEG-1 a je
rozšířena zejména o možnost kódováni obrazového materiálu, který je tvořen řádky s různými stupni
rozlišení a to až po HDTV. Kromě toho existuje řada možností pro odstupňovanou kompresi
obrazových dat. Odstupňovatelnost v této souvislosti znamená, že z již zakódovaných datových toků
mohou být vytvořeny videosekvence s různým místním nebo časovým rozlišením obrazu.
Při pozdějším rozšíření standardu byla přidána možnost kódování s vyšším barevným rozlišením s
cílem podpořit také náročnější studiové aplikace. K dispozici je rovněž možnost kódování
stereoskopicky zaznamenaných videosekvencí. Zvuková část standardu umožňuje kódování
vícekanálových audiosignálů s kompatibilitou zaměřenou na budoucí standardy i se zpětnou
kompatibilitou směřující k MPEG-1. Uplatňuje se zejména na DVD.
75
- Standard MPEG- 4 - na rozdíl od dosavadních standardů určených k multimediálním
přenosům, MPEG-4 poprvé umožňuje rozdělení jedné scény na jednotlivé audiovizuální objekty.
Separátní popis těchto objektů uvnitř celkového datového toku pomocí, speciálně pro tento účel
vytvořeného, popisného jazyka, uživateli umožňuje libovolnou interaktivní manipulaci s obsahem
scén.
- Standard MPEG-7 - velký úspěch digitálního multimediálního standardu byl příčinou toho, že
se do digitálních databank a archivů on-line ukládá stále více a více zvukových, obrazových a
grafických digitálních dat a že objemy těchto dat trvale narůstají. Oproti "analogové" minulosti, kdy
pro každé archivované médium existovalo jen několik málo zařízení umožňujících jeho reprodukci, je
dnes k archivovaným multimediálním digitálním datům v principu možný přístup kdykoliv a
odkudkoliv. Možným příkladem použití standardu MPEG-7 je digitální multimediální knihovna, z niž
lze buď prostřednictvím Internetu vyvolávat požadované soubory informací nebo kterou lze
"spravovat" domácím počítačem.
- Standard MPEG-21 - přiklad osobního multimediálnlho boxu již naznačuje, že výroba a
konzum multimediálních titulů může mít podobu podstatně rozsáhlejší mnohovrstvé mozaiky.
Multimediálnl programy nemusí pořizovat jen centrální výrobní studia a nemusí být šířeny pouze
prostřednictvím pevných televizních nebo rozhlasových kanálů. Uživatelé mohou být vybaveni
výkonnými přístroji, které každému umožní nejen jejich užívání, ale také vytváření multimediálních
souborů a jejich šíření. Multimediální data tedy nezůstávají omezena na ohraničenou skupinu nebo
skupiny, pro něž byla původně vytvořena, ale mohou putovat nejrůznějšími uživatelskými vrstvami a
doménami. Multimedia framework (systém) je názvem a cílem standardu MPEG-21.
- Standard JPEG 2000 – se používá ke komprimaci digitalizovaných filmů distribuovaných do
digitálních kin. Je určitým paradoxem, že sdružení DCI ( Digital Cinema Initiatives ) vybralo právě pro
takovouto kompresi standard vypracovaný institucí, jako je JPEG (Joint Photographer Expert Group –
skupina expertů pro fotografii), tedy institucí zabývající se nepohybujícími se obrazy. JPEG 2000 je
mezinárodní standard pro kompresi obrazu. Kombinuje úroveň technologie se soupravou
charakteristických vlastností. Kódové toky JPEG2000 jsou vysoce odstupňovatelné. Z kódového toku
JPEG 2000 je možné bez dekomprese extrahovat mnoho různých obrazových produktů. Tak
kupříkladu nižší rozlišení a/nebo nižší kvalitu zobrazení je možné extrahovat z komprimovaného
kódovaného toku vyššího rozlišení a/nebo vyšší kvality.
Společenství “Digital Cinema Initiatives” ( DCI ) vybralo JPEG 2000 pro distribuci kinematografických
filmů. Tato volba byla provedena zejména na základě skutečnosti, že JPEG 2000 je otevřeným
mezinárodním standardem, který může podporovat provoz digitálních projektorů jak s rozlišením 2K
tak i 4K, z jednoho kódovaného toku dat.
Lze očekávat, že v budoucnosti dále porostou výkony počítačů i kapacity digitálních pamětí. Nutnost
komprimovat digitalizovaná obrazová data pravděpodobně ztratí na naléhavosti. Výhody
komprimace dat jsou však natolik výrazné, že se s ní, zejména v uživatelské budeme setkávat i
v budoucnu.
Systémy pro ukládání obrazových informací a digitálních dat - V předchozím textu jsme se již
zmiňovali o tom, že první „obrazovou konzervou“ a to i pro televizní účely byl a stále ještě zůstává
film. Teprve v polovině padesátých let vyvinula americká firma AMPEX systém pro magnetický
záznam obrazu.
76
Magnetické záznamy
Magnetický záznam zvuku se přitom v praxi používal již od třicátých let. Zpočátku se jako záznamový
materiál používal železný drát a později byly jako magnetické nosiče zavedeny magnetofonové pásky.
Magnetofonový pásek je tenká plastová folie, na níž jsou naneseny a ukotveny magneticky aktivní
částice. Mohou to být různě upravené oxidy železa, chromu či jiných magnetických materiálů,
případně jejich kombinace. V současné době se pro náročné aplikace používají magnetické nosiče,
jejichž magneticky aktivní vrstva obsahuje čisté práškové železo nebo na něž je vrstvička čistého
železa napařena. Magnetický záznam zvuku byl původně pouze analogový a podélný. Podélný
magnetický záznam obrazu však nepřicházel v úvahu, protože by vzhledem k velkému objemu
zaznamenávaných informací, vyžadoval neúnosně vysokou rychlost posuvu pásku. Výše zmíněná
firma AMPEX tento problém vyřešila tím, že použila magnetický pás široký 2 palce ( 50,8 mm ) a
signál na jeho plochu zaznamenávala příčně. Metoda AMPEX byla první, a proto se rozšířila do
televizních studií celého světa. Nebyla však příliš praktická. Záznamová a reprodukční zařízení byla
příliš velká a těžká a totéž platilo o cívkách s navinutým páskem širokým více než 50 mm.
Obr. Příčný magnetický záznam AMPEX
Určitý pokrok přineslo zavedení videopásku širokého „pouhý“ 1 palec (25,4 mm ) – formát „C“.
Kromě užšího pásku spočívala změna také v tom, že se zde, namísto příčného záznamu prosadil tak
zvaný šikmý záznam.( Stopy, do nichž je na pásku zaznamenáván signál jsou, vzhledem k „podélné
ose pásku“, situovány šikmo.) Šikmý záznam je natolik progresivní, že se používá i u nynějších
moderních systémů magnetického záznamu obrazu. Také formát „C“ se jako profesionální formát
rozšířil do celého světa.
Obr.. Princip šikmého záznamu obrazového signálu na magnetické pásky
Oba uvedené formáty ( AMPEX i formát „C“ ) byly formáty cívkovými. Znamenalo to nutnost
pracného zakládání pásku do příslušné páskové dráhy a to při každém vložení cívky s páskem do
rekordéru nebo do přehrávače. Cívkové systém byly proto vytlačeny systémy kazetovými. Pokud se
totiž videopásek naplní do vhodné videokazety, manipulace s páskem se podstatně usnadní a pásek
je lépe chráněn proti působení nepříznivých vnějších vlivů. Prvním kazetovým systémem, který se
77
prosadil v profesionálních podmínkách, byl systém „U-matic“. Videokazety systému U-matic byly
naplněny videopáskem šíře ¾ palce. Nastoupený trend zavádění kazetových videosystémů se
zmenšenými kazetami naplněnými užšími videopásky pokračoval. Objevily se kazetové videosystémy
s pásky šíře ½ palce, mezi které lze zařadit systémy V-2000, VHS a Betamax. V domácnostech se
nejvíce rozšířil, zejména díky racionální obchodní politice jeho původce - japonské společnosti JVC,
systém VHS. Kazety systému Betamax našly uplatnění v profesionálních podmínkách jako součást
kamerových systémů Betacam SP a digitální Betacam. Miniaturizace kazetové techniky, stejně jako
zužování videopásků a modernizace způsobů záznamu pokračovala. Byly zavedeny videokazety
s páskem šíře 8mm ( systém Video 8) a digitální způsoby záznamu.
Výše uvedený výčet systémů pro magnetický záznam obrazu a zvuku není úplný. Byly vyvinuty ještě
další systémy, do praxe se většinou neprosadily.
Pro doplnění je třeba uvést, že ačkoliv magnetické způsoby záznamu elektrických signálů patří mezi
nejstarší, používají se ve výpočetní technice i nyní a to buď ve formě magnetických záznamových
vrstev v harddiscích, nebo v magnetopáskových jednotkách určených k archivování digitalizovaných
dat. Magnetopáskové jednotky totiž mají velkou kapacitu. Nepříjemnou nevýhodou záznamu dat na
magnetických páscích je však nutnost častého převíjení pásků při vyhledávání požadovaných dat.
Optické systémy pro záznam a uchovávání digitálních dat
CD disky
První optický systém pro záznam a uchovávání digitalizovaných dat byl zaveden počátkem
osmdesátých let minulého století. Stal se jím známý CD disk ( Compact Disc ), většinou stříbrný,
kotouček o průměru 12 cm a tloušťce 1,2 mm, s datovou kapacitou 700 MB. Tento disk téměř zcela
nahradil „černé“ gramofonové desky s mechanickým analogovým záznamem zvuku. První CD disky
tedy můžeme označit jako CD Audio. Digitalizovaný zvuk je na tomto disku zaznamenán ve formě
„pitů“ – mikroskopických prohlubní představujících jedničky a nuly, které jsou na disku umístěny ve
spirálovité stopě a které při „čtení“ odrážejí či neodrážejí laserový paprsek. Tímto záznamem mohou
být disky opatřovány přímo při jejich lisování na vstřikovacích lisech. Zahájení lisování předchází
zhotovení kovové matrice, která je pak vložena do vstřikovací komory lisu. Na povrchu matrice jsou
výstupky, které se při lisování přenášejí – obtiskují do povrchu lisovaných disků. Tato matrice vzniká
tak, že se pomocí laseru vyzařujícího infračervené paprsky o vlnové délce 780 nm přenesou a
zaznamenají digitalizovaná data do světlocitlivé fotopolymerové vrstvy nanesené na povrchu kruhové
skleněné destičky a tato vrstva se vyvolá. Vznikne „Glasmaster“, který je výchozím materiálem pro
galvanickou výrobu výše zmíněné kovové lisovací matrice. Vlastní disky se lisují z polykarbonátu – čiré
plastické hmoty, která má potřebné vlastnosti. Na pity vylisované na disku se pak magnetronem
napaří kovová ( nejčastěji hliníková) vrstvička, která při snímání dat z disku, opět paprskem laseru,
odráží světlo. Poté se odrazná vrstva opatří ochranným lakem, vytiskne se na ni text či obrázky a CD
disk je po kontrole připraven k expedici. Při výrobě matrice se data zaznamenávají světlem laseru a
data se z disku bezdotykově snímají opět laserovým světlem. Proto je zcela na místě označovat CD
disk jako „optický nosič“. Lisování a další kroky spojené s výrobou CD disků jsou sice jednoduché a
levné, ale příprava lisovacích matric je technicky náročná a drahá. Výroba disků s již vylisovaným
záznamem se proto vyplatí pouze při výrobě větších serií CD disků. Pro výrobu jednotlivých kusů
disků nebo jejich malých serií jsou vhodnější disky typu CD-R nebo CD-RW, o kterých se podrobněji
zmíníme v další části textu. CD disk je digitálním nosičem a při lisování na něj mohou být
zaznamenány nejen zvuky či obrázky, ale jakákoliv digitální data, kupříkladu počítačové programy.
78
Disky tohoto typu se označují jako CD - ROM ( Read-Only Memory, tedy paměť sloužící pouze ke
čtení).
V předcházejícím textu jsme popsali lisovaný CD disk, jak se vyrábí a jeho přednosti a nedostatky.
Vývoj CD disku pokračoval a jedním z jeho dalších vývojových stupňů se stal disk CD-R ( CD
recordable, tj. zaznamenatelný). Vnějším vzhledem se disky CD-R podobají lisovaným diskům.
Vyrábějí se rovněž pomocí vstřikovacích lisů, na lisovací matrici však není žádný záznam (pity), ale
pouze vodicí spirála. Po zhotovení polykarbonátového výlisku a před napařením odrazné kovové
vrstvy se na jeho povrch nanese barvivo pohlcující světlo. Další postup výroby se pak shoduje
s výrobou lisovaných CD disků. Účelem výše zmíněného barviva je pohlcovat při záznamu energii
laseru a převádět ji na teplo. Tímto teplem se na ploše polykarbonátového výlisku „vypalují“
příslušné pity. Záznam na disk CD-R se může provádět na kterémkoliv příslušně vybaveném osobním
počítači. K záznamu i čtení dat se používá tentýž laser, který však je při záznamu nastaven na vyšší
výkon. Disk CD-R opatřený záznamem se také stává diskem typu CD-ROM ( Read-Only Memory, tedy
pamětí sloužící pouze ke čtení dat).
Jedenkrát zaznamenatelný disk CD-R však není jediným vývojovým stupněm CD disků. Jeho obdobou
je disk CD-RW ( CD ReWritable, tj. přepisovatelný). Na tento disk lze rovněž v počítači zaznamenávat
data, tato data však lze v případě potřeby odstranit (vymazat) a na tentýž disk zaznamenat data nová.
Je to možné díky nově použitému principu, který využívá skutečnosti, že se některé materiály mohou
nacházet v krystalické nebo amorfní fázi. Jejich světelná odrazivost je odlišná podle fáze, ve které se
právě nacházejí a díky tomu na ně lze místními změnami fáze zaznamenávat a také z nich mazat data.
Mezi materiály, jejichž fázi lze ohřevem pomocí paprsku laseru a rychlým zchlazením měnit, patří
kupříkladu ternární slitiny TeGeSb nebo AgInSbTe. Disky CD-RW proto bývají označovány také jako
PD ( Phase Change Disks - disky měnící fázi ).
DVD disky
V předchozím textu jsme se zabývali disky CD, popsali jsme si principy, na kterých pracují a mimo jiné
jsme uvedli, že se v jejich případě používají k zapisování dat lasery vyzařující infračervené záření.
Infračervené záření má poměrně velkou vlnovou délku (780 nm a více). Tyto lasery byly zvoleny
proto, že v době, kdy probíhal vývoj CD disků, jiné komerčně využitelné lasery na pevné fázi ještě
neexistovaly. Délka vlny záznamového záření určuje minimální velikost bitů zaznamenávaných na
danou plochu a omezuje datovou kapacitu nosiče, v tomto případě CD disku. (Ta činí již zmíněných
700 MB.) Několik společností proto začalo pracovat na vývoji disků s větší kapacitou, vznikl DVD disk.
Tato zkratka není zkratkou sousloví „Digitální Video Disk“, jak se mnozí domnívají, nýbrž sousloví
„Digital Versatile Disc“
(Digitální mnohostranný disk) naznačujícího, že se jedná o disk, který může sloužit jako nosič i jiných
než obrazových dat. Disky DVD pracují na stejném principu jako CD disky, mají však podstatně větší
kapacitu. Zvýšení kapacity DVD disku bylo dosaženo použitím laserů vyzařujících červené světlo.
Červené světlo má v porovnání s infračerveným zářením kratší vlnovou délku ( 650 nm ) a díky tomu
bylo možno zmenšit velikost znamenávaných bitů a zúžit záznamové stopy. Datová kapacita disku
DVD je v důsledku toho podstatně větší. Jednostranný jednovrstvý disk DVD má kapacitu 4,7 GB,
která postačuje pro záznam běžného celovečerního filmu. Jednostranné jednovrstvé disky však
nejsou jedinou verzí disků DVD. Zároveň s touto verzí byly vyvinuty ještě verze další a to disky
jednostranné dvouvrstvé označované jako DVD 9 s kapacitou 8,5 GB, dvoustranné jednovrstvé
označované jako DVD 10 s kapacitou 9,4 GB a dvoustranné dvouvrstvé disky DVD 18 o kapacitě 17,1
GB. Některé odrazné vrstvy vícevrstvých disků jsou totiž polopropustné ( semitransparentní ) a
79
laserový paprsek se při čtení dat z nad sebou ležících vrstev vždy zaostřuje na tu vrstvu, z níž mají být
data přečtena. Pokud se mají data snímat ze spodní vrstvy, laserový paprsek horní polopropustnou
odraznou vrstvou jen prochází. Vícevrstvé disky se rovněž vyrábějí pomocí vstřikovacích lisů, ovšem
tak, že se nejprve samostatně vylisují a odraznými vrstvami opatří jednotlivé vrstvy a ty se pak
navrství a slepí do jednoho celku.
Stejně jako v případě CD disků, byly vyvinuty disky DVD-R ( zapisovatelé ) a disky DVD-RW (rewritable
- přepisovatelé ).
Disky Blu-ray
Dalším vývojovým stupněm diskových optických médií jsou disky Blu-ray. Tento název je odvozen z
anglického Blue ray, tj. modrý paprsek, označení souvisejícího s barvou světla používaného ke čtení
dat. Z anglického názvu modré barvy bylo u tohoto disku z komerčních důvodů vypuštěno písmeno e.
A právě kratší vlnová délka modrého světla ( záření o vlnové délce 405 nm ) je klíčem ke vzniku další
generace optických nosičů se zvýšenou kapacitou. Zmenšená velikost pitů a zmenšená šířka
záznamové stopy umožnila zvýšení hustoty záznamu a datové kapacity disků. Také disky Blu-ray
existují ve verzích s více vrstvami. Jednostranný jednovrstvý disk Blu-ray má kapacitu 25 GB, která
rovněž postačuje k záznamu dat celovečerního filmu, ovšem v rozlišení HD. Dvoustranný dvouvrstvý
disk Blu-ray má dokonce kapacitu 80 GB.
Všechny výše uvedené systémy záznamu dat a to ať už magnetické pásky v kazetách nebo optické
disky, mají jednu velkou nevýhodu a to nutnost použití mechanických systémů pro transport
magnetických nosičů či otáčení optických disků a snímání dat. Mechanické systémy bývají
nejčastějším zdrojem problémů při záznamu a čtení dat. Je proto otázkou, zda bude jejich vývoj
pokračovat, nebo zda budou jako nosiče záznamů a dat vytlačeny polovodičovými pamětmi.
Polovodičové datové paměti
USB flash paměť, která je také označovaná jako flash disk (i když vlastní médium tvar disku nemá), je
paměťové médium, které umožňuje uchování dat i po odpojení napájení. K připojení do počítače se
používá počítačová sběrnice USB. Vlastním paměťovým médiem uvnitř flash disku je integrovaný
obvod s velkou kapacitou a vysokou přenosovou rychlostí.
Paměťové karty jsou určeny, podobně jako flash disky, k ukládání dat a fungují na stejném principu
jako paměť typu flash EPROM. Rozhodujícím parametrem paměťových karet je jejich kapacita, která
díky pokračujícímu vývoji stále roste. Paměťové karty jsou praktickým, vyjímatelným paměťovým
médiem a mají velmi široké uplatnění. Používají se, mimo jiné, jako nosiče obrazových dat digitálních
fotoaparátů a digitálních videokamer, včetně kamer profesionálních.
Digitální datové paměti – vývojové trendy
Je skutečností, že nároky na kapacitu digitálních pamětí a na rychlost vyhledávání a čtení
zaznamenaných dat stále rostou a to zejména v souvislosti se zaváděním obrazových systémů
s vysokým rozlišením. Řada výzkumných pracovišť ve světě proto usilovně hledá způsoby, jak tyto
problémy vyřešit. Jednou z možných cest je zdokonalování známých a užívaných principů, druhou je
hledání principů zcela nových.
80
Dosavadní paměťové systémy většinou zaznamenávají data na plochu příslušných nosičů. Příkladem
mohou být magnetické nosiče, ať už se jedná o magnetické pásky, diskety či dokonce harddisky.
Podle výsledků dosavadního vývoje nových magnetických nosičů se jeví jako reálné zvyšování jejich
kapacity zejména rozšířením tenkovrstvých záznamových materiálů a zavedením
magnetorezistentntních ( MR ) záznamových hlav. Za perspektivní směr vývoje je možné pokládat
zavedení nanotechnologií. Jednou z možností je využití tak zvaného nanokubického magnetického
provrstvování, které umožňuje ovládat tloušťku nanášených vrstev v řádu nanometrů. Uplatňují se
při něm feromagnetické částečky legovaného kovu jehličkového tvaru o velikosti přibližně 1/10 nm a
ploché šesti úhle feromagnetické částice z feritu barya. Jiným možným řešením je zavedení nanočipů.
Názvem „Nanočipy se označují MEMS ( Mikro-Elektro-Mechnické-Systémy ). Jedná se o datové
paměti na bázi křemíku s vysokou hustotou dat, vysokými přenosovými rychlostmi a nízkou
spotřebou proudu. Při jejich výrobě se využívají molekulární technologie a lze k ní použít i stávající
výrobní procesy sloužící k výrobě polovodičů jako jsou kostky složené z křemíkových destiček.
V případě optických nosičů, kupříkladu vícevrstvých DVD či Blu-ray disků, se již objevují náznaky
záznamu dat do prostorových multiplexů, který přináší možnost několikanásobného zvýšení kapacity.
Zdá se, že nadějným způsobem vedoucím ke zvýšení kapacity datových pamětí a rychlosti vybavování
dat, se mohu stát záznamy na bázi hologramů. Tyto záznamy totiž umožňují přenosy dat v objemech
řádu až miliard bitů/sec. Je tomu tak proto, že do holografických pamětí lze data ukládat a data z nich
vybavovat paralelně, namísto sériově, kterýžto způsob záznamu se uplatňuje u dosavadních
paměťových systémů. U této techniky záznamu se navíc využívá záznamu do hmoty paměťového
média o tloušťce cca 1 mm, namísto jen na jeho plochu. Jako paměťové médium holografických
pamětí se mohou používat kupříkladu nově vyvinuté fotopolymery.
Obr. Princip holografické paměti
Holografický záznam dat
Světlo jediného laserového paprsku se rozdělí do dvou kanálů a to na signální paprsek, na nějž se
namodulují data a na referenční paprsek. Hologram na záznamovém médiu vznikne vzájemnou
interferencí obou paprsků. Čtení dat z hologramu se děje obdobným způsobem.
Uvedený výčet perspektivních možností digitálních datových pamětí není a ani nemůže být úplný. Na
výzkumu a vývoji digitálních pamětí se usilovně pracuje a nejnovější výsledky tohoto výzkumu bývají
předmětem utajení. Nechme se překvapit.
81
Zvuk ve filmu a audiovizi
Prvním systémem umožňujícím záznam, zpracování a prezentaci pohybujících se obrazů byl film.
První filmová představení byla němá a němý film se udržel až do konce dvacátých let minulého
století. Od samého počátku kinematografie však byly snahy doplnit vizuální vjemy také zvukovým
doprovodem. V kinech hráli hudebníci, vystupovali zpěváci, z gramofonů byla reprodukována hudba
a majitelé kin se snažili, podobně jako v divadlech, vytvářet i některé zvukové efekty (hřmění, vítr,
zvuky výstřelů apod.). Tyto zvukové produkce však nemohly nahradit zvuk, který by přímo odpovídal
dění na plátně a zejména lidskou řeč a dialogy herců. Pokusy využít k tomuto účelu gramofony
neuspěly, protože tehdejší stav techniky neumožňoval udržení časového souladu (synchronu)mezi
promítaným obrazem a reprodukovaným zvukem. Prvním zvukovým filmem se stal americký film
Jazzový zpěvák, který byl uveden v roce 1928. U tohoto filmu a velmi mnoha dalších, byl použit
fotografický (optický) záznam zvuku, který je po mnoha zlepšeních využíván doposud. Zavedení
optického záznamu zvuku bylo zcela logické, protože film je optické médium a použití fotografického
zvukového záznamu umožnilo jeho umístění přímo na filmovém pásu nesoucím obraz. To má velkou
výhodu. Dojde-Ii totiž, kupříkladu při přetržení a opětném slepení filmu, ke ztrátě jednoho nebo více
obrazových polí, zkrátí se o přesně stejnou délku i zvukový záznam a nedojde k porušení časového
souladu obrazu a zvuku. Fotografický záznam zvuku však nezůstal jediným. V padesátých letech k
němu přistoupil také magnetický záznam na filmových kopiích založený na stejném principu, jaký se
využívá u magnetofonů. Nejnověji se používá i záznamů na CD discích, tedy na separátních nosičích,
jež však musejí být s obrazem na filmu přesně synchronizovány. Posledním stadiem vývoje
fotografických záznamů na filmových kopiích jsou digitální záznamy, které se prosazují v současnosti.
Systémy pro záznam a reprodukci zvuku používané v kinech lze rozdělit podle dále uvedeného
schématu. V souvislosti s ním je však třeba se zmínit také o tom, že první zvukové záznamy byly
analogové (týká se jak fotografických, tak i magnetických záznamů) a nyní jsme svědky prosazování
digitálních záznamů. Digitální systémy využívají také fotografického záznamu nebo zmíněných CD či
DVD disků. Dále je třeba poznamenat, že první zvukové záznamy byly jednokanálové - monofonní.
Znamená to, že zvuk je v kině reprodukován jedinou reproduktorovou soustavou umístěnou za, nebo
pod promítací plochou. V souvislosti se zavedením širokoúhlých filmů začala být používána
vícekanálová, stereofonní a ambiofonní reprodukce zvuku ( ambio či surround – obklopení).
Cílem bylo vytvoření zvukové atmosféry vtahující diváky účinněji do děje a poskytující jim hlubší
audiovizuální zážitky. Ke stereofonní a ambiofonní reprodukci zvuku v kinech slouží reproduktorové
soustavy umístěné na levé a pravé straně promítací plochy, v jejím středu a dále pak několik
efektových reproduktorů nacházejících na bočních stěnách hlediště a vzadu. Toto uspořádání
umožňuje, aby zvuk "sledoval" dění na promítací ploše a umožňuje vytvářet i zvukovou atmosféru
„okolí". Reproduktorové soustavy musí být napájeny odlišnými signály, které odpovídají poloze
zdrojů zvuku promítaných na plátně nebo nacházejících se i mimo ně. Divák tak kupříkladu může
zprava slyšet hluk motoru přijíždějícího auta, vůz se objeví na pravé straně promítací plochy, přejede
ji a zmizí za jejím levým okrajem. Zvuk motoru přitom sleduje projíždějící vůz a vlevo postupně
doznívá. Jestliže je na plátně deštivá scéna, mohou zvuky padajícího deště obklopovat diváky ze všech
stran a podobně.
82
Způsoby záznamu
Charakteristiky
analogový
hustotní
jednostopý
monofonní
fotografický
plochový
jednostopý
monofonní
dvoustopý
monofonní
(vícekanálový)
ambiofonní
analogový
jednostopý
jednokanálový
monofonní
magnetický
vícestopý
vícekanálový
ambiofonní
vícekanálový
ambiofonní
vícekanálový
ambiofonní
digitální
fotografický
digitální
CD disk
na separátním
nosiči
tabulka Schéma systémů užívaných pro záznam a reprodukci zvuku v kinech.
Fotografické (optické) monofonní, analogové záznamy zvuku.
Monofonní fotografický záznam zvuku na filmových kopiích se, jak již bylo uvedeno, stal prvním
systémem používaným pro ozvučení filmů. V principu se jedná o převedení elektrických signálů
reprezentující akustické signály ( zvuky ) buď na měnící se optické hustoty zaznamenané na
promítaném filmu (hustotní záznam) nebo na stálou optickou hustotu, která však má v místě, kde je
při reprodukci záznam snímán, plochu měnící se v rytmu zvukového signálu (plochový záznam).
Následně, při promítání, se tyto hustoty zaznamenané na filmu převádějí na elektrický signál,
kterým je po zesílení napájena reproduktorová soustava v hledišti kina. Fotografický zvukový
záznam na filmu je u formátu 35 mm umístěn jako podélný pruh (zvuková stopa) na plochu mezi
obrazem a perforací. U formátu 16 mm byla jedna z původních řad perforace vypuštěna a zvuková
stopa byla umístěna na jejím místě. Poloha fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích šíře
35 a 16 mm je patrná z obr.
Obr. Umístění analogového optického (fotografického) záznamu zvuku na filmu šíře 35 a 16 mm.
83
První fotografické zvukové záznamy byly hustotní - jejich základem byly změny optické hustoty
(průsvitnosti) záznamu. Nevýhodou byla nutnost velmi přesně dodržovat zejména podmínky
laboratorního zpracování tak, aby při kopírování a vyvolávání nedocházelo k degradaci hustot a
následně ke zkreslení reprodukce zvuku. V dnešní době se s hustotními záznamy můžeme setkat již
jen u archivních filmů. Později byly nahrazeny plochovými záznamy a to buď jedno, nebo vícestopými.
V této souvislosti stojí za zmínku, že plochové i hustotní analogové záznamy jsou kompatibilní a lze je
reprodukovat na stejném zařízení. Plochové fotografické záznamy zvuku jsou znázorněny na obrázku.
Obr. . Jednostopý a dvoustopý plochový analogový fotografický záznam zvuku na filmové kopii
Magnetické, analogové, monofonní a stereofonní záznamy zvuku na filmových kopiích.
Systémy magnetického záznamu zvuku byly, jak jsme se již zmínili, zavedeny zejména v souvislosti s
nástupem panoramatického a širokoúhlého filmu a potřebou stereofonní reprodukce zvuku. Nebyl
to však důvod jediný. Kvalita zvukové reprodukce totiž závisí na některých technických parametrech
jeho záznamu a reprodukce a to zejména kmitočtovém rozsahu (schopnosti rovno-měrně přenášet
vysoké a nízké tóny), dynamice (možném rozsahu hlasitosti), zkreslení a odstupu užitečného signálu
od šumu.
Kvalita fotografického záznamu zvuku na filmu v jeho původní podobě je, mimo jiné, omezena
rychlostí posunu filmového pásu při záznamu a reprodukci zvuku, rozlišovací schopností filmových
materiálů a technickou kvalitou všech dalších prvků technologického řetězu. V padesátých létech se
zdálo, že fotografický záznam již dosáhl vrcholu svých možností. Byl proto zaveden magnetický
záznam zvuku na filmových kopiích, který kromě možnosti stereofonie a ambiofonie, zlepšil i kvalitu
zvukové reprodukce. Magnetický zvukový záznam je založen na stejném principu, který se uplatňuje
u magnetofonů. Na hotovou filmovou kopii se nanáší jeden nebo více pruhů (stop) laku, který
obsahuje magneticky aktivní částice, většinou oxidy železa. Na tyto magnetické stopy se pak
zaznamenávají analogové zvukové záznamy. Magnetický záznam zvuku našel uplatnění jako
stereofonní či ambiofonní (širokoúhlé filmy Cinema Scope nebo panoramatické filmy šíře 70 mm )
i jako monofonní (u filmů šíře 16 mm). Magnetický záznam zvuku na filmových kopiích však má i
některé nevýhody. Výroba filmových kopií s magnetickým zvukovým záznamem totiž vyžaduje další
náročné technologické operace (nanášení magnetických stop na každou filmovou distribuční kopii a
ještě nahrávání zvuku), které výrobu značně prodražují. Další nevýhodou je skutečnost, že
magnetický zvukový záznam je v praktických podmínkách zranitelný. Dostane-Ii se totiž kopie při
dopravě nebo manipulaci do magnetických polí elektrických motorů či transformátorů, mohou tato
pole magnetický záznam zvuku poškodit. Proto je možné konstatovat, že byl tento způsob
zvukového záznamu nahrazen novými, zdokonalenými způsoby fotografického záznamu a
reprodukce zvuku.
84
Optický ( fotografický ) stereofonní a ambiofonní analogový záznam zvuku.
V předchozích odstavcích jsme se zabývali monofonním fotografickým záznamem zvuku na filmových
kopiích a také magnetickým záznamem. Zmínili jsme se o nevýhodách magnetického záznamu a
konstatovali, že fotografický zvukový záznam zdánlivě dosáhl vrcholu možností.
Technický vývoj však pokračoval. Došlo k razantnímu zlepšení mikrosenzitometrických vlastností
filmových materiálů, zejména jejich schopnosti zaznamenávat jemné detaily a to vedlo také ke
zlepšení kvality mofonního fotografického záznamu. Vyvíjely se technické postupy a zařízení. Tohoto
vývoje využila firma Dolby Laboratories a koncem sedmdesátých let zavedla pro kina systém
analogového, fotografického záznamu a reprodukce zvuku, který umožnil nejen stereofonii a
ambiofonii, ale zlepšil také základní technické parametry reprodukce a to kmitočtový rozsah,
možnost věrněji reprodukovat velmi hlasité a velmi tiché zvuky bez šumového pozadí, s malým
zkreslením a s větším odstupem užitečného signálu od šumu. Tento systém využívá analogového
fotografického (optického) záznamu na filmových kopiích, je čtyřkanálový a nazývá se DOLBY STEREO
"A". Uvedený způsob reprodukce zvuku se také označuje 3.1. (1) nebo 4.1 - tři kanály s
reproduktorvými soustavami za promítací plochou - levý, prostřední a pravý, jeden kanál pro "zvuky
okolí" a jeden kanál pro reprodukci hlubokých tónů ( subbas ). Zvuky "okolí" jsou kupříkladu šumění
listí, hluk ulice a podobně. Přirozeného znění zvuků okolí je dosaženo jejich časovým zpožděním tak,
aby k divákům v hledišti kina přicházely současně jak zvuky od promítací plochy, tak i "zvuky okolí".
Navíc jsou za promítací plochou umístěny subbasové reproduktorové skříně, kterými se reprodukují
velmi hluboké zvuky. Někdo by se mohl domnívat, že umístění subbasových skříní na jednom místě
nemá logiku a že je tím narušena ambiofonie. To by však byl omyl. Lidský sluch totiž, v důsledku
poměrně malé vzdálenosti obou uší a velké délce vlny hlubokých tónů, není schopen určit, z kterého
místa (směru) k posluchači hluboké tóny přicházejí. Poslech hlubokých tónů má tedy vždy, i v
reálných podmínkách, ambiofonní charakter.
Obrázek . znázorňuje rozmístění reproduktorových soustav systému DOLBY STEREO v kině a také
blokové schéma reprodukčního zařízení.
Systém DOLBY STEREO využívá, jak jsme se již zmínili, optický (fotografický) záznam na filmových
kopiích. Tento záznam je analogový, plochový a dvoustopý, přičemž v každé z obou stop může být
jiný signál tak, jak je znázorněno na obrázku.
85
Obr.Detail fotografického, analogového dvoustopého
záznamu zvuk na filmové kopii DOLBY STEREO.
Čtyři vstupní signály jsou do dvou stop zakódovány tak, že v levé stopě je signál pro levou soustavu
reproduktorů a v pravé pro pravou. Záznam pro střední reproduktorovou soustavu je v obou stopách
a je shodný. Do obou stop jsou zaznamenávány i zvuky okolí, které však mají oproti záznamům pro
střed opačnou fázi.
Zvuk pro reprodukci systémem DOLBY STEREO se při výrobě filmu snímá a míchá čtyř kanálově.
Míchání zvuku je odborný výraz pro postup používaný při ozvučování filmů. Směšují se při něm
jednotlivé složky filmového zvuku, to je dialogy, hudba, ruchy a zvukové efekty. Zároveň režisér filmu
a mistr zvuku stanoví jak a odkud má divák ambiofonně reprodukované zvuky slyšet. Jak a do kterých
stop fotografického záznamu mají být zvuky zaznamenány, určuje kodér DOLBY STEREO. Výsledkem
je míchačka na magnetickém nosiči. Ta se následně přepíše na negativ zvuku se dvěma
zakódovanými fotografickými stopami, který slouží jako jeden z výchozích materiálů pro výrobu
distribučních filmových kopií. Budiče zvuku promítacích strojů pro DOLBY STEREO jsou dvoustopé a
snímají každou stopu zvlášť. Oba signály se vedou do kinoprocesoru DOLBY, který je srdcem systému
v kině. Kinoprocesor signály zesílí, dekóduje, kmitočtově vyrovná a rozdělí je na čtyři. Těmito signály
se po zesílení napájejí jednotlivé reproduktorové soustavy. Dekodér zároveň odděluje nejnižší
kmitočty, kterými se napájejí subbasové reproskříně. Za dekodérem má kinoprocesor mnoha
pásmové ekvalizéry ( ekvalizér - vyrovnávač ) pro každou reproduktorovou soustavu k přizpůsobení
reprodukce zvuku akustickým vlastnostem konkrétního kina. Výsledný zvuk v kině pak zní stejně jako
v míchací hale filmového studia, tedy tak, jak jej vytvořili režisér a mistr zvuku. Systém DOLBY
STEREO dále pro zlepšení kvality reprodukce využívá redukce šumu DOLBY "A". Výhodou systému
DOLBY STEREO je skutečnost, že je slučitelný - kompatibilní s monofonním záznamem. Znamená to,
že filmové kopie mohou být bez jakýchkoliv problémů promítány i v kinech, která aparaturu DOLBY
STEREO nemají a že v kinech s touto aparaturou lze reprodukovat zvuk i z kopií s monofonním
zvukovým záznamem (samozřejmě pouze monotónně). Přestavba běžného kina pro reprodukci
zvuku systémem DOLBY STEREO je relativně levná a kromě ambiofonie přináší podstatné zlepšení
kvality reprodukce zvuku. V důsledku toho se značně rozšířil. Ve světě je dnes tímto systémem
vybaveno několik desítek tisíc kin a má jej i většina kin v České republice. Kina vybavená systémem
DOLBY STEREO musí mít oprávnění firmy Dolby Laboratories, která dbá o dobré jméno svého
systému a kina jsou proto pod kontrolou techniků vyškolených touto firmou.
Vývoj analogového, fotografického systému záznamu a reprodukce zvuku v kinech u firmy Dolby
Laboratories pokračoval a v roce 1986 byla zavedena jeho zdokonalená verze nesoucí označení
DOLBY STEREO SR. Symbol "SR" je zkratkou slov Spectral Recording, která vyjadřují schopnost
systému zaznamenávat a reprodukovat celé pole slyšitelného spektra od nejnižších tónů po nejvyšší
a od nejtišších zvuků po nejhlasitější. Oproti staršímu systému DOLBY A má rozšířenou dynamiku a
může v kinech reprodukovat jak zvuky velmi tiché (šumění listí), tak i velmi hlasité (plný zvuk
orchestru, start letadla, výbuchy a podobně). Zvuky jsou reprodukovány čistěji, řeč je srozumitelnější,
reprodukce je průzračná, neboť DOLBY STEREO SR lépe odstraňuje základní šum. DOLBY STEREO SR
je plně slučitelný s DOLBY STEREO A, stejně jako s monofonním fotografickým záznamem.
86
Digitální optické (fotografické) systémy záznamu a reprodukce zvuku v kinech
Digitální systémy DOLBY
Digitalizace obrazu, zvuku a nejrůznějších dat je vývojovým trendem současnosti. Přináší totiž
podstatné zvýšení informační kapacity. Je proto zcela přirozené, že se prosazuje i při ozvučování
filmů. Průkopníkem v této oblasti je opět firma Dolby Laboratories, která nalezla technické řešení
kombinující výhody fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích s výhodami digitálního
záznamu. V roce 1992 zavedla systém, který nese název DOLBY STEREO SR * D ( D - digital ) a
vyznačuje se vysokou kvalitou reprodukce. K redukci datových toků využívá kompresi dat. Data jsou
zakódována a fotograficky zaznamenána v oddělených blocích na plošky filmu tvořící hrázky mezi
jednotlivými perforačními otvory. Je skutečností, že povrch filmového pásu mezi perforací je při
promítání a dalších manipulacích s filmovými kopiemi mechanicky značně namáhán (dochází k jeho
oděru) a hrozí nebezpečí poškození či znehodnocení záznamu. Pro jednotlivé elementy (pity)
digitálního záznamu proto firma Dolby Laboratories zvolila poměrně značnou velikost a filmové kopie
mají kromě digitálního záznamu ještě analogový zvukový záznam DOLBY STEREO SR. Je-Ii digitální
záznam v některém místě filmové kopie poškozen natolik, že část dat chybí, kinoprocesor DOLBY
závadu rozpozná a automaticky přepne reprodukci zvuku na analogový záznam. Jakmile se tok
digitálních dat obnoví, procesor je opět začne využívat. Umístění a forma fotograficky zaznamenaných elementů nesoucích digitální záznam DOLBY STEREO SR * D je zřejmé z obrázku č. 22. Z
obrázku je patrné, že filmová kopie je opatřena i
analogovým záznamem zvuku DOLBY STEREO SR.
Pity digitálně zaznamenávající zvuk
Obr. Digitální fotografický záznam zvuku na filmové kopii
DOLBY STEREO SR * D
Digitální, stereofonní, fotografický záznam DOLBY STEREO SR * D má šest kanálů. Oproti popsaným
analogovým systémům DOLBY ie reprodukce "zvuků okolí" rozdělena na pravou a levou. Šestý kanál
slouží pro subbasové reproduktorové skříně. Tento způsob reprodukce se proto označuje 3.2 (1)
nebo 5.1. Promítací stroje musí být opatřeny digitálními budiči zvuku a digitální dekodérem
zapojeným před kinoprocesor DOLBY. Digitální stereofonní systémy ozvučení DOLBY jsou natolik
úspěšné, že pronikly i do ozvučení domácích prostorů v souvislosti se zavedením tak zvaného
„Domácího kina“. V tomto případě se ve většině případů jedná o ambiofonní ( surround ) ozvučení
5.1. K dekódování digitalizovaného zvuku v domácích kinech se používá procesor „Dolby Prologic“.
V této souvislosti stojí za připomenutí, že systémy domácího kina jsou určeny k ozvučení relativně
malých prostorů – obývacích pokojů. Pro větší prostory, kupříkladu hlediště kin, se nehodí.
V roce 1999 firma Dolby Laboratories zavedla další, zdokonalenou verzi digitálního záznamu a
reprodukce zvuku, která nese označení DOLBY STEREO DIGITAL SURROUND * EX. ("EX"- extended rozšířené) Tento systém má 7 zvukových kanálů, přičemž k reprodukci "zvuků okolí" slouží tři z nich (
levý postranní, zadní a pravý postranní). Do obdobných tří skupin jsou také rozděleny reproduktory
obklopující hlediště. Tato verze se proto označuje 3.3 (1) nebo 6.1 .
Schéma umístění reproduktorů DOLBY STEREO DIGITAL SURROUND * EX je na obr..
87
obr. Rozmístění reproduktorů DOLBY STEREO
DIGITAL – SURROUND * EX v hledišti kina
SURROUND LINKS
zvuky okolí zleva
SURROUN RECHTS
zvuky okolí zprava
SURROUND HINTEN
zvuky okolí zezadu
Digitální zvukový systém Sony SDDS
Digitální zvukové systémy vyvinuté firmou Dolby Laboratories však v oblasti reprodukce filmového
zvuku nemají výsadní postavení. Obdobný systém vyvinula japonská firma SONY a dodává jej pod
označením SDDS (zkratka Sony Digital Dynamic Sound ). Filmové kopie se záznamem SDDS mají dva
stejné optické ( fotografické ) digitální záznamy na plochách mezi oběma okraji filmu a děrováním.
Protože se tyto stopy nacházejí na okrajích pásu, tedy v místech kde dochází ke zvýšenému
opotřebení (odírání) filmu, je záznam zdvojen. Projektory pro reprodukci systému SDDS jsou
vybaveny dvěma snímači a procesor využívá digitální data z té stopy, která je má kompletní,
případně je doplňuje daty z protější stopy. Velikost jednotlivých elementů digitálního záznamu SDDS
je značně menší, nežli u záznamů DOLBY. Elementy jsou tedy zranitelnější. Naproti tomu je systém
SDDS osmi kanálový, přičemž za promítací plochou jsou reproskříně pro 5 kanálů a to levý, levý
střední, prostřední, pravý střední a pravý. Za promítací plochou jsou také reproskříně subbasové.
Reprodukce "zvuků okolí" se děje dvěma kanály - levým a pravým. Způsob ambiofonní reprodukce
SDDS se tedy označuje 5.2 (1). Nebo 7.1.
Také filmové kopie se zvukovým záznamem SDDS mají analogový fotografický záznam DOLBY
STEREO SR, jsou použitelné i v kinech s monofonní reprodukcí a v kinech se zařízeními pro reprodukci
analogových záznamů DOLBY. Analogový záznam na kopiích také, stejně jako u systémů DOLBY,
prakticky "zálohuje" reprodukci zvuku v případech, kdy je digitální záznam značně poškozen.
DTS - digitální stereofonní ( ambiofónní ) zvukový záznam na odděleném nosiči.
Jiné řešení digitálního ambiofónního ozvučení filmů zvolila skupina firem, mezi nimiž lze uvést MGM,
Universal Studio a Macushita. Systém nese označení DTS ( Digital Theater Sound ). Jako oddělených
nosičů zvukového záznamu využívá speciálních kompaktních disků typu CD-ROM ( ROM - z angl.
Read Only Memory - snímání již zaznamenaných dat ).Časového souladu mezi promítaným obrazem
a reprodukovaným zvukem se dosahuje pomocí úzké synchronizační stopy zaznamenané
88
fotograficky na filmovou kopii mezi obraz a analogový zvukový záznam. Systém DTS má šest kanálů a
označuje se symbolem 3.3 (1) nebo 6.1.
Jeho výhodou je možnost reprodukovat s jedinou filmovou kopií různé jazykové zvukové verze. Z
výše uvedeného je zřejmé, že situace v oblasti digitálního ozvučení filmů je komplikovaná, probíhá
obchodní konkurenční boj mezi různými firmami a systémy. Technická dokonalost všech systémů z
hlediska filmového diváka je vysoká. O tom, zda budou existovat vedle sebe či zda se některý systém
dominantně prosadí, rozhodne obchodní politika zmíněných firem a provozní výhody.
V současné době se v praxi můžeme setkat s filmovými kopiemi, které jsou vybaveny pro reprodukci
prakticky všech druhů výše uvedených záznamů (analogový záznam DOLBY STEREO SR, digitální
záznam DOLBY STEREO SR*D, digitální záznam SDDS a synchronizační stopa pro DTS). Na obrázku. je
znázorněno schéma filmového pásu šíře 35 mm se všemi druhy optického (fotografického) záznamu
včetně synchronizační stopy DTS.
Obr. Umístění různých
zvukových záznamů na 35
mm filmové kopii
V tabulce. jsou informace o technických parametrech různých druhů záznamů zvuku na filmových
kopiích
89
Digitální ambiofónní reprodukce zvuku systému UHDTV
Technický vývoj i v oblasti záznamu a reprodukce zvuku pokračuje. Jeden z vývojových směrů může
naznačovat zvukový systém, který vyvinula japonská společnost NHK v rámci vývoje UHDTV (Ultra
High Definition Television – televize s ultra vysokým rozlišením). Pro tento systém se používá rovněž
označení Super-Hi Vision – SHV). Tento systém má 22 zvukových kanálů a 2 basové kanály ( 22.2 ).
Jeho reprosoustavy v jsou auditoriu uspořádány ve třech vrstvách. Schéma uspořádání reprosoustav
je znázorněno na obr.
Obr.. Multikanálový zvukový systém UHDTV – rozmístění reproduktorových soustav v hledišti
digitálního kina
Překlad pojmů:
Upper layer horní vrstva
Middle layer střední vrstva
Lower layer dolní vrstva
LFE
nízkofrekvenční efektové kanály
front
přední část hlediště
rear
zadní část hlediště
Vzhledem k velkému počtu kanálů je záznam a míchání zvuků mimořádně pracný a náročný úkol. Pro
zmírnění těchto problémů byly vyvinuty různé systémy určené k výrobě zvuku. Jedním z nich je 22
kanálový mikrofon, který sestává z 22 všesměrových mikrofonů oddělených akustickými přepážkami
a umístěných v kouli o průměru 60 cm. Tyto mikrofony jsou doplněny ještě dvěma dodatečnými
všesměrovými mikrofony sloužícími k zachycení nízkofrekvenčních zvukových efektů ( LFE )
přicházejících zprava a zleva. Pomocí této soustavy mikrofonů lze jednodušeji zachycovat zvukové
pole 3D.
Obr. .Multikanálová sestava mikrofonů pro záznam
zvuků určených k reprodukci zvuku systémem 22.2.
Celý systém UHDTV ( SHV ) zatím existuje pouze ve stadiu vývoje. Je otázka, zda se prosadí do praxe.
V každém případě však naznačuje, jaké jsou technické trendy a kterými směry se pravděpodobně
bude ubírat technický rozvoj záznamu a reprodukce obrazu i zvuku v blízké i vzdálenější budoucnosti.
90
ELEKTRONICKÁ POSTPRODUKCE
„Postprodukce“ je pojem, se kterým se setkáváme zejména v souvislosti s tvorbou a výrobou
audiovizuálních programů. Původním smyslem tohoto slova je označení té fáze výroby filmových a
televizních programů, která následuje po nasnímání obrazu a zvuku. Zahrnuje střih obrazu, míchání,
střih a synchronizaci zvuku, výrobu triků a speciálních efektů. Někdy se k označení prací souvisejících
s postprodukcí můžeme, zejména ve filmové branži, setkat také s názvem „dokončovací práce“.
V praxi však obvykle natáčení a postprodukce obrazu a zvuku probíhá, v zájmu urychlení prací a
snížení výrobních nákladů, nikoliv až po dokončení natáčení, ale již v jeho rámci.
Informační systémy používané při postprodukci
Okrajová ( perforační ) čísla
Postprodukční práce byly součástí technologického řetězu výroby filmů od samého počátku
kinematografie. Stejně jako v ostatních oborech lidské činnosti, se také postprodukční práce
prováděly za pomoci technologií a technických prostředků, které byly v daném období k dispozici.
Podmínkou pro úspěšný průběh postprodukčních prací je existence vhodného informačního systému
umožňujícího přesnou identifikaci kteréhokoliv obrazového pole na filmovém pásu vzniklého při
natáčení.
Prvním informačním systémem nezbytným pro identifikaci kteréhokoliv obrazového pole natočeného
ve filmové kameře a použitého v pracovní kopii dokončovaného filmu, se stal systém využívající tak
zvaná okrajová, perforační, či stopová čísla. Tato čísla jsou nakopírována podél okraje filmového
negativu na ploše mezi okrajem filmového pásu a vnější hranou perforace 35 mm filmu (odtud
označení “perforační” čísla). Dále pak mezi perforačními otvory 35 mm filmu a mezi perforací filmu
šíře16 mm. Čísla posloupně narůstají a na filmu šíře 35 mm se opakují po každých 16 obrazových
polích ( tedy po každé jednotlivé anglické stopě - odtud označení “stopová” čísla ). Film široký 16 mm
je má po každých 20 obrazových polích ( tedy po 1 polovině anglické stopy ). Všechny snímací filmy
se okrajovými čísly opatřují už při jejich výrobě a to tak, že se exponují na okraj filmu pomocí
expozičního zařízení, které je součástí stroje vyrážejícího do filmového pásu perforaci. Perforační čísla
jsou čitelná až po vyvolání filmu. Pět nebo sedm číslic tvořících jedno perforační číslo se v
pravidelných intervalech a v číselné posloupnosti pravidelně mění. Perforačními a kódovými čísly v
latentní ( skryté ) podobě jsou opatřeny všechny snímací filmy ( viz obr. č. 27. )
Obr. Perforační ( stopové ) číslo na filmu šíře 35 mm
Výhodou těchto perforačních čísel je zejména skutečnost, že jsou rozpoznatelná pouhým zrakem
(maximálně posíleným lupou) a k jejich čtení nejsou zapotřebí žádné další technické prostředky.
Jejich nevýhodou je nemožnost zapojení jakékoliv automatizace.
91
Jiný způsob, který slouží k aplikaci čísel na okraj filmu, se velmi často uplatňuje v komerčních
filmových laboratořích. Jedná se o tiskovou metodu, při níž se k tisku na film obvykle používá
potiskovací barva. Toto číslování nesmí interferovat s perforačními čísly pořízenými výrobcem a
proto se v laboratořích tiskne na protější okraj filmu. Za normálních okolností se jak snímací
materiály, tak i jejich pracovní kopie číslují identicky, pro pozdější postprodukční zpracování obou.
Identické laboratorní číslování se rovněž s výhodou používá při střihu a zpracování oddělených nosičů
obrazu a magnetického záznamu zvuku.
Okrajová čísla na filmu – KEYKODE ( klíčový kód )
V roce 1990 byl zaveden nový způsob číslování okrajů, tak zvaný “KEYKODE”, tedy “Klíčový kód”,
který se používá u všech snímacích filmů. Nový systém má, kromě obvyklých, lidským zrakem
čitelných perforačních čísel, ještě tatáž čísla zakódovaná do čárového kódu ( barkódu ), který lze
odečítat pomocí skenerů, tedy technických prostředků sloužících k přenosu informací do počítačů.
KEYKODE díky tomu umožňuje automatizaci některých prací souvisejících s postprodukčním
zpracováním. (Obdobné skenery čárových kódů se kupříkladu používají na pokladnách
supermarketů.). Uspořádání informací KEYKODE nacházejících se v okraji filmu je znázorněno na obr.
,
Výhodou klíčového kódu je již zmíněná skutečnost, že obsažené informace lze pomocí skenerů
přenášet do počítačů a značnou část prací souvisejících s postprodukčním zpracováním, jako
kupříkladu výpisy čísel KEYKODE obsažených ve filmových kotoučích, či vyhledávání zadaných
perforačních čísel a úseků filmu, zautomatizovat, urychlit a zlevnit. Za výhodu lze považovat také to,
že lidským zrakem čitelná perforační čísla na filmu zůstávají zachována a v případě potřeby je lze
využít kupříkladu ke kontrole.
Další výhodou klíčového kódu je možnost přiřadit k informacím, které nese klíčový kód ještě časový
kód Time Code, kterému se budeme věnovat v dalším odstavci. K přiřazení časového kódu ke
klíčovému kódu obvykle dochází při převodu ( přepisu ) optického obrazu z filmu do elektronické
podoby. Časový kód pak umožňuje sestřih a propojení obrazů zaznamenaných na filmu s obrazy
nasnímanými digitálními kamerami či vygenerovanými na počítačích. Časový kód tak významným
92
způsobem přispívá k propojení „klasických“ filmových technologií s perspektivními elektronickými
technologiemi a umožňuje využití předností obou systémů.
Nevýhodou klíčového kódu je skutečnost, že jím jsou filmy opatřovány již při jejich výrobě a že tedy
nemůže obsahovat aktuální informace, jako je kupříkladu datum a hodina záznamu, číslo filmu, číslo
záběru a podobně. (Tyto informace bývají u klasických filmových technologií zaznamenávány na
známé „klapky“, které jsou snímány filmovou kamerou na začátku každého záběru.) Z tohoto hlediska
je podstatně dokonalejší časový kód (Time Code), který byl zaveden v souvislosti s elektronickým
záznamem obrazu.
Časový kód – Time Code
Ke značnému technickému pokroku v oblasti postprodukčních prací došlo po nástupu televize a
zejména po zavedení magnetického záznamu obrazu. I když se původně jednalo o analogovou
techniku a analogové systémy, vynutila si situace zavedení, svým způsobem výjimečného,
elektronického informačního systému, kterým se stal časový kód - Time Code .
Časový kód je soubor čísel, většinou generovaných již ve snímací kameře a zobrazovaných na ploše
obrazu v průběhu jeho postprodukčního zpracování. Časový kód rovněž umožňuje identifikaci
kteréhokoliv obrazového pole a obsahuje i další, zejména časové informace. Ze všech sfér filmového
a televizního záznamu obrazu a zvuku pravděpodobně žádná jiná nepřinesla do elektronické
postprodukce větší pokrok než časový kód. Časový kód byl původně vyvinut za účelem střihu
videopásků, ale brzy se rozšířil také do oblasti společné synchronizace vícestopých zvukových
rekordérů a videotechnických zařízení, do postprodukčního zpracování televizních programů a stejně
tak do oblasti ozvučování a synchronizace zvuku s obrazem.
Časový kód sestává z dvojic čísel sestavených do skupin, které reprezentují hodiny, minuty, sekundy a
obrazová pole, jako kupříkladu 01:20:17:06. Čítač počítá každých 60 sekund jako jednu minutu a
každých 60 minut jako jednu hodinu. Elektronické snímací kamery jsou vybaveny generátory
časového kódu a jeho čítači jsou vybavena všechna další potřebná zařízení.
Časový kód se přenáší a ukládá na paměťová média společně s obrazem a v masovém měřítku se
využívá při všech postprodukčních pracích.
Výhody časového kódu jsou natolik významné, že se vyskytly snahy o jeho zavedení i do klasických
filmových technologií. Problém, který se nepodařilo překonat, byla nutnost vybavit generátory
časového kódu a příslušnými expozičními zařízeními všechny nové i existující filmové kamery tak, aby
mohly být aktuální časové kódy exponovány na filmové negativy přímo při natáčení. Tohoto úkolu se
ujali někteří výrobci filmových kamer, konkrétně kanadská firma Aaton vyrábějící 16 mm filmové
kamery, která vyvinula tak zvaný Aaton kód a také německá firma ARRI, která přišla s konkurenčním
kódem Arri. Oba tyto kódy se však prosadily jen v omezeném rozsahu.
Ke komplexnímu zavedení časového kódu do ryze filmových technologií však nestačí vybavit jen
filmové kamery. Další, vynucené investice totiž přinášela potřeba vybavit příslušnými snímači
časového kódu i řadu dalších zařízení používaných při postprodukčním zpracování filmů, jako jsou
barevné analyzátory, převíjecí stoly, stahovací stoly, a případně i filmové kopírky, vyvolávací stroje a
další zařízení. Takovýto komplexní projekt zavedení časového kódu do technologie filmové výroby
však byl technicky a finančně natolik náročný, že k jeho realizaci nedošlo. Jen částečnou a
nedokonalou náhradou časového kódu je klíčový kód, který jsme popsali v jednom z předchozích
odstavců.
93
Současné technologie používané při výrobě filmů a audiovizuálních programů
Při současném stavu techniky a technologií při výrobě filmů a audiovizuálních programů použít
v zásadě čtyři technologické postupy, z nichž každý má určité výhody a nevýhody a které se
v praktických podmínkách často i kombinují.
Mezi tyto technologické postupy lze zařadit:
klasický filmový technologický postup se střihem on-line
filmový technologický postup s elektronickým střihem off-line
postprodukční technologii „digitální intermediát“
technologii ryze elektronického - digitálního snímání a postprodukčního zpracování obrazu a zvuku
Klasický filmový technologický postup se střihem on-line
Tento postup se používá od samého počátku kinematografie. Při tomto technologickém postupu se
primární záznam obrazu provádí filmovou kamerou na snímací negativní filmový materiál. Po jeho
fotochemickém zpracování ( vyvolání ) ve filmové laboratoři vznikne originální negativ.
Originální negativ je výchozím materiálem pro veškeré další postprodukční práce. Vyznačuje se
vysokou kvalitou a velmi vysokou informační kapacitou ( vysokou mírou rozlišení ). Obraz je na
originálním negativu zaznamenán analogově a každé obrazové pole originálního negativu tedy
obsahuje úplné obrazové informace. Z vyvolaného originálního negativu se ve filmové laboratoři co
nejdříve vyrobí tak zvaná kopie denní práce, tedy kopie originálního filmového materiálu natočeného
během jednoho natáčecího dne. Kopie denní práce slouží jednak pro kontrolu kvality nasnímaného
materiálu a jednak jako výchozí materiál pro další postprodukční zpracování, zejména pro „umělecký
střih“.
Při klasickém technologickém postupu se střihem on-line slouží jako informační systém pro
postprodukční práce perforační ( stopová ) čísla doplněná informacemi zaznamenávanými na
známých „klapkách“, které jsou nasnímány na začátku každého záběru. Postprodukční práce,
zejména střih, se provádějí on-line, tedy v přímé lince - na filmu. Znamená to, že se skutečně
(nůžkami) stříhají (a následně slepují) úseky filmového pásu.
Střih on-line probíhá ve dvou fázích. V první fázi se provádí „umělecký“ střih ( vzniká při něm pracovní
kopie – serviska ) a ve druhé fázi „technický“ střih ( podle servisky se stříhá – stahuje originální
negativ a to eventuálně včetně duplikátních negativů nesoucích filmové triky a speciální efekty).
Umělecký střih provádí střihač, který je členem tvůrčího štábu. Ke střihu obrazu a synchronizaci
obrazu a zvuku se používají střihací stoly opatřené matnicí pro projekci obrazu a, nejčastěji
magnetickými, zvukovými zařízeními. Při uměleckém střihu se stříhají kopie denních prací.
Na okrajích jednotlivých záběrů použitých v servisce musejí být perforační čísla překopírovaná z
originálních negativů. Při tomto střihu se upravují délky záběrů, záběry se řadí do pořadí
předepsaného scénářem a jednotlivé záběry se slepují do jednoho pásu . Zároveň s obrazem se
stříhají a synchronizují doprovodné zvuky. Výstupem uměleckého střihu je pracovní kopie – serviska,
podle níž se v další etapě, při technickém střihu originálních negativů denních prací, vybírají právě ty
synchrony ( záběry ), jejichž kopie umělecký střihač zastřihl do „servisky“.
94
Technický střih je další fází střihu on-line. Někdy také bývá označován jako „stahování“ negativu.
Provádí se v technické střižně, tj. na pracovišti, které je obvykle součástí filmových laboratoří. Jako
podklad pro technický střih slouží pracovní kopie „serviska“, kterou připravil umělecký střihač. Při
technickém střihu se podle perforačních čísel vyhledávají, vybírají a slepují právě ty úseky originálních
negativů, jejichž kopie umělecký střihač použil v servisce.
Výsledným produktem technického střihu je sestřižený originální negativ, který je výchozím
materiálem pro všechny další práce.
Klasický filmový technologický postup se střihem on-line je zdlouhavý a pracný. Ustupuje a je
nahrazován efektivnějšími a technicky dokonalejšími postupy, které jsou i součástí nových,
progresivních technologických postupů.
Filmový technologický postup s elektronickým střihem off-line
Také při tomto technologickém postupu se primární záznam obrazu provádí filmovou kamerou na
snímací negativní filmový materiál. Po jeho fotochemickém zpracování ( vyvolání ) ve filmové
laboratoři vznikne originální negativ. Poté se obraz z originálního negativu pomocí filmového snímače
– telecine převede – přepíše do elektronické podoby a zaznamená na vhodný nosič. Tento přepis je
pouze přepisem pracovním a z ekonomických důvodů se děje s rozlišením SD ( standard definition ).
V důsledku toho je kvalita obrazu jen na úrovni standardních televizních systémů (NTSC, PAL či
SECAM) a přepis je použitelný pouze k pracovním účelům.
Elektronická verze přepsaného obrazu se následně přenese do paměti výkonného počítače
vybaveného vhodnými programy. Ty pak umožní elektronické postprodukční zpracování vznikajícího
audiovizuálního díla. Postprodukčním zpracováním se v tomto případě rozumí zejména umělecký
střih a synchronizace obrazu a zvuku prováděný uměleckým střihačem obdobně, jako v případě
klasické filmové technologie. Vzhledem k tomu, že se tento elektronický střih provádí na počítačové
stanici „mimo“ hlavní zpracovatelskou filmovou výrobní linku, užívá se pro něj označení střih „off –
line“.
Informačním systémem, který se při těchto pracech používá, je časový kód ( Time code ) doplněný o
klíčový kód ( Keycode ) nasnímaný z výchozího materiálu, tj. originálního negativu. Elektronický střih
off-line střihačům značně urychluje a zjednodušuje práci a přináší jim i řadu dalších výhod. Střihač
může zároveň vidět obraz několika záběrů, ze kterých si může vybírat a se záběry může jednoduše
manipulovat. Může je posouvat dopředu nebo nazpátek, měnit jejich délku, operativně je vkládat do
stříhaného díla, případně je snadno vyjímat a provádět s nimi i takové manipulace, které jsou při
střihu filmových pásů nemyslitelné. Výsledným produktem střihu off-line je jednak videozáznam
sestřiženého audiovizuálního díla, který je obdobou klasické filmové kopie - „servisky“ a jednak tak
zvaná střihací listina EDL ( Edit Decision List) obsahující soubory dat ( časové a klíčové kódy ), které
jsou zapotřebí pro provedení technického střihu ( stažení ) originálního negativu.
Po dokončení elektronického střihu je střihací listina EDL dodána do technické střižny a podle ní se
klasickým filmovým způsobem pořídí (sestřihne či stáhne) sestřižený originální negativ. Všechny další
výrobní kroky se pak provádějí zavedenými filmovými technologiemi.
Elektronický střih off-line značně urychlil a zefektivnil práci uměleckých střihačů. Četnost jeho využití
roste. Metody elektronického střihu byly převzaty i dalšími dvěma progresivními technologiemi,
kterými se budeme podrobněji zabývat v dalších odstavcích.
95
Postprodukční technologie „Digitální intermediát“
Nejprve bychom si měli vysvětlit, co ve filmové branži pojem „Intermediát“ znamená. Nahlédneme-li
do anglicko českého slovníku zjistíme, že protějškem anglického slova „Intermediate“ je české slovo
„meziprodukt“. A s názvem Intermediát či Intermediáty se ve filmařské praxi setkáváme velmi často.
Výchozím materiálem, na kterém vzniká obraz filmového díla, je originální negativ. Filmový pás,
z něhož se divákům v kinech promítají filmy, je filmová kopie. Ovšem pouhý negativ a jeho kopie
k výrobě a distribuci filmů nestačí. Musíme si uvědomit, že v řadě případů se k nasycení poptávky sítě
kin, vyrábějí desítky i stovky filmových kopií. Takovéto mnohonásobné kopírování by filmový
originální negativ bez poškození nesnesl. Filmy jsou také předmětem mezinárodního obchodu.
Zahraniční obchodní partneři si ve většině případů chtějí kopie se svými jazykovými verzemi vyrobit
sami. Majitelé filmů jim pochopitelně originální negativy prodat nemohou. Nezanedbatelným faktem
je také skutečnost, že sestřižené originální negativy mají mimořádnou hodnotu a to jak uměleckou,
tak i finanční. Je do nich totiž „zakleto“ veškeré tvůrčí úsilí a všechny náklady, které byly s natočením
filmu spojeny. Je proto nezbytné pořídit tak zvaný „Zabezpečovací materiál“, který v případě, že
dojde ke zničení či vážnému poškození originálního negativu, originální negativ nahradí. A existují i
další vážné důvody.
Všechny výše uvedené problémy byly ve filmové praxi vyřešeny zavedením tak zvaných „Duplikačních
postupů“ spočívajících v tom, že se ze sestřiženého originálního negativu vyrobí, za použití speciální
filmové suroviny, tak zvaná „Duplikační kopie“. Tato kopie pak slouží jednak jako „Zabezpečovací
materiál“ a jednak jako výchozí materiál pro výrobu libovolného počtu „Duplikátních negativů“. Ty
pak slouží jak k výrobě velkých počtů distribučních filmových kopií pro sítě kin, tak mohou být i
předmětem mezinárodního obchodu. A právě duplikační kopie a duplikátní negativy představují
„meziprodukty“ při výrobě filmů a bývají označovány jako „Intermediáty“. (Intermediátem je však
také speciální filmová surovina určená k výrobě duplikačních kopií i duplikátních negativů.)
Téměř do konce minulého století měly, do té doby užívané televizní normy ( NTSC, PAL a SECAM ), a
videosystémy v porovnání s filmem nedostatečné rozlišení. Počet obrazových bodů – pixelů, které
byly tyto normy schopny zaznamenat, zpracovat, přenést a zobrazit, byl omezený. Pro ilustraci
můžeme uvést, že kupříkladu evropská televizní norma PAL pracuje s 576 řádky (tedy pixely) na výšku
obrazu, který má poměr stran 3 : 4. Ve vodorovném směru se zobrazuje 720 pixelů. (Americká norma
NTSC využívá ještě menší počet pixelů.)
V odborné literatuře se uvádí, že rozlišení filmového obrazu promítaného v běžném kině z distribuční
kopie šíře 35 mm obnáší ve vodorovném směru cca 1 500 obrazových bodů. ( Pozor !! tento údaj platí
pro obraz promítaný z distribuční filmové kopie. Rozlišení primárního filmového obrazu – negativu
zaznamenaného přímo ve filmové kameře, je několikanásobně větší). Při stejném poměru stran
obrazu 3 : 4 (klasický filmový formát Academy ) je to cca 1 150 pixelů na výšku obrazu. Z tohoto
porovnání vyplývá, že počet obrazových bodů zobrazovaných na ploše obrazu v kině je v porovnání
s normou PAL cca čtyřnásobný.
K určité změně elektronického obrazu z hlediska jeho rozlišení došlo na přelomu sedmdesátých a
osmdesátých let. Japonská společnost NHK v té době vyvinula a zavedla novou televizní normu s
označením HDTV či HD (High Definition Television ). Tato norma byla od samého začátku
koncipována tak, aby se její obraz z hlediska rozlišení dostal na úroveň srovnatelnou s obrazem
promítaným z filmové kopie šíře 35 mm. V případě HDTV byl rovněž změněn poměr stran obrazu na 9
: 16 (1 : 1,77). Rozlišení obrazu HDTV činí 1 080 x 1 920 obrazových bodů a je tedy s rozlišením obrazu
promítaného z filmu srovnatelné. Pokud se totiž obraz s parametry HDTV pomocí videoprojektoru
promítá, jeho rozlišení vlivem nedokonalosti promítací optiky také částečně poklesne.
96
V inkriminovaném období se, rovněž v masovém měřítku, začala prosazovat digitalizace obrazu, která
přinesla do té doby netušené možnosti.
Počátkem devadesátých let byly technologie, zejména digitální a počítačová technika, přivedeny na
tak vysokou úroveň, že to firmě Kodak umožnilo vývoj nové, progresivní metody výroby filmů a
audio-vizuálních programů. Jedná se o technologii, která spojuje výhody filmového negativu jakožto
snímacího média s vysokou informační kapacitou, velkou dynamikou a některými důležitými
speciálními vlastnostmi, s výhodami digitálního zpracování obrazu a jeho elektronické postprodukce.
Pro tuto novou technologii bylo zavedeno označení „Digitální Intermediát“.
Princip technologie „Digitální Intermediát“ spočívá v tom, že k primárnímu nasnímání obrazu se
použije filmový negativ. Tento negativ se běžným způsobem vyvolá a obraz z negativu se pomocí
speciálního skeneru s vysokým rozlišením zdigitalizuje. Veškeré další postprodukční práce, jako je
sestřih obrazu a zvuku, realizace triků a speciálních efektů, stejně jako počítačové animace a
generování obrazů na počítačích se dějí digitálně v elektronické doméně. V této souvislosti stojí za to
připomenout, že při elektronickém zpracování v rámci technologie „Digitální Intermediát, umělecký
střih s technickým střihem srůstá. Digitálně se tedy provádějí všechny nezbytné elektronické práce a
zpracovávají meziprodukty - Intermediáty. Po dokončení a schválení hotového díla je jedním
z výstupů filmový duplikátní negativ z něhož pak lze běžnými laboratorními postupy vyrábět filmové
distribuční kopie pro běžná kina. Pro realizaci technologie „Digitální Intermediát“ bylo nezbytné
vyvinout speciální skenery s vysokým rozlišením a stejně tak speciální expoziční zařízení umožňující
naexponování ( „vypálení“ ) digitálně zpracovaného obrazu na film. Na začátku i na konci
technologického řetězu „Digitální Intermediát“ je tedy film. Na obrázku č. 29 je znázorněn příklad
zjednodušeného schématu pracovních toků technologie „Digitální Intermediát“
Obr.. Digitální Intermediát – zjednodušené schéma technologických toků
97
V předchozím textu jsme se několikrát zmínili o „vysokém rozlišení obrazu“. Uvedli jsme, že zavedené
televizní normy (NTSC a PAL) mají rozlišení omezené a to bývá označováno jako rozlišení SD ( Standard Definition ). Prostor jsme věnovali také nové televizní normě HDTV (případně HD). V souvislosti
se zavedením technologie „Digitální Intermediát“ však vznikly ještě další digitální obrazové standardy,
které bývají podle počtu obrazových bodů na šířku obrazu označovány jako 2K, 4K, 6K a 8K . Tyto
standardy jsou pokládány za plné filmové rozlišení. Tak kupříkladu obrazový standard označovaný
jako 2K má více než 2 000 ( 2 kila) obrazových bodů na šířku obrazu. Standard 2K je, podle této
představy, z hlediska rozlišení srovnatelný s filmovou kopií šíře 35 mm a standard 6K s originálním
negativem. Další informace týkající se obrazových standardů s vysokým rozlišením jsou uvedeny
v kapitole „Nové technologie“.
V této souvislosti stojí za zmínku skutečnost, že při použití technologie „Digitální Intermediát“ se
veškeré práce a manipulace s digitalizovaným obrazem provádějí s úplnými daty bez jakékoliv
komprese. To klade velmi vysoké nároky na výkonnost nasazených počítačů, kapacitu kanálů pro
přenosy dat a také na kapacitu digitálních pamětí.
Technologie „Digitální Intermediát“ umožnila zavést do procesu výroby filmů pro kina
plnohodnotnou digitální technologii a to již počátkem devadesátých let, tedy v době, kdy ještě
neexistovaly digitální kamery s dostatečným rozlišením, ani dostatečně výkonné a kvalitní digitální
projektory.
Rychlost digitálních skenerů s vysokým rozlišením a stejně tak rychlost expozičních zařízení, byla
zpočátku malá. Kupříkladu naskenování jediného obrazového pole z negativu trvalo i několik vteřin a
cena byla velmi vysoká. Sekvence pořízené technologií „Digitální Intermediát“ se proto omezovaly
třeba jen na několik málo minut, v jejichž rámci byly prezentovány digitálně vytvořené speciální
efekty. (Příkladem takovéhoto uplatnění mohou být kupříkladu úspěšné filmy „Jurský park“ nebo
„První rytíř „.) Postupem času se však výkonnost základních výrobních zařízení zvýšila a cena za
zpracování klesla. V současné době se již touto technologií vyrábějí celé hrané filmy. Doposud byly
v celém světě technologií „Digitální Intermediát“ vyrobeny stovky filmových titulů.
Technologie ryze elektronického snímání a postprodukčního zpracování filmového obrazu a zvuku
Tato technologie je logickým vyústěním mnohaletého vývoje. Oproti dosavadním způsobům
záznamu, zpracování a prezentace audiovizuálních děl, tedy pohyblivých obrazů, z ní zcela mizí
použití filmu jakožto záznamového média pracujícího na fotochemických principech. Podmínkami,
které jsou naprosto nezbytné pro úspěšné prosazení nové elektronické technologie, je dosažení
stejných nebo překonání technických, kvalitativních a ekonomických parametrů, jakých se dosahuje
při použití filmu jakožto záznamového a prezentačního média.
Elektronické snímání, zpracování a prezentování pohyblivého obrazu není nic nového. Již po desítky
let se ke snímání obrazu používají elektronické televizní kamery a kamkordéry a k jeho zobrazování
slouží televizní obrazovky a videoprojektory. Tyto metody již před poměrně dlouhou dobou pronikly i
do amatérské oblasti. Vesměs se ale jednalo o užívání televizních norem s rozlišením SD (Standard
Definition, tj, NTSC či PAL) nebo ještě slabších. K zásadnímu obratu ve snahách o zdokonalení
technických parametrů elektronických kamer a dalších technických zařízení došlo po zavedení
systému HDTV, které prokázalo, že lze vytvořit elektronické video systémy, který se svými parametry
profesionálnímu filmu šíře 35 mm vyrovnají.
98
V současné době již existují digitální „filmové“ kamery, které umožňují snímání s vysokým rozlišením
a mají dynamický rozsah srovnatelný s filmovou snímkovou surovinou nebo ji, z hlediska zmíněných
vlastností, dokonce převyšují. Problematika elektronické postprodukce digitalizovaných obrazů byla
vyřešena v rámci technologie „Digitální Intermediát“. Tato technologie poskytuje také možnost
vyrábět z primárních záznamů pořízených digitálními kamerami filmové distribuční kopie pro
standardně vybavená kina. Byly rovněž vyvinuty digitální videoprojektory, v hromadném měřítku jsou
ve světě zaváděna digitální kina a na datové bázi se rozbíhá distribuce digitalizovaných filmů do
digitálních kin.
Je možné konstatovat, že už nic nestojí v cestě masovému přechodu na úplnou digitalizaci výroby,
digitalizaci postprodukčního zpracování a digitální prezentaci audiovizuálních programů.
DIGITALIZACE ANALOGOVÝCH SIGNÁLŮ
V současné době se velmi často, zejména v souvislosti s problematikou záznamu, zpracování a šíření
audiovizuálních programů, setkáváme s termínem „digitalizace“. Co vlastně digitalizace je, čím se
vyznačuje a jaké přináší výhody? Abychom si mohli odpovědět na tyto otázky, musíme si vysvětlit, co
znamenají pojmy digitalizace a „analogové signály“ ( analogie – obdoba ) a jaké vlastnosti analogové
a digitalizované signály mají.
Pro zjednodušení a usnadnění výkladu se v první fázi budeme zabývat elektrickými analogovými
signály reprezentujícími zvuky.
Zvuk je mechanické, podélné vlnění šířící se ze zdroje zvuku hmotným prostředím. Tímto prostředím
může být vzduch, voda či pevné látky (ve vakuu se zvuky nešíří). Zmíněné hmotné prostředí se při
průchodu zvukových vln zhušťuje a zřeďuje v rytmu procházejících zvukových vln – mění se akustický
tlak. Zvukové vlny se přitom prostředím šíří ve formě kulových vlnoploch. Vstoupí-li zvukové vlny do
boltce lidského ucha, rozkmitají ušní bubínek a vyvolají podráždění některých orgánů vnitřního ucha.
Výsledkem je zvukový vjem – člověk slyší zvuk.
Jestliže zmíněné akustické vlny dopadnou na membránu mikrofonu, který je v podstatě akusticko –
elektrickým měničem, membrána mikrofonu se mechanickým působením zvukových vln rozkmitá
v magnetickém poli a mikrofon vygeneruje elektrický signál. Vlastnosti tohoto signálu jsou
elektrickou analogií – obdobou akustického signálu (zvuku), který na mikrofon dopadá, jedná se tedy
o analogový signál. Popisovaný děj je schematicky znázorněn na obr.
akustické vlny dopadající
na mikrofon
elektrický analogový signál
vytvářený mikrofonem
analogově - digitální A/D
převodník
Obr.. Princip vzniku analogového elektrického signálu v mikrofonu
99
Hlavním rysem analogového elektrického signálu jsou tedy změny jeho napětí v čase. Graficky se
elektrický analogový signál zobrazuje jako křivka v grafu, na jehož svislou osu se vynáší velikost napětí
(amplituda – rozkmit signálu) a na vodorovnou osu pak časové jednotky. Analogové signály se
zaznamenávají mechanicky (gramofonové desky), magneticky (magnetofonové pásky), nebo
fotograficky (analogový, fotografický záznam zvuku na filmu). Příkladem analogového záznamu zvuku
je plochový fotografický záznam na filmových kopiích (viz obr. č. 31.). Větší amplituda (rozkmit a tedy
hlasitost) tohoto signálu je zaznamenána jako širší průsvitná plocha záznamu, ze které se při
promítání signál snímá úzkou štěrbinou v budiči zvuku projektoru. Časovou osou je pak podélná osa
filmového pásu. Vysoké tóny jsou zaznamenány jako vyšší a nízké tóny jako nižší četnost změn
rozkmitu zaznamenaného signálu. Změny napětí signálu se vyjadřují v Hertzech ( Cyklech ) za
jednotku času, obvykle za sekundu.
Analogové signály se v současné době uplatňují ve filmu, televizi, rozhlase a dalších oblastech.
Objem jejich aplikací však klesá a jsou nahrazovány signály digitálními. Je tomu tak proto, že mají
některé nevýhody, které se projevují při jejich zpracování, záznamech, kopírování a přenosech. Při
těchto operacích totiž často, z různých důvodů, dochází ke zkreslení velikosti amplitudy, tvaru signálu
a vnášení dalších defektů, jako jsou kupříkladu nežádoucí šumy. To má za následek někdy i značné
zhoršení kvality reprodukce signálu. Situace se stává kritickou zejména v případech, kdy se signály
vícenásobně kopírují nebo přenášejí ne zcela vhodnými záznamovými a přenosovými prostředky.
Jedním z příkladů může být kvalita reprodukce zvuku z jeho analogového fotografického záznamu na
filmových kopiích šíře 16 mm. Tento formát totiž, v důsledku relativně malé posuvné rychlosti
filmového pásu při promítání (cca 183 mm/s) a některých vlastností filmu (zejména ostrost) v
optimálním případě umožňuje přenos a reprodukci zvukových kmitočtů maximálně 6 000 Hz. Vyšší
tóny při reprodukci zvuku z 16 mm filmových kopií tedy zákonitě chybí, zvuk je zkreslen. Obdobou je
rozhlasové vysílání na dlouhých či středních vlnách.
Za typického představitele záznamu analogového akustického signálu, který nám jej pomůže
zviditelnit, můžeme považovat analogový fotografický záznam zvuku na filmových kopiích, který je
znázorněn na obr.
amplituda ( rozkmit )záznamu
časová osa – směr pohybu filmu při snímání
obr.. příklad analogového fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích
Digitalizace elektrických analogových signálů
Cestou k odstranění uvedených nevýhod je digitalizace elektrických analogových signálů. Při
digitalizaci se v krátkých časových intervalech vyhodnocuje velikost napětí ( amplituda ) analogového
signálu a zjištěné hodnoty se převádějí na čísla vyjádřená v binární, dvojkové soustavě. Tato čísla se
nadále přenášejí, zpracovávají a zaznamenávají. Vhodnou kombinací binárních čísel - jedniček a nul,
lze totiž vyjádřit jakékoliv číslo, které obvykle zapisujeme v desítkové soustavě. Není tedy nutno
používat deset číslic (nulu až devítku), postačují pouze nuly a jedničky (tedy číslice, se kterými pracují
počítače). Odběr vzorků velikostí rozkmitu analogového signálu se nazývá vzorkování ( sampling )
100
a pro jeho četnost při digitalizaci se používá názvu vzorkovací kmitočet. Dalším krokem, který se při
digitalizaci signálu používá, je vyhodnocování těchto vzorků, čili kvantizace (mírou kvantizace je
depth-hloubka signálu, či resolution - rozlišení ). Je to velikost digitálních čísel, kterými se vyjadřuje
maximální amplituda ( rozkmit ) analogového signálu.
K digitalizaci signálu se používají tak zvané A/D (analogově / digitální) převodníky. Vzniklý digitální
signál, který je řadou binárních čísel, se pak zpracovává, přenáší, a zaznamenává a lze z něj pomocí
digitálně / analogového převodníku ( D/A převodník) rekonstruovat, to je opětně vytvořit analogový
signál, který je obdobou původního, nezkresleného analogového signálu (viz obr. č. 32). Z výše
uvedeného výkladu je zřejmé, že shoda rekonstruovaného analogového signálu s původním signálem
je tím dokonalejší, čím vyšší je vzorkovací kmitočet a čím jemnější je použitá kvantizace. Vzorkovací
kmitočet přitom musí být nejméně dvojnásobkem nejvyššího požadovaného kmitočtu
digitalizovaného analogového signálu. V případě digitalizace zvukových signálů určených k
profesionálním účelům se dnes obvykle používá vzorkovací kmitočet 48 kHz, tedy více než
dvojnásobek nejvyššího slyšitelného kmitočtu. Při digitalizaci zvukových signálů se obvykle používá
kvantizace 16 bitů, což odpovídá rozdělení maximální amplitudy analogového signálu do více než 65
tisíc jemných stupínků vyjádřených v binárních číslech. (Některé nové zvukové standardy mají
vzorkovací frekvenci i kvantizaci ještě vyšší.)
Digitalizace elektrických signálů přináší řadu výhod a proto se stále více používá v audio-vizuální
technice ( k přenosům a záznamům obrazu a zvuku ), výpočetní technice a informatice, komunikační
technice a řadě dalších oborů. Princip digitalizace analogového signálu je zřejmý z obrázku č. 32
vzorkování s hrubším rozlišením
analogově / digitální převodník
vzorkování s jemnějším rozlišením
Digitálně / analogové – D/A převodníky
101
Digitalizované signály lze bez zkreslení a poklesu kvality přenášet pomocí kabelových sítí nebo
satelitního vysílání, ukládat do digitálních počítačových pamětí či na separátní paměťová média,
kterým mohou být kompaktní disky všech typů (disky CD, DVD či Blu-Ray ) nebo magnetická či jiná
média pracující třeba i na dosud neznámých principech nebo využívat při digitální postprodukci
audiovizuálních programů.
Již jsme se zmínili o tom, že se digitalizované signály používají v audiovizuální technice, výpočetní
technice, informatice, komunikační technice a v řadě dalších oborů. Není přehnané tvrzení, že se
digitalizace stala jednou z nejdůležitějších technických inovací závěru dvacátého století.
Díky digitalizaci dnes můžeme sledovat stovky televizních kanálů, používat digitální fotoaparáty a
videokamery, využívat výhod mobilních telefonů, internetu a GPS, abychom uvedli alespoň některé
z možných aplikací digitalizace.
A Analogově
PREZENTACE A ŠÍŘENÍ AUDIOVIZUÁLNÍCH PROGRAMŮ
Prezentací a šířením audiovizuálních programů se v této souvislosti rozumí jejich promítání na
projekční plochy či jejich zobrazování prostřednictvím televizních obrazovek nebo jiných zobrazovacích
zařízení a to včetně reprodukce souvisejících zvukových záznamů. Nedílnou součástí prezentace a
šíření audiovizuálních programů jsou také způsoby jejich distribuce.
Distribuce filmových kopií
Nejstarší a v podstatě také nejkomplikovanějším způsobem distribuce audiovizuálních děl je fyzické
zasílání jejich nosičů, kterými jsou v naprosté většině případů filmové kopie. Hovoříme-li o filmových
kopiích, měli bychom si uvědomit, že slovo kopie v této souvislosti nemá ani v nejmenším pejorativní
nádech. Při klasickém primárním snímání filmů se totiž obraz zaznamenává na filmový negativ, který
převrací jasy jednotlivých ploch snímané scény a rovněž tak jejich barvy. Tak kupříkladu nejsvětlejší
plocha předmětu snímku, kterou může být bílý sníh, bude na negativu zaznamenána jako plocha
nejtmavší, obraz modré oblohy bude mít na negativu žluté zabarvení a podobně. Originální obrazový
záznam, kterým je filmový negativ, tedy není vhodný pro pozorování lidským zrakem. Teprve kopie
originálního negativu, která v principu opět převrací jasy a barvy předlohy ( negativu ), se svými jasy a
barvami podobá snímané scéně a lze ji promítat divákům.
Filmová kopie šíře 35 mm hraného filmu, jehož trvání v minutovém vyjádření činí kupř.100 minut, má
čistou délku 2 850 metrů. K této délce je nutno připočíst ještě délku tak zvaných startovacích a
koncových pásů, které jsou na začátcích a koncích každého z distribučních dílů. Jediný svitek filmu o
délce cca 3 000 m by byl rozměrný, těžký a zranitelný a nebyl by vhodný pro zasílání veřejnými
přepravními prostředky jako je pošta či letecká nebo automobilová doprava. Filmové kopie se proto
zhotovují ve formě tak zvaných distribučních dílů, jejichž délka je cca 600 m a zasílají se v několika
kontejnerech obsahujících obvykle 3 distribuční díly. Výše uvedená filmová kopie o čisté délce 2 850
m by tedy sestávala z pěti distribučních dílů umístěných ve dvou kontejnerech.
102
Způsoby promítání filmových kopií v kinech
Promítací kabiny starších kin bývají obvykle osazeny dvěma promítacími stroji, kterými jsou střídavě
promítány liché a sudé distribuční díly filmových kopií. Každý z distribučních dílů je před koncem
dějové části opatřen tak zvanými prolínacími značkami. Jedná se o značky umístěné v pravém horním
rohu obrazu, které mají tvar čtverečku a kolečka. Promítač si při promítání, kupř. 1. distribučního dílu
levým promítacím strojem, založí do pravého stroje 2. distribuční díl a tento stroj připraví k rozjetí. Při
dobíhání prvního distribučního dílu pak pečlivě sleduje promítaný obraz. Jakmile se v pravém horním
rohu obrazu objeví první ( startovací ) značka, stisknutím tlačítka pravý projektor rozjede. Poté se
objeví druhá ( prolínací ) značka, načež promítač obraz „prolne“. Při prolnutí se zacloní promítací
světlo dobíhajícího levého projektoru a odcloní promítací světlo projektoru, který se právě rozjel.
Zároveň se také přepne reprodukce zvuku z levého projektoru na projektor pravý. Tento děj se
postupně opakuje i při promítání dalších distribučních dílů. Pracuje-li promítač pečlivě, diváci vůbec
nezaznamenají, že je jim film promítán dvěma promítacími stroji.
Stejně jako v řadě dalších oborů, také při promítání se prosadila automatizace. Kromě „ručního“
prolínání, které jsme popsali v předchozím odstavci, se uplatňuje i prolínání automatické. Kromě výše
uvedených prolínacích značek se pro účely automatického prolínání opatřují distribuční díly filmových
kopií hliníkovými samolepicími foliovými značkami. Promítací stroje jsou opatřeny radiofrekvenčními
snímači a související elektronikou, která zajišťuje automatické prolínání. Na obr. je znázorněn
standardní filmový projektor a projektor s velkokapacitními odvíjecími a navíjecími cívkami
Obr. Standardní filmový projektor 35 mm a projektor s velkokapacitními odvíjecími a navíjecími
cívkami
Výše uvedený systém promítání pomocí dvojice projektorů je výhodný zejména v kinech, která
filmovou kopii promítají pouze několikrát, tedy v sídlištích či lokalitách s nepříliš početným osídlením.
Promítací kabiny v multikinech mívají v promítacích kabinách pro každý z promítacích sálů zpravidla
jediný promítací stroj. Tento projektor však musí mít velkokapacitní odvíjecí a navíjecí cívky, nebo
musí být doplněn talířovým zařízením. Filmovou kopii, která se bude promítat jedním projektorem, je
však nutno předem připravit. Tato příprava spočívá v tom, že se na speciálním přípravném stole od
103
všech distribučních dílů oddělí startovací a koncové pásy a distribuční díly se slepí do jednoho svitku.
Tento svitek se umístí na výše zmíněné talířové zařízení, které mívá několik kruhových talířů o velkém
průměru, umístěných nad sebou. Při promítání se kopie z jednoho talíře odvíjí, prochází promítacím
strojem a na další talíř se navíjí. Alternativou je použití projektoru s velkokapacitními cívkami. Vlastní
promítání z jediného projektoru je jednodušší, není třeba prolínat. Příprava filmové kopie k promítání
jedním projektorem je však pracná a časově náročná a vyplatí se tehdy, bude-li kopie v tomtéž kině či
multikině promítána mnohokrát. Po skončení promítání a před odesláním kopie do dalšího kina je
nutno kopii uvést do předešlého stavu, to je rozdělit ji do distribučních dílů a k těmto dílům připojit
původní starty a koncové pásy.
Na obr.. je znázorněno talířové zařízení užívané při promítání jedním projektorem.
Filmové projektory (promítací stroje)
Také filmové projektory prošly v průběhu existence kinematografie dlouhým vývojem a dosáhly
vysoké technické úrovně a trvanlivosti. Účelem této publikace však není podrobný popis principů,
konstrukce a provedení filmových projektorů a proto se zmíníme jen o několika jejich důležitých
částech.
Obrazová promítací hlava je základním technologickým celkem filmového projektoru. Součástí
promítací hlavy je filmová dráha s promítacím okénkem, strhovací mechanismus, rotující clona,
promítací objektiv a soustava ozubených transportních válečků s přítlačnými a vodicími kladkami.
Filmovou drahou je promítaný film transportován přerušovaně ( krokově ), frekvencí 24
(25)
obrázků za sekundu. Přerušovaný transport filmového pásu zajišťuje strhovač – ozubený váleček
zabírající přesnými zuby do perforace promítaného filmu. Strhovač je umístěn pod filmovou drahou,
a je poháněn mechanizmem Maltézského kříže. Ve filmové dráze projektoru se nachází promítací
okénko, které svým tvarem vymezuje formát promítaného obrazu. Do promítacího okénka se
z lampové skříně přivádí silný světelný tok, který prosvětluje promítaný film a prostřednictvím
promítacího objektivu zobrazuje jeho obrázky na promítací plochu. Rotující clona, která je další
důležitou součástí promítací hlavy, přerušuje světelný tok dopadající do promítacího okénka v době,
kdy je film posunován o další obrazové pole a kdy je tedy film v pohybu. Filmové kopie se sice
promítají frekvencí 24 ( 25 ) obrázků za sekundu, každý obrázek se však promítá dvakrát. Účelem
tohoto opatření je potlačit při promítání tak zvaný intermitentní efekt, který způsobuje, že diváci
mohou pociťovat blikání promítaného obrazu. Dvojí promítnutí každého obrazového pole zajišťuje
právě rotující clona, která je proto dvoukřídlá. Otáčky rotující clony musí být přesně synchronizovány
s činností strhovače.
104
Součástí filmového projektoru je také lampová skříň, která je zdrojem promítacího světla. Vlastním
zdrojem světla v lampové skříni je xenonová výbojka, která poskytuje vysoký světelný výkon a
vyznačuje se velkou energetickou účinností. Světlo vyzařované xenonovou výbojkou je pomocí
eliptického zrcadla a případně i dalších optických členů zaměřeno do promítacího okénka a obrázky
zaznamenané na filmu promítá na projekční plochu.
Dalšími důležitými částmi projektoru jsou zařízení pro reprodukci doprovodného zvuku. Filmové
kopie jsou, kromě obrazu, také nosiči optických ( fotografických ) zvukových záznamů a to jak
analogových, tak i digitálních. Projektory proto musí být pro reprodukci zvuku vybaveny
odpovídajícími snímači.
Ke snímání analogového záznamu zvuku jsou filmové projektory vybaveny budičem zvuku, který
konvertuje optický signál modulovaný fotografickým záznamem na filmové kopii v signál elektrický.
Tímto signálem jsou po jeho zesílení a úpravách napájeny reproduktorové soustavy umístěné
v hledišti kina. Analogové fotografické záznamy zvuku na filmových kopiích mohou být jednostopé,
v tom případě jsou určeny pouze k monofonní reprodukci zvuku v kině, nebo dvoustopé. Dvoustopé
záznamy umožňují i ambiofonní či surround reprodukci zvuku při níž reprodukované zvuky
„obklopují“ diváky. Budiče zvuku jsou proto uzpůsobeny ke snímání buď z jednostopých, nebo
dvoustopých analogových záznamů zvuku.
Od osmdesátých let jsou filmy ozvučovány také digitálně a filmové kopie tedy jsou i nosiči digitálních
záznamů zvuku. Filmové projektory proto musí být vybaveny odpovídajícími digitálními zvukovými
snímači. Problematika digitálního ozvučení filmů v kinech je značně široká a podrobnější informace
jsou obsaženy v kapitole věnované „ Novým technologiím“.
Soustava ozubených válečků s přítlačnými a vodicími kladkami je další nezbytnou součástí
obrazových promítacích hlav a budičů zvuku filmových projektorů. Ozubené válečky jsou na obvodu
opatřeny přesně tvarovanými zuby, které zapadají do perforace filmového pásu a transportují jej
promítacím strojem. Přítlačné a vodicí kladky přidržují film na ozubených válečcích a zajišťují jeho
spolehlivý průchod strojem. Za součást transportního systému je možné pokládat také odvíjecí a
navíjecí cívky nacházející se nad a pod promítací hlavou, případně i velkokapacitní cívky, které bývají
umístěny po stranách projektorů.
Kina a multikina
Po zavedení kinematografie se provozování kin stalo lukrativním byznysem. Ve městech i na venkově
bylo vybudováno mnoho kin a to jak kin jednoduchých, tak i honosných kinopaláců. Původně
provozovaná kina byla jen jednosálová. Koncem dvacátého století se však přístup k provozování kin
podstatně změnil. Začala být budována multikina ( multiplexy ), jejichž součástí je několik kinosálů.
V každém z kinosálů se obvykle promítá jiný film, takže si diváci mohou vybrat. Některé z těchto sálů
jsou velkokapacitní, jiné mají sedadla jen pro několik desítek návštěvníků a promítají se v nich filmy, o
něž se zajímají jen omezené okruhy diváků. Filmové programy jsou do sálů o různé kapacitě
nasazovány podle diváckého zájmu. Multikina se obvykle budují jako součást nákupních a zábavních
center koncipovaných tak, aby v nich celé rodiny mohly zábavou a nákupy trávit celé dny volna.
V posledních letech jsou v některých kinosálech multikin filmové projektory nahrazovány digitálními
videoprojektory a vznikají tak projekce označované jako digitální kina, tedy D-cinema. ( D-Cinema –
viz dále).
105
Elektronická prezentace obrazu
Elektronické zobrazovací jednotky a videoprojektory
K prezentaci elektronicky zaznamenaných obrazů mohou sloužit obrazovky a zobrazovací panely
nebo také videoprojektory a dataprojektory. Mezi důležité parametry těchto zobrazovacích jednotek
patří:
velikost prezentovaného obrazu
rozlišení
kontrast zobrazení
zobrazovací frekvence a způsob zobrazování
světelný výkon
barevnost ( barevný prostor )
Jako měřítko velikosti prezentovaného obrazu v případě obrazovek a zobrazovacích panelů se
obvykle používá délka úhlopříčky obrazu, která se udává v anglických palcích nebo v centimetrech.
V případě videoprojektorů a dataprojektorů je možná velikost promítaného obrazu závislá na
světelném výkonu projektoru, promítací vzdálenosti a délce ohniska promítacího objektivu.
Jako míra rozlišení ( definition ) elektronicky prezentovaných obrazů se obvykle používá počet
obrazových bodů ( pixelů ), které jsou zobrazovány na šířku obrazu, případně na jeho plochu. Ke
specifikaci míry rozlišení se používají také zkratky ( SD - Standard Definition ; HD – High Definition ;
2K - 2000 pixelů na šířku obrazu, 4K – 4000 pixelů a podobně ). Čím větší je rozlišení, tím větší obraz
lze zobrazovat pozorovatelům nebo z čím menší vzdálenosti lze obraz sledovat aniž by byli diváci
rušeni strukturou obrazu.
Kontrast zobrazování (maximální rozdíl mezi nejtmavšími a nejsvětlejšími částmi obrazu) je velmi
důležitým parametrem zejména v případech, kdy má být obraz prezentován divákům za ne zcela
optimálních podmínek, kupříkladu při denním světle. Udává se jako poměr dvou čísel, kupř.
1 : 1000
Zobrazovací frekvencí a způsobem zobrazování se v této souvislosti rozumí počet snímků, případně
půlsnímků, zobrazovaných v průběhu každé sekundy. Standardní obrazová frekvence televizní normy
PAL činí 25 snímků či 50 půlsnímků za sekundu. V případě normy NTSC je to 30 snímků či 60
půlsnímků. Forma zobrazování půlsnímků sestávajících střídavě z lichých a sudých řádků je
označována jako prokládané ( interlaced ) řádkování. Jsou-li zobrazovány úplné snímky, hovoří se o
zobrazování ( řádkování ) progressiv. K potlačení blikání obrazu jsou pro náročné zákazníky dodávány
také televizory s obrazovou frekvencí 100 Hz. (Každý snímek se zobrazuje 2x.)
Světelný výkon je parametr, s nímž se setkáváme v souvislosti s videoprojektory a data-projektory.
Měřítkem této veličiny je světelný tok vyzařovaný projektorem na promítací plochu. Jednotkou
světelného toku je 1 lumen. Na světelném toku projektoru je závislá velikost obrazu, který je možno
daným projektorem promítat.
Barevný prostor zobrazovacích systémů je dalším důležitým parametrem, kterému bychom se měli
věnovat podrobněji. Na tomto parametru totiž závisí paleta barev, které je možné daným systémem
zobrazovat. Jedním ze způsobů, který se často používá ke specifikaci a hodnocení barev, je diagram
chromatičnosti CIE vypracovaný mezinárodní komisí pro osvětlování v Paříži. Diagram je tvořen
106
křivkou barev vepsanou do pravoúhlé souřadnicové sítě x,y. Tato křivka má tvar podkovy a na jejím
obvodě se nacházejí syté spektrální barvy specifikované odpovídajícími vlnovými délkami. Na spojnici
mezi barvou modrou a červenou se nacházejí barvy purpurové. (Tyto barvy se ve spektru nevyskytují,
lze je však mícháním modré a červené barvy připravit.) Uprostřed diagramu, na souřadnicích 0,33 x a
0,33 y se nachází bílá. Nejsytější spektrální barvy jsou na obvodě křivky, směrem k bílé sytost barev
klesá. Diagram chromatičnosti CIE je znázorněn na obr.
Elektronická zobrazovací zařízení a to ať už jde o obrazovky nebo videoprojektory, vytvářejí barevný
obraz aditivním mísením základních ( primárních ) barev, červené ( R ), zelené ( G ), a modré ( B ).
Tyto barvy jsou technicky realizovány pomocí luminoforů nebo barevných filtrů. Barvu světla
vyzařovaného každým z luminoforů nebo propouštěného každým z filtrů lze specifikovat udáním
jejích souřadnic x a y v diagramu chromatičnosti CIE. Všechny barevné tóny, které se mísením výše
zmíněných tří primárních barev dají připravit, leží na ploše trojúhelníka vepsaného do diagramu
chromatičnosti CIE, na jehož vrcholech se nacházejí zmíněné tři reálné základní barvy. Z výše
uvedených skutečností vyplývá, že čím více se blíží body reprezentující reálné barvy luminoforů
(nebo filtrů) sytým barvám spektrálním ( červené, zelené a modré), tedy vrcholům a obvodu křivky,
tím větší je plocha vepsaného trojúhelníka a tím sytější a dokonalejší barvy lze daným systémem
vytvářet. Tvar a plochu tohoto trojúhelníka lze považovat za tzv. barevný prostor. Různí výrobci
obrazovek a projektorů mohou používat různé luminofory a filtry a v důsledku toho se od sebe může
reprodukce barev týchž obrazů na různých zobrazovacích zařízeních lišit.
RGB
CMY
RGB
CMY
Obr. Barevné prostory R,G,B a C,M,Y v diagramu chromatičnosti CIE
Jiným způsobem vytváří barvy film. Barevné obrazy na filmu vznikají subtraktivním mísením ( tzv.
odečítacím způsobem). Princip tohoto způsobu spočívá v tom, že se od bílého světla odečítají
základní barvy a to pomocí doplňkových barev realizovaných barvivy doplňkových barev obsaženými
v jednotlivých emulzních vrstvách třívrstvých barevných filmů. Doplňkové barvy jsou azurová ( Cyan ),
purpurová ( Magenta ) a žlutá ( Yellow ). Také v tomto případě platí zákonitosti popsané v souvislosti
s aditivním mísením barev. Barevný prostor filmu se od barevného prostoru realizovaného
elektronickými systémy liší.
107
Obrazovky a monitory
Obrazovky CRT
Jednou ze základních podmínek nezbytných pro zavedení televize a všech dalších podobných
obrazových systémů, byla existence vhodné zobrazovací jednotky. První takovouto jednotkou, která
se masově rozšířila, se stala televizní obrazovka označovaná jako CRT ( Catode Ray Tube ) pracující na
principu katódové trubice. Barevná obrazovka CRT je duté skleněné těleso, z něhož je vyčerpán
vzduch. Přední strana obrazovky je tvořena stínítkem, na jehož vnitřní straně jsou naneseny tři druhy
luminoforů, speciálních látek, které se, po vybuzení dopadajícími elektrony, barevně rozzáří. Jeden
z luminoforů vyzařuje červené ( R ), druhý zelené ( G ) a třetí modré ( B ) světlo. Jednotlivé luminofory
se na stínítku nacházejí ve formě bodů na vrcholech drobných trojúhelníků (obrazovky typu delta),
nebo ve formě svislých proužků (obrazovky „In line“). Na protilehlé straně obrazovky jsou tři
elektronové trysky, které emitují paprsky elektronů. (Jedna z těchto trysek generuje na stínítku
červenou, druhá zelenou a třetí modrou obrazovou složku. Aditivním mísením těchto tří barev vzniká
na stínítku jediný, plně barevný obraz.) Na hrdle obrazovky jsou umístěny cívky, které vychylují výše
zmíněné paprsky elektronů a vykreslují jimi na stínítku televizní rastr. Těsně před stínítkem je
umístěna ještě maska, folie opatřená drobnými otvory, která zajišťuje, aby elektrony určené kupř.
k vygenerování zelené složky obrazu dopadly pouze na zelené luminofory. Totéž platí i pro další dvě
barvy. Na obr. je řez barevnou obrazovkou typu CRT a na dalším obr. princip barevné obrazovky se
třemi elektronovými tryskami a stínicí maskou.
obr. Řez barevnou obrazovkou typu CRT
Obr..Princip barevné obrazovky
se třemi elektronovými tryskami
a stínicí maskou
„Klasické“ obrazovky CRT mají relativně velké rozměry, zejména hloubku a také hmotnost. Velikost
obrazovky je limitována mechanickou pevností skla, z něhož je obrazovka vyrobena. Těleso
obrazovky, z něhož je v zájmu nerušeného chodu elektronů vyčerpán vzduch, totiž musí odolávat
značnému atmosférickému tlaku. Obrazovky typu CRT byly proto prakticky zcela vytlačeny plochými
108
plazmovými obrazovkami nebo obrazovkami LCD. Nelze však vyloučit, že se objeví znovu. Probíhají
intenzivní práce na vývoji tak zvaných mikrolaserů, které jsou, podobně jako luminofory, buzeny
dopadajícími elektrony. Bude-li vývoj úspěšný, mohly by vzniknout nové obrazovky CRT, které by
namísto luminoforů byly opatřeny zmíněnými mikrolasery. Na obr. je znázorněno principiální schéma
mikrolaseru v obrazovce CRT.
Ploché obrazovky na bázi LCD
Jedním z technických řešení, které vedly k vytvoření plochých obrazovek, bylo využití vlastností tak
zvaných tekutých krystalů. V principu se jedná o transparentní makromolekulární organické
sloučeniny, jejichž molekuly se působením elektrického napětí mohou kroutit. Na obr. č.
je
znázorněna část zobrazovací jednotky LCD ( LCD – Liquid Crystal Device ) na níž si vysvětlíme její
funkci.
Zdrojem světla obrazovky LCD je podsvětlovací panel, který vyzařuje bílé světlo. Toto světlo dopadá
na polarizační filtr, který propouští pouze světlo kmitající ( kupř. ) v horizontální rovině. Dále toto
polarizované světlo vstupuje do jednotlivých buněk obsahujících tekuté krystaly. Tyto buňky tvoří
obrazové body – pixely. Součástí buněk jsou adresovací elektrody, na něž se přivádí elektrický signál.
Molekuly tekutých krystalů v buňkách se v závislosti na elektrickém napětí přivedeného signálu
mohou nacházet ve dvou stavech.
V prvním z nich se molekuly tekutých krystalů pootočí ( zkroutí ) o 900 a krystaly zároveň o 900
pootočí i rovinu polarizace procházejícího světla. Rovina jeho polarizace se tak dostane do souladu
s rovinou polarizace druhého polarizačního filtru, takže světlo může projít. (Druhý polarizační filtr je
vůči prvnímu pootočen o 900.)
Ve druhém ze zmíněných stavů zůstanou molekuly tekutých krystalů nezměněny, rovina polarizace
procházejícího světla zůstane zachována a druhý polarizační filtr světlo pohltí.
Součástí systému je také mozaikový barevný filtr, který na výstupu umožňuje vznik plně barevného
obrazu.
Ploché obrazovky využívající vlastnosti tekutých krystalů se staly velmi úspěšným technickým
řešením. Tyto obrazovky prakticky zcela vytlačily obrazovky typu CRT. Setkáváme se s nimi u většiny
moderních televizorů a je jimi vybavena také většina stolních a všechny přenosné počítače.
adresovací elektrody
109
ovládající natočení tekutých krystalů
polarizační filtr
tekuté krystaly
( horizontální)
matice filtrů R,G,B
výstup barev R,G,B
podsvětlovací panel
natáčení roviny polarizace světla
polarizační filtr ( vertikální )
Ploché plazmové obrazovky
Tyto obrazovky využívají vlastností plazmy, která je také označována jako čtvrté skupenství hmoty.
Základní součástí takovéto zobrazovací jednotky je tak zvaný plazmový panel. Tento panel sestává ze
dvou vzájemně stmelených skleněných desek a jeho celková tloušťka obnáší cca 6 mm. Na skleněné
desky jsou naneseny různé materiály a struktury, které, mimo jiné, v prostoru mezi deskami vytvářejí
uzavřené buňky. Prostory uvnitř těchto buněk jsou naplněny směsí plynů složenou z helia, neonu a
xenonu pod sníženým tlakem. Propojení s elektronickými skupinami, které jsou součástí obrazovky, je
zajištěno prostřednictvím flexibilních spojů. Tyto elektronické skupiny sestávají z modulů zajišťujících
zpracování signálu stejně jako z výkonových skupin, kterými jsou desky určené k nastavení elektrod a
řízení skenování. Představu o principu činnosti plazmové obrazovky je možné získat ze schématu
zobrazeného na obr.
Základními funkčními celky plazmové zobrazovací jednotky jsou plazmové buňky reprezentující
jednotlivé obrazové body ( pixely ) vytvořené pomocí separátorů ( oddělovačů ) v prostoru mezi
skleněnými deskami. Buňky, kromě výše zmíněné směsi plynů, obsahují i barevné luminofory (
Phosphor ), které se vlivem plazmy barevně rozzáří. Součástí plazmových buněk jsou také ( průsvitné )
řádkové a sloupcové adresovací elektrody na něž se přivádí televizní signál. Elektrické napětí
přivedené na elektrody kterékoliv z buněk v této buňce vytvoří plazmu, jejímž působením se rozzáří
přítomný luminofor.
Obraz plazmové obrazovky sestává z aktivně zářících obrazových bodů ( Na rozdíl od obrazovky LCD,
kde je pro každým LCD pixelem „pouze“ modulováno světlo vyzařované podsvětlovacím panelem.) a
může proto mít vyšší jas a vyšší kontrast. Lze jej sledovat i při ne zcela optimálních pozorovacích
podmínek (kupř. při denním světle).
110
Blackmatrick
černá matrice ( oddělující pixely )
dielektrische Schicht
dielektrická vrstva
Separator ( rib )
separátor oddělující skleněné desky
Frontglas-substrat
čelní sklo – substrát
Phosphor
luminofor
transparente Zeilenelektroden
průsvitné řádkové elektrody
Gasmischung (Xe, He, Ne )
MgO – Schicht
plynná směs (Xe, He, Ne )
vrstva MgO
dielektrische Schicht
Saulenelektrode ( Y )
Ruckseiten-Glassubstrat
dielektrická vrstva
sloupcová elektroda ( Y )
zadní strana – skleněný substrát
111
Zobrazovací jednotky LED a OLED
Zejména v oblasti propagace a reklamy se často můžeme setkávat s velkoplošnými zobrazovacími
jednotkami pracujícími na bázi diod emitujících světlo ( Licht Emittierenden Dioden - diody LED).
Tyto diody sestávají ze dvou elektrod, mezi nimiž je speciální vrstva sloužící jako děrový vodič. Mezi
elektrodami působí elektrické napětí, které v diodě vybuzuje světelnou elektroluminiscenci. Oproti
technologii LCD, u které se k řízení používá měnícího se napětí, reagují diody LED na velikost
protékajícího proudu. Diody LED mají vysoký jas, velkou energetickou účinnost a vyznačují se dlouhou
životností. Displeje LED jsou vhodné i pro pozorování při denním světle.
Pravděpodobně perspektivním zobrazovacím zařízením jsou displeje využívající technologii OLED.
Touto zkratkou jsou označovány „Organické LED diody“. Diody OLED mají speciální polymerovou
vrstvu označovanou jako PEDOT. Pracují s nízkým napětím a technologie jejich výroby je poměrně
jednoduchá. Hodí se pro hromadnou výrobu. Byly již vyvinuty i ohebné displeje OLED, které využívají
jako podložky pružné folie.
Videoprojektory a digitální „filmové“ projektory
Videoprojektory
Výsledkem další větve vývoje zobrazovacích systémů se stala zařízení, která umožňují promítání
elektronického obrazu na větší plochy. Dnes jich existuje celá řada a používají se jak pro přední, tak i
pro zadní· projekce. Principiální schémata přední a zadní projekce jsou na obrázcích
Obr.Princip přední projekce
Princip zadní projekce
Videoprojektory se třemi objektivy
Generačně nejstarší jsou videoprojektory s trojicí objektivů. Zdrojem obrazu těchto přístrojů jsou tři
malé (černobílé) obrazovky s vysokým jasem. Každá z obrazovek vytváří černobílý obraz odpovídající
jedné z barevných složek obrazu (červené, zelené a modré). Tyto obrazy se trojicí objektivů a třemi
barevnými filtry promítají na jedinou promítací plochu tak, že se překrývají a vytvářejí jediný, plně
barevný obraz. Videoprojektor s trojicí objektivů je na obrázcích.
112
Obr. Videoprojektor se třemi objektivy
Řez jednou z promítacích jednotek
videoprojektoru se třemi objektivy.
Videoprojektory se třemi promítacími objektivy jsou z dnešního hlediska zastaralé a již se s nimi
téměř nesetkáme. Nelze však vyloučit budoucí znovuoživení této technologie, zejména v souvislosti
s vývojem mikrolaserů o kterých jsme se zmiňovali v předchozím textu.
Videoproiektory s modulátory LCD a jedním promítacím objektivem
Novější verze videoprojektorů využívá panelů LCD (LCD - Liquid Crystal Device - zařízení s tekutými
krystaly). Zdrojem světla bývá metalhalidová výbojka, jejíž světlo se pomocí barvodělicí soustavy
rozděluje do tří barevných kanálů. V každém z nich je zařazen průsvitný LCD panel, který pracuje jako
modulátor procházejícího světla a vytváří jeden z dílčích barevných obrazů. Obrazy se pak opticky
sjednotí a k jejich promítnutí slouží jediný objektiv.
Některé levnější videoprojektory této koncepce jsou vybaveny pouze jedním modulátorem LCD.
Tento modulátor pak postupně zobrazuje jednotlivé dílčí ( barevné ) obrazy. Součástí takovýchto
projektorů s redukovaným počtem modulátorů LCD pak musí být rotující kotouč zařazený mezi
modulátorem a promítacím objektivem, v němž jsou vsazeny barevné filtry R,G,B. Otáčky filtrového
kotouče jsou synchronizovány s obrazy generovanými modulátorem. Technickým nedostatkem
videoprojektorů LCD je poměrně výrazné černé orámování jednotlivých pixelů, obrazových bodů,
z nichž se skládá promítaný obraz. Příčinou tohoto nedostatku je skutečnost, že se adresovací
elektrody ovládající činnost tekutých krystalů průsvitného modulátoru LCD nacházejí v prostoru mezi
jednotlivými buňkami a v obraze vytvářejí černou mřížku, která může při sledování obrazu z blízka
diváky rušit.
Videoproiektory DLP s mikrozrcadly
V současné době se stále více rozšiřují videoprojektory využívající technologii označovanou DLP
(Digital Light Processing - digitální zpracování světla), nebo DMD ( Digital Micro-mirror Device digitální mikrozrcadlové zařízení). Základním prvkem tohoto systému je čip nesoucí velký počet
miniaturních, mechanickooptických modulátorů - sklopných zrcadélek. Zrcadélka jsou upevněna na
torzních nosičích, které umožňují jejich naklápění cca o 10 stupňů. Pod každým zrcadélkem jsou na
čipu elektronické ovládací obvody, které elektrostaticky naklápějí zrcadélka a to tak, že je-Ii zrcadélko
v jedné ze dvou možných poloh, odráží dopadající světlo směrem k promítacímu objektivu. Je-Ii ve
113
druhé poloze, odráží světlo stranou. Svazek dopadajícího světla je tedy modulován binárně.
Schéma provedení jednoho zrcadlového elementu je na obr. Za zmínku stojí skutečnost, že výroba
modulátorů DMD je velmi náročná. Každý zrcadlový čip totiž musí mít tolik mikrozrcadélek, kolik
obrazových bodů má mít promítaný obraz.
Videoprojektory s mikrozrcadlovými modulátory mají vysokou světelnou účinnost. Světlo je u nich
modulováno odrazem od dokonale zrcadlících ploch, adresovací elektrody jsou umístěny pod
jednotlivými mikrozrcadlovými elementy a mezery mezi těmito elementy mohou být malé. Součástí
modulátorů nejsou, na rozdíl od modulátorů LCD, žádné polarizační filtry, které nejméně 50%
dopadajícího světla pohlcují.
Stejně jako v případě videoprojektorů LCD, také projektory s mikrozrcadlovými modulátory jsou
dodávány v provedení s jedním nebo se třemi modulátory (tedy jednočipové nebo tříčipové ).
Výkonné videoprojektory s mikrozrcadlovými modulátory v současné době velmi často nacházejí
uplatnění v digitálních kinech.
Videoprojektor s modulátory D-ILA
V jiném typu videoprojektorů se používají, rovněž zrcadlové, modulátory označované jako D-ILA. Tato
písmena jsou zkratkou názvu „Digital-Image Light Amplifier“ (digitální zesilovač světla). Modulátor DILA je rovněž zrcadlový. Má však jen jednu zrcadlící plochu, na jejímž povrchu je pole tvořené vrstvou
tekutých krystalů uspořádaných do formy pixelů. Pixely jsou adresovány paprskem elektronů a
ovládají množství světla, které jednotlivé obrazové body na zrcadlící ploše odrážejí nebo pohlcují.
Zrcadlové modulátory D-ILA tedy nemají, na rozdíl od výše uvedených modulátorů DMD, žádné
mechanické prvky. Také technologie D-ILA se prosadila v některých výkonných digitálních
projektorech nasazovaných v digitálních kinech.
Videoprojektor s modulátory SXRD
Základem modulátoru SXRD znázorněného na obr. je technologie LCoS ( Liquid Crystal on Silicon –
tekutý krystal na křemíkovém čipu). Tato technologie má vynikající kontrast, dosahuje vysokého
rozlišení a má dlouhou životnost. Úhlopříčka panelového modulátoru SXRD měří 1,55 palce (cca 39,4
mm) a panel dosahuje poměru kontrastu 4000 : 1. Prostor mezi jednotlivými pixely na panelu SXRD je
v porovnání s klasickou technologií LCD značně zredukován. Výsledkem jsou velké efektivní rozměry
pixelů, které tak mohou vytvářet jemně utvářený obraz bez artefaktů. Rozteč pixelů na panelu obnáší
hnologie byla vyvinuta speciálně pro digitální kinoprojektory.
114
Obr. LCD modulátor 4k SXRD
Promítání laserem
Jiným možným způsobem promítání je využití laserů. Většina nynějších promítacích systémů a to ať už
se jedná o klasické promítání filmů, diapozitivů či videoprojekce, využívá optického zvětšení malých
prosvícených či zářících obrazů, které jsou optickou soustavou (objektivem) promítány na rovné (v
některých případech i na mírně zakřivené plochy). Z principu optické projekce vyplývá, že pro správné
zaostření obrazu musejí být tyto plochy umístěny v přesně definované vzdálenosti od projektoru a
prakticky kolmo k jeho optické ose. V principu jde o obdobu "laterny magiky" (kouzelné lucerny)
používané již v 19. století. Schéma optického promítání je na obrázku
Promítací plocha
promítací světlo
promítaný
objektiv
obraz
Obr. Princip optického promítání obrazu
Při klasickém promítání zobrazovacím objektivem lze tedy obraz ostrý na celé ploše získat pouze v
rovině, na níž se objektiv zaostří a v důsledku toho nelze kvalitně promítat na nerovné nebo členité
plochy. Tuto nevýhodu laserové videoprojektory nemají. Při laserové projekci se obraz promítá
jediným světelným bodem o vysokém jasu, který je na promítací ploše vykreslován laserovým
paprskem. Tento paprsek je ve videoprojektoru vychylován v horizontálním a vertikálním směru a
vytváří na ploše obdobný rastr, jaký vykreslují elektronové paprsky na stínítku televizní obrazovky.
Průměr světelného bodu je, bez ohledu na vzdálenost promítací plochy od projektoru, konstantní. V
důsledku toho může vzniknout ostrý obraz i na členitých plochách.
115
Principiální schema laserového projektoru je na obr..
- Polygon scanner
- rotujici polygonální hranol pro vodorovné vychylování
- Mirror facet
- zrcadlová plocha
- Beam block absorbs the non-refracted - blokování neodchýlené a nemodulované části laserového
non-modulated, part of the laser beam paprsku
- Acousto-optic modulator
- akustickooptický modulátor
- Acoustic wave
- akustická vlna
- Laser beam
- laserový paprsek
- Refracted beam
- Piezo-electric transducer
- paprsek u něhož došlo k refrakci ( odchýlení )
- piezoelektrický transduktor ( převaděč )
- Relay lenses
- sběrný objektiv
- Small mirror
- malé zrcadlo (vertikální vychylování)
- Galvo scanner
- galvanometr - pohon zrcadla pro vertikální vychylováni
- Raster image
- obrazový rastr
- RF
- A-O Driver
- radiofrekvenční signál
- řídicí jednotka pro akustickooptický modulátor - RF
který je amplitudově modulován videosignálem
116
Ovládání intenzity laserového paprsku a tedy jasu světelného bodu, zajišťuje akusticko-optický
modulátor, na nějž se přivádí videosignál. Z tohoto signálu se předem oddělí příslušné synchronizační
impulzy, tj. informace o požadované poloze světelného bodu. Činnost akusticko-optického
modulátoru je řízena amplitudou signálu na výstupu radiofrekvenčního oscilátoru. Tento signál se
přivádí na piezoelektrický transduktor (zařízení, které převádí elektrické signály na mechanické
kmity). Transduktor je přitmelen na konec vhodného průsvitného krystalu (obvykle telurium-dioxid).
Přesto, že mechanické pohyby transduktoru jsou velmi malé, působí na vrcholech amplitud RF signálu
na krystalovou mřížku a krystalem postupují tlakové akustické vlny. Při změnách tlaku uvnitř krystalu
se mění jeho hustota a v důsledku toho i index lomu pro světlo, jehož zdrojem je laser. Čím větší je
index lomu (závisející na amplitudě přiváděného RFsignálu ), tím větší podíl vstupujícího světla se
odchýlí z původního směru a pokračuje k dalšímu zpracování. Ta část laserového paprsku, která
nebyla odchýlena, pak dopadá na plochu, která ji zablokuje - pohltí.
U barevných laserových projektorů jsou zdrojem světla tři lasery vyzařující červené, zelené a modré
paprsky. Každý z paprsků prochází separátním akustickooptickým modulátorem, který ovládá jeho
intenzitu. Modulované paprsky se pak pomocí zrcadel sjednotí do jediného a ten se přivede na
rotující polygonální hranol, který má na obvodu zrcadlové plochy. Otáčky hranolu řídí řádkové
synchronizační impulzy. Každá ze zrcadlových ploch hranolu vychyluje ( rozmítá ) modulovaný
paprsek a vykresluje na promítací ploše jeden horizontální "televizní" řádek. Počet zrcadlových ploch
rotujícího hranolu a rychlost jeho otáčení je zvolena tak, aby byl zajištěna dostatečně vysoká rychlost
vychylování paprsku pro normální videoprojekci. Je však možné promítat i obrazy HDTV a dokonce,
použije-Ii simultánně více laserů, i obrazy s ještě větším počtem řádků. Horizontálně vychýlený
paprsek pak po průchodu optikou dopadá na výkyvné zrcadélko ovládané servomotorem nebo
galvanometrem. Výkyvy zrcadla jsou řízeny vertikálními synchronizačními impulzy videosignálu.
Zrcadlo odráží paprsek směrem k promítací ploše a na ní se tak vykresluje kompletní televizní rastr. V
důsledku setrvačnosti lidského zraku vzniká ve vědomí pozorovatele úplný obraz. Protože laserový
paprsek má, v porovnání s velikostí finálního obrazu, relativně malý průměr, vytváří ostrý obraz na
jakékoliv ploše na kterou dopadá a má prakticky nekonečnou hloubku pole. Obraz je tedy vždy
zaostřen bez ohledu na to, v jaké vzdálenosti od projektoru je plocha (nebo její část), na kterou se
promítá. Problémem, který laserová projekce sama o sobě přímo neřeší, jsou změny velikosti
promítaného obrazu a jeho tvaru v souvislosti se změnami promítací vzdálenosti a úhlů promítání.
Řešení tohoto problému optickou cestou je velmi obtížné. Moderní digitální elektronika naštěstí
přišla s řešením spočívajícím v použití systému označovaného Digital-Video-Effect (DVE), který se
obvykle používá ve video studiích pro vytváření speciálních efektů. Zařadí-Ii se však DVE mezi zdroj
videosignálu a laserový projektor, umožňuje ovládat velikost promítaného obrazu a jeho tvar tak, aby
se přizpůsobil jakékoli ploše, na kterou se promítá.
Popsané principy videoprojekcí nejsou a ani nemohou být úplné. Na vývoji nových technických řešení
se stále pracuje. Pan Michael Karagosian, Digital Cinema Konsultant NATO v této souvislosti prohlásil
„Přijdete-li k videoprojektoru, mějte otevřené oči. To nejlepší teprve přijde“.
117
Digitální kina ( D – cinema )
Technologie elektronického snímání a digitálního zpracování obrazu a zvuku dosáhly v posledních
letech vysoké úrovně. Lze vyslovit tvrzení, že kvalita takto pořízených obrazů je srovnatelná s kvalitou
obrazů získaných klasickými profesionálními filmovými technologiemi. Ve stále větší míře se při
snímání a zpracování hraných filmů prosazují elektronické technologie a dokonce i v případech, kdy je
jako primární záznamové médium použit negativní film, nachází uplatnění technologie „Digitální
Intermediát“ ( bližší informace o DI – viz kapitola „Nové technologie“), která převážnou část všech
operací souvisejících se zpracováním obrazu a zvuku realizuje digitálně. Je proto zcela logické, že se
elektronizaci a digitalizaci nevyhnula ani kina. V roce 2005 došlo v USA k dohodě velkých
hollywoodských filmových studií a na základě této dohody byla založena společná iniciativa
označovaná jako DCI ( Digital Cinema Initiatives ) jejímž cílem bylo vypracování jednotného standardu
pro promítání v digitálních kinech nesoucích označení D-cinema. Tento standard byl vypracován a
klade na vybavení digitálních kin následující požadavky :
Rozlišení obrazu - 2 K nebo 4 K ( míra rozlišení obrazu – viz kapitola „Nové technologie )
Způsob komprese - podle JPEG 2000 ( standard JPEG - viz kapitola „Nové technologie )
Poměr stran obrazu – 1 : 1,85 ( širokoúhlý ) a 1 : 2,40 ( superširokoúhlý )
Reprodukce zvuku – formát PCM Wave ( 48/96 kHz ), 24 bitů, 6 – 16 kanálů ( PCM - pulse code
modulation )
Titulky – možnost zobrazení titulků z externího zdroje
Ochrana – spuštění přípustné pouze použije-li se klíč KDM ( KDM – Key Delivery Message ), který
dodá distributor )
Standard DCI přijaly i všechny evropské státy a proto podle něj musejí být vybavena všechna
evropská kina označovaná a provozovaná jako D-cinema.
Proces digitalizace kin
Digitalizace kin znamená nahrazení filmových projektorů v kinech digitálními projektory a
změnu způsobu distribuce filmových titulů. Kvalita digitálního promítání je již srovnatelná s
promítáním z 35 mm filmových kopií a digitální kopie navíc nepodléhá mechanickému opotřeben. Její
kvalita tedy zůstává konstantní. Uspoří se rovněž náklady spojené s výrobou filmových kopií.
Digitální technologie umožňuje i jiné druhy projekce, než pouze filmové programy (alternativní
obsah, sportovní a hudební události apod.) a také rozšiřuje celkovou nabídku titulů. Nebudou-li kina
digitalizována, mohou diváci ztratit přístup k novým filmům, které budou distribuovány pouze
digitálně.
Nižším standardem digitálního promítání je tak zvané E-cinema , které využívá projektory s rozlišením
menším než 2K. Systémy E-cinema jsou využívány zejména pro distribuci lokální, nezávislé,
dokumentární tvorby a také titulů, které mají práva pro veřejné promítání, vhodné pro menší
kinosály a také v případech, kdy jsou náklady na přebudování kin na plnohodnotné D-cinema pro
potenciální provozovatele příliš vysoké. D-cinema je tedy označení určené pro kina, která splňují
specifikace DCI. Pokud kino nebude tyto specifikace splňovat, nezíská premiérové hollywoodské
tituly.
118
Přechod na digitální promítací technologii
Rychlému přechodu brání především vysoké pořizovací náklady digitálního vybavení, které jsou
velkou zátěží pro jednotlivá kina. V současné době se ve filmovém průmyslu objevují dva možné
modely přechodu.
První model předpokládá, že se digitální kina budou rozšiřovat postupně a že počet instalovaných
digitálních projektorů poroste úměrně s tím, jak budou spouštěny různé programy podporující
zavádění digitálního kina financované filmovým průmyslem samotným nebo z veřejných prostředků.
Podle tohoto scénáře bude ještě po mnoho následujících let existovat smíšená ekonomika, kde vedle
sebe budou existovat klasické i digitální projekce.
Druhý model předpokládá mnohem rychlejší přechod vynucený velkými filmovými studii v
Hollywoodu, která se rozhodnou prosadit digitální projekci jako mezinárodní standard. V tomto
případě se budou muset distributoři i provozovatelé kin rychle přizpůsobit změně podmínek.
Normy pro digitální promítání
Hlavní normou platnou pro promítání v kinech označovaných jako D-cinema je norma DCI. Jedná se o
soubor technických charakteristik, který vznikl z podnětu DCI ( Digital Cinema Initiatives), která
sdružuje 7 hollywoodských studií. Vzhledem k ekonomické a strategické síle těchto společností si
žádný výrobce nedovolí tyto specifikace přehlížet. Tato norma stanoví standardy pro kvalitu
promítání, ale také postupy, které je nutné dodržet, aby se zaručila bezpečnost způsobů přenosu
filmových programů. Jako standardní způsob komprese obrazu pro D-cinema byl stanoven formát
JPEG 2000 a jako minimální rozlišení promítaného obrazu je 2K. V oblasti bezpečnosti stanoví přesné
mechanismy. (Jedná se přitom nejen o kódování, ale také kódování, systém čtecích klíčů,
zabezpečenou vazbu mezi serverem a projektorem a „watermark“ - vodoznak, který umožňuje
odhalit zdroj případného pirátství.
Technické zajištění digitální projekce, vybavení digitálních kin
Digitální kopie filmu. Cesta filmu od finálního dokončení po promítnutí na plátno se od základu mění.
Dokončený film musí existovat na digitálním nosiči, vznikne tzv. zdrojový digitální master (DSM –
digital source master ), který není komprimován. Následuje výroba masteru pro distribuci ( DCDM –
digital cinema distribution master ), který obsahuje film se všemi zvukovými stopami, titulky apod.
Ekvivalentem dnešní distribuční kopie je pak konečný souborový blok (DCP – digital cinema package
), který je zakódován do formátu zvoleného pro kompresi a obsahuje všechny soubory nezbytné pro
promítání v kinosálech. V této formě je pak možno DCP zaslat do kina v podobě pevného disku.
V budoucnu se však počítá spíše se šířením přes satelit, nebo pomocí vysokorychlostních kabelových
sítí. K zakódovanému DCP souboru je přiřazen specifický klíč pro čtení filmu (KDM – key delivery
message), který je jiný pro každý kinosál. Čtecí klíč může navíc obsahovat období platnosti,
odpovídající smlouvě uzavřené mezi distributorem a provozovatelem, která zaručuje, že tento film
může být v tomto sále promítán pouze během tohoto období (ani předtím, ani potom).
Tento způsob je hlavním doporučeným bezpečnostním postupem normy DCI. Odkódování souboru
zajišťuje server, který slouží hlavně k ukládání komprimovaných souborů, v některých případech pak
119
rovnou projektor. Šifrování filmu (z bezpečnostních důvodů) se provádí ve chvíli, kdy vzniká konečný
soubor filmu DCP, zároveň se zakódováním.
Distributor zašle soubor filmu, který bez klíče nelze promítnout. Dále musí zaslat čtecí klíč, odděleně
od filmu. Vytvářením a řízením čtecích klíčů ( KDM ) by měla být pověřena třetí strana, označovaná
jako„třetí důvěryhodná osoba“. Jako obrana proti pirátství je v obraze zakomponován vodoznak,
který pomáhá identifikovat kopii.
Technické vybavení digitálního kina
Vybavením digitálního kina se rozumí digitální projektor a server. Množství těchto zařízení na trhu
roste a lze tedy předpokládat snižování jejich ceny. Podstatným aspektem je možnost volného výběru
dodavatele a nezávislost na dalších technických omezeních. Má tím být zaručena svoboda
provozovatelů a distributorů. Z technického hlediska je nezbytné, aby každý server byl slučitelný s
každým digitálním projektorem.
Projektory pro digitální kina
Základním požadavkem na digitální projektory je jejich rozlišení, které musí být nejméně 2K
(2 000 obrazových bodů na šířku obrazu). V současné době jsou na trhu digitální filmové projektory
využívající technologie modulátorů DLP (DMD) , D-ILA a SXRD. Je otázka, zda se některá z těchto
technologií prosadí, či zda se objeví nějaká jiná.
Servery pro D-cinema
V serveru je uložen veškerý program, určený k promítání (film, reklamy, krátké filmy a upoutávky) v
komprimované podobě, aby se snížil jeho objem (90minutový celovečerní film zabere i po kompresi
přibližně 60 GB paměti). Při promítání je pak jeho původní velikost obnovena. Otázka výběru serveru
je z hlediska následků mnohem méně závažná než volba projektoru. Nabízí velké možnosti
přizpůsobení přidáním karty do serveru.
Zvukový systém v digitálním kině
Digitální kino přináší do problematiky zvuku jen málo změn. Definuje možnost až 7.1 zvuku,
ale používá k tomu již uznávané formáty Dolby Digital a DTS. Přidává však možnosti i
nekomprimovaného zvuku v nejvyšší kvalitě. Hlavní výhoda digitálního záznamu je dostupnost více
zvukových stop v jednom distribučním balíčku. Tyto stopy jsou volitelné a v kině je tedy možno
promítat tentýž film jak v originálním znění, tak v dabované verzi.
Promítání a zobrazování stereoskopických obrazů 3-D
Problematice snímání stereoskopických obrazů 3-D jsme se věnovali v kapitole týkající se nových
technologií. Konstatovali jsme, že má-li být pro diváky vytvořen dojem hloubky prostoru, je nezbytné
120
souběžně zaznamenávat stereoskopické dvojice obrazů snímaných objektů, přičemž každý z obrazů
musí být nasnímán z poněkud jiného úhlu. Jeden z nich je přitom určen k pozorování levým okem a
druhý k pozorování okem pravým. Tyto dvojice je následně třeba, opět souběžně, promítat či jinak
zobrazovat divákům. Další nezbytnou podmínkou je přitom co nejdokonalejší separace obou obrazů
tak, aby obrazy určené levému oku diváka vidělo skutečně jen oko levé a obrazy určené pravému oku
diváka vidělo jen oko pravé.
V průběhu času bylo zavedeno několik dokonalejších či méně dokonalých způsobů stereo-skopického
zobrazování, které se od sebe technicky liší, nicméně splňují výše uvedené podmínky.
Anaglyfy – separace barvami
Nejstarší a v podstatě také nejjednodušší metodou separace stereoskopických obrazů při promítání,
je metoda označovaná jako Anaglyfy. Tato metoda využívá barevnou separaci stereo-skopických
obrazů. Pomocí filmových nebo digitálních projektorů se na jednu plochu promítají oba
stereoskopické obrazy. Jeden z projektorů přitom obraz promítá červeným světlem a druhý světlem
doplňkové barvy, tedy azurovým (modrozeleným). Diváci musí mít nasazeny brýle se zabudovanými
barevnými filtry. Barvy těchto filtrů musí odpovídat barvám světla, kterým jsou oba stereoskopické
obrazy promítány. Na obrázku č. 50 jsou znázorněny stereoskopické brýle pro systém Anaglyfy a na
obr. pak obrázek určený k zobrazování systémem Anaglyfy.
Obr. Stereoskopické brýle pro systém Anaglyfy
Obr. Stereoskopický obraz ( obrazy ) systému Anaglyfy
121
Systém Anaglyfy však není právě ideální v případě, že se promítají barevné obrazy, jejichž barevnost
je v důsledku použití barevné separace zkreslena. V nedávné minulosti přineslo podstatné
zdokonalení tohoto systému použití speciálních barevných filtrů „Infitec“ (Interference Filter Technology ), které poněkud posouvají vlnovou délku promítaných barev a jejich zkreslování tím potlačují.
Promítá se dvěma projektory. Jeden z projektorů promítá obraz světlem o určité vlnové délce a druhý
o vlnové délce poněkud jiné. Speciální stereoskopické brýle umožňují oddělení promítaných obrazů a
vznik vjemu hloubky prostoru. Filtry Infitec jsou zabudovány do velkoplošných filtrových kotoučů,
které při promítání rotují před objektivy projektorů.
Obr. Mechanizmus s filtrovým kotoučem „Infitec“
Stereoskopický zobrazovací systém Anaglyfy lze využít také při zobrazování na televizních
obrazovkách s prokládaným řádkováním ( interlaced ). Každý ze dvou půlsnímků představuje jeden
z dvojice stereoskopických obrazů a je zobrazován v příslušném zabarvení ( červeně nebo azurově).
Diváci pochopitelně musí mít stereoskopické brýle s barevnými filtry.
Systém Vektorgraf – separace obrazů polarizovaným světlem
Jiným systémem separace stereoskopických obrazů při promítání je systém označovaný jako
Vektorgraf, který pracuje na podobném principu jako systém Anaglyfy. Systém Vektorgraf však
namísto separace barvami využívá separace polarizovaným světlem. Také v tomto případě se
filmovým nebo digitálním projektorem (či projektory) na tutéž promítací plochu promítá dvojice
stereoskopických obrazů. Jeden z obrazů je přitom promítán přes polarizační filtr, který propouští
pouze paprsky světla kmitající ve vertikální rovině, zatímco druhý obraz je promítán světlem
polarizovaným v rovině horizontální. Diváci musí mít stereoskopické brýle, do nichž jsou zasazeny
polarizační filtry s rovinami polarizace, které souhlasí s rovinami polarizace promítacích světel.
Důležitou podmínkou pro úspěšnou separaci stereoskopických obrazů polarizovaným světlem je
použití speciální metalizované ( pokovené ) promítací plochy. Pouze takovéto plochy totiž nenarušují
roviny polarizace promítacích světel a tedy výsledné stereoskopické efekty.
K promítání stereoskopických obrazů separovaných polarizovaným světlem
videoprojektory na bázi LCD. Tyto projektory totiž samy vyzařují polarizované světlo.
122
nelze
použít
Stereoskopický systém s aktivně řízenými brýlemi
Na základě dostupných informací se jeví jako nejdokonalejší současný systém stereoskop-pického
zobrazování využívající aktivně řízené brýle. V případě tohoto systému se střídavě zobrazují obrazy
určené pro levé a pro pravé oko. Diváci musí mít nasazeny aktivně řízené brýle, v jejichž obroučkách
jsou zasazeny malé průsvitné LCD panely, které střídavě otevírají a uzavírají výhled levému a pravému
oku. Činnost brýlových LCD panelů musí být přesně synchronizována s promítanými obrazy a součástí
brýlí jsou proto senzory citlivé k impulzům infračerveného záření. Tyto impulzy vysílá zdroj umístěný
v promítacím sále a ten tak ovládá brýle všech diváků a zajišťuje synchronnost s promítanými obrazy.
Systém s aktivně řízenými brýlemi nemusí být vázán pouze na bezdrátové ovládání pomocí impulzů
infračerveného záření. Existují i aktivně řízené brýle ovládané pomocí kabelu. Kabelem ovládané
brýle však nacházejí uplatnění zejména v oblasti využití osobních počítačů a počítačových her.
Obvykle umožňují sledování stereoskopický obrazů pouze jednomu divákovi (nebo několika málo
divákům).
Komentář k brýlovým systémům stereoskopického zobrazování.
Stereoskopické zobrazovací systémy, kterými jsme se zatím zabývali, vesměs nutí diváky používat
stereoskopické brýle. Brýlové systémy však nejsou právě ideální, protože omezují diváky. Navštíví-li
kupříkladu stereoskopické kino divák s vlastními dioptrickými brýlemi, musí si, kromě nich, nasadit
ještě brýle stereoskopické. O nevýhodě systému Anaglyfy (zkreslování barev) jsme se již zmínili. Také
polarizační systém Vektorgraf má své nedostatky. Nakloní-li divák při sledování programu hlavu do
strany, zmizí soulad mezi rovinami polarizace promítacího světla a stereoskop-pických brýlí a
stereoefekt zaniká.
Je tedy zjevné, že vhodnější jsou tak zvané „Autostereoskopické systémy“, které použití brýlí
nevyžadují.
Autostereoskopické ( bezbrýlové ) systémy
Také v případě Autostereoskopických, bezbrýlových systémů musí být vyřešen základní problém
stereoskopického zobrazování, kterým je co nejdokonalejší separace obrazů určených k pozorování
levým a pravým okem. Na řešení tohoto problému se intenzivně pracuje. Výsledky však zatím nejsou
příliš uspokojivé a autostereoskopické systémy umožňující zobrazování 3-D většímu počtu diváků
existují zatím spíše jen na vývojových pracovištích.
Autostereoskopický systém s použitím masky
V případě tohoto systému se stereoskopické dvojice obrazů promítají na plochu, před níž je v určité
vzdálenosti umístěna maska – průsvitná folie se svislými černými a průsvitnými pásy. Oba projektory
jsou umístěny vzhledem k promítací ploše mimo její kolmici a to tak, aby paprsky světla
vyzařovaného druhým projektorem, dopadaly na promítací plochu do stínů paprsků projektoru
prvního. Tyto stíny vytváří na promítací ploše předsazená maska.
Při pozorování takto promítané dvojice stereoskopických obrazů musí diváci držet hlavy v nehybné
poloze a tak, aby jedno z očí „nahlíželo" průhlednými pruhy masky na obraz promítaný jedním
123
z projektorů do stínů masky vzhledem k obrazu promítaném druhým projektorem. Pro pozorování
druhým okem platí stejné podmínky.
Na stejném principu lze stereoskopické zobrazování realizovat také pomocí televizních obrazovek.
Nevýhody tohoto systému jsou zřejmé. Diváci musí držet hlavu nehybně a jen v určité poloze, kterou
si musí sami najít. Také počet diváků je omezen, protože v některých zónách hlediště možnost
sledování obrazu 3-D neexistuje. Na obr. je zobrazeno principiální schéma stereoskopického
zobrazování s předsazenou maskou.
Obr.. Principiální schéma stereoskopického zobrazování s předsazenou maskou.
Autostereoskopický systém s válcovými čočkami
Dokonalejší možností pro realizaci autostereoskopického zobrazování je využití vlastností válcových
čoček.
Optickou čočkou se obvykle rozumí kruhové skleněné těleso vymezené sférickými plochami. Tak
zvané spojné čočky mají uprostřed větší tloušťku nežli při okrajích a dopadne-li na ně svazek
rovnoběžných paprsků, soustředí je do jednoho bodu - ohniska. Vzdálenost mezi ohniskem a hlavní
rovinou čočka se označuje jako „ohnisková vzdálenost“. Ohnisková vzdálenost je závislá na zakřivení
povrchu čočky a na indexu lomu materiálu ( skla nebo plastu ), z něhož je čočka vyrobena.
Válcové čočky jsou obdobou čoček sférických. Liší se od nich tím, že nejsou vymezeny sférickými,
nýbrž válcovými ( lentikulárními ) plochami (či plochou). Dopadne-li na válcovou čočku svazek
rovnoběžných paprsků, soustředí je tato čočka nikoliv do bodového ohniska, ale do ohniskové čáry.
Při autostereoskopickém zobrazování se vždy uplatňuje celá množina válcových čoček vylisovaných
na povrchu jedné strany rastru – desky vyrobené z průsvitné plastické hmoty, která je na protější
straně plochá. Tloušťka rastru je zvolena tak, aby se ohniskové čáry válcových čoček vytvářely na
zadní straně rastru. Tento rastr s válcovými čočkami je přiložen na ploše zobrazovacího displeje.
Vzhledem k tomu, že válcové čočky dovolují pozorovateli pohlížet pouze na části obrazů nacházející
se v ohniskových čarách nebo v jejich blízkosti, může displej pod rastrem zobrazovat i několik
stereoskopických obrazů, přičemž divák vidí jen dva z nich (každým okem jeden). Na obrázku č. 54. je
znázorněno principiální schéma autostereoskopického zobrazování s válcovými čočkami.
124
Obr. Princip autostereoskopického ( bezbrýlového ) zobrazování s válcovými čočkami.
Ani autostereoskopické zobrazování s válcovými čočkami není řešením ideálním. Také zde si diváci
musí najít optimální polohu hlavy pro pozorování a držet ji tak aby oči nevybočily z úhlu paralaxy
válcových čoček. Pokud se oči diváka dostanou za hranici tohoto úhlu, dojde k tak zvanému přeskoku.
Oči totiž začnou nahlížet na části obrazů příslušejících čočkám sousedním. Při tomto přechodu se
obraz skokově rozostří a po dalším posunu hlavy diváka jej lze znovu sledovat.
Shrnutí
Výše uvedené systémy stereoskopického zobrazování zdaleka nevyčerpávají všechny možnosti. Jedná
se však o systémy typické, které si již našly nebo nacházejí praktické využití. Jedná se o poměrně
atraktivní problematiku a vývojová pracoviště významných firem a řada výzkumných institucí usilovně
pracují na hledání optimálních řešení.
Další přehledně uspořádané informace lze najít v přiložené tabulce nazvané „Zobrazovací technologie
3-D“ ( Konsorcium „3 D @ Home“ SMPTE )
Zkratky, některé pojmy a internetové odkazy související s D-cinema
- 1,3K - nižší rozlišení než jaké stanoví DCI norma
- 2K - rozlišení = počet pixelů, který může být zobrazen (2048×1080)
- 4K - rozlišení = počet pixelů, který může být zobrazen (4096×2160)
- AV MEDIA - dodavatel projekční techniky, www.avmedia.cz
- CINEUROPA - informace o evropském filmovém trhu, www.cineuropa.org
- DCDM - Digital Cinema Distribution Master, master pro distribuci, který obsahuje film se
všemi zvukovými stopami, titulky apod.
- D CINEMA TODAY - informace o digitální kinematografii, www.dcinematoday.com
- DCI - Digital Cinema Initiatives, zal. 2002, sdružuje americká majors studia Disney, Fox,
MGM, Paramount, Sony Pictures Entertainment, Universal a Warner
125
Bros.)www.dcimovies.com
- DCP - Digital Cinema Package, konečný souborový blok, ekvivalent dnešní distribuční
kopie
- DIFIM – The European Digital Film Market, vznikl v roce 2006 při IDIFF (International
Digital Film Forum), databáze filmů dostupných v digitální podobě, podporováno
Programem Media, www.difim.org
- DIGITAL CINEMA- informace o digitální kinematografii, www.digital-cinema.org
- DIGITAL CINEMA REPORT - informační server o digitalizaci, www.digitalcinemareport.com
- DIGITAL CINEMA SYSTEM SPECIFICATION - specifikace DCI, 2005, dokument, který
upravuje standardy pro digitální promítání v rozlišovací kvalitě 2K a 4K, tzv. D-cinema,
www.dcimovies.com
- D-ILA - Digital Image Light Amplification (technologie na základě odrazu světla), společnost
JVC, www.jvc.com
- DLP - Digital Light Processing (technologie digitálního zpracování světla), společnost
Texas Instruments, www.dlp.com
- DMD - Digital Micromirror Device (digitální mikrozrcádková jednotka), základ pro DLP
- EDCF - European Digital Cinema Forum, vytvořeno v roce 2001, má cca 30 členských
organizací z celé Evropy, které zastupují národní filmové orgány a také společnosti a
sdružení filmových profesionálů, schází se při filmových veletrzích a diskutuje se na něm o
problematice digitální kinematografie, zvláštní pozornost věnuje směrnicím sdružení DCI,
www.digitalcinema-europe.com
- EUROPA CINEMAS - síť evropských kin, financovaná programem MEDIA Distribution –
Support to Network of Cinemas; finanční podpora kin, zaměření na evropské filmy, cca 650
kin v 30 zemích, v ČR 16 kin; kino musí mít minimálně 70 míst a 520 představení ročně,
20.000 diváků ročně; menší kina se mohou spojit; EC se zaměřuje také na pomoc kinům
s přechodem na digitální promítání, www.europa-cinemas.org
- HD - rozlišení 1920x1080, koncipováno pro formát 16:9, horší rozlišení než 2K
- IDIFF - International Digital Film Forum, fórum, které informuje o technologickém vývoji,
www.idiff.org
- JPEG 2000 - standardní kodek pro kompresi digitálního obrazu, www.jpeg.org
- KDM - Key Delivery Message, specifický klíč pro čtení filmu, přiřazen k zakódovanému
DC souboru, je jiný pro každý kinosál
- KINEPOLIS - evropský řetěz kin (Belgie, Francie, Španělsko, Švýcarsko), www.kinepolis.com
- NATO - National Association of Theatre Owners, organizace zastupující více než 29.000
kinosálů v USA a 40 kin celosvětově, sídlo má ve Washingtonu DC, www.natoonline.org
126
- SMPTE - Society of Motion Picture and Television Engineers, sdružení filmových a
televizních techniků, www.smpte.org
- SXRD - Silicon X-tal Reflective Display, reflexní displej s tekutými krystaly na křemíkovém
čipu
spol. Sony, www.sony.net
- TDC - Technicolor Digital Cinema - systém vybavení digitálních kin, www.dcinema.com
- TEXAS INSTRUMENTS - informace o technologii DLP Cinema, www.dlp.com
- VPF - Virtual Print Fee, systém používaný v USA, způsob kompenzace nákladů
Provozovatele kina na digitální technologii a výdajů ušetřených distributorem díky absenci
filmových kopií, distributor hradí cenu filmové kopie (místo digitální) třetí osobě - investorovi,
kterému se tím částečně splácejí náklady na technické vybavení kina
-
XCData - dodavatel technologie pro Xtreme Cinemas
-
XDC - systém vybavení digitálních kin (Francie, Německo, Španělsko), www.xdcinema.com
-
XTREME CINEMAS - systém digitálního kina, kterým jsou vybaveny některé české sály
KONEC 1.dílu
127
Použité informační zdroje
Rejstřík literatury
Adorno, Theodor W.: Komposition für den Film (Leipzig 1977).
Baran, Ludvík: Audiovizuální prostředky (SNTL 1978).
Bláha, Ivo: Zvuková dramaturgie audiovizuálního díla (Akademie múzických umění v Praze, 1994).
[Bláha].
Dutka, Edgar: Animovaný film - úvod do scénáristiky, minimum z historie české animace (Praha,
Akademie múzických umění 2002).
Eisler, H.: Komposition für den Film (Berlin 1949). V češtině: Hudební skladba pro film (Praha 1965).
Havránek Jakub: Vývoj technologií projekcí v kinech. Filmová akademie Miroslava Ondříčka v Písku,
Písek 2011.
Holman Tomlinson: Sound for Film and Television. Focal Press Publications, Boston 1998.
Holsinger Erik: Jako pracují multimédia. UNIS publishing, 1995.
Hůrka Miloslav: Estetika zvuku ve filmu (Filmový ústav 1965).
Hůrka Miloslav: Když se řekne zvukový film (Český filmový ústav 1991).
Kopecký, Pavel. Základy elektronického zvuku a jeho kreativní zpracování. Praha : Akademie
múzických umění v Praze, 2008. ISBN 978-80-7331-121-6.
Křížek František: Od černobílé k barevné televizi. Nakladatelství dopravy a spojů, Praha 1977.
Kuna, Milan: Zvuk a hudba ve filmu: k analýze zvukové dramaturgie filmu (Praha Panton, 1957).
Lébl, V.: Elektronická hudba (Praha 1966).
Levinský Otto, Stránský Antonín s kolektivem autorů: Film a filmová technika. Státní nakladatelství
technické literatury, Praha 1974.
Morrison Mike: The Magic of Image Processing. Sams Publishing 1993.
Nedvěd Vojtěch: Stereoskopie. Filmová akademie Miroslava Ondříčka v Písku, Písek 2011.
Plazewski, J.: Filmová řeč (Praha 1967).
Raitoralová Olga: Digitalizace kin: Technická studie. Ministerstvo kultury ČR. Nedatováno.
Syrový, Václav. Technické základy elektroakustické hudby. Praha : Akademie múzických umění
v Praze, 1990.
Štochlová, Helena: Animovaný film (Praha 1985).
Tauš Gustav, Novák Viktor: Magnetický záznam obrazu“. Státní nakladatelství technické literatury,
Praha 1983.
Urc, Rudolf: Animovaný film (Osveta 1984). [Urc].
Vlachý, Václav: Praxe zvukové techniky. Praha : Nakladatelství Muzikus, 2008.
Rejstřík jiných informačních zdrojů
Firemní materiály: Schneider Laser Technologies AG. Türkheim, Germany. Nedatováno.
Firemní materiály: Digital Intermediates. Společnost Discreet, Montreal Canada, 2003.
Firemní materiály: Kinotechnika Praha a.s. Nedatováno.
Firemní materiály: Kinoton Cinema and Studio Technology. Germering, Germany. Nedatováno.
Firemní materiály: Eastman Kodak Company. Rochester, New York, USA. Nedatováno.
128
Rejstřík periodik
FERNSEH- UNO KINOTECHNIK: Neue Wege der Spielfilmproduktion. č.8 - 9/2001, autor Norbert
Bolewski.
FERNSEH- UNO KINOTECHNIK: Plasma – TV, Evolutionnsschritte der Displaytechnik. Nr. 3/2003. Autor
R. ZWING.
FERNSEH- UNO KINOTECHNIK: MPEG-Standards: Techniken und Entwicklungstrends. Nr. 6/2001.
Autor A. Kaup.
FERNSEH- UNO KINOTECHNIK: Flache Bildschirme Stand der Technika. Nr.5/2000. Autor
Prof.Dr.Lüder.
In Focus: NATO - National Association of Theatre Owners: Digital Cinema. březen 2001, autor
Michael Karagosian.
SMPTE Motion Imaging Journal: Color Reproduction and Conversion for Digital Motion Picture
Production. prosinec 2003, autoři Yasunori Mimaki and Makoto Yamada.
SMPTE Motion Imaging Journal: A 3-D Journey into Digital Intermediate ( D I ): Setting the Stage.
October 2008. Autor Christopher Townsend.
SMPTE Motion Imaging Journal: Digital Cinema in 2007. September 2007. Autor Michael Karagosian.
SMPTE Motion Imaging Journal: Digital Cinema : A Year of Growth. September 2007. Autor : Jeff
Butkovsky.
SMPTE Motion Imaging Journal: Digital Cinema in 2008. September 2008. Autor Michael Karagosian.
SMPTE Motion Imaging Journal: JPEG 2 0 0 0 FOR DIGITAL CINEMA. May/June 2005 . Autoři Michael
W. Marcelin and Ali Bilgin.
SMPTE Motion Imaging Journal: The Last Great Innovation : The Stereoscopic Cinema.
November/December 2007. Autor Lenny Lipton.
SMPTE Motion Imaging Journal: Stereoscopic 3-D in 2008. September 2008. Autor : Neil B. Feldman.
SMPTE Motion Imaging Journal: Producing Quality 3-D Films in the Digital Intermediate Process.
October 2008. Autor Steve Schklair.
SMPTE Motion Imaging Journal: An Integrated System for Digital Cinema Projection and Security.
October/November 2005. Autoři John J. Stone a Morgan W.A. David.
SMPTE Motion Imaging Journal: The Effect of Single- Senzor CFA Captures on Images Intended for
Motion Picture and TV Applications. October 2007.
SMPTE Motion Image Journal: The Many Ways to create a 3-D Image. May/June 2008. Autor Chris
Chinnock.
SMPTE Motion Image Journal: Ultrahigh Definition Video System with 4000 Scanning lines.
October/November 2003. Autoři M. Sugawara, M. Kanazawa, K. Mitani, H. Shimamoto, T.
Yamashita a F. Okano.
SMPTE Motion Imaging Journal: Technical Development of Ultra High-Definition TV System.
July/August 2007. Autoři E. Nakasu, Y. Nishida, M. Maeda, M. Kanazawa, S. Yano, M. Sugawara,
K. Mitani, K. Hamasaki a Y. Nojiri.
129
Projekt „Audiovizuální kvalifikace“, reg.č. CZ.1.07/3.2.08/01.0043 byl financován z prostředků
Evropského sociálního fondu, v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.
Realizátor projektu: Filmová akademie Miroslava Ondříčka v Písku o.p.s.
Záměr projektu: Podpora dalšího vzdělávání v profesích vyžadujících audiovizuální kvalifikaci.
Realizační tým projektu:
Vedoucí týmu - MgA.Miloň Terč
Doc. Miroslav Urban
Mgr. Miroslav Jedlička
Mgr. Pavel Kubant
Ing. Gabriela Švejdová
Ing. Michal Popela
Mgr. Milan Klíma
Ing. Karel Jaroš
Mgr. Ladislav Greiner
Ing.Aleš Boštička
Mgr.Jaroslav Boxan
Recenzoval: prof. PaedDr. Gabriel Švejda, CSc., Dr.h.c.

1) učební texty – Základní témata

Transkript

Podobné dokumenty

V OČNÍ OPTICE 2016 - S

Multikriteriální zhodnocení displejů

currach závodní

Zvuková technika – Stavovské divadlo

MINI bylo výzvou!

Zpráva z konference ICSC 2011

úvodní manuál

Návody k modulu Advanced Protection

zde - Jakub Krompolc

Digitalizace českých filmových děl

truck inzert 2010-06 odtagováno.indd - TRUCK

Sborník příspěvků mezinárodní vědecké konference

Možnosti a omezení elektronické podpory kvality

Osud klasického kina v současném ekonomickém a sociálním prostoru

portfolio - Coroflot

stáhnout

3-fázové UPS

Kapitola08_Technologie výroby potažených kartonáží

2) učební texty – Film - Filmové školy v Písku

Eschatologie filmového pásu

CDE-171R/CDE-171RR/CDE-171RM CDE-170R/CDE

Pokud se soubor nestáhne automaticky, klikněte zde.