Объективный взгляд на оптику электронного кинематографа

В рубрику "Производство" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Объективный взгляд на оптику электронного кинематографа

Владимир Савоскин
OOO "Инфраоптик"

Людмила Березенцева
ОАО ВНИИТР

Электронный кинематограф — новое направление в развитии телевидения высокой четкости. Он требует специальной техники записи, передачи и воспроизведения электронного изображения. Высокие требования как по качеству изображения, так и по техническим характеристикам предъявляются и к объективам

Качество от ТВЧ, технологии от кинематографа

Оптика электронного кинематографа сочетает высокое качество телевидения высокой четкости (ТВЧ) и технологии кинематографа. Объективы ТВЧ имеют частотно-контрастную характеристику (ЧКХ), превышающую примерно в 2 раза ЧКХ объективов стандартного вещательного телевидения на видеочастотах от 25 лин/мм и более.

Для электронного кинематографа в отличие от стандартного телевидения применяются объективы как с постоянным фокусным расстоянием, так и с плавно изменяемым (варио-объектив). Необходимость применения объективов с постоянным фокусным расстоянием определяется высокими требованиями к качеству изображения для широких углов поля зрения и больших относительных отверстий, сопоставимых по качеству с объективами для 35-мм кинематографа, поскольку этого нельзя достичь в вариообъективах на всем диапазоне изменения фокусных расстояний и при максимально открытых диафрагмах.

Коэффициент передачи модуляции (Modulation Transfer Function, MTF), от которого напрямую зависит яркость, контраст, четкость кадра и полоса передачи сигналов цветности, у объективов с постоянным фокусным расстоянием превышает 92% (на частоте 55 лин/мм) в центре кадра. По полю кадра MTF составляет 84% (при максимальной апертуре).

Непосредственное использование объективов ТВЧ для электронной кинематографии сопряжено с рядом проблем. Во-первых, конструкция телевизионных объективов не соответствует кинооператорской работе, и, во-вторых, изображение, полученное с их помощью, нуждается в дальнейшей коррекции. Конструктивные разработки коснулись механики управления функциональными узлами объектива. Были введены ручки управления фокусировкой, масштабированием и диафрагмой. Введена яркая оцифровка шкал диафрагм и наводки на дистанцию масштабирования; причем шкалы управлялись шестернями с шагом 0,8, что позволило применять для этих объективов кинооператорские устройства.

"Стильные" кинообъективы

Конструктивные усовершенствования привели к появлению новых телевизионных объективов для электронной кинематографии - объективов Cine Style.

Отличительной особенностью объективов электронного кино Cine Style является повышенное качество изображения, которое стало возможным за счет более высокой разрешающей способности и частотно-контрастной характеристики, естественной цветопередачи, низкого светорассеяния; кроме этого усилена контрастная четкость объективов. Необходимость более высокого качества при просмотре ТВ-программ вызвана расширением горизонтального угла поля зрения до 30° вместо 20-25°, обычных для передач формата 16:9 и камер ТВЧ.

Для большинства вариообъективов относительное отверстие постоянно по всему диапазону изменения фокусных расстояний. Дистанция съемки отсчиты-вается от плоскости изображения до объекта съемки. Выбор расчетных значений фокусных расстояний объективов с постоянным фокусным расстоянием определялся с учетом углов поля зрения кинообъективов для камер 35 мм, что позволяет любому оператору легко адаптироваться к формату ТВЧ. Объективы с постоянным фокусным расстоянием имеют следующие предельные характеристики: относительное отверстие 1:1,5, угол поля зрения 112°; минимальная дистанция съемки 0,4 м. Для вариообъективов предельные технические характеристики будут: относительное отверстие 1:1,4, угол поля зрения WV, диапазон изменения фокусных расстояний 21х; минимальная дистанция съемки 0,6 м.

Изображение без искажения

Изображение, создаваемое на матрицах ПЗС в современных электронных камерах, имеет диагональ 11 мм, вто время как диагональ объектива камеры для 35-мм кино-27,2 мм, для объектива камеры для 16-мм кино она составляет 14,36 мм. Следовательно, размеры изображения в электронных камерах с 2/3" матрицей в 1,3 раза меньше, чем размеры изображения в камерах для 16-мм кино и в 2,5 раза меньше, чем 35-мм кино. Но несмотря на то что изображение в электронных камерах сконцентрировано на такой малой площади (2/3" CCD), применение кинообъективов 35-мм для работы с современными камерами электронного кинематографа возможно, поскольку объективы камер для 35-мм кино обеспечивают высокое качество изображения.

При использовании кинообъективов 35-мм кино для телекамер 2/3" матриц ПЗС требуются оптические переходные устройства (адаптеры), которые не ухудшали бы качества изображения. Такое оборудование уже создано.

Для применения кинообъективов для 35-мм формата с постоянным фокусным расстоянием для телевизионных камер 2/3" формата электронного кинематографа создан адаптер HD/FILM Prime Adapter CLA 35HD, с которым можно использовать объективы Ultra Prime 35-мм кино с фокусными расстояниями от 14 до 135 мм. При этом эквивалентные фокусные расстояния 2/3" HD соответствуют линейке объективов от 5,6 до 54 мм при сохранении углов поля зрения от 92° до 13°. Отметим, что относительное отверстие системы "объектив + адаптер" увеличивается примерно в 2,5 раза. Существует также адаптер, позволяющий использовать объективы фирмы Сооке для телекамер.

Для создания широкоэкранных фильмов в цифровом кинематографе начинает при-меняеться анаморфотная оптика. Например, в настоящее время разработана и используется анаморфотная оптическая система - конвертер ACV-235. Он устанавливается между объективом и камерой, обеспечивая запись изображения размера Cinema Scope (соотношение сторон 2,35:1) с помощью кинематографической ТВЧ-камеры, что при последующей проекции на цифровой экран позволяет создавать широкоэкранные фильмы. Применение анаморфотного конвертера экономически выгодно и сокращает время создания фильма. Возможно, в будущем следует ожидать появления анаморфотной оптики и для создания широкоформатных фильмов электронного кино.

Техника без недостатков

Объективы для электронного кино имеют следующие преимущества:

высокие оптические характеристики при большом значении апертуры (высокое разрешение по углам кадра, высокий контраст, хорошая цветопередача). Даже при малом значении глубины поля эти объективы позволяют получать четкое изображение;
высокое и постоянное значение относительного отверстия для ряда ва-риообъективов. При изменении условий съемки (например, при ухудшении освещенности или погодных условий) можно подобрать объектив с нужным значением эффективного относительного отверстия, что значительно расширяет творческие возможности оператора для получения требуемой глубины резкости;
возможность получать четкое изображение с высоким разрешением и фактически без дисторсии, что делает объективы незаменимыми при работе с новейшими камерами для электронного кинематографа. Изображение, полученное с помощью подобных объективов на камере HD, сопоставимо по качеству с кадрами, снятыми на 35-мм пленку;
объективы имеют сходные характеристики по цветопередаче, поэтому их можно легко менять в процессе съемки без перенастройки цветовых характеристик самой камеры. Высокое качество изображения в объективах достигается благодаря применению низкодисперсного кристалла из флюорита кальция (CaF2), специальных марок оптических стекол с высоким показателем преломления и чрезвычайно малой дисперсией, а также просветляющих покрытий, которые обеспечивают высокий коэффициент передачи модуляции MTF, хорошее разрешение в углах, естественную цветопередачу и высокое светопропускание;
компенсация эффекта "breathing". При фокусировке и/или изменении расстояния до объекта происходит изменение угла поля зрения. Возникает так называемый эффект "breathing" (пульсация изображения), который устраняется с помощью компенсирующей функции. Это дает возможность синхронизировать работу механизмов масштабирования и фокуса, а также сохранять необходимый угол поля зрения;
все объективы имеют четкую гравировку значений масштабирования, фокусировки и диафрагмы. Шкалы масштабирования и фокусировки могут быть выполнены в футах или метрах. Оправы объективов снабжены кольцами настройки фокусировки, масштабирования и диафрагмы с модулем шестерен 0,8, что позволяет использовать эти объективы с существующими кинематографическими средствами управления фокусом, компендиумами и системами дистанционного управления;
увеличенный диаметр фокусирующей части объектива, который позволяет производить более точную фокусировку при увеличении угла поворота кольца фокусировки на 280° и более (отдельные фирмы применяют унифицированный передний диаметр для использования одного типа компендиума с набором фильтров для всей линейки объективов);
унифицированный цветовой баланс и отсутствие цветных окантовок;
усовершенствованный механизм подстройки заднего фокуса. Подфокусировка при этом регулируется с помощью системы сервоуправления, причем отсчет дистанции ведется от плоскости изображения (как в кинообъективах), что очень важно при настройке резкости.

Для юстировки объективов DigiPrime разработан компактный и легкий коллиматор Sharp Max Universal, который устанавливается на переднюю часть оправы объектива. С помощью дополнительных устройств это оборудование позволяет производить настройку заднего фокуса также и других объективов, что удобно для операторов, работающих вне студии.

Анализ современных направлений развития оптики электронного кинематографа показывает, что технические и качественные характеристики объективов, а также их ассортимент вполне удовлетворяют требованиям 35-мм кино и спросу операторов, использующих цифровые технологии для создания художественных произведений на экране. Но тенденции развития рынка оптики для электронного кинематографа таковы, что в ближайшие годы следует ожидать новых достижений в разработке объективов Cine Style от ведущих производителей оптики — фирм Fujinon, Canon, Angeni-eux, Carl Zeiss, Optex и других.

Опубликовано: Каталог "Техника кино"-2006
Посещений: 17785

Статьи по теме

Автор

Владимир Савоскин

OOO "Инфраоптик"

Всего статей: 2

Автор

Людмила Березенцева

ОАО ВНИИТР

Всего статей: 2

В рубрику "Производство" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Объективный взгляд на оптику электронного кинематографа