автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.18, диссертация на тему:Совершенствование системы кинематографа высокого качества применением импульсного источника света

Введение.

1. Методы кинопроекции в системе кинематографа высокого качества и постановка задачи исследования.

1.1 .Кинопроекция с прерывистым движением фильмокопии.

1.2. Кинопроекция с оптической компенсацией.

1.3. Кинопроекция со щелевым обтюратором или импульсным источником света и непрерывным движением фильмокопии.И

1.4. Кинопроекция бесперфорационной фильмокопии.

1.5. Возможность реализации системы КВК-М.

1.6. Критерии, определяющие качество воспроизводимого изображения.

Выводы.

2. Воспроизведение изображения неподвижного объекта в системе КВК-М.

2.1. Четкость изображения в системе КВК-М.

2.2. Преобразования неподвижного изображения в системе КВК-М.

2.3. Информационная плотность сигнала изображения в системе КВК-М.

2.4. Разностный порог информативности.

2.5. Экспериментальное нахождение допустимого сдвига изображения.

2.6 Оптимальная форма импульса импульсного источника света.

Выводы.

3. Исследование качества кинопоказа в системе КВК-М.

3.1. Мелькания изображения.

3.2. Прерывистость движения и смаз изображения при неподвижном взоре наблюдателя.

3.3. Дробление и смаз движущегося изображения при сопроводительном взоре наблюдателя.

3.4. Неустойчивость изображения.

Выводы.

4. Экспериментальная установка КВК-М.

4.1. Назначение установки и технологический процесс получения фильмокопии.

4.2. Макеты киносъемочного и кинокопировального аппаратов. . . . ПО

4.3. Макеты кинопроекционного аппарата.

4.4. Исследование качества кинопоказа.

Выводы.

В настоящее время научно обоснованы и реализованы системы кинематографа с повышенной частотой как киносъемки так и кинопроекции, резко повышающие качество воспроизводимого изображения. Так отечественная система «Кинематограф высокого качества» (КВК), отличается от современной кинематографической системы повышенной до 50Л60 кадр/с частотой кинопроекции. Аналогичные системы созданы и зарубежом: «Showscan» [95, 81, 82], «Di-navision», модификации системы «Imax» [1].

Однако система КВК пока не полупила широкого распространения. Основной причиной этому являются значительные экономические и эргономические трудности при производстве и эксплуатации кинофильмов системы КВК.

В СПбГУКиТ проведены работы по устранению трудностей, обусловленных применением при киносъемке с частотой 50 кадр/с классического киносъемочного аппарата с прерывистым движением кинопленки. Предложен оригинальный способ съемки с частотой 24-25 кадр/с и последующей обработкой компьютерными методами полученного изображения и дальнейшей его распечаткой без ухудшения качества изображения, но уже с частотой 48-50 кадр/с [60].

На протяжении многих лет как в нашей стране, так и зарубежом ведутся работы по устранению в КВК трудностей экономического и эргономического характера при кинопроекции. Кинопроектор КВК с прерывистым транспортированием кинопленки работает в форсированном режиме, вызывая быстрый износ механизма и фильмокопии. В 2-2,5 раза увеличен расход кинопленки, а также масса и габариты фильмокопии. Устранить данные недостатки при кинопроекции в новой системе КВК можно лишь путем коренных изменений в самом принципе кинопроекции. Многими исследователями делались попытки отказа от прерывистого передвижения фильмокопий в кинопроекционном аппарате путем использования оптических компенсаторов и импульсных источников света (ИИС). Идея использования ИИС при непрерывном движении фильмокопии известна давно. О возможности создания непрерывного кинематографа с ИИС высказывались Т. Эдисон [17], Е.М. Голдовский [14], СМ. Провор-нов [69], Г.Л. Ирский [43], О.Ф. Гребенников [20] и др. Однако реализация данных систем в существующей кинематографической системе с частотой кинопроекции 24 кадр/с встретила значительные затруднения. В СПбГУКиТ было высказано предположение, что с переходом к КВК некоторые из этих затруднений устраняются [20]. Были предложены пути технической реализации системы КВК с непрерывным движением фильмокопии и ИИС, включаемым от меток, нанесенных на фильмокопию [25]. Подобная система может устранить указанные недостатки системы КВК. Однако ни теоретического анализа предложенной системы, ни ее экспериментальной проверки выполнено не было. В тоже время решение этой проблемы позволит значительно повысить как качество кинопоказа, так и экономическую эффективность, по сравнению с существующей кинематографической системой.

Поэтому, целью диссертационной работы является совершенствование системы «Кинематограф высокого качества» при кинопроекции применением ИИС и непрерывного движения фильмокопии.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- разработка принципов построения новой кинематографической системы КВК-М и кинопроекционного аппарата, используемого в этой системе;

- анализ механизма сдвига изображения и его восприятия с целью обоснования допустимой длительности вспышки ИИС;

- исследование качества воспроизводимого изображения при использовании ИИС;

- экспериментальная проверка возможности реализации предложенной системы кинематографа.

Выводы:

1. Испытания созданной экспериментальной установки показали, что идея воплощения системы КВК-М с ИИС и непрерывным движением неперфо-рированной фильмокопии на тонкой пленке вполне реализуема.

2. Исследования, проведенные с использованием экспериментальной установки КВК-М подтвердили то, что качество кинопоказа (четкость, неустойчивость изображения, дробление и прерывистость движения изображения и т.п.) в системе КВК-М не уступает качеству кинопоказа в системе КВК и значительно превосходит качество кинопоказа в существующей системе кинематографа.

3. Наилучшим способом синхронизации, исходя из условия обеспечения минимальной вертикальной неустойчивости, является от специальных синхро

-143низирующих меток одновременно наносимых с изображением в процессе киносъемки.

4. Дальнейшие исследования должны быть направлены на:

• создание ИИС большой мощности (включая импульсные лазеры);

• оптимизация процесса печати фильмокопий на тонкой перфорированной и неперфорированной ленте;

• обоснование стандарта на фильмокопию на тонкой неперфорированной ленте;

• совершенствование механизма транспортирования ленты в кинопроекционном аппарате с непрерывным движением тонкой неперфорированной фильмокопии, обеспечивающего минимальный износ поверхности фильмокопии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышение качества кинопоказа в системе КВК сопровождается увеличением расхода киноленты, повышением износа кинопроекционного аппарата и фильмокопии, увеличением массы и габаритов фильмокопии.

Указанные недостатки устранены в новой системе КВК-М. С целью обоснования требуемых параметров системы и изыскания путей ее реализации новой системы 1СВК-М, в диссертационной работе:

- на основе разработанной математической модели преобразования изображения в сквозной кинематографической системе и экспериментальных исследований установлена допустимая длительность вспышки ИИС в проекционном аппарате системы КВК-М;

- определено, что допустимая длительность импульса ИИС зависит от разрешающей способности и формы ПЧХ сквозной кинематографической системы. Например, при расположении зрителей на расстоянии равном четырем высотам экрана и разрешающей способности фильмокопии N=20 мм' допустимая длительность вспышки составит 39 мкс, при показателе степени аппроксимации функции п=2;

- обосновано, что оптимальной формой светового импульса ИИС является прямоугольная;

- установлено, что при сопровождающем взоре наблюдателя смаз изображения движущегося объекта в системе КВК-М будет меньше, чем при аналогичных параметрах в системе 1СВК;

- доказано, что минимальную вертикальную неустойчивость изображения, обеспечивает подача синхроимпульсов к ИИС от специальных синхронизирующих меток наносимых на кинопленку в процессе киносъемки;

- впервые создан экспериментальный проекционный аппарат с непрерывным фрикционным движением тонкой неперфорированной фильмокопии и ИИС, срабатывающим от импульсов, подаваемых от меток на фильмокопии;

-145- демонстрация изготовленного тест-фильма показала, что качество кинопоказа в новой системе не уступает качеству кинопоказа в системе ЬСВК; - доказано, что в системе КВК-М может быть использована неперфорирован-ная тонкая кинопленка типа «Изопанхром 42 Л», выпускаемая ГОСНИИ-ХИМФОТОПРОЕКТ.

Таким образом, доказано, что идея создания системы КВК-М с ИИС и непрерывным движением тонкой неперфорированной фильмокопии вполне реализуема. Новая кинематографическая система КВК-М наравне с сохранением высокого качества кинопоказа позволяет решить проблемы экономического, эксплуатационного и эргономического характера, до сих пор сдерживаюш;ие широкое распространение системы КВК.

Список публикаций по теме диссертации

1. Гусев В.В., Газеева И.В., Макарова Л.В., Малюхова Т.В, Перспективы развития кинематографа высокого качества. Сб. научн. трудов СПИКиТ 'ЛПроблемы развития техники и технологии кинематографа": вып. 8. - С.-Пб, СПИКиТ, 1998, с. 23-28.

2. К>Лнецов СЛ., Малюхова Т.В. Исследование смаза изображения при кинопроекции с импульсным источником света и непрерывным движением фильмокопии. Сб. научн. трудов СПбГУКиТ 'Т[роблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения": вып. И. - С.-Пб, СПбГУКиТ, 1999, с. 35-41.

3. Малюхова Т.В. О форме импульса и длительности вспыпши в кинопроекторе с непрерывным движением фильмокопии. Сб. научн. трудов СПбГУКиТ 'Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения": вьш. 11. - С.-Пб, СПбГУКиТ, 1999, с. 41-45.

4. Кузнецов С.А., Малюхова Т.В. Повьпцение срока службы кинопленок путем снижения их толщины. Официальный каталог первой международной выставки и конференции «Кинотеатр-ХХ1» раздел «Материалы научно-практической конференции «Кинотеатр-ХХ1 века - тенденции развития», 1999, с. 41.

5. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Кузнецов С.А., Лапшин В.А., Малюхова Т.В., Соколов А.В., Тихомирова Г.В. Кинематограф будущего. Официальный каталог первой международной выставки и конференции «Киноте-атр-ХХ1» раздел «Материалы научно-практической конференции «Кинотеатр-XXI века - тенденции развития», 1999, с. 50.

6. Малюхова Т.В. Применение ФСА и ТРИЗ при разработке кинопроектора для кинематографа высокого качества. Международная научно-практическая конференция по ТРИЗ. Первый Съезд международной ассоциации ТРИЗ. Тезисы докладов, Петрозаводск, 1999, с. 63.

-1477. Малюхова Т.В., Кузнецов С.А. Фильмокопия на тонкой кинопленке. Официальный каталог второй международной выставки и конференции «Кинотеатр-ХХ1», раздел «Материалы научно-практической конференции «Кинотеатр-ХХ1 века - тенденции развития», 2000, с. 130.

8. Гребенников О.Ф., Кузнецов СЛ., Малюхова Т.В. Теоретический анализ воспроизводящих свойств системы КВК-М. Сб. научн. трудов СПбГУ-КиТ 'Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения": вьш. 12 - С.-Пб, СПбГУКиТ, 2001, с. 3-13.

9. Малюхова Т.В. Возможность появления вертикальной неустойчивости изображения в системе КВК-М. Сб. научн. трудов СПбГУКиТ "Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения": вьш. 12 - С.-Пб, СПбГУКиТ, 2001, с. 54-58.

10. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Кузнецов С.А., Лапшин В.А., Малюхова Т.В. Принципы функционирования новой кинематографической системы КВК-М. //Техника кино и телевидения, 2001, № 7, с. 35-36.

11. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Кузнецов С.А., Лапшин В.А.,

Малюхова Т.В. О принципах функционирования новой кинематографической системы КВК-М //Киномеханик, 2001, № 10, с. 13-16.

1. Абрукин Я.В. Аудиовизуальные средства информации на ЭКСПО-85. //Техника кино и телевидения, 1986, № 1, стр. 62-68.

2. Антипин М.В. Международный симпозиум «Телевидение высокой четкости». //Техника кино и телевидения, 1986, № 9, стр.65-70.

3. Артишевский В.И. — Некоторые пути увеличения полезного светового потока в кинопроекционной аппаратуре. Дне. . канд. техн. наук — Л.: ЛИКИ, 1968.

4. Бакланов Я.В., Бойко O.K., Рохлина Э.А., Тупалова С.А. Реализация программы по использованию фильмовых материалов на полиэфирной основе. //Техника кино и телевидения, 2000, № 5, с. 32-36.

5. Барбанель СР., Проворнов СМ., Соломоник A.B. ЬСинопроекционная и звуковоспроизводящая аппаратура. М., Искусство, 1964.

6. Белоусов A.A., Гребенников О.Ф., Кузнецов CA., Лапщин В.А., Малюхова Т.В. Принципы функционирования новой кинематографической системы КВК-М. //Техника кино и телевидения, 2001, № 7, с. 35-36.

7. Беркович ГГ., Глазунова В.И., Фридман М.Р., Юров A.B. (ЦКБК НПО «Экран») Технологический кинопроектор КТП1. //Техника кино и телевидения, 1988, № 5, с. 30-32.

8. Володько В.А. Влияние яркости киноэкрана на величину критической частоты восприятия мельканий. Сборник трудов ЛИКИ. "Проблемы развития техники и технологии кинематографа". Вьш. 1, 1989, с. 74-77.

9. Володько В.А. Временная частотная характеристика зрительного анализатора для повышенной яркости киноэкрана. Труды ЛИКИ "Проблемы развития техники и технологии кинематографа", 1991, вьш. 3, с. 33-38.

10. Высокоскоростной контрольный кинопроектор, SMPTE Jorn., 1983, 92, № 4, 401.

11. Газеева И.В. Исследование временной частотной характеристики зрительного анализатора при изменении яркости экранного изображения. Сборник трудов СПбГУКиТ "Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения ".-1999-вып. 11 -С. 3-11.

12. Голдовский Е.М. Введение в кинотехнику. — М.: Искусство, 1974.

13. Голдовский Е.М. Избранные статьи. — М.: Искусство, 1979.

14. Голдовский Е.М. Кинопроектор и фильм. М.: Искусство, 1953.

15. Голдовский Е.М. Луи Люмьер. М.: Госкиноиздат, 1936.

16. Голдовский Е.М. Очерк истории кинопроекционной техники. — М.: Искусство, 1969.

17. Гребенников О.Ф. Искажения, вызванные дискретизацией изображения в кинематографе. //Техника кино и телевидения, 1977, № 8, с. 3-13.

18. Гребенников О.Ф. Кинематограф высокого качества. //Техника кино и телевидения, 1988, № 4, с. 3-7.

19. Гребенников О.Ф. Методы записи визуальной информации. Учебное пособие. СПб.: СПИКиТ, 1996.

20. Гребенников О.Ф. Основы записи и воспроизведения изображения. — М.: Искусство, 1982.

21. Гребенников О.Ф. Преобразования изображения при его записи на носите-ле.—Л.: ЛИЬСИ, 1989.

22. Гребенников О.Ф., Полосин Л.Л., Гудинов К.К. Сравнительная оценка качества изображения в кинематографе и телевидении. Сборник трудов СПИКиТ "Проблемы развития техники и технологии кинематографа". Вып. 5,1995, с. 3-15.

23. Гребенников О.Ф., Тихомирова Г.В. Пространственно-временные преобразования изображения в кинематографической системе. //Техника кино и телевидения, 1981, № 7, с. 8-15.

24. Гребенников О.Ф., Халяпин В.В. Влияние условий киносъемки на пространственно-временные искажения изображения в кинематографе. Сборник трудов ЛИКИ. "Проблемы развития техники и технологии кинематографа". Вып. 2,1990, с. 33-41.

25. Гребенников О.Ф., Халяпин В.В. Оптимизация параметров киносъемочных аппаратов для кинематографа высокого качества. Сборник трудов ЛИКИ. "Проблемы развития техники и технологии кинематографа". Вып. 2, 1990, с. 42-49.

26. Гусев В.В. Исследование экспериментального образца кинопроектора нового поколения. Сборник трудов СПбГУКиТ. "Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения". Вып. 12, 2001, с. 84-87.

27. Гусев В.В., Гусев В.П. Исследование износа межперфорационных перемычек. Сборник трудов СПбГУКиТ. "Проблемы развития техники, технологии и экономики кино и телевидения". Вып. 11, 1999, с. 18-22.

28. Джон Уоткинс. Инженерное руководство по компенсации движения. Snell&Wilcox Ltd.- 1994.

29. Дьяконов A. n ., Завлин П.М. Полимеры в кинофотоматериалах. Л.: Химия, 1991.

30. Игнатьев Н.К. Влияние обтюрации на размытие и образование тремора движущихся изображений при их сопроводительном наблюдении. //Техника кино и телевидения, 1991, № 2, с. 27-29.

31. Игнатьев Н.К. Дискретизация и ее приложение. — М.: Связь, 1980.

32. Игнатьев Н.К. О воспроизведении непрерывного движения в кинематографе. //Техника кино и телевидения.-1983.-№ 11, с. 3-6.

33. Игнатьев Н.К. Общие методы исследования систем с дискретизацией. -Электросвязь, 1960, № 8, с. 3-11.

34. Игнатьев Н.К. Эквивалентная схема кинематографического воспроизведения движения при сопроводительном наблюдении. //Техника кино и телевидения, 1992, № 9, с. 35-37.

35. Игнатьев Н.К., Сороко К.З. О качестве передачи движений в кино и телевидении. Тез. докл. симпоз. по пробл.: Субъективная оценка качества кино- и телевизионных изображений. Ее связь с объективными измерениями. - М., 1970, с. 163-167.

36. Импульсные источники света. Под ред. И.С. Маршака. М.: Энергия, 1978.

37. Ирский Г.Л. Светотехника кинопроекции. М., Искусство, 1961.

38. Ирский Г.Л. Широкое применение ксенонового осветителя важный фактор повышения эффективности и качества кинопроекции. //Техника кино и телевидения, 1981, № 4, с. 3-10.

39. Исследование по созданию перспективных компонентов кинопроекционной аппаратуры. Отчет по НИР № 06.01.35. Ленинград, ЛИКИ, 1988.

40. Кинематограф высокого качества. Отчет по НИР № 06.01.11. Ленинград, ЛИКИ, 1989.

41. Комар В.Г. О резкости изображения в кинематографе. //Техника кино и те-левидения.-1962.-№ 10, с. 1-11.-15248. Кравков C.B. Глаз и его работа. —М.—Л.: АН ССР, 1950.

42. Кузнецов C A. Совершенствование процесса перематывания фильмовых материалов с целью снижения их износа. — Дис. . канд. техн. наук — СПб.: СПИКиТ, 1996.

43. Куклин СВ. Мальтийский механизм для КВК. Сборник трудов СПИКиТ "Проблемы развития техники и технологии кинематографа". Вып. 5, 1995, с. 49-54.

44. Кзосоваренко О.Ю. Расчет допустимых скоростей панорамирования при киносъемке. // Техника кино и телевидения. 1968, № 10, с. 15-17.

45. Лапшин В.А., Лобач Н.Г. Источники питания для безобтюраторной кинопроекции. //Техника кино и телевидения, № 7,1999, стр. 51-52.

46. Лебедев Д.Г. Природа стробоскопического мигания. //Техника кино и телевидения, 1971, № 3, с. 19-22.

47. Луизов A.B. Глаз и свет. Л.: Энергоатомиздат, 1983.

48. Луизов A.B. Инерция зрения. М.: Оборонгиз, 1961.

49. Луизов A.B. Чувствительность глаза к изменению яркости во времени. — Докл. АН СССР, 1950, т. 70, № 5, с. 829—831.

50. Майоров СВ. Обтюраторы кинопроекторов. М.: Искусство, 1956.

51. Маковеев В.Г. Допустимый уровень специфических помех в преобразователях стандартов с разной частотой кадров. //Техника кино и телевидения, 1964, № 6, с. 1-7.

52. Мелик-Степанян A.M., Проворнов СМ. Детали и механизмы киноаппара-туры.-Л.,: ЛИКИ, 1980.

53. Мясников В.Л., Нечаев И.К., Соколов A.B. Применение метода парных сравнений для шкалирования восприятия яркости киноизображения. //Техника кино и телевидения, 1986, № 7, с. 13-15.

54. ОСТ 19-155-2000 «Кинотеатры и киноустановки. Светотехнические параметры изображения».

55. Отчет по научно-исследовательской теме № 465-62-2000 «Разработка и изготовление экспериментального абразца безобтюраторного кинопроектора». Рук. Белоусов A.A. СПб, СПбГУЬСиТ, 2000.

56. Петров В.В. Качество кинопроекции. М.: Искусство, 1982.

57. Повышение качества кинопоказа. Отчет по НИР № 450 Санкт-Петербург, СПбГУКиТ, 1998.

58. Проворнов СМ. Основы кинотехники. Конспект лекции. Выпуск первый. -Л, ЛИКИ, 1973.

59. Проворнов СМ. Основы кинотехники. Тексты лекций. — Л.: ЛИКИ, 1973.

60. Проект перехода к частоте кинопроекции 30 кадр/с. "SMPTE J", № 6, 1986, р. 586-594 (реферат, ж-л //Техника кино и телевидения, № 8,1987, с. 72-73).

61. Проспект НИИХИМФОТОПРОЕКТа. -М.: Изд.ФоМос, 1999.

62. Психофизическое исследование ощущения реальности, вызванного широкоугольным изображением. Hatada Т.а.о. SMPTE Joum., 1980, 89, № 8, р. 560-569. //Техника кино и телевидения, 1981, № 5, с. 67-68.

63. Размер киноэкрана: влияние на изображение и звук Материал подготовила Л.И. Зеленина. //Техника кино и телевидения, № 5, 1999, с. 19-20.

64. Рынин Н.А. Кинематография. Государственное издательство Ленинград, 1924.

65. Сенилов Т.Е. Светотехнические импульсные установки. М., Энергия, 1972.

66. Сомвонгксай-Совонгксай. — Повышение износоустойчивости мальтийского механизма снижением трения в его звеньях. Дис. . канд. техн. наук — С.-Пб.: СПбГУКиТ, 2000.

67. Тарасов А.И. Оптическое выравнивание в телекинопроекции. //Техника кино и телевидения, 1958, № 7, с.7-10.

68. Тихомирова Г.В. Временная частотная характеристика зрительного анализатора и оценка его линейности. //Техника кино и телевидения, 1979, № 10, с. 3—10.

69. Тихомирова Г.В. Исследование искажений, вызванных дискретизацией изображения в кинематографической системе. — Дис. . канд. техн. наук — Л.: ЛИ1СИ, 1980.

70. Трамбелл Д. Патент USA № 4.477.160.

71. Трамбелл Д. Патент USA № 4560260.

72. Троицкая М.Я. Математическая модель восприятия дробления изображения зрительным анализатором. //Техника кино и телевидения.-1990.-№ 4, с. 1219.

73. Устинов В.А. Цифровая рабочая станция для подготовки кинопроекции высокого качества. //Техника кино и телевидения, 1997, № 3, с. 10-15.

74. Шмырев В.И. Кинофильм и кинопроекционная аппаратура. М., Искусство, 1964.

75. D.H. Kelly, "Frequency doubling in visual responses", J. Opt. Soc. Amer., vol. 56, pp. 1628—1633, Nov. 1966.

76. H.R. Blackwell, "Neural theories of simple visual discrimination", J. Opt. Soc. Amer., vol. 53, pp. 129—159, Jan. 1963.

77. LL. Budrikis, "Visual thresholds and the visibility ofrandom noise in TV", Proc. IRE (Australia), vol. 22, pp. 751—759, Dec. 1961.

78. Ives H.E. Critical Frequency Relation in Scotopic Vision. — J. Opt. Soc. Amer., vol.6,pp.254—268,1922.

79. J.G. Robson, "Spatial and temporal contrast— Sensitivity fiinctions of the visual system", J. Opt. Soc. Amer., vol. 56, pp. 1141 —1142, Aug. 1966.

80. Kurt Enz. Filmprojectoren. Filmprojectoin. Leipzig, Fotokinoverlag, 1965.

81. Levonian E. Perceptial Threshold of Discrete Movement in Motion Pictures. -Joum. of the Soc. of Motion Picture and Television Engineers, 1962, № 4, p. 278-281.

82. Showscan Pilmisher Realism total. - Film und TV Kameramann, 1984, 33, № 9, s. 604, 606.