Улучшение качества кинопоказа повышением яркости киноэкрана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.18, кандидат технических наук Карпишин, Федор Иванович

• Карпишин, Федор Иванович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карпишин, Федор Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАБОТЫ ПО ОБОСНОВАНИЮ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ КИНЕМАТОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ И КИНОПРОЕКЦИОННЫХ АППАРАТОВ

1.1. Четкость изображения.

1.2. Частота кинопроекции.

1.3. Яркость изображения

1.4. Параметры кинопроекционных аппаратов.

Выводы.

Постановка задачи исследования

2. ВЛИЯНИЕ ЯРКОСТИ КИНОЭКРАНА НА ВОСПРИЯТИЕ

ИЗОБРАЖЕНИЯ

2.1. Информационная плотность светового сигнала, воспринимаемого зрительным анализатором

2.2. Яркость изображения в кинематографе

2.3. Зависимость резкости изображения от его яркости.

2.4. Резкость изображения в электронном кинематографе.

Выводы.

3. ЗАВИСИМОСТЬ ЗАМЕТНОСТИ ИСКАЖЕНИЙ, ВЫЗВАНЫХ ДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ОТ ЯРКОСТИ

КИНОЭКРАНА

3.1. Искажения первого и второго рода.

3.2.Количественная оценка заметности мелькания изображения в кинематографе

3.3. Экспериментальное исследование заметности мельканий изображения в кинематографе

3.4. Снижение заметности мельканий изображения в существующем кинематографе

3.5. Искажения изображения в кинематографе высокого качества

3.6. Искажения изображения в электронном кинематографе

Выводы

4. КИНОПРОЕКЦИЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ СВЕТОВЫМ ПОТОКОМ

4.1. Параметры кинопроекции.

4.2. Контраст изображения при безобтюраторной кинопроекции

4.3. Кинопроекция с электронным управлением световым потоком и вспомогательным обтюратором

4.4. Экспериментальные образцы кинопроекционных аппаратов нового поколения.

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение качества кинопоказа повышением яркости киноэкрана»

С момента зарождения кинематографа специалисты непрерывно вели работы по обоснованию требуемых параметров кинематографических систем. Эти параметры определяют не только качество кинопоказа, но и экономические и эргономические показатели систем.

Еще до создания первых кинотеатров в работах Т.Эдисона и его помощника Диксона были обоснованы требования к частоте кинопроекции (46 кадр/с) и формату 35-мм киноленты. В дальнейшем братьями Люмьер из экономических соображений была принята • более низкая частота кинопроекции (16 кадр/с), которая в дальнейшем при переходе к звуковому кинематографу была повышена до 24 кадр/с.

Обоснованию требуемых параметров кинематографической системы посвящены также работы Айвса, Портера, Шейда, Тальбота, Туна и других зарубежных специалистов. В нашей стране подобные работы велись Е.М.Голдовским, В.Г.Комаром, С.М.Проворновым, Н.К.Игнатьевым, А.В.Луизовым, В.В.Петровым, О.Ф.Гребенниковым, Г.В.Тихомировой, И.В.Газеевой и др. учеными.

Работы по обоснованию параметров кинематографических систем были особенно интенсифицированы начиная с 1950-х годов в период широкого распространения телевидения и видео. Были пересмотрены стандарты на соотношение сторон киноэкрана, созданы системы широкоэкранного и широкоформатного кинематографа, пересматривались стандарты на частоту кинопроекции. Созданы новые системы с повышенной до 30, 48, 60 кадр/с частотой кинопроекции, проведены работы по созданию стереоскопического и голографического кинематографов.

Непрерывно пересматривались в сторону повышения стандарты на яркость киноэкрана.

В настоящее время широко развернуты работы по созданию электронного кинематографа. В этом направлении выполнены важнейшие исследования отечественным ученым М.И.Кривошеевым. Создан новый стандарт цифровой системы электронного кинематографа формата 24Р.

Появление электронного кинематографа вновь инициировало интенсификацию работ по обоснованию требуемых параметров театрального кинематографа. Одной из важнейших задач является нахождение оптимальной яркости киноэкрана. Если современным отечесвенным стандартом в театральном кинематографе предусмотрена яркость киноэкрана по номиналу 50 кд/м , то в телевидении яркость экранов бытовых телевизоров уже достигла 200.300 кд/м и продолжаются работы по ее повышению. Из физиологии зрения известно, что с повышением яркости наблюдаемой сцены до определенных пределов возрастает острота зрения, контрастная чувствительность зрительного анализатора, повышается комфортность зрительного восприятия действительности.

Значительное же повышение яркости экрана в фотографическом кинематографе встречает существенные технические затруднения, особенно в кинотеатрах большой вместимости. Эти трудности обусловлены не только необходимостью создания источников света очень большой мощности, но и сложностью устранения заметных зрителю мельканий изображения, возрастающих по мере увеличения яркости киноэкрана.

Решению проблемы снижения заметности мельканий изображения способствуют работы белорусских специалистов В.А.Лапшина, 5

Н.Г.Лобач, Н.К.Апалькова и др. направленные на создание специального питающего устройства для питания кинопроекционной ксеноно-вой лампы в импульсном режиме. На базе этого устройства возможно создать кинопроекционный аппарат нового поколения с электронным управлением световым потоком. Такой кинопроекцонный аппарат позволяет не только устранить заметность мельканий изображения, но и решить многие стоящие в настоящее время перед кинотехниками задачи, в частности, значительно повысить световой поток кинопроектора, снизить расход электроэнергии на питание кинопроекционной лампы.

Целью настоящей работы является обоснование требуемой яркости изображения в театральном кинематографе и параметров кинопроекционного аппарата с электронным управлением световым потоком, обеспечивающего повышение качества кинопоказа.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы преобразования изображений и звука», Карпишин, Федор Иванович

Результаты работы включены в отчет по хоздоговорной научно-исследовательской теме «Разработка и изготовление экспериментальных образцов кинопроекционных аппаратов нового поколения и их испытание», включенной в план НИР Министерства Культуры Российской Федерации, а разделы, посвященные оценке четкости изображения и информационной плотности светового сигнала, воспринимаемого зрительным анализатором включены в книгу

О.Ф.Гребенникова и Г.В.Тихомировой «Основы записи и воспроизведения информации», рекомендованную Министерством Образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Аудиовизуальная техника».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С целью повышения качества кинопоказа в театральном кинематографе в диссертационной работе выполнено:

- На базе результатов фундаментальных исследований, выполненных в области физиологии зрения, обоснована оптимальная яркость изображения в кинематографе, обеспечивающая наивысшие остроту зрения, контрастную чувствительность глаза, скорость нахождения сюжетно важных деталей изображения, а также наиболее комфортные условия восприятия изображения.

- На основе разработанного метода нахождения информационной плотности светового сигнала, воспринимаемого зрителями в кинотеатре, доказано, что с увеличением до определеных пределов яркости киноэкрана возрастает четкость воспринимаемого изображения, что существенно повышает качество кинопоказа. В частности с использо-. ванием созданной математической модели показано, что отличная четкость изображения в электронном кинематографе формата 24Р возможна лишь при яркости киноэкрана 300 кд/м .

- Экспериментально подтверждено, что при устранении заметности искажений, вызванных дискретизацией изображения в кинематографе, интегральная оценка качества кинопоказа с повышением яркости изображения до определенных пределов существенно возрастает.

- С использованием разработанной математической модели восприятия зрительным анализатором мельканий изображения показано, что в современной 35-мм кинематографической системе с яркостью киноэкрана регламентированной действующим отечественным стан

116 дартом коэффициент заметности мельканий превышает допустимую величину и возрастает при дальнейшем повышении яркости киноэкрана.

- Доказано, что оптимальным путем полного устранения заметности мельканий изображения в существующей системе кинематографа при любой яркости киноэкрана, является использование кинопроекционных аппаратов нового поколения с электронным управлением световым потоком, которые без снижения полезного светового потока кинопроектора обеспечивают подачу трех световых импульсов на кадр.

- Показано, что применение кинопроекционных аппаратов нового поколения с электронным управлением световым потоком в системе кинематографа высокого качества позволяет существенно повысить полезный световой поток кинопроектора, а следовательно и яркость киноэкрана.

- Выполнены испытания реализованных экспериментальных образцов кинопроекторов нового поколения в аудитории на 150 мест, которые полностью подтвердили результаты теоретических исследований. На кинопроекторы нового поколения получены положительные решения о выдаче двух свидетельств на полезную модель.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Карпишин, Федор Иванович, 2003 год

1. М"из К. Теория фотографического процесса, М.-Л.:Гос. изд. техн. теор. лит.,4 1949.

2. Миз К., Джеймс Т. Теория фотографического процесса, Л.-.Химия», 1973.

3. Борн М., Вольф Э. Основы оптики, М.:Наука, 1970.

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

5. Гребенников О.Ф. Преобразование изображения при его записигна носителе,Л.:ЛИКИ, 1989.

6. Комар В.Г. О резкости изображения в кинематографе// ТКТ, 1962, №10.

7. Комар В.Г. Количественные критерии качества изображения для оценки кинематографических систем // ТКТ, 2000, №10. „ ^

8. Комар В.Г. Сравнительная оценка качества изображения кинопленочной и электронной систем кинематографа // ТКТ, 2002, №8.

9. Комар В.Г. Критерий резкости изображения и ее оценка в различных системах кинематографа. Успехи научной фотографии, т.Х, изд.«Наука»,М.-Л.,1964.

10. Гребенников О.Ф., Тихомирова Г.В. Основы записи и воспроизведения информации. СПб,: СПбГУКиТ, 2002.

11. Schade О. Optical and Photoelectric Analog of the Eye // J. Opt. Soc. Am., 1956, 46, 721.

12. Игнатьев Н.К. Теория дискретизации и ее применение к задачам связи, Автореферат докт. дисс., Московский электротехнический институт связи, 1963.

13. Игнатьев Н.К. Дискретизация и ее приложения, М.: Связь, 1980.

14. Голдовский Е.М. Избранные статьи, М.: Искусство, 1979.

15. Голдовский Е.М. Узкопленочная кинематография, М.: Кинофо-тоиздат, 1936.

16. Голдовский Е.М. Принципы широкоформатного кинематографа, М.: Искусство, 1962.

17. Антипин М.В. Интегральнгая оценка качества телевизионного изображения, JL: Наука, 1970.

18. Голдовский Е.М. Проблема скорости фильма // Кинофотопро-мышленность, 1940, №8.

19. Кравков С.В. Глаз и его работа, M.-JI.: АН СССР, 1950.

20. Голдовский Е.М. Физические основы кинотехники, М.гГоскиноиздат, 1939.

21. Луизов А.В. Инерция зрения, М.: Оборонгиз, 1961. „

22. Луизов А.В. Физика зрения, М.: Знание, 1976.

23. Луизов А.В., Глаз и свет, Энергоатомиздат, Л.,1983.

24. Волосов Д.С., Цивкин М.В. Теория и расчет светооптических систем. М.: Искусство,1960.

25. Проворнов С.М. Основы кинотехники, Л.:ЛИКИ, 1973.

26. Игнатьев Н.К. О стробоскопических явлениях в кино и телевидении//ТКТ, 1957, №8.

27. Тихомирова Г.В. Временная амплитудная чувствительность зрительного анализатора // ТКТ, 1979, №7.

28. Тихомирова Г.В. Временная частотная характеристика зри-' тельного анализатора и оценка его линейности // ТКТ, 1979, №10.

29. Гребенников О.Ф., ТихомироваТ.В. Пространственно-временные преобразования изображения в кинематографе // ТКТ, 1981,№7.

30. Гребенников О.Ф. Устранение искажений, вызванных дискретизацией изображения в кинематографе // ТКТ, 1987, №1.

31. Showscan Filmischer Realismus total // Film und TV kameraman, 1984, 33, N9.

32. Kodak and Showscan will devolop digital sound for teateres // BKSTS J., 1986, 68, N2.

33. Turner G. Showscan: Doug Trumbulls new 70-mm Format // Amer. Cinematogr., 1984, 65, N8.V

34. Гребенников О.Ф. Кинематограф высокого качества // ТКТ. 1988. №4.

35. Антипин М.В. Международный симпозиум «Телевидение высокой четкости» // ТКТ, 1988, №4.

36. Луизов А.В., Федорова Н.С. Число градаций яркости различимое глазом//ОМП, 1973, №10.

37. Травникова Н.П. Визуальное обнаружение протяженных объек- . тов // ОМП, 1977, №3.

38. Газеева И.В. Биокино: оптимизация частоты мельканий изображения и других параметров кинопроекции на основании психофизиологических исследований, Труды СПбГУКиТ, 2002, вып.14.

39. Тихомирова Г.В., Газеева И.В., Лебедев В.П., Ковалевский А.В. Обоснование параметров кинопроекции на основе методов психофизиологических исследований // ТКТ, 2001, №12.

40. Мешков В.В. Основы светотехники, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.

41. Володько В.А., Троицкая М.Я., Прокофьева Н.М., Соколов А.В. Экспериментальное исследование кинематографа высокого качества //ТКТ, 1989, №10.

42. Голдовский Е.М. Проблемы кинопроекции, М.: Искусство, 1955.

43. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Кузнецов С.А., Лапшин В.А., Малюхова Т.В. Принцип функционирования новой кинематографической системы КВК-М // ТКТ, 2001, №7.

44. Лапшин В.А., Лобач Н.Г., Шарманов С.В. Источники питания для безобтюраторной проекции // ТКТ, 1999, №7.

45. Апальков Н.К., Лапшин В.А., Лобач Н.Г. и др. Импульсные источники питания для кинопроекционных ламп//ТКТ,2002,№4.

46. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Гусев В.В. и др. Безобтюраvторная кинопроекция// ТКТ, 2002, №2.

47. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Гусев В.В. и др. Безобтюраторный кинопроектор, Мат-лы Международной выставки «Кинотеатр XXI», СПб, 1999.

48. Тихомирова Г.В., Карпишин Ф.И. Информационная плотность светового сигнала, воспринимаемого зрительным анализатором, Труды СПбГУКиТ, 2001. Вып. 12.

49. Рыфтин Я.А., Тремор глаз и характеристики зрения// ТКТ, 1987, №4.

50. Lowry Е. Some Experiments with Binocular and Monocular Vision //J. Opt. Soc. Am., 1929, 18, 29, Comm. 380.

51. Карпишин Ф.И. Яркость изображения в кинематографе. Труды СПбГУКиТ, 2002. Вып.14.

52. Тихомирова Г.В., Лапшин В.А., Карпишин Ф.И. Пути устранения заметности мельканий изображения в кинематографе // ТКТ. 2002. №4.

53. Тихомирова Г.В., Карпишин Ф.И. К вопросу о частоте кинопроекции в кинематографе высокого качества // ТКТ. 2002. №3.

54. Тихомирова Г.В., Карпишин Ф.И. Информационная плотность светового сигнала, воспринимаемого зрительным анализатором // Труды СПбГУКиТ. 2001. Вып.12.

55. Тихомирова Г.В., Карпишин Ф.И. К оценке резкости изображения // Труды СПбГУКиТ. 2001. Вып. 12.

56. Кривошеев М.И.,Хлебородов В.А., Историческое решение для мирового телевидения, кинематографии и компьютерной индустрии // ТКТ, 1999, №9.

57. Гребенников О.Ф. Методы записи визуальной информации, СПб:СПбИКиТ,1996.V

58. Гребенников О.Ф.,Полосин JI.JI., Гудинов К.К., Сравнительная оценка качества изображения в кинематографе и телевиде-нии//Проблемы развития техники и технологии кинематографа. СПбИ-КиТ, 1995.

59. Алиев М.А., Ершов К.Г., Смирнов Б.А., Усачев Н.Н., Кинотеатры и видеозалы, С.Пб, 1996.

60. Тихомирова Г.В., Карпишин Ф.И. Оценка колебаний яркости изображения в кинематографе// Сборник научных трудов СПбГУКиТ. -2002. Вып.14.

61. Ives Н.Е. Critical Frequence Relations in Scotipic Vision// Journ.Of the Opt. Soc. of America.-1922.-V.6.

62. Ives H.E. A theory of Intermittent Vision// Journ. Of the Opt. Soc. of America.-l 922.-6.

63. Тихомирова Г.В., Гребенников О.Ф., Кулаков А.К. Установка для исследования временной частотной характеристики зрительного анализатора, авт.свид.№805994, 1980.

64. Kelly D.H. Visual Sygnal Generator // The Review of Scientific Instruments, 32, 1961.

65. Robson J.G. Spatial and Temporal Contrast-Sensitivity Functions of the Visual System 11 JOSA, 56, 1966.

66. Мелик-Степанян A.M., Проворнов C.M. Детали и механизмы киноаппаратуры, JI.: ЛИКИ, 1980.

67. Редько А.В. Основы фотографических процессов, СПб: «Лань», 1999.

68. Газеева И.В., Карпишин Ф.И., Тихомирова Г.В. Экспериментальное исследование заметности мельканий изображения в кинематографе. Труды СПбГУКиТ, 2002. Вып.14.

69. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Тихомирова Г.В. Перспективы дальнейшего развития техники театрального кинематографа // ТКТ,2001, №1. •«

70. Белоусов А.А., Гребенников О.Ф., Тихомирова Г.В. Еще раз о перспективах развития театрального кинематографа // ТКТ, 2003, №1.

71. Карпишин Ф.И. Контраст изображения при безобтюраторной кинопроекции, Труды СПбГУКиТ, 2003. Вып. 16.

72. Барбанель Сим.Р., Барбанель Сол.Р. и др. Кинопроекционная . техника, под ред. Проворнова С.М., М.: Искусство, 1966.

73. Lecture/Demonstration: 30 Frames per second? At the National Film Theatre Sunday 31 August 2.00. Eyepiece, 1986, 7, №4 Press Release. NFT.

74. Mark Y.A. Statistical Comparison of 24 and 30 fps. Image Technology, 1987, 69, № 8, p/ 352-357.