Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение
Подождите немного. Документ загружается.
24.8.3.1 RGBформат
Удобен для прямой визуализации на экране или для принтерной печати, не предпо
лагающей высокой точности цветовоспроизведения (колориметрическое цветовоспро
изведение требует того, чтобы устройство вывода было калибровано и чтобы конвер
сия данных из YCCзначений в RGBзначения учитывала характер т.н. аппаратного
отклика этого устройства).
24.8.3.2 YCCформат
Без какихлибо преобразований несет всю полноту информации, записанной на
диск, но, вместе с тем, весьма удобен и для пересчетов в иные колориметрические
и/или цветовые пространства без прохода через RGB. Когда же требуется конверсия
данных в собственно RGBзначения, YCCформат позволяет провести такое преобразо
вание без потерь.
24.8.3.3 Grayscaleформат
Может использоваться с целью отображения на монохромных мониторах, а также
в тех ситуациях, когда хроматический компонент изображений не имеет значения
(или даже вреден — Прим. пер.). Отметим, что grayscaleизображения занимают втрое
меньший объем памяти компьютера.
24.8.4 Варианты разрешения изображений
На Photo CDдисках изображения хранятся в таком виде, что могут считываться в
разных разрешениях (см. табл. 24.2). Как уже было сказано выше, хроматическая ин
формация подвергается субсэмплингу вдвое по вертикальному и горизонтальному на
правлениям, в результате чего на одно хроматическое значение приходится четыре
значения в яркостном канале. Субсэмплинг хроматических данных снижает объем
требуемого дискового пространства до 9 Мб для 16 изображений.
Дополнительной и очень серьезной экономией места на диске является компрессия
визуальных данных за счет сохранения лишь остаточных компонент изображений —
т.н. баз, несущих информацию только о характере отличий пикселов на данном уров
не разрешения от пикселов на предыдущем его уровне. Суть компрессии в том, что ос
таточные компоненты несут исключительно яркостную информацию (данное изобра
жение используется с базовыми хроматическими сигналами, в результате чего хрома
тическая информация составляет всего лишь четвертую часть от информации яркост
ной). Таким образом, на Photo CDдиске может храниться порядка 100 изображений.
Baseизображение дает разрешение эквивалентное разрешению изображений в ши
роковещательном телевидении.
Изображение Base/16 — дает индексное изображение предпросмотра.
Разрешение изображения 16 Base эквивалентно 35 мм формату фотоизображений.
Изображение 64 Base используется для крупноформатных приложений (к приме
ру, 6´6 см) и может быть получено с помощью специальных сканеров высокого разре
шения (но при этом число записанных изображений уменьшается в 16 раз).
24.8.5 Оборудование
Оснащение, необходимое для создания Photo CDдиска — это сканер и/или цифро
вая фотокамера, компьютер, программа управления Photo CDданными, монитор и
601
ГЛАВА 24 ВИДЕОНОСИТЕЛИ
CDRWустройство. Готовые диски могут использоваться в Photo CDпроигрывателях
при воспроизведении изображений на экранах мониторов, либо в специальных Photo
CDIпроигрывателях, позволяющих проводить интерактивный контроль: выполнять
увеличение, кадрирование и прочие манипуляции. Для ввода данных в компьютер
требуется PhotoCDROM.
Разумеется, Photo CDдиски могут использоваться для воспроизведения изображе
ний на пленках и бумагах устройствами цифровой печати (см. гл. 33).
24.9 ТИРАЖИРОВАНИЕ ВИДЕОКАССЕТ И ВИДЕОДИСКОВ
Когда требуется большое число дешевых копий той или иной телепрограммы, нуж
но, чтобы время получения одного экземпляра копии было много меньшим, чем время
хода самой программы.
Скоростное копирование магнитных записей сопряжено с определенными техни
ческими трудностями, поскольку когда при записи лента протягивается со скоростью,
превышающей крейсерскую, вследствие серьезных изменений частот сигналов возни
кают грубые потери качества. По этой причине были разработаны как минимум два
метода высокоскоростной контактной печати на магнитной ленте:
— две ленты вместе (лента с оригинальной записью и приемная лента) двигались
через магнитное поле, что позволяло добиться скорости записи 3.8 м/с.;
— оригинал и приемная лента нагревались в точке контакта, и, за счет применения
специальных магнитных лент, скорость копирования достигала 1.5 м/с.
Дисковые же системы изначально были рассчитаны на высокую скорость копиро
вания — их важным преимуществом, в данном контексте, является то, что даже цели
ком заполненный диск изготавливается сразу, а не путем последовательной записи
(Doyle, 1982).
ПРЕДМЕТНЫЕ ССЫЛКИ
Anderson, C.E., and Roizen, J., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 68, 667 (1959).
Baldwin, J.L.E., Stalley, A.D., and Kitchin, H.D., J. Roy. Television Soc., 14, 3 (1972).
Bruch, W., TelefunkenZeitung, 40, No. 3 (1967).
Bruch, W., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 81, 303 (1972).
602
ГЛАВА 24 ВИДЕОНОСИТЕЛИ
ТАБЛИЦА 24.2 Варианты разрешения изображения, получаемые с Photo CDдисков
Фотометрическая яркость Цветность
Строки Пикселы Строки Пикселы
Base/16 128 192 64 96
Base/4 256 384 128 192
Base 512 768 256 384
4 Base 1024 1536 — —
16 Base 2048 3072 1024 1536
64 Base 4096 6144 2048 3072
CCIR Recommendation 709 (adopted 1990). Basic Parameter Values for the HDTV Standard
for Studio and for International Programme Exchange.
CCIR Recommendation 6011. Encoding parameters of digital television for studios.
Dickopp, G., Brit. J. Phot., 118, 992 (1971).
Doyle, M.J., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 91, 180 (1982).
Gilbert, J.C.G., Wireless World., 76, 377 (1970).
Ginsburg, C.P., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 66, 177 (1957).
Kramer, P., and Compaan, K., AudioVisual, 3, 16 January (1974).
Machein, K.R., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 68, 652 (1959).
Millward, J.D., Guisinger, B.E., and Roizen, J., I.E.E. Conference Publication No. 88,
p.317 (1972).
Redlich, H., Brit. J. Phot., 118, 952 (1971).
Reynolds, K.Y., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 79, 922 (1970).
Ross, P., J. Roy. Television Soc., 15, 35 (1974).
Sawazaki, N., Yagi, M., Iwasaki, M., Inada, G., and Tamaoki, T., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng.,
69, 868 (1960).
Tooms, M.S., J. Roy. Television Soc., 13, 4 (1970).
ЛИТЕРАТУРА
Abramson, A., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 82, 188 (1973).
Roizen, J., J. Roy. Television Soc., 16, 15 (1976).
603
ГЛАВА 24 ВИДЕОНОСИТЕЛИ
25 ВИДЕОГРАФИКА
25.1 ВВЕДЕНИЕ
Т
о, что телевизионные изображения состоят из электронных сигналов, позволя
ет манипулировать этими изображениями в самых широких пределах и самы
ми разными способами, а также дает возможность добавлять к этим изображениям ин
формацию, полученную не только от телекамер (или в результате кинотелепроекции),
но также графические сигналы компьютера (несущие данные либо о части изображе
ния, либо даже о всем изображении). Аналогичные методы могут применяться в связ
ке с т.н. графическими сканерами, описанными в разделе 29.9.
25.2 РАСЦВЕЧИВАНИЕ ВИДЕОЗАХВАТА
Вероятно, простейшим способом получения компьютерных изображений является
«электронное раскрашивание» данных т.н. видеозахвата. Если, к примеру, телекаме
ра зарегистрировала белые буквы на черном фоне, то чтобы снабдить эти буквы хрома
тическим компонентом, остается лишь в правильной временно\й последовательности
добавить к яркостному сигналу камеры сигналы цветоразностные. Хроматический
сигнал, дающий какуюлибо одну прокраску, может быть добавлен к группе телевизи
онных строк, соответствующих первой строке захвата, а сигнал, дающий вторую про
краску — второй строке. Следующие строки захвата могут быть прокрашены сходным
путем. Если требуется изменение цветности в рамках одного захвата (к примеру, для
выделения первого слова), то цветоразностный сигнал может быть изменен в процессе
развертки соответствующих строк.
Когда видеозахват прокрашивается описанным способом, результирующие цвето
вые стимулы искусственно создаются с помощью данных, включающих в себя инст
рукции по генерации сигналов и последовательности их коммутации; при этом ин
формации об этих стимулах в исходном изображении, разумеется, не было.
Охват воспроизводимых стимулов в данном случае ограничивается не колоримет
рией пигментов, фотокрасителей или типографских красок, но только свойствами
кардинальных стимулов телеприемника. Таким образом, в нашем распоряжении ока
зываются воспроизводящие стимулы, соответствующие сигналам максимальной
цветности (см. табл. 22.3) и, следовательно, расцвеченный видеозахват может стать
весьма и весьма полноцветным и выразительным (безусловно, сие позволяет воспроиз
водить стимулы и малой полноты цвета).
25.3 ЦВЕТОВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ РИРПРОЕКЦИЯ
Раскрашивание изображений путем добавки сторонних цветоразностных сигналов
не ограничивается одним лишь видеозахватом: простые графики и схемы также могут
быть расцвечены аналогичным способом. Однако если последовательность коммутации
сигналов достаточно сложна, метод теряет ценность — в данном случае будет намного
удобнее управлять сигналами по методу т.н. цветовой электронной рирпроекции.
Цветовая электронная рирпроекция аналогична т.н. плавающей маске, до недавне
605
го времени активно применявшейся при съемке кинотрюков, к примеру: по сюжету
маленькая девочка должна стоять на ладони великана; девочка играет эпизод на чер
ном фоне, а с отснятой и обработанной цветной обращаемой пленки получают сверх
высококонтрастный чернобелый негатив, на котором имеется лишь черный силуэт
героини на прозрачном фоне. При копировании сцены с великаном на негативную
пленку, на последнюю накладывается этот негатив, благодаря чему киноматериал под
силуэтом девочки не экспонируется. После чего пленка экспонируется второй раз, но
уже через оригинальный цветной позитив: изображение девочки «впечатывается» в
неэкспонированный участок копировальной пленки, оставшийся от силуэта, а чер
ный фон защищает оставшееся поле от паразитного переэкспонирования. Разумеется,
необходима очень точная приводка контура девочки к ладони великана и изображе
ния девочки к неэкспонированному участку негативной пленки. Иногда для экспози
ции копировальной пленки приходится использовать дополнительный силуэт — про
зрачный, расположенный на черном фоне. Отметим, что метод может быть усовершен
ствован за счет применения светоделителей и прочих устройств (Wheeler, 1969).
При цветовой электронной рирпроекции, применяемой на телевидении, вместо
черных фонов используются интенсивноокрашенные (самая распространенная окра
ска — синяя или зеленая, поскольку от таких расцветок проще всего уйти при органи
зации студийной сцены). Процесс построен так, что в ответ на сигналы, соответствую
щие этим фонам, специальный коммутатор — т.н. видеомикшер, берет входные сигна
лы из другого источника. К примеру, если позади телеведущего расположен яркоокра
шенный фон, то на заднем плане может демонстрироваться визуальный ряд обсуждае
мых событий. При этом необходимо, чтобы объекты сцены, где сидит ведущий, не сов
падали по цвету с фоном: в противном случае коммутатор вставит фоновое изображе
ние в эти объекты и в изображении результирующем возникнут весьма комичные
«дыры».
Микшер обычно настраивается так, что его работа зависит от величин цветоразно
стных сигналов. Однако с целью уменьшения эффекта колебания их мощности (на
пример, ее снижения в тенях) прибор можно отрегулировать так, что его работа будет
определяться величиной цветности фона, высчитываемой из цветоразностных сигна
лов и сигнала яркости (Davidse и Koppe, 1977).
Тенденцию к появлению паразитной хроматической каймы в микшируемых участ
ках можно снизить, используя т.н. стробирующие сигналы, т.е. сигналы с менее кру
тыми подъемом и спуском, а также путем применения схем, исключающих из выход
ного потока сигналы цветоразностные, соответствующие тем объектам, которые не
должны подвергаться замене (Nakamura и Kamakura, 1981).
Дабы обеспечить максимум реализма финальных изображений техника цветовой
электронной рирпроекции подверглась различным усовершенствованиям, например,
сегодняшняя технология позволяет, придав окрашенной области пространственную
форму участков сцены, подлежащих замене, можно «положить» тени переднего плана
на фон: актер ходит по студии возле одной из ее стен, а в результирующем изображе
нии он прогуливается по улице вдоль стены дома, отбрасывая тень на тротуар и стену.
25.4 ТЕЛЕТЕКСТ
Вставка посторонних (дополнительных) сигналов возможна также в период между
концом развертки последней строки первого полукадра и началом развертки первой
строки следующего. Данный период называется периодом гашения полукадра и факти
606
ГЛАВА 25 ВИДЕОГРАФИКА
чески представляет собой время, за которое пучок развертки идет назад, то есть от
нижней границы изображения к его верхней границе. Величина периода гашения за
нимает ощутимую часть от общего времени развертки полукадра, что, как правило,
соответствует времени развертки 25 строк полного кадра (двух полукадров) 625 строч
ной системы (дающей 575 фактических строк) и 21 строки полного кадра 525 строчной
системы (дающей 483 фактических строки). Однако, в отведенное время нужно, в пер
вую очередь, передать т.н. сигналы кадровой синхронизации, позволяющие приемнику
синхронизировать развертку полукадра с основными сигналами, то есть гарантиро
вать то, что каждый полукадр начнется именно с верхней строки телеприемника и за
кончится именно на нижней его строке (а не выше или ниже). К счастью, сигнал кадро
вой синхронизации обычно занимает время эквивалентное времени развертки 10
строк, благодаря чему остается запас, равный времени развертки примерно двух
строк. Это время и используется для передачи сигналов телетекста (см. рис. 25.1).
Сигналы телетекста несут в себе информацию, позволяющую телеприемникам по
верх основного изображения воспроизводить буквы и цифры (буквенноцифровые сим
волы), а также простые схемы (графические символы). Как уже было сказано выше, ис
пользуя специальные сигнальный буфер и считывающее устройство (входящие в со
став приемника), а также за счет специальных процедур управления сигналами, об
ласть изображения можно заполнить телетекстом за время эквивалентное развертке
всего лишь двух строк на полукадр. Такая возможность имеется благодаря тому, что:
— вопервых, поскольку телетекст — это статичное изображение, то нет необходи
мости описывать отличия между соседними кадрами;
— вовторых, графические и буквенноцифровые символы как таковые не переда
ются, а передаются лишь их коды, которые затем интерпретируется т.н. знакогенера
тором телеприемника. Знакогенератор формирует нужные символы из первичных
элементов изображения (пикселов), образуя группы, состоящие обычно из семи строк,
каждая из которых несет в себе по пять пикселов (5´7матрицы). Одна матрица отвеча
ет за один символ, сформированный из светящихся и несветящихся пикселов.
Как правило, знакогенератор воспроизводит 64 буквенноцифровых символа и 64
графических. Сигнал телетекста при этом несет две серии чисел от 1 до 64, указываю
щих телеприемнику необходимую последовательность символов. Числа представле
ны в двоичной системе, использующей на каждое число 6 двоичных единиц или битов
(64 = 2
6
). Без знакогенератора 35 пикселов матрицы потребовали бы 35 бит;
— втретьих, количество отображаемых символов обычно ограничивается 24 стро
ками и 40 колонками. Несмотря на то, что более плотная паковка символов позволила
бы передавать большее количество текстовой информации, разборчивость текста при
этом ощутимо снизилась бы;
— вчетвертых, тональный и хроматический выбор у телетекстов обычно сокращен
до четырех позиций по фотометрической яркости и четырех по цветности — требуя
при этом всего лишь двух бит (4 = 2
2
); либо же до 8 позиций — требуя трех бит (8 = 2
3
).
При данной организации телетекста время, необходимое для передачи полного па
кета текстовой информации, или как говорят — страницы, равно числу рядов на стра
нице деленному на число рядов, передаваемых за одну секунду: число рядов в секунду
равно 100 у 50герцовых систем и 120 — у 60 герцовых. Следовательно, время переда
чи страницы, состоящей из 24 рядов, будет равным 0.24 и 0.20 с соответственно. Та
ким образом, в системах обоих типов (при стандартном периоде строчной развертки)
информация по всем 40 колонкам укладывается в 64 микросекунды. Однако это время
можно сократить до 52 микросекунд, если стандартный телесигнал будет определять
607
ГЛАВА 25 ВИДЕОГРАФИКА
608
ГЛАВА 25 ВИДЕОГРАФИКА
Рис. 25.1 Все шесть изображений созданы компьютером. Верхний ряд: изображения, переда
ваемые в период гашения (Teletext Level 4 — см. раздел 25.4). Центральный и нижний ряды:
видеографика, предназначенная к обычной телетрансляции (см. раздел 25.6).
ся временем необходимым для передачи т.н. сигнала горизонтальной синхронизации
(строчного синхросигнала) и сигналом цветосинхронизации (см. раздел 22.8).
В обсуждаемый период по каждой из 40 колонок требуется передать шестибитное
число, указывающее на нужный символ телетекста (в сумме 240 бит информации).
Плюс к тому, необходимо добавить биты для организации формата экранного отобра$
жения, то есть обозначить участки экрана, отведенные буквенно$цифровому представ$
лению информации и графическому, а также выбрать яркость и цветность первого и
второго. Общее количество битов на строку обычно равно 300, поэтому при
52$секундном строчном периоде требуемый битрейт составляет 6 Мбит/с.
Итак, если, положим, система дает 100 страниц телетекста, то при 0.24 с на страни$
цу общее время показа составит 24 с. Пользователь выбирает страницы по специально$
му оглавлению, указывающему последовательность нажатия кнопок на пульте дис$
танционного управления телевизором. После нажатия кнопки приемник выбирает
требуемую страницу и затем сохраняет сигналы, используя их в дальнейшем при гене$
рации соответствующих телесигналов. Страницы передаются последовательно, поэто$
му пользователь вынужден ждать определенное время, пока нужная страница появит$
ся на экране. При 24$секундном цикле задержка может составлять от 24 секунд (если
запрашиваемая страница только что была на экране) до, условно говоря, нуля (если за$
прашиваемая страница следует за только что отображенной) и в среднем равна 12 се$
кундам. Однако же, поскольку пустые ряды и пустые страницы не требуют времени,
то, если (в среднем) каждый третий ряд и каждая третья страница будут пусты, время
сократится до 2/3, то есть примерно вдвое. Плюс к тому, время задержки можно
уменьшить, если телеприемник часть страниц будет удерживать в своей оперативной
электронной памяти.
Если телеприемник подключить к какому$либо информационному источнику, к
примеру телефонной линии, то возможно т.н. двустороннее взаимодействие, позво$
ляющее принимать гораздо большее число страниц телетекста.
25.5 ЦВЕТНЫЕ МОНИТОРЫ
Когда визуализируемая информация взята не из широковещательных телеканалов
(или телефонных линий), а из какого$то локального источника, то форма и информа$
ционное содержимое сигналов практически ничем не ограничены, благодаря чему су$
щественно расширяется диапазон фотометрических яркостей и цветностей. При этом
вместо телеприемника можно использовать специально разработанный для этих це$
лей монитор.
До самого недавнего времени цветные мониторы строились на электронно$лучевой
трубке с теневой маской, несущей на себе паттерн особо мелких точек: размер пиксель$
ной триады трубки монитора обычно составлял 0.3 мм (иногда 0.2 мм) вместо стан$
дартных телевизионных 0.7 мм (см. раздел 21.4). Однако последнее время широчай$
шее распространение получили LCD$дисплеи высокого разрешения. И в первом, и во
втором случаях оператор может сидеть близко к экрану: обычное просмотровое рас$
стояние при работе за монитором составляет порядка полуметра.
Для получения наиболее читабельного и наиболее приятного глазу телетекста мат$
рица образования литер может быть увеличена с 5´7до7´9 пикселов или даже до 9´13
(либо же преобразована для образования знаков, состоящих из линий, а не из точек;
однако в данном случае для обеспечения должного уровня качества, размер матрицы
оказывается несколько меньше, чем 5´7).
609
ГЛАВА 25 ВИДЕОГРАФИКА
Наибольшего качества экранных символов добиваются путем сдвига отдельных то
чек (или линий) на половину зазора между соседними элементами матрицы
(Brockhurst, Day, Dyer и Vivien, 1982). Повышения визуального комфорта обычно дос
тигают за счет минимизации зеркальных отражений от передней поверхности монито
ра и увеличения частоты развертки (что позволяет вместо чересстрочной развертки ис
пользовать т.н. прогрессивную).
25.6 ВИДЕОГРАФИКА
Схемы и графики, иллюстрирующие оперативные телепрограммы (такие как ново
сти и текущие события) можно загрузить из компьютеров (последние активно приме
няются в сегодняшнем широковещательном телевидении). Один из подходов к вопро
су таков (Long, 1982) (см. рис. 25.1 и 25.2): компьютер выступает в роли хранилища
примерно 1000 графических шаблонов. Размер шаблона варьирует от одного пиксела
до полноценного изображения. Шаблоны могут быть скопированы с физического ори
гинала изображения (либо созданы программным путем), могут представлять собой
рирпроекционные кривые, либо же могут быть нарисованы от руки с помощью компь
ютерного графического планшета (содержащего проволочную сетку, необходимую
для детекции положения электронного пера) или даже с помощью обычной компью
терной мышки.
Каждому шаблону может быть присвоено только одно цветовое наименование из
палитры на 512 образцов.
1
Полную спецификацию шаблона, т.е. информацию о его
форме, размере, вертикальной и горизонтальной позициях, фотометрической яркости
и цветности (или последовательности их изменения, если изображение пестрое), а так
же т.н. приоритете — несет в себе т.н. файл визуализации. Приоритет указывает на то,
какой из шаблонов должен быть «снаружи» в случае их наложения друг на друга.
Простейшие анимации воспроизводятся за счет использования шаблонов в качест
ве т.н. компоновочных блоков, которые появляются или исчезают через определенные
промежутки времени, к примеру: столбик гистограммы отрисовывается как стопка
мелких прямоугольничков и может, подобно кирпичной стене, расти или уменьшать
ся за счет их добавки или пропадания.
Реалистичные изображения простых трехмерных объектов, таких как кубы, пира
миды или параллелепипеды могут воспроизводиться путем подбора для их граней ок
раски той же цветности, но меньшей или большей фотометрической яркости.
Целиком реалистичные объекты можно вставить в шаблон за счет электронной
рирпроекции, когда замещающее изображение получено либо от телекамеры, либо с
помощью кинотелепроекции.
Примером, иллюстрирующим сказанное выше, может служить выборная кампа
ния: интересующая страна или область задаются одним шаблоном, а ее субъекты (шта
ты, губернии и пр.) — отдельными шаблонами. В начале выборов каждому компонен
ту присваивается серый, а дальше по ситуации: если количество голосов, отдаваемых
за того или иного кандидата растет — окраска меняется на красную, за другого — на
зеленую, за третьего — на синюю и т.д. За счет тонких зазоров между шаблонами, про
глядывающий фон задает границу регионов, голосующих одинаково и, следователь
610
ГЛАВА 25 ВИДЕОГРАФИКА
1
В ряде случаев (в частности, таких как WEBграфика) вполне можно ограничиться палит
рой на 256 цветовых образцов.