516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

возможность синхронизации от внешнего сигнала, которая необходима при работе нескольких телекамер в одной студии.

Помимо максимально определенного доступа к базовым функциям камеры, дистанционное управление дает оператору ряд существенных преимуществ, главное из которых состоит в том, что отпадает необходимость непосредственного использования органов управления камеры, расположенных на ее корпусе. Для легких телекамер это действительно важно, поскольку любое касание рукой камеры во время передачи приводит к дрожанию изображения.

Благодаря тому, что современные студийные камеры являются цифровыми, появилась возможность производить копирование настроек с одной камеры на другие. Так что сегодня можно в считанные секунды установить идентичные настройки на всех используемых в студии камерах. Пульты всех камер, которые работают в комплексе, обычно монтируют на столе видеоинженера, который регулирует цветовые и яркостные параметры всех камер, приводит их к единому виду и в процессе телетрансляции следит за настройками и качеством изображения.

Для соединения студийной камеры с базовой станцией применяются различные интерфейсы. Для телевизионных систем стандартной четкости был разработан способ мультиплексирования всех разнообразных сигналов в общий многочастотный поток и передачи его с помощью триаксиального кабеля (Triax). Кабель Triax конструктивно очень простой, легок, достаточно дешевый и надежный. Он состоит из внутренней медной жилы и двух экранирующих медных оплеток (рис. 7.1). Причем центральный проводник и внутренний экран покрываются серебром (Ag 900). Длина соединения кабелем Triax может достигать нескольких сотен метров. Многие спортивные сооружения, театры, из которых часто осуществляются телетрансляции или ведется запись программ, стационарно оснащены системой кабелей Triax, позволяющей соединить ПТС с телекамерами. Для мобильных телесъемок удобен эластичный кабель Triax Flex. Диаметры выпускаемых кабелей варьируются разными производителями в небольших пределах, однако стандартными являются диаметры: 8,5 мм, 11 мм

Рис. 7.1. Конструкция триаксиального кабеля:

1 – внутренняя изоляция; 2 – внешняя изоляция; 3 – центральный проводник; 4 – внутренний экран; 5 – внешний экран

и 14 мм. Данные значения диаметра соотносятся с посадочными значениями триаксиальных разъемов Fisher и Lemo. К недостаткам кабеля Triax следует отнести относительно высокую стоимость камерных адаптеров.

Соединения телекамер с базовыми станциями, имеющие в своей основе оптоволокно (Fiber), разработаны, прежде всего, для обеспечения больших расстояний между камерами и базовыми станциями. Особенно это важно в случае применения камер высокой четкости (HD), формирующих цифровые сигналы с существенно более высокой скоростью цифрового потока (1,5 Гбит/с). Кабель Triax не в состоянии обеспечить соединение HD-камеры на дистанции больше 150…200 м. А с учетом того, что все более широкое распространение получает формат HD 3D, что приводит к увеличению скорости цифрового потока вдвое (с 1,5 до 3 Гбит/с), оптические кабели остаются единственным техническим решением для подключения студийных телекамер к базовым станциям.

Одним из очень важных компонентов современных телетрансляций является видеокамера с радиоканалом, обеспечивающая полную свободу перемещения оператора.

Вкачестве блоков управления могут использоваться цифровые базовые станции, панели управления и джойстики.

Цифровая базовая станция представляет собой компактную систему управления. Она комплектуется набором видеоинтерфейсов, включая композитный, который предусмотрен для подачи видеосигналов на контрольные мониторы, компонентный и SDI. Есть также интерфейс для управления по протоколу TCP/IP. Встроенный в станцию интерфейс Ethernet 100 Base T позволяет управлять телекамерой непосредственно по сети. На передней панели базовой станции, как правило, располагается контрольная лампа Tally. Двухцветная индикация Tally дает возможность контролировать выбор выхода видеосигнала блока управления на программный канал или канал предварительного просмотра студийного видеомикшера. В первом случае индикация традиционно красная, а во втором – зеленая. Благодаря малым размерам базовые станции могут применяться и в передвижных телевизионных станция (ПТС).

Вмногокамерной системе, где одновременно используются несколько базовых станций, одна из них может быть выбрана в качестве ведущей (Master), а остальные переводятся в ведомый (Slave) режим. Это позволяет оператору управлять несколькими камерами только с ведущей станции. Для реализации этой возможности следует объединить все базовые станции при помощи интерфейса RS-232.

Кроме базовых станций, для дистанционного контроля телеканалами применяются панели управления (Master Setup Unit), снабженные цветными жидкокристаллическими дисплеями. Очень важным в панелях управления является наличие кнопки Standard, нажатие на которую возвращает контролируемые камеры к исходным опорным установкам. Во многих панелях управления предусмотрены слоты для дополнительной установки твердотельных карт памяти. Это дает возможность вводить в телекамеры новые установки. Панели управления позволяют работать в многокамерных системах контроля и могут использоваться как в телестудиях, так и в ПТС.

Рис. 7.2. Система управления телекамерами по сети Ethernet

Для дистанционного управления только одной камеры можно применить джойстики, то есть компактный пульт с широкими функциональными возможностями, удерживаемый одной рукой, находящийся в пределах нескольких метров от телекамеры. Джойстики содержат кнопки включения и выключения камеры, начала и окончания записи, включения режима автоматической фокусировки, управления скоростью масштабирования.

Для примера рассмотрим одну из последних разработок компании Thomson Grass Valley (Франция, США) в области дистанционного контроля телекамерами [60]. Это система управления большим количеством камер (до 99) по сети Ethernet на базе протокола TCP/IP (рис. 7.2).

В состав системы входят основная и несколько операционных (индивидуальных) панелей управления, которым присущи все функции, свойственные стандартным панелям типа Master Setup Unit. С помощью основной панели можно управлять восемью камерами стандартного или высокого разрешения одновременно. Причем на дисплее основной панели отображается вся информация о состоянии камеры, ее режиме, а также данные диагностики. Кроме того, основная панель совместима с сетевой системой управления телекамерами на основе протокола TCP/IP. Основная панель позволяет настроить камеры при включении и управлять ими в режиме реального времени, а также осуществлять конфигурацию и диагностику всей сети контроля. Основная панель управления дает возможность гибко назначать конкретные операционные панели любой из камер без необходимости изменения схемы коммутации. Основная панель позволяет не только управлять телекамерами, но и изменять параметры меню цифровых базовых станций.

Каждая операционная панель, оснащенная жидкокристаллическим дисплеем, обеспечивает доступ к функциям всех уровней управления и техниче-

ским параметрам камеры. Она также оборудована картой памяти для записи настроек.

Цифровые базовые станции оснащены несколькими выходами SDI и обеспечивают передачу некомпрессированного последовательного цифрового сигнала (4:2:2). Дополнительно в каждую станцию может быть установлен модуль, позволяющий работать с телесуфлером. Длина кабеля, соединяющего телекамеру и базовую станцию, может достигать 500 м. Если этого не достаточно, то дистанцию можно увеличить, применив дополнительный удлинитель для передачи сигнала по волоконно-оптическому кабелю.

Всостав системы управления камерами по сети Ethernet входят коммутаторы параметров камеры. Они обеспечивают работу в многокамерном режиме,

атакже взаимодействие системы управления и студийных камер, установленных на роботизированных системах перемещения.

7.3.Особенности применения электронных телесуфлеров совместно с передающими камерами

Внастоящее время телесуфлер – неотъемлемая часть оборудования любой телестудии. Телесуфлер широко применяется на телевидении при съемках интервью, новостных сюжетов, в производстве рекламных роликов, телевизионных фильмов и т.д.

Благодаря телесуфлеру диктор, ведущий телепрограмму, гость студии или актер могут сверяться с текстом, глядя непосредственно в объектив телекамеры, что создает эффект прямого общения со зрителями.

Вцелом, какие бы программы не снимались, телесуфлер позволяет повысить ее качество. Одновременно это приводит к уменьшению времени, необходимого на создание телевизионных программ или фильмов.

Втелесуфлере используется способность стекла одновременно пропускать и отражать свет. Лист высококачественного оптического стекла со специаль-

ным металлизированным покрытием (полупрозрачное – дихроическое зеркало), установленный под углом 45о к объективу телекамеры, не оказывает на телевизионное изображение никакого воздействия, но при этом на стекле может отражаться текст, выводимый на монитор телесуфлера. Этот текст хорошо виден диктору или ведущему программ, которые его читают, причем телезрители этот текст не видят. Соотношение пропускаемого и отраженного света полупрозрачным зеркалом может быть различным. Как правило, оно составляет 50/50%. Достаточно дополнительно установить кожух, убирающий со стенок нежелательную засветку, блики и отражения, и в результате получится система телесуфлирования (рис. 7.3). Причем монитор в головке телесуфлера обычно крепится вертикально, то есть с горизонтально расположенным экраном, направленным вверх, и ниже оси объектива.

Сегодня выпускается широкий ассортимент телесуфлеров на основе плоских жидкокристаллических мониторов, разработанных для использования совместно с любым операторским оборудованием, включая кран-стрелки. В этом

Рис. 7.3. Устройство телесуфлера

случае помимо легкости и компактности ЖК-суфлеров, становятся очевидны и другие их преимущества: он не нуждается в питании от сети, а может работать от аккумуляторной батареи телекамеры напряжением 12В.

Операторам, работающим с телесуфлерами, необходимо помнить, что при их использовании крупный план ведущего телепрограмм противопоказан, иначе сразу станут видны бегающие по экрану глаза, читающие выводимый на него текст. Необходимо уделить внимание и правильной установке телесуфлера, чтобы текст, выводимый на его экран, располагался в плоскости оптической оси объектива телекамеры. Если будет иметь место даже относительно небольшое отклонение, то ведущий станет смотреть чуть выше или чуть ниже камеры, и это полностью разрушит эффект сближения со зрителем.

Для телесуфлеров разработано специальное программное обеспечение. Например, программное приложение Inteliprompter, созданное Видеоуниверситетом в Великобритании, представляет собой недорогой пакет программ для создания и вывода на монитор телесуфлера дикторского текста. Это приложе-

ние работает в среде Windows 95, 98, ME, NT или 2000.

Основные характеристики программного приложения Inteliprompter заключаются в следующем:

плавная прокрутка текста;

возможность выбора размера и цвета шрифта;

полнофункциональная обработка текста;

реверсный режим отображения текста;

выбираемый пользователем цвет фона;

изменения стиля текста (Bold, Underline, Italic и т.д.);

определяемые пользователем метки (закладки), число которых может достигать 999;

возможность печати текста, выводимого на экран;

поддержка управления с клавиатуры, мыши, джойстика или специализированного контроллера;

встроенные инструкции пользователя и файл подсказки.

Кроме телесуфлеров, в телевизионном производстве довольно широко используется слуховые суфлеры.

Слуховой суфлер – это прибор, позволяющий диктору или ведущему слушать и одновременно произносить текст, предварительно записанный на дик-

тофон. Слуховой суфлер становится популярной альтернативой текстовому суфлеру и приходит на смену сложному процессу запоминания текстов для произношения длинных монологов. Основные потребители слухового суфлера – дикторы, телеведущие.

В системе слухового суфлера применяется комбинация специальных электронных компонентов, которые полностью скрыты во время их использования. Это устройство состоит из миниатюрного цифрового диктофона, беспроводного наушника и комплекта портативных радиостанций.

Текст заранее записывается на миниатюрный цифровой диктофон, а во время работы он воспроизводится, и диктор повторяет все, что слышит в наушнике, но с небольшой задержкой, незаметной телезрителям или слушателям.

От диктофона сигнал передается в беспроводной наушник, полностью скрытый в ухе диктора. Управление режимом воспроизведения осуществляется дистанционной кнопкой паузы.

8. АППАРАТУРА ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

8.1. Технические особенности виртуальной телевизионной студии

Концепция функционирования виртуальной студии. Понятие вирту-

альной реальности прочно вошло в жизнь современного человека. В профессиональной среде виртуальная реальность – это мощный инструмент, позволяющий создавать телевизионные программы, оказывающие более глубокое эмоциональное воздействие на аудиторию. Поэтому в структуре аппаратностудийной системы современного телерадиокомплекса должна быть предусмотрена виртуальная студия.

Виртуальная студия – это телевизионная студия без декораций. Развитие компьютерной и цифровой техники, совершенствование программных и аппаратных средств компьютерной графики привело к возникновению нового направления – телевизионных технологий виртуальной реальности. В этом случае вместо громоздких декораций в съемочном павильоне достаточно иметь задник синего или зеленого цвета, а также комплект виртуальной студии. Это позволяет создавать любые декорации. Более того, можно динамично менять их при необходимости прямо во время трансляции. Подготовка телевизионных программ в виртуальной студии является разновидностью хорошо известного метода комбинированной съемки, когда телеведущий или группа артистов совмещаются с искусственной декорацией.

Очевидно, что в основе любой виртуальной студии лежит технология рирпроекции, то есть замены области изображения, имеющей определенный цвет (синий или зеленый) другим изображением. Поэтому большое значение имеет равномерность освещения фона, то есть отсутствие градаций, которые могут быть восприняты системой как другой цвет.

Однако простое замещение фона изображением – это еще не все. Конечно, такой вариант дает возможность избавиться от декораций, но не позволяет перемещать камеру или переключаться с одной камеры на другую. Причина очевидна – при смене плана или ракурса должно соответственно меняться и изображение фона. Простая рир-проекция такой возможности не обеспечивает.

Поэтому требуется создание так называемых виртуальных камер, обладающих теми же характеристиками, что и реальные, установленные в студии. Эти виртуальные камеры «располагаются» в тех же пространственных координатах, что и реальные камеры, и в точности повторяют все их перемещения, изменения фокусных расстояний объективов и т.д. Благодаря этому «снимаемые» виртуальными камерами «планы» органично и точно вписываются в общее изображение не только в статическом, но и в динамическом режиме.

На самом деле никакой виртуальной съемки не происходит. Просто при визуализации виртуальных объектов выполняется их привязка к системе координат съемочного павильона. Для этой цели служат датчики и кодеры движения. Первые крепятся на штативах, пьедесталах или других приспособлениях для установки камер, а вторые – в студиях. В результате выполняются постоянное считывание координат камеры, вычисление их пространственного положения и передача полученных данных в систему моделирования и визуализации виртуальных объектов. В соответствии с вводимыми данными параметры виртуальных камер обновляются в режиме реального времени, в результате чего вполне определенным образом корректируются и характеристики виртуальных объектов – их положение относительно виртуальных камер, освещенность, отбрасываемые тени и т.д. Все это позволяет создать полностью реалистичную картину на телевизионном экране, в которой зачастую единственным реальным объектом является диктор, ведущий телепередачи, или другой живой персонаж.

Реализация рассмотренного метода осуществляется на базе современных компьютерных технологий трехмерной графики [61]. Виртуальные студии, помимо расширения творческих возможностей, позволяют исключить изготовление и монтаж декораций, переоборудование съемочных павильонов и позволяют создавать в небольших студиях сложные по оформлению телевизионные программы за счет привнесения в изображения новых элементов. Технологии трехмерного моделирования дают возможность генерировать самые фантастические виртуальные декорации, расширить пространство реальной студии за счет увеличения «до неправдоподобия» ее видимого объема по сравнению с реальным, повышать динамику подачи видеоматериала за счет разнообразной анимации в кадре (выдвигающиеся экраны, столбцы рейтинга, графики, диаграммы). Особого внимания заслуживает возможность привлечения в телевизионные программы эффекта интерактивности (посредством автоматизации процессов сбора и визуализации информации, полученной от зрительской аудитории).

Виртуальная студия – это больше, чем рир-проекция фона и одна или две камеры. Это настоящий трехмерный мир, в котором актер и камеры свободно перемещаются, создавая эффект «реальности» происходящего. Взаимодействие между актером и декорацией – вот основное различие между истинной виртуальной студией и другими системами с рир-проекцией.

В виртуальных студиях используется цветовая рир-проекция (Chroma Keying), при которой задник (стены и пол студии) замещается трехмерной компьютерной декорацией. Причем для создания иллюзии трехмерного пространства недостаточно просто заменить голубой или зеленый задник статической картинкой. Изображение, подчиняясь законам перспективы, также должно синхронно преобразовываться при перемещениях камеры. Необходимо учитывать и изменяющиеся установки объектива телевизионной камеры (трансфокацию и фокусировку).

Варианты построения виртуальных студий. По способу формирования изображения задника виртуальные студии подразделяются на две группы.

В2D-системах предварительно созданное и записанное изображение задника реализуется специализированным процессором или компьютером. При относительно невысокой цене и кажущейся простоте решения данные устройства фактически не находят реального применения, что обусловлено их эксплуатационными недостатками. В основном, это ограничения при трансфокации и изменениях панорамы, отсутствие возможности перемещения телевизионной камеры в виртуальной студии.

Вболее сложных 3D-комплексах виртуальные объекты задника создаются

вспециализированных программах трехмерного моделирования и просчитываются в режиме реального времени с частотой 50 полей в секунду высокопроизводительными графическими компьютерами. Для просчета сложных объектов приходится вводить компрессию цифровых потоков с целью снижения необходимого объема вычислений. Данные комплексы не имеют ограничений, присущих 2D-системам. Благодаря возможностям создания более реалистичных изображений в соответствии с законами пространственной перспективы 3Dкомплексы к настоящему времени получили наибольшее распространение.

Виртуальные студии также различаются механизмами получения и обработки информации о текущем состоянии камерной системы во время формирования (съемки) телевизионной передачи. Данные о состоянии камеры (пространственные координаты x, y, z, поворот и наклон камерной головки, фокусировка, положение трансфокатора) должны обрабатываться в цифровом процессоре или графической станции для преобразования или просчета замещающего голубой задник изображения. На практике используется один из двух различных способов получения информации о положении камерной системы:

непосредственно из снимаемого ею видеоизображения (так называемые си-

стемы оптического распознавания);

от закрепленных на телевизионной камере датчиков.

Впервом случае положение телевизионной камеры в пространстве и информация о состоянии ее оптической системы вычисляются специальным процессором (модулем) по изменяющемуся во время съемки изображению сетки (или иного геометрического рисунка), которая специальным образом наносится на голубой задник в студии (рис. 8.1). Сетка наносится голубым оттенком (отличным от цвета задника), обеспечивающим, с одной стороны, ее четкое распознавание, а с другой – надежную, без сбоев работу генератора рир-проекции [62].

Во втором случае информация, снимаемая непосредственно с закрепленных на телевизионных камерах датчиков (механических, оптических, лазерных и др.), преобразуется в цифровую форму и по последовательному порту передается на специальную рабочую станцию, осуществляющую преобразование виртуального пространства.

Обе технологии имеют свои достоинства и недостатки. При оптическом распознавании не требуется проведения трудоемкого процесса калибровки датчиков объективов, можно использовать уже установленные стандартные камерные системы. При этом телевизионные камеры можно свободно перемещать

Рис. 8.1. Функциональная схема виртуальной студии, использующей принцип оптического распознавания формируемых изображений

по студии, но с одним строгим ограничением: в снимаемых ими планах должен присутствовать хотя бы один элемент сетки.

Системы с датчиками положения телевизионной камеры отличаются большей стабильностью работы в режимах, критических для систем распознавания. Но для их установки необходима замена ранее установленного камерного оборудования (адаптация существующих пьедесталов, штативных головок и объективов практически невозможна). Кроме того, существуют технологические ограничения свободного перемещения камер. Фактически камерные системы должны быть снабжены точнейшими датчиками перемещения. Однако обеспечить необходимую точность определения координат положения камеры при перемещениях в студийном пространстве без сложных рельсовых и роботизированных крановых систем пока не удается. Причем системы с датчиками перемещения требуют достаточно трудоемкой и тонкой процедуры калибровки. В виртуальных студиях с применением сложных крановых и рельсовых конструкций предпочтительней использовать системы с датчиками положения камеры. Предварительно запрограммированные траектории движения крановой системы позволяют получать очень выразительные планы.

В настоящее время виртуальные студии разрабатываются ограниченным кругом компаний: Accom, Discreet Logic, Brain Storm, RT-Set, Radamec, Orad,

которые представляют вполне законченные решения. Для примера рассмотрим три наиболее оригинальных решения построения виртуальных студий.

Virtual Scenario – виртуальная студия компании Radamec (рис. 8.2) [62]. В

данной системе информация от датчиков по последовательному порту поступает на рабочую станцию (представляет собой высокопроизводительный компьютер, оборудованный пакетом программ, управляющих виртуальной студией), которая в соответствии с перемещениями камерной головки и объектива осуществляет по определенной программе управление специализированным цифровым процессором, преобразующим изображение предварительно созданного