: архив : архив журнала "625" : 1994 : #5

Объективы вещательного телевидения зарубежных фирм (часть 2)
Л.Г. Березенцева, В.И. Савоськин

В первой части этой статьи мы рассмотрели современные объективы, предназначенные для вещания. Это достаточно дорогие и сложные оптические приборы, применение которых не всегда оправдано. В телепроизводстве это может быть видеожурналистика, где часто достаточно объективов с пониженными характеристиками, в том числе и сервисными. То же самое можно сказать и о системах специального назначения. Естественно, что ведущие фирмы не прошли мимо этого и предлагают на рынок и относительно простые объективы. Еще одно перспективное направление, которого мы не касаслись в части 1, - объективы ТВЧ. Хотя рынок таких оптических приборов все еще достаточно узок, однако ему присуща исключительно высокая престижность. Выпуская объективы для ТВЧ, лидеры как бы завляют: а мы еще не то можем! Этот пробел мы и хотим восполнить во второй части нашей статьи.

Объективы для телеконференций

Фирмы Canon и Fujinon серьезно относятся ко всем классам объективов и, конечно же, к пролупрофессиональным объективам для телекамер внестудийного видеопроизводства и видеожурналистики. В отличие от студийных такие объективы прежде всего должны иметь пониженную массу при повышенной прочности и надежности - требования, прямо связанные с мобильностью камер ВЖ/ВВП.

Зато требования по относительному отверстию, углу поля зрения и другим параметрам в этом случае могут быть ослаблены - и весьма существенно! Не обязателен для полупрофессиональных объективов и экстендер. Все это позволяет заметно упростить конструкцию таких объективов, обеспечив главное для выездных работ - низкую массу и высокую неприхотливость в работе.

Среди полупрофессиональных объективов следует особенно выделить группу объективов для телеконференций, а точнее для всех применений специального назначения, где важно дистанционное управление масштабированием, фокусом и диафрагмой. Поскольку телеконференции - показательный пример телесистем, где нужны именно дистанционно управляемые объективы, причем это пример действующих систем, число которых особенно быстро нарастает в последние годы, в качестве обобщенного названия группы мы будем использовать "объективы для телеконференций", помня, что область возможного применения много шире условного названия.

Фирма Fujinon для таких объективов использует обозначени INS Lens или в развернутом виде: Information Network System Lenses, что достаточно широко определяет их область применения. Фирма выпускает 7 моделей, в которых использует три типа систем управления. Фирма Canon предлагает на рынок 6 моделей, применяя в них также три типа систем управления. Обозначение Tele-com для объективов Canon тоже надо признать достаточно точным и широким определением области назначения - ведь развернуто это значит: TV Communication System Lenses. С техническими характеристиками упомянутых 13 объективов можно познакомиться в табл.4. Объективы в таблице разбиты на две группы в соответствии с размерами датчика "свет-сигнал".

Системы управления объективами обеих фирм различаются по точности контроля. Наиболее простыми являются кнопочные системы управления масштабированием, фокусом и диафрагмой. Фирма Fujinon маркирует такую систему, как RMD-10, Canon - TCR-101 F. Обе системы управления обеспечивают скоростные режимы настройки любой из дистанционно управляемых функций.

Предусмотрена, конечно же, и возможность перехода с дистанционного ручного на автоматическое управление диафрагмой - причем в системах всех трех типов.

Объективы с системами управления второго типа отличает более точный контроль управления функциями Zoom, Focus, Iris. В них применены системы управления RMD-20 Fujinon и TCR-201 F Canon.

Повысить точность контроля удалось за счет введения режима плавного переключения масштабирования от Wide до Tell.

В системах управления RMD-30 Fujinon и TCR-301 F Canon использовано по 8 кнопок управления масштабированием и фокусом, что обеспечивает дальнейшее повышение точности контроля. Наличие единой кнопки управления функциями Zoom/Focus/Preset существенно облегчает и делает более удобной работу оператора дистанционного управления.

В тех случаях, когда необходимо вести съемку документов или малых объектов, следует использовать объективы ближней (Close-up) съемки. Обе фирмы выпускают такие линзы - это две модели Canon 82CL-UP800H и 82CL-UP1300H и Fujinon ECL-8072 (ECL-8077). Линзы ближней съемки понижают минимальную дистанцию до 0,4 м. Если это надо, можно применять и экстендер, позволяющий увеличить фокусное расстояние объектива.

Для передачи сигналов с пульта дистанционного управления на исполнительные органы объективов применяются кабели одной из следующих длин: 5, 10, 20, 50 или 100 м. По желанию заказчика длина кабеля может быть увеличина и до 150 м, причем сказанное относится к системам управления любого из трех типов.

Среди новой продукции фирмы Fujinon заслуживают упоминания объективы макросерии - Macro Lens.

Их назначение - графические работы, измерения и другие подобные, необходимость в которых часто возникает в промышленном телевидении. Отличительная особенность - достаточно высокое разрешение до 1000 твл и минимальная дисторсия, что очень важно для подобных применений. Маркируются эти объективы, как MAF/MSF. Рис.13 знакомит с их внешним видом.

Итак, объектив MAF 75, например, отличает дисторсия менее 0,01%, а объективы MAF 8x12/MSF 8x12 - повышенное качество изображения. Механизм макрофокусировки последних позволяет захватывать изображения с достаточно широким диапазоном вариации размеров - от малых, например 35-мм слайда, до листа формата А-4. Дистанционное управление масштабированием, фокусом и диафрагмой обеспечивается теми же системами, что и в объективах для телеконференций. Технические характеристики объективов макросерии приведены в табл.5.

Объективы для ТВЧ

Объективы для камер телевидения высокой четкости отличает, во-первых, иной формат изображения 16:9 и, во-вторых, примерно вдвое более высокая, чем у объективов для камер действующих стандартов, разрешающая способность 800 - 1000 твл. Разработка и изготовление таких объективов находятся на пределе современных технологий и доступны немногим фирмам. Повышенная разрешающая способность обеспечивается тщательной коррекцией аббераций, остаточные значения которых должны быть примерно вдвое меньше, чем в обычных объективах.

Надо сказать, что на долю фирмы Fujinon приходится значительная часть объективов для ТВЧ - и не случайно! Эта фирма владеет универсальной оптической расчетной программой, в которой особое внимание уделяется средствам и приемам повышения качества изображения и разрешающей способности.

Опираясь на эту программу, фирма постоянно обновляет линейку объективов для ТВЧ, что и дает Fujinon право на признанное лидерство. в Таблице 6 приведены технические характеристики объективов для ТВЧ, выпускаемых Fujinon, Canon и Angenieux.

Итак, для камер ТВЧ с дюймовыми передающими электронно-лучевыми трубками Fujinon предлагает новый широкоугольный (угол поля зрения 72O) объектив HR 20x11 ESM. В сравнении с ранее выпускавшимся объективом HR 11x11 SD у нового вдвое выше диапазон изменения фокусного расстояния.

Объективы для ТВЧ фирмы Fujinon представлены на рис.14.

Соответственно на рис.15 показаны объективы Canon.

Наиболее широкоформатным объективом следует признать HV 5x8,5 B фирмы Canon, его максимальный угол поля зрения достигает 86,5O. Самой высокой кратностью 40X и соответственно диапазоном изменения фокусных растояний обладают объективы HR 40x15 ESM Fujinon и UV 40x15 B Canon. Все объективы с постоянным фокусным расстоянием отличает высокая светосила 1:1,2и малая масса около 3 кг.

К новым направлениям разработок и выпуска объективов для ТВЧ надо отнести видеожурналистику. Их отличительные особенности - малая от 2,1 до 3,06 кг масса при высоком значении относительного отверстия. Так, HR 6x12 ERD предназначен для камер на дюймовых трубках, а HA 12x8,5 ERD и HA 14x8 RD - 3/4 дюйма.

Достаточно разнообразна по характеристикам линейка объективов с постоянным фокусным расстоянием. Так, разброс по массам от 0,99 до 21 кг. Как правило, у этих объективов высокое относительное отверстие - 1,4. К сказанному добавим, что все объективы для камер ТВЧ имеют встроенный микропроцессор, который управляет масштабированием, фокусом и диафрагмой.

В своих объективах Fujinon использует низкодисперсионные стекла CaF2 и специальные стекла с высоким коэффициентом преломления, многослойные антиотражающие покрытия EBC и внутреннюю компенсационную ситему - Inner Floating System. Все это и позволяет добиться особо высокого качества изображения.

Заслуживают особого упоминания анаморфотные объуктивы фирмы Angenieux 14х6,7 (2/3 дюйма) и 14х5,6 (1/2 дюйма). Они представлены на рис.16.

За счет анаморфирования изображения сжимается по горизонтали. На мониторе или телевизоре при воспроизведении оно соответственно растягивается, чем восстанавливается нормальная пространственная картина. Эти объективы Angenieux отличает эффект естественного пространственного восприятия, но, к сожалению, дело портит относительно высокая масса около 4 кг.

Индексация объективов

Индексация или маркировка объективов, по сути, несет достаточно полную информацию о назначении и некоторых их характеристиках. Для операторов и других работников телевидения важно уметь расшифровать маркировку. Используемые фирмамами приемы индексации, несущей полезную информацию, мы поясним на примере маркировок Fujinon и Canon.

Fujinon

Итак, например, объективы A 14x8,5 EVM/ERD, A 20x7 ESM, S 16x7 ERM, HR 6x12,5 SD - что же значат эти буквы и цифры? Первая буквенная комбинация всегда указывает на формат изображения и назначение объектива, подробная расшифровка приводится ниже. Следующая затем цифра, если она одна, определяет фокусное расстояние в милиметрах для объективов с постоянным фокусом. Если используется цифровая комбинация в виде произведения, то речь идет о вариообъективах, при этом первая цифра - кратность, вторая - минимальное фокусное расстояние. Подсчитав произведение этих цифр, можно определить еще одну нужную характеристику - максимальное фокусное расстояние.

Последующая буквенная комбинация несет информацию о дополнительных функциях.

Форматы

A - 2/3 дюйма
P - 11/4 дюйма, для студийно-внестудийных камер
R - 1 дюйм, для студийно-внестудийных камер
S - 1/2 дюйма, для камер ВЖ/ВВП
HA - 2/3 дюйма, для ТВЧ
HAF - 2/3 дюма, для ТВЧ, постоянное фокусное расстояние
HR - 1 дюйм, для ТВЧ
HRF - 1 дюйм, для ТВЧ, постоянное фокусное расстояние
HP - 11/4 дюйма, для ТВЧ
HPF - 11/4 дюйма, для ТВЧ, постоянное фокусное расстояние

Дополнительные функции

E - встроенный экстендер
h - объективы с асферикой (серия AT)
M - ручная фокусировка
V - различный угол автоматического масштабирования
RH - автоматическая диафрагма
MD - моторный привод
RM - ручная фокусировка, автоматическое масштабирование
VM - ручная фокусировка, автоматическое масштабирование (иной тип)
RD - полностью автоматическая система управления
SM - ручная/автоматическая система управления (взаимозаменяемые модули)
SD - автоматический привод доля камер ТВЧ
ES- наличие экстендера с полностью автоматической системой управления

Canon

Структура индекса - та же, что и у Fujinon (впрочем она фактически стандартна): первые буквы - формат, цифры - постоянный фокус или же произведение кратности и минимального фокуса, последние буквы - дополнительные функции. Отличия в маркировке сводятся, по сути, к конкретному смысловому значению тех или иных букв.

Формат

P - 11/4 дюйма, для студийно-внестудийных камер и ТВЧ
PV - 1 дюйм, для студийно-внестудийных камер
HV, UV, FV - 1 дюйм, для ТВЧ
J, PJ - 2/3 дюйма, для студийно-внестудийных камер
J - 2/3 дюйма, для ВЖ/ВВП
J, YJ - 2/3 дюйма, для полупрофессиональных камер
UV, HV - 2/3 дюйма, для ТВЧ
PH - 1/2 дюйма, для студийно-внестудийных камер
PH, H - 1/2 дюйма, для ВЖ/ВВП
PH, YH - 1/2 дюйма, для полупрофессиональных камер

Дополнителные функции

B оптическая подстройка для камер с цветоделительным призменным блоком

I - встроенный экстендер для объективов репортажных камер
IE - встроенный экстендер для объективов студийно-внестудийных камер
K - отсутствие экстендера
R - автоматическое масштабирование, ручная фокусировка
T - автоматические масштабирование и фокусировка (в объективах для телеконференций)
A - автоматическое масштабирование, фокусировка ручная и автоматическая
S - автоматическое управление диафрагмой

Коротко об основных параметрах объективов

Объективы, а тем более вариообъективы, - очень сложные оптические приборы, разобраться в тонкостях конструкции и детально в характеристиках которых могут лишь специалисты-оптики. Однако кое-что, по крайней мере то, что относят к основным параметрам, об объективах знать надо всем, кто с ними работает. Современный объектив - это коллектив, причем достаточно большого числа, линз разной формы и иготовляемых к тому же из разных материалов. Такое - не прихоть оптика-конструктора, а следствие все более жестких требований по повышению качества изображения, формируемого объективом, что по необходимости ведет ко все более глубокому подавлению хроматической и сферических аббераций различных порядков, дисторсии и тому подобного. Иными словами, конструкторы стараются все более приблизить по основным параметрам к идеальной (ее иногда называют бесконечно тонкой!) линзе.

Итак, если отвлечься от сложной и громоздкой конструкции, оптическую схему объективо с постоянным фокусным расстоянием можно привести к схеме идеального объектива с совмещенными главными пллоскостями HH', показанную на рис.17.

Допусим, что на объектив падают лучи, идущие от бесконечно удаленого (на практике достаточно далекого) объекта y. Объектив в так называемой плоскости изображения формирует изображение y'. Расстояние между плоскостями - главной и изображения - и определяет то, что называют фокусным f'. Три важных параметра объектива: фокусное расстояние f', угол поля зрения 2[сигма строчн. греч.] и размер формируемого изображения y' зависимы и связаны соотношением:

y' = f'.tg[сигма]

Таким образом, зная фокусное расстояние и угол поля зрения обектива, можно оценить размер изображения удаленных объектов. Еще один параметр, о котором надо помнить, - это задний вершинный отрезок S'. Он определяется как расстояние вдоль оптической оси от поверхности задней линзы объектива до плоскости изображения. Зачем нужен этот параметр - ясно и без комментариев.

Естественно, что для любого конкретного значения фокусного расстояния оптическую схему вариообъектива можно привести к схеме идеальной линзы рис.17. В этом плане все сказанное выше относится и к объективам с переменным фокусным расстоянием. Однако, при это теряется самое важное свойство вариобъектива - способность к вариации фокусным расстоянием.

Оптическая схема с четырьмя идеальными линзами рис.18 позволяет описать процесс изменения фокусного расстояния, обеспечиваемый перемещением по достаточно сложному закону внутренних компонентов обектива (рассеивающих линз 2 и 3).

Несколько слов надо сказать о дистанционной фокусировке, то есть фокусировке вариообъектива на объект, удаленный от передней поверхности той части объектива, которая представлена на рис.18 как линза 1, на некоторое расстояние D. Нужный эффект достигается простым перемещением всего компонента 1, как целого. В современных вариообъективах, однако, часто используют так называемую внутреннюю фокусировку IF или развернуто - Internal Focusing. В этом случае перемещается не весь компонент 1, а только группа линз внутри него.

Помимо только что рассмотренной дистанционной фокусировки в вариообъективах предусматривается макрофокусировка, позволяющая снимать малые объекты крупным планом.

Последняя осуществляется перемещением одной или нескольких линз в компоненте 4. Режим "макро" устанавливается только на минимальных дистанциях съемки при минимальном фокусном расстоянии. Поэтому оператор перед включением этого режима должен установить на шкалах объектива минимальные значения дистанции съемки и фокусного расстояния.

Вместо заключения

Завершая обзор, хотелось бы коротко остановиться на основных тенденциях, проявивишихся в последнее время и отражающих приоритеты в области разработок и изготовления объективов для телевидения и видео.

Прежде всего надо отметить необычное разнообразие объективов с самыми разными характеристиками, что позволяет вести очень гибкую комплектацию, учитывая все - и особенности съемок, и финансовые возможности пользователя и многое, многое другое. Особо разнообразна в этом плане продукция японских фирм Fujinon и Canon - каждая предлагает более 100 наименований!

Наиболее интенсивно разрабатываются новые объективы для форматов 2/3 и 1/2 дюйма, в последнее время к ним все увереннее присоединяется новый формат 1/3 дюйма. А вот объективы форматов 11/4 и 1 дюйм практически не совершенствуются и о разработках чего-то нового не слышно. Это говорит о том, что большеразмерные форматы, видимо, исчерпали себя. Исключением здесь являются лишь большеформатные объективы для ТВЧ, где ощущается определенное оживление.

Ряд основных показателей современных вариообъективов, благодаря резкому прогрессу в технике расчета объективов, технологии изготовления и, конечно, новым материалам удалось приблизить к предельным. Так, угол поля зрения достигает 90^О, а широкоугольные насадки и конверторы увеличивают его до 140^О и более! Интервал изменения фокусных расстояний или, что тоже самое, кратность возросла без экстендера до 66X, а с экстендером превысила 100Х! Минимальная дистанция съемки снижена до 0 мм - объект, по сути, уперся в объектив. Относительное отверсти возросло так же почти до упора - 1:1,2.

Помимо уже упомянутых широкоугольных насадок быстро растет применение и других оптических устройств расширения функциональных и эксплуатационных характеристик телеобъективов. Здесь можно упомянуть длинофокусные конверторы, которые позволяют увеличить максимальное фокусное расстояние в 1,5 - 1,7X. Все популярнее и разнообразнее становятся эффектные фильтры.

Как никогда быстро совершенствуется конструкция вариообъективов, в которую вносятся новые способы и процессы управления. Примером этому может стать внутренняя фокусировка, предложенная и реализованная относительно недавно, или же макросъемка, при реализации которой были использованы, по сути, те же приемы, что и для внутренней фокусировки. Переход к внутренним способам управления параметрами вариообъектива привел не только к существенному усложнению конструкции, но и контроля положения перемещаемых компонент. Это, в свою очередь, вряд ли бы стало реализуемым без использования микропроцессоров, которые уже становятся, по существу, штатными компонентами вариообъективов.

Компьютерное управление позволило придать объективам еще одну весьма переспективную функцию стабилизации изображений при наличии тряски и вибраций. Приемы реализации те же - перемещаемые узлы. И еще, современная технология, опирающаяся на компьютерный контроль и управление процессами изготовления линз и других элементов объективов, позволяет все шире вводить асферические поверхности, а за этим скрывается резкое повышение качества отдельных элементов и всего объектива в целом.