Телевизионная оптика 2001
Владимир Савоскин, Людмила Березенцева
Мировой рынок телевизионной оптики к концу 2001 г. пополнился
30 новыми объективами вещательного телевидения. Именно им и посвящен
предлагаемый обзор. Полная номенклатура телевизионных объективов
на мировом рынке выросла до 121 наименования. Сейчас Angenieux
предлагает на рынке 11 объективов, Canon – 47, Fujinon – 64.
Особое внимание ведущие фирмы Canon и Fujinon уделили разработкам
оптических приборов для систем ТВЧ и электронной кинематографии,
которой, в частности, посвящены 19 новых моделей из 29. Новые
разработки были представлены на международных выставках NAB,
IBC и TRBE. Современные объективы вещательного телевидения условно
можно разделить на несколько групп по их назначению, соответственно
разбит и обзор.
В первые две группы включены объективы, предназначенные для
студийного/внестудийного видеопроизводства (СВП/ВВП) программ
в действующих стандартах ТВ и ТВЧ. В последнее время появились
объективы, равно пригодные для СВП/ВВП и ТВЧ. По многим параметрам
объективы для ТВЧ и электронного кино близки. Важное различие
связано с механизмом крепления объектива на камере. Это и заставляет
выделить их в самостоятельную группу. Особые условия эксплуатации
приборов видеожурналистского комплекта диктуют и особые требования
к ним. К примеру, в этом случае ведущим становится снижение массогабаритных
параметров, как и ужесточенные требования устойчивости по климатическим
параметрам. Поэтому, в принципе, объективы для видеожурналистики
обычно выделяют в особую группу. Однако в этом классе объективов
сейчас наблюдается изрядная путаница. Одни объективы ВЖ сохраняют
уровень качества, достаточный для использования в СВП/ВВП и,
более того, среди объективов ТВЧ есть такие, которые специально
рассчитаны и на работу в ВЖ. Но есть объективы со сниженным во
имя цены уровнем качества, которое ограничивает области их применения
в вещании. Их называют профессиональными. Именно такие объективы
выделены в сводной таблице. В ней приведены также объективы для
видеоконференций, не упомянутые в тексте. Некоторые модели этого
класса дотягивают до уровня профессионального назначения.
И еще, обзор открывает подборка сведений "служебного" характера.
Условные обозначения и маркировка объективов
Начнем с некоторой информации, которая используется в тексте
статьи и ее таблице. Это набор условных обозначений технических
параметров объективов, а также принципы и правила маркировки.
Главным параметром является переднее фокусное расстояние f¢.
Для объективов с переменным фокусным расстоянием – это интервал
f¢min…f¢max,
но обычно его определяют с помощью кратности, т.е. отношения
M = f¢max/f¢min Еще
один важный параметр – ö, геометрическое относительное отверстие.
Применительно к объективам электронной кинематографии этот параметр
означает "эффективное относительное отверстие". 2σ –
угол поля зрения. Следует назвать и такой параметр, как Smin –
минимальная дистанция съемки.
Особо следует сказать о формате объектива, поскольку его можно
использовать с той или иной камерой только при совпадении форматов
объектива и ПЗС-матриц камеры. Дело в том, что формат объектива
– это размер изображения, который формируется им на поверхности
ПЗС. В числовом представлении формат – это размер поля изображения
по диагонали. Размер, обычно, указывается в дюймах. В ходу, строго
говоря, три формата – 1", 2/3", 1/2". Однако дюймовый
формат – это уже прошлое из-за понятной громоздкости; полудюймовый
технологически, прежде всего для ПЗС, еще требует доработок,
но и сейчас исправно служит в малогабаритной технике. Основной
формат – это 2/3". Следует добавить и формат 1/3",
более экспериментальный, чем действующий.
Надо сказать и о некоторых принципах маркировки, которые используют
производители объективов. За немногими исключениями ядром или
корневым элементом является группа цифр. В объективах с постоянным
фокусным расстоянием – это его размер f¢.
В объективах с переменным фокусным расстоянием – это произведение
краткости на минимальное фокусное расстояние Mxf¢min.
Чаще всего этой группе цифр предшествует буквенная комбинация
(префикс), указывающая на формат объектива, ТВ-формат (действующий,
ТВЧ) и частично на назначение (студийное/внестудийное – СВП/ВВП,
видеожурналистика – ВЖ и профессиональная видеожурналистика –
ПВЖ и т.п.). После корневой части также могут стоять буквенные
комбинации (суффикс) с указанием на некоторые конструктивные
и функциональные особенности. К сожалению, в этом плане каждый
производитель использует свою знаковую систему. При этом из-за
слишком быстрого прогресса даже в отдельных системах особого
порядка нет. Тем не менее, для ориентации читателей некоторые
важные элементы такой символики фирм Canon и Fujinon мы приводим
в таблице 1.
Таблица 1
СВП/ВВП
К самым новым разработкам (см. сводную таблицу 2) относятся
объективы Digi Super 86TELExs и Digi Super 86xs фирмы Canon,
как и Ah50x9,5E и Ah60x9,5E Fujinon . Объективы предназначены
для студийного/внестудийного видеопроизводства.
Таблица 2. Технические характеристики объективов
Во всех названных объективах применены устройства стабилизации
изображений. При этом Canon предпочла встроенный блок, а Fujinon
– адаптер OS-TECH. В принципе, новый адаптер OS-TECH можно было
бы рассматривать как несколько усовершенствованную модель TS-18А,
получившую хорошие оценки специалистов. Однако следует подчеркнуть:
в новом адаптере применено больше датчиков, что заметно усилило
основную функцию – стабилизацию. Длина OS-TECH – всего 48 мм,
что облегчает установку адаптера между объективом и камерой,
при этом фокусное расстояние объектива увеличивается в 1,25 раза.
Антивибрационный механизм инициируется кнопкой управления адаптером,
которая удобно размещена под рукой оператора. OS-TECH – довольно
компактный (277x260x47,5 мм, см. таблицу 2) и легкий (3,2 кг)
оптический прибор.
Рис.
1 Ab60x9,5E
Фирма Fujinon прекратила производство объектива Ah55x9,5. Несмотря
на популярность этого объектива у пользователей по массогабаритным
параметрам, разработчики фирмы сочли кратность объектива недостаточной.
Освободившуюся нишу занял новый вариообъектив Ah60x9,5E (рис.
1). Его кратность возросла до 60x вместо 55x, и, соответственно,
вырос интервал изменения фокусных расстояний (9,5…570 мм). Следует
обратить внимание, что достаточно высокое относительное отверстие
1:1,4 остается неизменным вплоть до фокусного расстояния 257
мм. В интервале фокусных расстояний 257…570 мм относительное
отверстие меняется от 1:1,4 до 1:3,1. Кроме того, в объективе
появились механизм макросъемки, конвертер форматов 16:9/4:3 и
усовершенствованная система цифрового управления объективами
– Digi Power.
Эта система формирует многие функции управления, например, предустановку
одного кадра с запоминанием позиции zoom/focus. Она осуществляет
компенсацию эффекта масштабирования, сохраняя угол поля зрения
при фокусировке. Функция обеспечена синхронной работой механизмов
масштабирования и фокусировки.
Скоростное масштабирование способствует быстрой установке фокуса.
При этом возможны три варианта скоростей масштабирования. Режимы
управления фокусировкой – установка на бесконечность или заданную
конечную дистанцию. Ограничитель масштабирования (F-number limit)
работает при постоянном относительном отверстии и срабатывает,
когда относительное отверстие начинает снижаться. Этим гарантируется
стабильность освещенности мишени телекамеры. Более совершенной
стала система диагностики Find System – итог доработки программного
обеспечения. Макросъемка возможна с 30 см.
В системе применен 32-разрядный RISC-процессор в каждом автоматическом
блоке. Оптические кодеры и высокоскоростные линии связи вместе
с новейшими цифровыми схемами управления обеспечивают 13-битную
точность работы узлов масштабирования и фокусировки. Возможно
дистанционное управление через компьютер и кабели D-sub 9-pin
RS-232C.
Новый объектив пришел на смену популярной модели Ah55x, вобрав
в себя все лучшее от предшественника. В Ah60x9,5E удачно сочетаются
высокое качество и низкая стоимость. Отметим ряд интересных конструктивных
решений. Встроенная подставка позволяет устанавливать объектив
на камеру ВЖ/ВВП без дополнительной опоры. Встроенный блок
ERD-10A-D11 – цифровая система управления масштабированием, которая
существенно облегчает выполнение этого режима работы. Комплект
объектива, предназначенного для переключаемых камер, дополняется
конвертером ТВ-форматов 4:3/16:9. Все это делает объектив Ah60x9,5E
удобным, в частности, для передач с малых спортивных арен. Контрастное
резкое изображение при любых условиях освещенности, а также высокая
герметичность конструкции дополняют достоинства этого прибора.
Необходимо также отметить, что в объективах Super 21, Super 20,
Super 20E фирма Canon несколько усовершенствовала систему внутренней
фокусировки IF. И еще, фирма сняла с производства студийно-внестудийные
объективы полудюймового формата.
ТВЧ
Ведущие фирмы уделяют самое серьезное внимание разработке и
выпуску объективов для
ТВ-систем высокой четкости. Не стал исключением и 2001 г., когда
были созданы новые объективы с рекордными характеристиками по
кратности и по углу поля зрения. Так, фирмы Canon и Fujinon разработали
восемь новых объективов для ТВЧ, из которых пять (HA72x9,3E; XA87x13,2E;
Digi Super 86TELExs; HJ40x14BIASD-V; HJ40x10BIASD-V) предназначены
для внестудийного применения, а три (HA17x7,8E; HJ21x7,5BIRSD/IASD;
HJ11x4,7 BIRSD/IASD) – для камер ВЖ и внестудийного производства.
Рис.
2. XA72x9,3E
Все новые объективы ТВЧ японских фирм отличает развитые системы
цифрового управления. Они могут применяться и в системах телевидения
действующих стандартов. Таковы, например, объективы Digi Power
фирмы Fujinon или Digi Super IFXS и Digital Drive Canon, хорошо
известные читателям журнала. В объективах XA72x9,3E (рис. 2)
и XA87x13,2E фирма Fujinon полностью сохранила и даже преумножила
те преимущества, которые дает система цифрового управления Digi
Power. Система обеспечивает десять режимов масштабирования, что
позволяет оператору использовать различные варианты трансфокации,
при этом до семи режимов могут быть предустановлены. Так, возможно
замедленное масштабирование с постоянной скоростью Auto-cruising,
причем оператор в любую минуту может вернуться к нормальной скорости
масштабирования. Режим preset – запись отдельного кадра. Этот
кадр можно многократно в любой момент вводить в передачу простым
нажатием кнопки preset. Предусмотрена система дистанционного
цифрового управления масштабированием, фокусировкой и диафрагмой
через компьютер по цифровым последовательным линиям связи. Этим
обеспечиваются точность и скорость работы, достаточные для виртуальных
студий и других применений. Еще один режим – это Quick Zoom,
т.е. быстрая фокусировка (0,7 с). Иными словами, скоростное масштабирование
с заданной кратностью увеличения или уменьшения и с автоматическим
возвратом к текущему кадру. Кроме того, имеется возможность дистанционного
управления Quick Zoom через блоки ERD-21B и ERD-22B в объективах
ВЖ/ВВП. Quick frame – масштабирование в ручном или автоматическом
режимах без специального переключения; привод автоматического
управления устанавливается на объектив специальным зажимным устройством.
Рис.
3 Digi Super 86TELExs
Рекордным по кратности – а это 87x – стал объектив XA87x13,2E
фирмы Fujinon. При включенном экстендере объектив имеет максимальное
фокусное расстояние 2300 мм. При больших фокусных расстояниях
проблемой становится стабилизация изображения, применительно
к XA87x13,2E особенно сложная. Задачу успешно решает встроенный
адаптер OS-TECH. Для съемок удаленных объектов (к примеру, с
вертолетов) фирма Canon предлагает объектив Digi Super 86TELExs
(рис. 3). Этот объектив совсем немного уступает фуджиноновскому
объективу по кратности, но зато немного превосходит по максимальному
фокусному расстоянию, которое при включенном двукратном экстендере
достигает 2322 мм. Достижение большой кратности (М = 86x) стало
возможным благодаря новой встроенной системе стабилизации изображения
с оптическим сдвигом Optical Shift Image Stabilizer (Shift-IS),
эффективно устраняющей дрожание камеры от ветра и др. При этом
общий вес и габариты объектива не изменяются. Стабилизатор представляет
собой группу линз (IS), которая перемещается в плоскости, параллельной
плоскости изображения. Это устройство включается по команде 32-разрядного
микрокомпьютера от сигналов с датчиков, контролирующих угол поворота
и вертикальное/горизонтальное смещение.
Новые объективы Canon серии Digi Super предназначены как для
ТВЧ, так и для стандартного телевидения.
Система управления объективами Digi Super во многом подобна
уже упомянутой системе Digi Power. Она, в частности, работает
в режиме CAFS (Constant Angle Focusing System), т.е. неизменного
в процессе фокусировки угла поля зрения, которое обеспечивается
синхронной работой узлов масштабирования и фокусировки. Режим
CAFS, в частности, применяется в объективах Digi Super 20, 21,
25xs. Эта система использует 32-разрядные RISC-процессоры. Можно
назвать и другие совпадающие функции. К примеру, ограничитель
перехода от одной диафрагмы к другой при масштабировании позволяет
снизить время до 0,6 с, а фокусировки – до 0,8 с. Данные предустановок
могут храниться на картах памяти.
Рис.
4 HJ40x10BIASD-V
И еще, фирма Canon внесла ряд изменений в цифровую систему управления
объективом, улучшающих ее. Так, разработан новый блок управления
масштабированием и фокусировкой – Digital Servo Zoom Focus Demand.
Впервые в новых объективах
студийно-внестудийного назначения HJ40x14BIASD-V и HJ40x10BIASD-V
(рис. 4) применен встроенный стабилизатор изображения. Эти объективы
выгодно отличаются от выпускавшихся ранее J33ax15BIASD и J33ax11BIASD
более высоким качеством, большей кратностью и новой технологией
внутренней фокусировки IF-XS. Эффект достигнут за счет применения
нового корректирующего Х-элемента. С этой целью разработана новая
концепция создания объективов, названная Power Optical System.
Х-элемент корректирует аберрации, возникшие в процессе изготовления
вследствие неточности изготовления параметров линз и сборки объектива.
Применение такого элемента позволяет снизить размеры и массу
объектива, при этом технические параметры могут быть улучшены
в сравнении с обычными вещательными объективами. Важно и то,
что центр тяжести приближен к плечу оператора, что значительно
облегчает его работу. Удалось ввести и новую функцию масштабирования
Clutchless, позволяющую оперативно изменять режимы ручного и
автоматического масштабирования, минимальное время масштабирования
– 0,7 с.
Рис.
5. HJ11x4,7BIRSD/IASD
Рекордным по углу поля зрения 2σ = 100° при кратности М
= 11x стал объектив HJ11x4,7BIRSD/IASD (рис. 5), это на 15% шире
угла поля зрения объектива HJ9x5,5B. В объективах Canon для телевидения
высокой четкости используется технология управления Digital Drive.
В числе ее сервисных функций – выбор режимов масштабирования.
В частности, система позволяет провести отработку различных режимов
масштабирования, например, скорости, запомнить отработанные режимы
и вводить их в процессе съемок по мере надобности. Система, конечно
же, обеспечивает предустановку кадра, способна запомнить установки
для двух фокусных расстояний и по команде перейти с одного к
другому.
Новыми объективами для портативных камер ТВЧ являются HJ21x7,5BIRSD/IASD
фирмы Canon и HA17x7,8 фирмы Fujinon. Надо сказать, что при большей
кратности и чуть большем угле зрения HJ21x несколько уступает
фуджиноновскому HA17x по массе, дистанции съемки и относительному
отверстию (см. таблицу 2). В объективе HA17x7,8 применена усовершенствованная
система Digi Power, что разрешает их применение в ТВЧ/ВЖ.
Фирма Angenieux представила на NAB2001 объективы своей новой
серии Optimo. В составе серии – объектив Optimo 12x9,7, который
отличает, в частности, высокое значение относительного отверстия
– 1:1,6, объектив специально разработан под требования стандарта
24р HDTV для камер с форматом ПЗС 2/3". Optimo 24-290 предназначен
для 35-мм кино. Отличительная характеристика – эффективное относительное
отверстие 1:2,8. Масса Optimo
24-290 – 11 кг, минимальная дистанция съемки – 1,22 м, угол поля
зрения по ширине кадра – 49°. Объективы серии Optimo отличаются
высокими техническими характеристиками и качеством. Angenieux
в настоящее время вышла на лидирующие позиции в разработке и
производстве оптических приборов для электронного производства
35-мм фильмов и 24р-High Definition. 24р – это единый стандарт
изображения с базовыми параметрами высокой четкости: частотой
кадров 24, 25 и 30, разрешением 1125 строк и форматом кадра 16:9.
Электронная кинематография
Основное внимание разработчики объективов этого класса уделяют
объективам с постоянным фокусным расстоянием. Из девяти новинок
только один объектив относится к вариообъективам – это HA17x7,8B-10
фирмы Fujinon. Этот объектив от предшественников HA20x7,8B-10
(Fujinon) и HJ18x7,8BKLL-SC (Canon) отличает ряд очевидных преимуществ.
Выросло эффективное относительное отверстие, которое составило
1:1,9 вместо предшествующих 1:2,4 и 1:2,5. А вот дистанция съемки
снизилась до 0,94 м с 1,17 м или 1,2 м соответственно. Ниже и
масса прибора – 1,5 кг вместо 1,65 кг и 2,1 кг. Объектив, к тому
же, стал компактнее. В объективе увеличен угол поворота кольца
фокусировки до 200° (раньше было 144°), что повышает чувствительность
и точность ручного управления.
Рис.
6. HDEC фирмы Canon
Фирма Canon полностью обновила линейку объективов с постоянным
фокусным расстоянием, выпускаемых для цифровой электронной кинематографии.
Число моделей, образующих серию, сохранилось: их, как и прежде,
пять, из которых три – новых и два – старых с фокусными расстояниями
f¢=24 мм и f¢=35
мм (рис. 6). Фирма переделала вариообъективы HJ11x4,7B и HJ21x7,5B,
разработанные для камер ТВЧ ВЖ/ВВП, под требования электронной
кинематографии. Это – объективы HJ11x4,7BKLLSC и HJ21x7,5BKLLSC.
Таким образом, Canon расширила свою кинолинейку объективов серии
KLL-SC. Надо заметить, что особенностью объективов для кино является
применение ручек управления, подобных применяемым в кинообъективах.
При этом регулировочные кольца масштабирования, диафрагмирования
и фокусировки – стандартные для кино, с модулем 0,8. Привлекательная
особенность новых объективов Canon – малые размеры и масса (см.
таблицу 2).
Фирма Fujinon, выпустив три новинки – HAF16B-10, HAF34B-10,
HAF54B-10, расширила линейку объективов cine style ("в стиле
кино" или "для кино") с постоянным фокусным расстоянием
до восьми. Все объективы этой серии имеют дисторсию не выше 0,001%,
отличаются высоким качеством, имеют четкую маркировку шкал. Одинаковая
формула цветности позволяет менять объективы без подстройки цветовых
характеристик камеры. Коэффициент передачи модуляции на частоте
55 лин./мм равен 0,92 в центре и 0,75 по полю при полном относительном
отверстии. Все объективы cine style фирмы Fujinon – результат
более чем двадцатилетних совместных разработок с производителями
камер и телекинооператорами. Продукцией Fujinon пользуются многие
кино- и телекомпании различных стран.
Журналистика
Журналистика получила шесть новых профессиональных объективов
(см. таблицу 2): три – формата 2/3² (A13x6,3BRM,
A20x8,6E и YJ19x9BKRS) и три – 1/2² (S20x6,4E,
YH19x6,7KRS и YH16x7KRS). Новые объективы имеют более высокую
кратность (19x и 20x вместо 18x объективов, выпускаемых ранее)
при близких массогабаритных характеристиках. В новых объективах
возрос угол поля зрения – до 60° и выше, минимальная дистанция
съемки теперь – 0,9 м. Масса снижена примерно до 1,5 кг, а также
уменьшились габариты. В объективах фирмы Canon с кратностью 19x
время масштабирования составляет 1,7 с, что на 0,8 с быстрее,
чем у других профессиональных объективов. Это стало возможным
благодаря модернизации привода объектива и появлению функции
Shuttle Shot, значительно облегчающей работу оператора.
Рис.
7. A13x6,3BRM-SD/BERM-S
Также следует выделить объектив фирмы Fujinon A13x6,3BRM-SD/BERM-SD
(рис. 7). Объектив выпускается как с экстендером 2x, так и без
него. Высокая кратность (13x) при широком угле поля зрения (почти
70° по горизонтали) и 2x экстендере (максимальное фокусное расстояние
с ним составляет 162 мм) создают для операторов больше возможностей.
Компенсация эффекта масштабирования при фокусировке, улучшенные
качественные характеристики, компактные габариты и легкий вес
делают этот объектив незаменимым для повседневного применения.
На основе профессиональных объективов YH18x9BIRS и YH12x4,8IRS,
путем конструктивной переделки под дистанционное управление были
созданы новые объективы YJ18x9BITS (2/3²)
и YH12x4,8 KTS (1/2²) для телеконференций.
Завершая обзор телевизионных объективов, появившихся к началу
2002 г., можно отметить стабильность передовых позиций японских
фирм Canon и Fujinon в разработке новых изделий и новых технологий,
причем основной тенденцией этих разработок является, прежде всего,
ориентация на оптику высокого качества изображения, т.е. на создание
объективов для ТВЧ и электронной кинематографии. Отличительная
черта этих производителей – постоянная нацеленность на создание
объективов с рекордными техническими характеристиками. Они –
пионеры в применении технологии оптической стабилизации изображения
для объективов с высокой кратностью изменения фокусных расстояний
и совершенствования систем цифрового управления объективами.
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
