NAB 2007: саммит по цифровому кинематографу

Валерий Хлебородов

Шестой всемирный саммит по цифровому кинематографу (ЦКМ) прошел 14 и 15 апреля в Лас Вегасе накануне выставки NAB2007. Он был организован Национальной ассоциацией вещательных организаций (NAB), Центром развлекательных технологий университета Южной Калифорнии (ETC-USC) и Обществом инженеров кино и телевидения (SMPTE). В ходе конференции рассматривались технические, творческие и экономические аспекты внедрения ЦКМ.

День первый

Сессию открыли Э. Хобсон (E. Hobson), вице-президент National TeleConsultants, и Р. Кайсор (R. Kisor), вице-президент Engineering and Technical Services, Paramount Pictures.

Первым на сессии выступил Т. Скотт (T. Scott), вице-президент по технике Onstream Media/EDnet, который подчеркнул, что «движущей силой массового внедрения цифровой проекции является показ стереофильмов». В апреле 2006 г. в мире насчитывалось всего 360 цифровых экранов, а к апрелю текущего года их число увеличилось почти в 9 раз. Фильм «Цыпленок-малыш», вышедший в ноябре 2005 г., демонстрировался на 86 экранах, стереоверсия картины «Кошмар перед Рождеством», выпущенная в октябре 2006 г., — на 168 экранах (она собрала в прокате почти 9 млн долл.), а стереофильм «В гости к Робинсонам», его показ начался недавно, идет одновременно на 892 экранах.

Д. Шнелле (D. Schnuelle), директор отделения Image Technology Dolby Laboratories заинтриговал аудиторию кратким сообщением о разрабатываемом DLP-стереопроекторе со съемным диском цветных светофильтров, размещенном в тракте осветительной лампы, а не формирования изображения. При работе проектора в режиме 2D диск автоматически выводится из тракта. Стереопроектор рассчитан на обычный белый экран (но возможно и применение металлизированного экрана), зрителям для просмотра будут выдаваться легкие пассивные очки.

В. Айсворт (W. Aylsworth), вице-президент отделения Technology кинокомпании Warner Bros. возглавляет технический комитет DC-28 SMPTE и координирует работу 306 экспертов из 18 стран.

В докладе «Стандарты цифрового кинематографа: отчет о состоянии в DC-28» она рассказала о результатах работы комитета. Так, в 2006 г. были опубликованы 13 базовых документов, а в текущем году уже подготовлены четыре документа (возможно, к ним добавятся «Стереоскопические стандарты»), еще 14 находятся в стадии разработки, в основном это практические рекомендации и технические указания.

Документы по мастерингу:

• «Характеристики изображения» (опубликован);
• «Характеристики звука» (опубликован);
• «Назначение звуковых каналов» (опубликован);
• «Субтитры» (подготовлен к печати).

К концу 2007 года должна быть завершена разработка документов:

• «Формат TIFF-файлов»;
• «Ввод субтитров»;
• «Формат метаданных звука»;
• «Формат метаданных изображения»;
• «Назначение данных в цифровом интерфейсе».

Комплект «Обработка ЦКМ-источника» (432):

• «Характеристики канала инфразвуковых эффектов (LPE)» (опубликован);
• «Цветовая обработка» (готов к публикации).

В настоящее время разрабатывается документ «Цифровой ракорд» (Digital Leader), готовятся материалы по стандартизации дополнительных частот кадров, в том числе 25 Гц.

Комплект «Упаковка данных ЦКМ» (429):

• «Монофайл звука и изображения» (Track File, опубликован);
• «Применение стандарта JPEG2000» (опубликован);
• «Шифрование ядра монофайла» (опубликован);
• «Список воспроизведения произведения» (Composition Playlist, CPL, опубликован).
• «Упаковочный лист» (готов к публикации);
• «Распределение ресурсов» (готов к публикации).

К концу 2007 г. будет завершена работа над документами:

• «Руководящие указания по упаковке»;
• «Операционные ограничения»;
• «Монофайл субтитров»;
• «Распределение метаданных звука»;
• «Дополнительный звук для CPL».

В области кинопоказа из комплекта «Операции ЦКМ» (432) опубликованы:

• «Сообщение доставки ключей» (Key Delivery Message);
• «Цифровые сертификаты»;
• «Внетеатральные сообщения».

К концу 2007 г. должна быть завершена разработка документов:

• «Формат журналов регистрации»;
• «Безопасность журналов регистрации»;
• «Сообщения по безопасности аудитории»;
• «Перечень оборудования».

Из комплекта «Качество ЦКМ» (432 ):

• «Яркость экрана, цветовые параметры, однородность» (опубликован);
• «Эталонный проектор» (опубликован);
• «Измерения проецируемого изображения» (будет завершен в конце года);
• «Список воспроизведения сеансов/кинотеатральные операции» (разрабатывается).

Эксперты в области стереокино проводят работу по оценке эффективности упаковки и разрабатывают проекты документов. К концу 2007 г. должна быть завершена разработка документов комплектов 433 «Типы XML-данных» (Распространение) и 427 «Шифрование линии на скорость 1,5 Гбит/с» (Кинопоказ).

В настоящее время SMPTE рассматривает возможность создания новой структуры, которая будет координировать работу создателей технических комплексов и разработчиков стандартов. Очередные собрания блоков DС-28 будут проведены в Лос-Анджелесе (11…14 июня, 25…28 сентября и 4…7 декабря 2007 г.), и как минимум одно пройдет в Европе (в 2008 г.).

М. Карагосиан (M. Karagosian), президент консультативной фирмы MKPE Consulting LLC в своем выступлении рассказал о том, как общие законы развития рынков работают в отношении ЦКМ.

Дж. Мур, консультант ряда фирм «Силиконовой долины» в книге «Преодоление провала» (Crossing the Chasm, 1991) разработал теорию маркетинга высокотехнологичной продукции. Среди пользователей технических новинок он выделил следующие категории: новаторы (2%), первые (15%), первые массовые (34%), последующие массовые (34%) и поздние (15%). Так вот, согласно его теории, между появлением первых пользователей и первых массовых пользователей новинок всегда возникает провал. М. Карагосиан применил теорию Мура для ЦКМ и построил график, иллюстрирующий его внедрение (рис. 1), объяснив имеющиеся на нем провалы тем, что после появления новшеств пользователям необходимо какое-то время на обдумывание очередных шагов. Так, провал 2007 г. был связан с утверждением 20 июня 2005 г. спецификации DCI v. 1.0, которая «поставила крест» на продаже цифровых проекторов с разрешением 1,3К и привела к уменьшению объема продаж серверов MPEG-2. Как менялся в этот период объем продаж систем для цифрового кинематографа, докладчик пояснил на примере еще одного графика (рис. 2). Пик продаж в декабре 2006 года был обусловлен тем, что для показа нового диснеевского фильма «Познакомьтесь с Робинсами» Carmike Cinema (одна из крупнейших американских киносетей), Regal Entertainment Group, AMC Entertainment и ряд других компаний приобрели 680 систем цифрового стереокино у канадской фирмы Real  D. По мнению Карагосиана, провал 2007 года еще не преодолен, хотя промышленность и поставщики оборудования делали все возможное, чтобы рынок ЦКМ стал основным в кинематографе. Однако публикация в апреле 2007 г. исправленной спецификации DCI v. 1.1, в которой было устранено 148 неточностей и ошибок предыдущей версии, еще больше усугубит провал 2007 г. Пока неясно, как отразится на продажах систем ЦКМ появление новых стандартов SMPTE, о которых рассказала В. Айлсворт. М. Карагосиан также отметил, что развитие рынка ЦКМ сдерживает и ряд технических трудностей, в частности низкая пропускная способность канала доставки ключей доступа на проекторы, а когда число цифровых экранов достигнет 10 тыс., вся система окажется просто неработоспособной.

Рис. 1. Внедрение цифрового кинематографа

К. Куксон (Ch. Cookson), главный специалист по технике Warner Bros. Entertainment в докладе «Цифровой кинематограф — перспективы для студий» отметил, что техника ленточной кинопроекции за 100 лет, прошедших после открытия в 1896 г. первых кинотеатров, концептуально не изменилась. Нестабильность кадра в механических кинопроекторах и многоступенчатость фотохимического процесса препятствуют достижению предельно возможной четкости проецируемого изображения. Кинотеатры обычно проектируются с таким расчетом, чтобы расстояние от экрана до задних рядов было равно трем его высотам. При таком удалении от экрана кинозрители с нормальным зрением не способны воспринимать изображение даже с разрешением 2K, но зато с более близкого расстояния (равного 1,5…2 высотам экрана) они уже могут оценить качество изображения с разрешением 4К . Такую возможность предоставляет ЦКМ, так как спецификация DCI предусматривает разрешение 4096x2160, однако в ней ничего не говорится о соотношении размера экрана и расстояния наблюдения, определяющем воспринимаемую четкость изображения.

Рис. 2. Изменение объема продаж систем ЦКМ в 2005…2007 гг.

Куксон подчеркнул, что 4K-проекция пленочных фильмов из библиотеки Warner Bros. (например, «Батман начинает») позволяет извлечь больше высокочастотной информации из камерного негатива, чем 35-мм фильмокопия. По его мнению, цифровые 4К-копии снятых ранее фильмов и их проекция с разрешением 4K обеспечат качество изображения, которое прежде было недостижимо, а затраты, связанные с 4K-технологиями, окупятся при показе большого числа популярных художественных фильмов.

Г. Шуц (G. Schutz), исполнительный вице-президент и главный специалист по технике Azcar Media Sevices рассмотрел один из базовых аспектов цифрового фильмопроизводства, который не затрагивается в спецификации DCI, — процесс DI. Он подчеркнул, что технологии DI в настоящее время уже отработаны. Процесс DI адаптирован к «деликатной» природе ЦКМ-контента, для которого формат и тип материала источника крайне критичны, а вот в спецификации DCI эта «деликатность» совершенно не принимается во внимание. Чтобы внедрить технологическую схему DI в условиях ЦКМ, приходится затрачивать много времени и усилий. На получение DCDM и DCP часто уходит несколько дней. Особые трудности возникают, если контент должен поступать в реальном времени. Поскольку это может произойти неожиданно, компании вынуждены держать в состоянии постоянной готовности пару системных администраторов, три-четыре оператора записи материалов на ленту, несколько творческих работников и ремонтников. Технологические схемы часто слишком упрощены и требуют уточнений. Еще одна проблема — недостаток квалифицированных операторов, поэтому крупные компании большое внимание уделяют обучению персонала.

М. Холл (M. Hall), вице-президент Modern Videofilm, привел данные, иллюстрирующие результаты внедрения ЦКМ. После публикации спецификации DCI v.1.0 объединение Christie/AIX начало поставлять в кинотеатры ЦКМ-системы, которые соответствовали требованиям этого документа.

В настоящее время в США имеется около трех тысяч экранов, на которых регулярно демонстрируются цифровые кинофильмы, поэтому можно констатировать, что ЦКМ работает. Однако и проблем достаточно, причем со временем меньше их не становится. Так, спецификация DCDM (Digital Cinema Distribution Master, «Распределяемый продукт ЦКМ») предусматривает использование контейнера с XYZ-пространством, 12-бит данных, частоты кадров 24 Гц и заполнение «окна» контейнера изображением 2048x858 или 4096x1716 по горизонтали, либо 1998x1080 или 3996x2160 по вертикали. Звук должен кодироваться с частотой дискретизации 48 или 96 кГц при точности квантования 24 бит. Процедура формирования гиперфайла ЦКМ (Digital Cinema Package) из DCDM занимает очень много времени: 40 и 130 ч при разрешении 2К и 4К соответственно, причем этот процесс должен протекать непрерывно.

Далее файлы обычно передают в удаленные производственные центры для загрузки в накопители. 2K-данные двухчасового фильма загружаются 18 ч, 4К-данные — 72 ч. Процесс JPEG-кодирования также протекает медленно: 2К-данные кодируются 13 ч, 4К-данные — 50 ч. Готовый DCP имеет емкость около 100 ГБ. Затем ЦКМ-продукт в течение двух часов переносится на плеер для контрольного воспроизведения. Последующий этап — контроль качества (QC) занимает немного больше времени, чем продолжительность фильма. Он должен проводиться в цифровом кинотеатре с цифровым проектором и включать проверку всей системы, в том числе шифрование.

Затем ЦКМ-продукт в течение трех часов перезаписывается на накопитель типа Firewire, используемый как средство доставки. Компания Technicolor cоздала более 150 ЦКМ-продуктов, однако график выполнения работ выдерживался редко. Приходилось сталкиваться с искаженными файлами, неправильными частотами дискретизации, испорченными кадрами и т.п. В каждом случае нужно было проверять все выполненные операции. На определение дефектов в QC-аппаратной и повторную обработку затрачивается дополнительное время, а задержка в доставке ЦКМ-продукта на сутки приводит к значительному увеличению расходов. Но, хотя на предварительную проверку 4К-файлов до кодирования уходит лишних пять часов, конечная экономия времени получается весьма внушительной.

Холл посетовал на то, что в спецификации DCI v.1.0 почти ничего не говорится о продукте цифрового источника (Digital Source Master). Technicolor часто получает файлы источника RGB DРX 2К, а иногда ТВЧ-файлы. Порой файлы кодируют по стандарту 4:2:2 (YCbCr), а их цветовое пространство соответствует Рекомендации 709, встречаются транспортные потоки DigiBeta MPEG и Quicktime. Поэтому приходится выполнять преобразование XYZ-пространства в RGB, на что уходит шесть часов (2К) или 24 ч (4К), изменять разрешение и масштаб, а иногда и частоту кадров, и цветовую калибровку. Спецификация DCI v.1.0 имеет статус руководящих указаний, а соответствующих стандартов SMPTE пока нет, это иногда затрудняет использование альтернативного контента. Например, в спецификации для звука определено только одно значение разрядности квантования — 24 бит. В то же время популярный кодер Doremi не воспринимает звуковые файлы 16 бит. Эксперты Technicolor вынуждены производить перекодирование 16 бит/24 бит, чтобы воспользоваться кодером DCI. В документе SMPTE 28-2 дана более гибкая формулировка — «максимум 24 бит». Еще один пример — упаковка 25-Гц файлов. Для формирования требуемых 24-Гц файлов приходится прибегать к замедленному воспроизведению с нежелательным эффектом понижения основного тона (pitch) на 4%; кроме того, произведение становится более продолжительным. К счастью, существует процессор Dolby, способный восстановить частоту основного тона.

Вступление  К. Белмера (C. Behlmer), исполнительного вице-президента Technicolor Digital Cinema, Theatrical Services было посвящено достижениям и проблемам современной технологии цифрового кинопоказа. Продукт DCP, поступающий в кинотеатр, загружается в сервер, верифицируется и, как правило, подвергается проверке качества. Одновременно в кинотеатр доставляется и ключ, без которого показ фильма невозможен. До сих пор часто практикуется крайне медленная физическая доставка ключей, по мере увеличения числа цифровых кинотеатров она будет тормозить развитие ЦКМ.

Затем создается список сеансов (Show Play List), учитывающий все компоненты воспроизводимых DCP, включая киноанонсы («трейлеры»), а также составляется график мероприятий, в том числе продажи билетов. На этапе кинопоказа возникает задача перемещения кинопроизведения между залами с экранами разного размера. Учитывая емкость DCP (100…250 ГБ), на эту операцию требуется время, почти равное стандартной продолжительности фильма (2ч). Администрация кинотеатра должна составлять отчеты об использовании ключей, работоспособности оборудования и пр.

Благодаря усилиям производителей, сервис-провайдеров, студий, кинотеатров и отраслевым группам (SMPTE DC28, DCI, Intersociety?s Digital Cinema Forum) в последние два года в области ЦКМ был достигнут значительный прогресс. Обеспечена совместимость DCP формата 2D, усовершенствована технология мастеринга, улучшены стандарты упаковки, повышена надежность генерирования KDM, реализованы положения спецификации DСI (включая введение водяных знаков).

К оставшимся проблемам следует отнести незавершенность стандартизации физических форматов DCP и методов управления и доставки ключей. Не полностью разработана технологическая схема многозального кинотеатра, в том числе вопросы медийного управления, интеграции с существующими системами (например, системой автоматизации), и пользовательского интерфейса, который облегчил бы управление очень сложной аппаратурой кинотеатра. Не отработаны вопросы, связанные с конфигурацией проектора, утверждением единой проецируемой зоны, обеспечивающей неискаженное отображение субтитров, отсутствуют стандарты цифровой стереопроекции.

В. Айлсворт представила доклад «Иерархические технологии сжатия для цифрового кинематографа и сопряжения различных медийных форматов», отражающий результаты выполнения проекта WorldScreen (www.worldscreen.org), который был начат в сентябре 2004 г. и завершен в апреле 2007 г., на его выполнение было выделено 6 млн евро. Цель проекта заключалась в разработке алгоритмов вариабельного (scalable) кодирования изображений для технологических схем ЦКМ, в том числе для этапов съемки, постпроизводства (монтажно-тонировочного периода), распределения и архивирования. Вариабельность может осуществляться как за счет уменьшения отношения сигнал/шум, так и пространственного разрешения.

Для полного производственного цикла ЦКМ с разрешением 4K оптимизированная технологическая схема до сих пор не разработана. Более того, в спецификации DCI производственная часть тракта не рассматривается вовсе. Начиная проект WorldScreen, его авторы рассчитывали на то, что ЦКМ придаст европейской киноиндустрии новый импульс развития.

Однако в ходе его выполнения они пришли к выводу, что решить ряд фундаментальных проблем можно только в рамках международного консорциума, в который вошли Fraunhofer IIS (координатор проекта), Managementberatung fur Medieninvestitionen, Kodak Digital Cinema, DeutscheTelecom Laboratories, Fraunhofer HHI, DIGILAB 2000 и MOG Solutions, ARRI и Warner Bros. В результате выполнения проекта разработаны:

• модели технологических схем и метаданных для полного производственного комплекса с применением иерархических внутри- и межкадровых алгоритмов сжатия (Layered Сheme Compression, LSC);
• портативный накопитель Megacine для внестудийных применений с кодером JPEG-2000 (международный стандарт ИСО/МЭК) реального времени, предназначенный для совместной работы с будущими ЦКМ-камерами;
• методы постпроизводства и переформатирования (рис. 3) с применением LSC-мастера (например, для формирования контента для DVD или HD-DVD, вещательного ТВ, стриминга, архивирования);
• вариабельные системы распределения и декодирования, совместимые со спецификацией DCI;
• методики оценки качества изображения, ориентированные на ЦКМ.

Рис. 3. Схема переформатирования

В. Айлсворт привела интересные данные, касающиеся DCP (Digital Cinema Package): 3-часовой фильм, закодированный по стандарту JPEG-2000, зашифрованный по стандарту AES (Advanced Encryption Standard — улучшенный стандарт шифрования) и упакованный как файл MXF, требует емкости накопителя 400 ГБ. Разработанный декодер JPEG-2000 реального времени содержит БМК (базовый матричный кристалл, Field Programmable Gate Array), осуществляющий побитовые операции первого уровня, требующие большой вычислительной мощности, и обратное квантование. Кристалл ЦОС выполняет обратное вейвлет-преобразование больших изображений. Декодер способен обрабатывать 2K-изображения с частотой 24 и 48 кадр/с и 4K-изображения с частотой 24 кадр/с. Для 4K-изображений с частотой 48 кадр/с потребуются две 2K-платы, работающие параллельно.

Методика оценки качества движущихся изображений (Motion Quality Ruler, MQR), предложенная Kodak Digital Cinema, позволила измерить ошибки при использовании алгоритма JPEG-2000 в широком диапазоне коэффициентов сжатия. Этот метод был реализован и опробован в испытательном центре Кодак в Париже, было установленно, что зависимость между степенью сжатия и значением ошибок нелинейна.

В. Айлсворт также подчеркнула ключевую роль разработки единых стандартов. В начале становления пленочного фильмопроизводства существовало много различных стандартов, вследствие чего часто возникали трудности при демонстрации фильмов даже в одной и той же стране.

И только с появлением 35-мм стандарта началось бурное развитие киноотрасли, сейчас в мире более сотни тысяч кинотеатров, поэтому стоимость билетов в них невелика. С цифровым кинематографом сложилась другая ситуация: самое большое, на что могут рассчитывать фирмы-изготовители цифрового кинооборудования, — это тысячи его единиц.

Поэтому без единого стандарта распространения и кинопоказа мировая цифровая киноиндустрия просто не сможет выжить. Первый шаг в этом направлении сделан в проекте WorldScreen, который «закрыл» пробел спецификации Digital Cinema Initiative в отношении стандартизации этапа производства программных продуктов.

Окончание следует