Postprodukční práce 1.díl Základní témata

Transkript

1 Učební texty Postprodukční práce 1.díl Základní témata Pro potřeby vzdělávacího kurzu projektu Audiovizuální kvalifikace, reg.č. CZ.1.07/3.2.08/ Skripta [Zadejte text.]

2

3 byl financován z prostředků Evropského sociálního fondu, v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Realizátor projektu: Filmová akademie Miroslava Ondříčka v Písku o.p.s. Záměr projektu: Podpora dalšího vzdělávání v profesích vyžadujících audiovizuální kvalifikaci. Realizační tým projektu: Vedoucí týmu - MgA.Miloň Terč Doc. Miroslav Urban Mgr. Miroslav Jedlička Mgr. Pavel Kubant Ing. Gabriela Švejdová Ing. Michal Popela Mgr. Milan Klíma Ing. Karel Jaroš Mgr. Ladislav Greiner Ing.Aleš Boštička Mgr.Jaroslav Boxan Recenzoval: prof. PaedDr. Gabriel Švejda, CSc., Dr.h.c.

4

5 Co je digitální obrazová postprodukce Již název naznačuje, o co v obrazové postprodukci jde. Jednoduše řečeno, je to úprava, nebo oprava filmového obrazu po jeho nasnímání, nebo přímé vytvoření celého imaginárního záběru, nebo jeho částí. Obrazovou postprodukci dělíme na speciální efekty - SFX, SPFX jako jsou například výbuchy, živly, 3D objekty, animace, transformace neboli morphing a jiné. SFX, SPFX jsou prostě zaměřené na jednotlivé triky v záběru. Dále obrazovou postprodukci dělíme na vizuální efekty - VFX, které se zbývají celkovým trikovým pojetím záběru. Vizuální efekty - VFX jsou hlavně rotoscoping a skládání obrazové kompozice a obvykle se účastní na výrobě filmu od samého počátku, úzce spolupracují s výrobou a režisérem na dosažení požadovaných vizuálních účinků. V našem případě jsou tyto operace prováděny digitálně. S nástupem počítačové techniky se technologie filmových triků radikálně změnila. Režisérům se otevřely nevídané možnosti při realizaci svých vizí a záměrů. A nejen to, místo přetáčení nákladných a pracných záběrů, kvůli určitým chybám a nedostatkům, se obraz jednoduše přepíše do digitální podoby a tyto nedostatky se odstraní. Obrazová postprodukce má i další možnosti. Mohou se zde vytvářet 2D a 3D animace, 2D a 3D kompozice, inportovat 3D objekty do obrazu, nebo vkládat do záběru video playbacky, zpomalovat a zrychlovat filmový záběr, zhotovovat titulky, kolorovat záběry a mnoho dalších speciálních efektů. Abychom pochopili co můžeme digitální obrazovou postprodukcí vytvořit, musíme se nejdříve podívat do historie, co vše dokázali naši předchůdci. I když se dnes plně využívá digitálních technologií, často je pro výrobu efektů potřeba některých klasických filmových postupů. Historické minimum speciálních a vizuálních efektů Začátky Dá se říci, že vše odstartoval vynález fotografie. A právě s vývojem fotografie, měli tvůrci touhu měnit a přetvářet zachycenou realitu. Jako první tvůrce speciálních efektů je obecně uznáván průkopnický viktoriánský umělecký fotograf Oscar Gustave Rejlander narozen 1813 ve Švédsku v Claphamu, zemřel v Londýně 18. ledna Oscar Gustave Rejlander 1

6 V roce 1857 vytvořil svojí nejznámější alegorickou fotografii, "Dva způsoby života". Byla to fotomontáž, kombinace zhotovená z třiceti dvou negativů. Rejlanderovi tato fotomontáž trvala asi šest týdnů. Poprvé ji vystavil v Manchestru na výstavě Umělecké poklady v roce Dva způsoby života Kinematograf a bratři Lumière Po té co francouzští tak zvaní otcové moderního filmu bratři Lumiérové, Louis a Auguste, v roce 1895 patentovali svůj kinematograf, v témže roce Alfréd Clark jako první vytvořil obrazový speciální efekt při natáčení filmu Marie, královna Skotů. Clark při popravě Marie, uprostřed záběru zastavil kameru, místo Marie umístil figurínu, pak restartoval natáčení a popravčí srazil sekerou královninu hlavu a oddělil nepravou hlavu od těla. Tak vznikl první speciální efekt restartované filmování. 2

7 O rok později ve Francii přišel náhodně na stejný trik Georges Méliès. Když roku 1896 v Paříži natáčel pouliční scénu, zablokovala se mu kamera. Po chvíli ji znovu spustil a v záběru pokračoval. Po vyvolání zjistil, že po této pauze chodci změnily směr chůze, povoz se otočil a muži se měnily na ženy. Tak byl stop trik na světě. Mary, Queen of Scots Georges Méliès Méliès dále pokračoval ve svých experimentech a přišel i na vícenásobnou expozici, prolínačku, časosběrné snímání či zrychlování obrazu. Pro svou tvorbu začal používat malované scény na sklo, miniaturní dekorace a animaci. Byl právem přezdíván "Filmařským mágem". Všechny svoje objevy a poznatky plně využil při natáčení filmu Cesta na měsíc v roce 1902 Cesta na měsíc 1902 Ve dvacátých letech se proslavil svými maskami na skle mezi kamerou a akcí režisér Norman Dawn. Maluje na sklo střechu pro svůj film - For the term of his natural life - v roce

8 Koncem dvacátých let, vymyslel novou metodu snímání odrazu v zrcadlech před kamerou úspěšný kameraman Eugen Schüfftan narozen 21. července 1893 v Breslau ve Slezsku v Německu, nyní Wroclaw Polsko. Zemřel 6. září 1977 v New Yorku. V roce 1927 Schüfftan přišel s tímto novým trikem do filmu Metropolis. Zrcadla postavil před kompendium kamery v úhlu 45 stupňů. Od zrcadla se na principu perspektivního triku odráží maketa, model, dokreslovačka nebo fotografie. V případě, že plocha zrcadla nezakrývá celý zorný úhel objektivu, je do zbylého prostoru s vhodnou perspektivou a nasvícením umístěna reálná herecká akce. Další možností je, že zrcadlo vykrývá celé zorné pole kamery. Proto pak musel do středu zrcadla vyškrábat plošku, odstranit stříbro a vzniklým otvorem spojil vhodnou perspektivou a nasvícením obraz odražený od zrcadlící plochy, s reálnou hereckou akcí snímanou otvorem. Dnes je tento efekt znám jako Schüffanova metoda. Podobný trik zvaný Pepper's ghost se používá v divadle jako magický trik. Schüfftanův filmový trik se používal v mnoha filmech až do příchodu digitální obrazové postprodukce koncem dvacátého století. Eugen Schüfftan 1961 Academy Award Black-and-White Best cinematographer. Film Metropolis 1927 Émile Cohl při natáčení loutkového filmu Malý Faust Na přelomu dvacátých a třicátých let se jako další speciální efekt ve filmu používá kreslená a loutková animace. Technika "stop trik" je v tuto dobu využívaná hlavně na kombinaci hraného a animovaného filmu. Vytváří se zde iluze kreslené animace pokreslených výkresů spojené v reálném prostředí s herci. Tento postup nejvíce používají například Émile Cohl, J. Stuart Blackton a Winsor McCay s jeho známým Dinosarus Gertie. 4

9 Emile Cohl spojen ve filmu se svojí kresbou J. Stuart Blackton - ve filmu The Enchanted Drawing Fáze z animovaného filmu Gertie the Dinosaurus

10 Winsor McCay - ve filmu Gertie the Dinosaurus S tří-dimenzionálními modely - loutkami, rozanimovanými a vklíčovanými do reálné scény, razí průkopnickou cestu zejména režisér Harry O. Hoyt ve filmu Ztracený svět v roce 1925 a v roce 1933 Willis O'Brien ve filmu King Kong. The Lost World 1925 King Kong

11 V této době je velmi prosazováno používání miniatur při natáčení nákladných scén. Například námořní bitvy, letecké souboje a katastrofické scény. Námořní bitvy tak mohou být natáčeny s modely ve studiu. Těžká technika a letadla mohou havarovat bez ohrožení života a zdraví. Divácky nejvíce působivé jsou miniatury a malované scény používané k vytvoření světů, které nikdy neexistovaly. Začátkem dvacátých let také nastupuje svojí cestu optický trikový kopírovací stroj. Trikové kopírky se skládají z jednoho nebo více filmových projektorů mechanicky spojenými s kamerou. Trikové kopírky se používají na výrobu speciálních efektů pro film, nebo pro kopírování a restaurování starých filmů. První jednoduché trikové kopírovací stroje byly použity již v roce S příchodem barevného filmu, přišli i nové postupy a technologie při tvorbě obrazových efektů. Jsou to hlavně bluescreen a světelný sodíkový proces. Tyto novinky použil ve filmu Deset přikázání v roce 1956 kameraman John P. Fulton a za speciální efekty byl oceněn Cenou Akademie - Oscarem. The Ten Commandments 1956 Efekty založené na barevných a chemických vlastnostech filmu otevřely další možnosti i pro Stop motion - pookénkové nebo fázované animace, vkládané do hrané scény. Mistr v tomto oboru je Raymond Frederick Harryhausen narozen dne 29. června 1920 v Los Angeles v Kalifornii, jehož vizuální triky ve filmech Tři světy Gullivera 1960, Jason a Argonauti 1963, Sinbad a oko tygra 1977, Souboj Titánů 1981 ovlivnily řadu filmových tvůrců. Ray Harryhausen byl oceněn cenou Gordon E. Sawyer Award za celoživotní technologický přínos kinematografii udělenou Akademií filmových umění a věd v roce Raymond Frederick Harryhausen 7

12 Dalším významným pokračovatelem v oboru speciálních efektů je Phil Tippett narozen 1951 v Illinois, oceněný za stop-motion animaci a speciální efekty dvěma Oskary. Filmy na nichž se Tippett podílel svými stop motion triky jako je Star Wars, Robocop, Jurský park a Hvězdná pěchota patří mezi špičku současné trikové tvorby. Tippettova tvorba má kořeny v stop-motion animaci a modelování. Jeho schopnost používat tento základ ve spojení s rozvojem technologií je obdivuhodná. Jako jeden z mála umělců, jehož kariéra se překlenula přes přechod vizuálních efektů z ručně animovaných na digitální 3D, dokázal skloubit obě tyto technologie dohromady s perfektním výsledkem. Cena Akademie za nejlepší vizuální efekty, Phil Tippett, Dennis Muren, Stan Winston, Michael Lantieri ve filmu Jurassic Park 1993 a Phil Tippett ve studiu Lucasfilm. V 50 a 60 letech minulého století přichází do filmu boom sci-fi žánrů. Vznikají filmy jako 2001: A Space Odyssey v roce 1968 režiséra Stanley Kubricka, kde kameraman Douglas Trumbull použil slitscan efekt, bluescreen, rotoscoping, přední projekci a efekt hloubky ostrosti. V mnoha záběrech zde využívají modelů scény a miniatur kosmické lodě. Film byl oceněn Cenou Akademie Oskarem za nejlepší triky a speciální vizuální efekty na kterých se podíleli Hal Millar, J. McMillan Johnson a Ice Station Zebra. Režisér Stanley Kubrick 8

13 Film 2001: A Space Odyssey režiséra Stanley Kubricka z roku 1968V 70 letech nastupují na scénu první digitální technologie, nyní hlavně jen pro řízení prvků a součástí filmové techniky. Poptávka po speciálních efektech roste a technologie se stávají dostupné i jednotlivcům. Mnoho techniků kteří vytvářeli speciální efekty se stali nezávislými, nebo si založili své vlastní společnosti na výrobu filmových efektů. Tito výrobci efektů se specializují na jednotlivé technologie, jako je animace, optické efekty a klíčování modelů. V roce 1975 přichází do kin americký horor Čelisti Stevena Spielberga, kde se ve velké míře využívá modelů a animace. Film Čelisti režiséra Stevena Spielberga 9

14 V roce 1977 přichází s první trilogií Star Wars režisér George Lucas. Celkem ale Lucas počítá se šesti díly. Jako první byl natočen Star Wars: Epizoda IV: Nová naděje. Lucasovo použití speciálních efektů, netradiční střih v jeho sci-fi - fantasy vesmírných příbězích, dělá z původního dílu Star Wars jeden z nejúspěšnějších a nejvlivnějších filmů všech dob. Pro tuto filmovou sérii již v roce 1975, Lucas založil společnost vizuálních efektů Industrial Light & Magic (ILM) poté, co zjistil, že studio 20th Century Fox oddělení vizuálních efektů zrušilo. ILM zahájilo svou práci na Star Wars ve skladu ve Van Nuys v Kalifornii. Sixtologie Star Wars režiséra George Lucase Film Star Wars vyhrál v šesti kategoriích ceny akademie - Oskary. John Stears, John Dykstra, Richard Edlund, Grant Mccune a Robert Blalack všichni získali ocenění v kategorii za nejlepší vizuální efekty. To už ale 80 léta začínají psát novou a zároveň současnou historii digitálních technologií v obrazové postprodukci a ve speciálních efektech. Mechanické zařízení při natáčení filmu King Kong

15 Historie elektronických analogových a digitálních technologií Hovoříme-li o historii digitální obrazové postprodukce, musíme si připomenout i vývoj elektronických technologií, které nakonec dospěli k dnešním softwarům, s jejichž pomocí převážná většina dnešní filmové produkce vzniká. Elektronické technologie začaly svojí cestu na analogovém principu. Analogové obvody používají plynulý rozsah napětí na rozdíl od úrovní v digitálních obvodech. Analogové obvody jsou někdy nazývány jako lineární obvody, ačkoli mnoho jejich nelineárních jevů se často využívá v analogových systémech. Na rozdíl od toho, většina digitálních obvodů používá binární systém se dvěma úrovněmi napětí označené 0 a 1. S tím, že 0 bude mít nižší napětí a označuje se jako Low, a 1 se označuje jako High. Toliko rozdíl ve zkratce. Zaměříme se heslovitě jen na historii, která se zabývá pouze grafickým 2D a 3D zobrazením a zobrazováním pohybu. Jako průkopníka můžeme označit matematika a výtvarníka Bena Laposkyho, který používal osciloskop k zobrazení křivek, které pak byly vyfotografovány jako umělecká díla. Jde o zobrazení elektrické vibrace na obrazovce osciloskopu, které se pak zaznamenávají pomocí fotografování nebo filmování. Křivky Bena Laposkyho 1950 První grafické zobrazení bylo na obrazovce Vectorscope na počítači Whirlwind v roce Roku 1954 se v USA zahajuje barevné televizní vysílání. V roce 1956 Alex Poniatoff (Ampex) vyvinul první videorekordér VR1000. První numericky řízený kreslící stroj CalComp je vytvořen v roce Ampex VR1000

16 Plakát k filmu Vertigo Alfreda Hitchcocka je vytvořen pomocí analogové počítačové grafiky na zařízení CalComp. General Motors a IBM v roce 1959 vyvíjí systém DAC-1 (Design Augmented by Computers). Tento systém umožnil uživateli zadat 3D popis automobilu, a pak s ním otáčet a zobrazit obraz z různých úhlů pohledu (první průmyslový CAD systém). První průmyslový CAD systém William Fetter pro jeho pojem Boeing Man od roku 1960 je považován za zakladatele počítačové grafiky. Jedná se o kresby lidské faktory v kokpitu. Fetterův Boeing Man John Whitney se svým počítačem a ukázky z jeho filmů s abstraktní grafikou z 60 let. 12

17 Americký animátor John Whitney začíná v roce 1961s filmovou počítačovou grafikou. Počítač však jen vytiskl jednotlivé fáze, které se snímaly na klasický film. Ivan Edward Sutherland v roce 1963 vynalezl systém pro grafickou komunikaci mezi člověkem a počítačem tak zvaný Sketchpad program - A Man-machine Graphical Communications Systém. Edward Sutherland s grafickým počítačem 1963 První plně počítačem generovaný film Edwardem E. Zajacem roku 1963 v Bell Laboratories a který byl produkován firmou IBM. Ukázka z dvou záběrů filmu Edwarda E. Zajace

18 V roce 1963 Lilian Schwartz and Ken Knowlton (USA) další pionýři tohoto oboru tvoří svou počítačovou grafiku. Ukázka z jejich filmu Olympiad. Lillian Schwartz vytvořila v šedesátých a sedmdesátých letech 10 filmů: Pixillation, Olympiad, Ufos, Enigma, Googolplex (B/W), Apotheosis, Affinities, Kinesis, Alae, Metamorphosis. Tyto filmy byly uvedeny na třiceti světových filmových festivalech A. Michael Noll v šedesátých letech začíná tvořit svoje grafiky Computer art.. 14

19 V roce 1964 IBM vyrábí první komerčně dostupné počítače typu 2250 Console s počítačovou grafikou za dolarů. V prosinci 1964 se dostává na trh RAND tablet, první zařízení tohoto druhu, známé jako Grafacon, prodával se za dolarů. První myš 1967 Myš k ovládání počítače vynalezl Doug Englebart ve Stanford Research Institute v roce Počítačová animace - Sinusovky Člověk a Hummingbird, které vytvořil Chuck Csuri v roce

20 Trojrozměrné zobrazení Proceedings Display Sword of Damocles Perokresba systém LDS-1 E & S grafický počítač, který vyvinuli Ivan Sutherland a Dave Evans v roce1969, byl 100 krát rychlejší na vykreslení linek než IBM 2250 line systém. Imlac PDS-1 programovatelný grafický počítač

21 Vytvoření 3D modelu auta Volkswagen brouk v NCSU Computer Graphics Lab v roce Tektronix 4010 grafický terminál Na pravé straně klávesnice má pro posun kurzoru zaměřovač. První mapování textur na 3D objekty, které vyvinul Ed Catmull v University of Utah V University of Utah vietnamský počítačový grafik, výzkumník a průkopník Bui Tuong Phong vytvořil první počítačem generované osvětlení 3D objektu nazvané Phong osvětlení

22 Počítačový grafik a animátor Larry Cuba vytvořil simulaci Hvězdy smrti do filmu Star Wars v Electronic Visualization Lab na University of Illinois v Chicagu. Počítačem DEC PDP-11, který vyvinul Tom DeFanti, Larry Cuba vytvořil tuto 3D animaci a pak převedl obraz na 35mm film v roce Bump mapování vymyslel James F. Blinn, ukázka simulace vrásčitých povrchů Počítač Xerox PARC s 8-bitovým procesorem Intel 8008 z roku

23 Výtvarník a filmový experimentátor Ed Emshwiller vytvořil film Sunstone 1979 za pomoci počítačové animace. Počítačový vědec z NASA Jim Blinn předvedl presentační animaci průběhu letu Voyageru pro NASA v roce Film The Juggler vyrobený počítačovou animací systémem CGI - Computer-generated imagery, který v roce 1981 vytvořil Adam Powers. 19

24 Animovaný film Carla's Island 1981, vytvořil Nelson Max průkopník počítačové animace v atmosférických vlivech na vodní vlny. Počátek 80 let je již začátek současné digitální obrazové postprodukce. Pomalu se začínají používat nové postupy při SFX a VFX efektech, které se stále zdokonalují díky vývoji digitálních technologií. Příklady dříve používaných filmových efektů Nyní si stručně shrneme, jaké filmové obrazové efekty se během jednoho století v kinematografii vymyslely do příchodu nových technologií digitálního zpracování filmu. Většina těchto níže uvedených efektů je dnes již historií a až na pár klasických výjimek se většinou nepoužívají. Scénické - Jsou používané k vytvoření atmosféry záběru, jako mlha, vítr a další živly déšť a sníh. Dále jsou to pyrotechnické efekty, například výbuchy, střelba, požár, dým a blesky. Do třetice to jsou rekvizity, kostýmy a masky herců. Kamerové - Je to polohování kamery, například nakloněná kamera. Dále to je obrazová frekvence při snímání, zrychlení nebo zpomalení obrazu, časosběrné snímání, animační snímání neboli snímání pookénkové, zpětné natáčení a stop trik neboli přerušené natáčení. A za třetí je to doba expozice, roztmívání, zatmívání, prolínání expozice. obrazu a více- násobná Optické - Tyto efekty se týkají optického zobrazování. Jsou to za prvé přídavné optické členy, jako filtry, Wolastonův hranol, anamorfotická předsádka, výřezové masky, simplifilm. Za druhé jsou to efekty pomocí děleného obrazu s vícenásobnou expozicí, maska, kontramaska neboli protimaska, kontaktní maska, vnitřní maska, vnější maska a vykrývání scény černým sametem. Dále to je výřezová maska pro natáčení dvojníků, rozmnožování obrazu pro davové scény a kombinace reálného obrazu a dokreslovaného prostředí nebo modelu scény. 20

25 Perspektivní - Tyto efekty využívají vzájemný poměr velikostí částí scény nebo jednotlivých herců, jako jsou obři či trpaslíci. U scény se používá dokreslovačka na skle, postupně snímaná dokreslovačka a dublovaná dokreslovačka. Užívání modelů, modelové stavby, představená maketa a zrcadlová metoda tak zvaná Schüffanova metoda. Dále zadní projekce, která spojuje dva oddělené obrazy, jednak promítané pozadí na projekční plátno zezadu a herce před ním z druhé strany. A nakonec přední projekce, která též spojuje dva oddělené obrazy, tentokrát je obraz pozadí promítán zepředu, kde stojí herec i kamera. Laboratorní - Provádí se na trikových kopírovacích strojích, které umožňují, zatmívání a roztmívání, prolínání obrazu, stírání obrazu, stranové převrácení obrazu, pohybové převrácení obrazu, vysunutí a přisunutí obrazu, výřezové masky, montáže a několikanásobné osvity, zrychlení a zpomalení pohybu, plynulé nájezdy a odjezdy z neostrosti a do neostrosti, zvětšování obrazu takzvaný blow up, zmenšování obrazu, plynulé nájezdy do zvětšení nebo zmenšení obrazu, vykopírování jednotlivých barevných složek a výroba titulků. Fotografické - Využívají hlavně chemických vlastností filmové suroviny. Základem jsou například procesy jako Sabatierův efekt a barevná separace, k vytvoření mokré masky, transparentní metody Dunnig - Pommeroy, bluescreenu a greenscreenu. Zvuk a zvukové efekty Další důležitou složkou hraných, animovaných a trikových filmů je zvuk. Zvuk v obrazové postprodukci není obvykle výsledkem jako finální produkt, ale většina 2D a 3D grafických programů pracují se zvukovou osou, pro potřeby synchronizace zvuku s obrazem a obrazových efektů v něm. Ruchy neboli zvukové efekty dokreslující jednotlivé akce filmového záběru. Proto ne náhodou firmy zabývající se tvorbou a výrobou grafických programů, plugin a presetů, vytváří i zvukové efekty i pro finální použití, které se dají aplikovat a dodávat k obrazu v těchto programech. Ve filmové historii je nejznámějším zvukovým efektem "Wilhelm scream" česky Wilhelmův výkřik. Zvukový efekt pochází ze série zvukových efektů vyrobených v roce 1951 pro film "Distant Drums" česky Vzdálené bubny. Ve scéně se vojáci brodí bažinou v Everglades a jeden z vojáků je napaden aligátorem a stáhnut pod vodu. Kousnutý voják v této scéně bolestivě vykřikne. Herec a zpěvák Sheb Wooley je autorem hlasu výkřiku, který v roce 1951 zazněl. Tento výkřik zaznamenal velký úspěch, a proto byl znovu použit v roce 1953 ve filmu " The Charge at Feather River ", kde postava vedlejší role, voják jménem Pvt. Wilhelm, hrál ho Ralph Brooke, vykřikne po zásahu indiánským šípem. Zvukař Ben Burtt si tohoto zvuku pod původním názvem "Man being eaten by alligator" všimne a znovu ho použije do filmu Star Wars, Episode IV: A New Hope v roce Zvuk pojmenoval " Pvt. Wilhelm ". Benjamin Burtt je dnes nejznámější tvůrce zvukových efektů nejen hraných filmů, jako Star Wars, E.T. a dílů Indiana Jones, ale i animovaných filmů jako WALL-E od Pixaru. Je držitelem do roku 2011 čtyř Cen Akademie - Oscarů za tvorbu zvukových efektů. Studio Warner Brothers tento zvukový efekt " Pvt. Wilhelm " má ve svém zvukovém archivu. Od této chvíle sláva tohoto výkřiku rostla. Výkřik je nyní znám pod názvem Wilhelm scream a do současné doby ( 2011 ) byl použit ve 217 filmech ne jen hraných, ale i animovaných. Wilhelmův výkřik použili ve svých filmech i takoví tvůrci jako jsou George Lucas, Peter Jackson, Ridley Scott, Quentin Tarantino a Steven Spielberg. 21

26 Wilhelm scream poprvé ve filmu Distant Drums v roce 1951 Sheb Wooley je autorem hlasu výkřiku Wilhelm scream Wilhelm scream podruhé ve filmu The Charge at Feather River Ben Burtt po dokončení filmu WALL-E 22

27 Filmové speciální a vizuální efekty dnes Díky dostupnosti široké škály grafických digitálních programů, nejsou dnes filmové efekty jen výsadou filmové kuchyně velkých profesionálních studií. A tak si v současné době můžeme snadno vyrobit, nadneseně řečeno několika kliky, kterýkoli z výše uvedených filmových obrazových efektů. Tak dnes může mnoho malých filmových studií a televizních kanálů využívat práce grafiků na volné noze, tak zvaných freelancerů. Práce na větších projektech však může být někdy velmi rozsáhlá a k realizaci filmových efektů je zapotřebí velké množství grafiků. Proto televizní studia, filmové reklamní agentury, grafická studia, triková studia a filmová studia po celém světě vytvořily výrobní postupy k zefektivnění práce týmů těchto filmových postprodukčních grafiků. Dnes je tvorba grafiků většinou úzce specializována v jednotlivých fázích při úpravě filmových záběrů. Dá se říci, že celý pracovní postup začíná a končí ve 2D zpracování záběru a tedy 2D proces úpravy obrazu se stává základní podstatou obrazové postprodukce. 3D úkony jsou fáze, které probíhají během postprodukčního procesu a jednotlivé 3D výsledky jsou vkládány a aplikovány do záběru v průběhu celého procesu zpracování. Proto se hlavně zaměříme na 2D obrazovou postprodukci, která se často může obejít i bez 3D objektů. Škála využití obrazové postprodukce je široká. Dnes se bez obrazové postprodukce určitě již neobejde žádný hraný film, dokumentární film, zpravodajství a publicistika, nová média, ale i reklama, motion film a motion grafika. 6 základních obrazových postprodukčních výrobních fází 1) Referenční video - Hrubý náhled podle technického scénáře, je sestříhaný a seřazený celý filmový materiál s hrubými triky ze střižny. 2) Slapcomp - Hrubý rotoscoping, jednoduché kompozice, na základě tohoto slapcompu se režisér rozhodne, jak se dál bude pokračovat v trikování. 3) Animatic - Kontrola timingu, dokonalý klíč, časování kamery a efektů. Celý obraz je v nízké kvalitě efektů postav a animací. 4) Anim final - Schválená verze animatiku. 5) Comp - Kompozice - Ladí se barevné korekce a efekty prostředí 6) Final - Plná kvalita záběru, jsou hotové všechny efekty, dokončené barevné korekce a celý záběr je v plné kvalitě. 23

28 Pracovní schéma obrazové postprodukce MP ( Matte Paint ) - Pozaďáři, dokreslování pozadí, textury Vstupní soubory, filmové záběry Vstup - Nastavení barevných profilů, zpracovávání zdrojových záběrů (souborů), změna formátů, načítání obrazu, vybírání jednotlivých úseků záběrů ke zpracování, kontrola kvality zdrojového materiálu 2D Zpracování Barevný profil Zálohování Výstup Tracking - snímání pohybu kamery ze záběru pro 2D a 3D kompozice a zpracování 3D Zpracování Editorial Aproved schválené verze v plném formátu pro střih Formát k odevzdání 1K Revief format - formát náhledová kvalita ke schválení 24

29 Postup jednotlivých činností obrazové postprodukce Archiv vizuálních efektů Referenční snímky, představa režiséra v náznakovém referenčním videu Tracking snímá pohyb kamery ze záběru 3D Nastavení kamery pro záběr Animace Animatic 2D 2 D Proces RRoozzl loožžeenní í jeeddnnoottl j livvýýcchh eel leemeennttůů ddoo pprroossttřřeeddí í Nasvícení a rendering pro animatic Animatic 3D Výroba textur Prvky prostředí elementy Film Scans Nasvícení a rendering Modeling Pozadí Aplikkaaccee tteexxtturr aa maatteerri iáál lů naa modeel lyy Částicové systémy, živly - kouř, oheň, exploze, (sníh, déšť, možno dělat i ve 2D ) projektily atd. Výsledné sestavení celého záběru 25

30 Základní mezinárodní pojmy v obrazové postprodukci I/O Man - (Vstup/výstup) Nastavení barevných profilů, zpracovávání zdrojových záběrů (souborů), změna formátů, načítání obrazu, vybírání jednotlivých úseků záběrů ke zpracování, kontrola kvality zdrojového materiálu Tracking - snímání pohybu kamery ze záběru pro 2D a 3D kompozice a zpracování Lut - Barevný profil MP ( Matte Paint ) - Pozaďáři, dokreslování pozadí, textury Back- Up - Zálohování Editorial Aproved - Schválené verze v plném formátu pro střih 1K Review Format - Formát v náhledové kvalitě ke schválení Reference photos - Referenční snímky, představa režiséra v náznakovém referenčním videu Archiv - Archiv vizuálních efektů, videoplaybacky Projection Texturing - Aplikace textur a materiálů na modely Assets - Elementy, prvky prostředí Camera Setup For Shot - Nastavení kamery pro záběr Rigging - Rozložení jednotlivých elementů do prostředí L&R For Animatic - Nasvícení a rendering pro animatic Particle Systems - Částicové systémy, živly kouř, oheň, exploze, (sníh, déšť, možno dělat i ve 2D ) kulky, projektily atd. Compositing - Výsledné sestavení celého záběru BG - Pozadí RAW - Standardní formát vstupních souborů bez barevných korekcí CC - Barevné korekce GRD - Barevné korekce nastavené klientem Slap Comp - Nízká kvalita kompozice, určená ke kontrole, jak jednotlivé části k sobě sedí, následuje diskuse o dalším postupu Plate - Záběr ( snímek) přímo z kamery, zdrojový neupravený video- podklad Overpaint - Koncept narychlo namalovaného či naskicovaného pozadí nebo kompozice Digimatte (DM) - Práce ve 3D prostředí 26

31 Storyboard - technický - obrázkový scénář Storyboard - technický, neboli obrázkový scénář je velmi důležitý - nezbytný k realizaci celého filmu. Při jeho vypracování se musíme držet standardů vymyšlených a osvědčených během století existence a vývoje filmu. Technický scénář musí mít vyčerpávajícím způsobem popsané jak technicky tak obsahově jednotlivé záběry a k nim přiřazené výtvarné skici, nebo nakreslené průběhy složitějších záběrů. Technický scénář je důležitým vodítkem při realizaci obrazové postprodukce. Často spolupracují s režisérem na technickém scénáři i supervizoři vizuálních a speciálních efektů, tedy na technickém scénáři je zúčastněná i obrazová postprodukce. Šablona dvoustránkového technického scénáře. Vlevo vidíme technické údaje levé strany technického scénáře, vedle jsou celá levá a pravá strana technického scénáře. Pravá strana technického scénáře slouží k popisu hry a do pole vedle se kreslí obrázek znázorňující obsah, neboli náhled záběru v daném formátu velikosti zabrání, mohou se zde i graficky znázornit pohyby herců ve scéně z půdorysného pohledu. Pro složitější záběr se kreslí i několik náhledových obrázků a i několik grafických půdorysů pohybu herců. Ukázka různých grafických úprav šablon technických scénářů. 27

32 Ukázka dvou záběrů, kde složitá akce vyžaduje několik kreseb průběhu jednoho složitějšího záběru. O to jak dnes známe obrázkový scénář se zasloužil Walt Disney a jeho studio na počátku 30 let minulého století. První kompletní storyboard byl vytvořen v roce 1933 ve filmu Three Little Pigs. První scénáře Disney vyvinul na základě komiksů jako příběh kresby v čase. Myšlenka Walta Disneye se během několika let rozšířila i do dalších studií, ne jen animovaných ale i hraných filmů. Původně Walt Disney měl technické scénáře v podobě knihy. Jelikož se ale animovaný film většinou tvoří ve studiu, přešel Disney na nový systém a začal technické scénáře vyvěšovat na velké nástěnky v konzultačních místnostech tak zvaných Story Room. Tímto provedením se do současné doby většinou liší technický scénář animovaného filmu od filmu hraného. Pokud režisér není natolik výtvarně zručný, aby jeho obrázkový scénář nepřipomínal jen nahozené skici, často spolupracují na scénáři s režisérem výtvarníci storyboardů. Vlevo skica Alfreda Hitchcocka, vedle výtvarníkem překreslené obrázky do technického scénáře z filmu Saboteur Vpravo obrázky ze dvou záběrů nakreslené výtvarníkem do filmu Alfreda Hitchcocka The Birds

33 Animatik Tvorba animatiku je hned další fáze po vypracování technického scénáře. Prakticky je to rozanimovaný technický scénář. Jsou zde v animaci naznačeny speciální efekty, ukazuje fáze filmu, jak budou následovat záběry v rozanimovaných zjednodušených maketách postav a prostředí, pro lepší představu o tom, jak bude scéna vypadat v pohybu a v čase. U nejjednodušší verze animatiku je nasnímaná jen série statických obrázků technického scénáře v následném pořadí. V animatiku je obyčejně použit prozatímní dialog a někdy i hudba a ruchy, aby se otestovalo, zda zvuk a obraz účinně fungují společně dohromady. To umožňuje režisérovi a obrazové postprodukci, která v této fázi již spolupracuje s režisérem, vypracovat definitivní scénář, nastavení kamery a načasování záběrů. Technický scénář a zvukový doprovod se mění podle potřeby, může být vytvořen i nový animatic a upraven s režisérem, dokud technický scénář není zcela dokonalý. Animatiky jsou také používány v reklamních agenturách a vytvoří se tak levné testy reklam. Tyto reklamní animatiky Ripo-matic, jsou vyrobeny ne jen z fotografií a obrázků, ale i ze scén existujících filmů, televizních pořadů a reklam, simulují vzhled navrhované obchodní reklamy. Rip, v tomto smyslu, se odvolává na ripování - přebírání záběrů z originálního díla a vytvoří tak nové pojetí nového díla jen v názorném náhledu. Ukázka animatiku animovaného filmu, ze seriálu The Simpsons. Sestavené a nasnímané fotografie a části záběrů pro Rip-o-matic, reklamy na čokoládu. 29

34 Obrázky z animatiku Jurassic Park Při tvorbě animatiku pro film Jurassic Park byly použity tři různé technologie, nasnímané kresby ze scénáře, dále naanimované loutky - stop-motion animace a 3D digitální animace, kterou vidíme v předposlední řadě. Tehdy Phil Tippett tvůrce vizuálních a speciálních efektů specialista na stopmotion animaci, přesvědčil režiséra Stevena Spielberga, aby použil v animatiku i loutkovou animaci neboli stop-motion animaci malých loutek, které vytvořil sám Tippett. Režisér Spielberg byl výsledkem tak nadšen, že malé loutky Phila Tippetta použil i ve filmu, ač původně s nimi vůbec nepočítal. Tak byla i do budoucna zachráněna stop-motion animace při tvorbě vizuálních a speciálních efektů. S nástupem digitálních technologií se uvažovalo o odstoupení od stop-motion animace ve hraných filmech, ale Phil Tippett tehdy ukázal, že tato technologie je velice důležitá i nadále pro obrazovou postprodukci. Previsualization - previzualizace Zjednodušeně řečeno je previzualizace propracovanější animatik. Jsou zde pospojovány herecké akce s nepropracovanými 3d modely a pohybem ostatních nereálných figur v naznačené 3D scéně s pohybem kamery. Previzualizace ale hlavně slouží jako výtvarná, načasovaná a inspirační předloha pro grafiky v obrazové postprodukci. Je prakticky návodem jak vnést charakter, emoce a jemné nuance do vizuálních a speciálních efektů. A hlavně je režijním zadáním jak provést výslednou skladbu obrazové kompozice záběru. Technické scénáře jsou skvělé vodítko, ale ne vždy poskytují technické informace, které proces previzualizace dokáže předvést. Právě proto mnohdy na základě previzualizace musí být přetočeny i některé záběry s herci. 30

35 Záběry z previzualizace filmu 10,000 B.C Základní činnosti 2D kompozitora v postprodukci Funkce grafika při 2D postprodukčním zpracování filmových záběrů se jmenuje kompozitor. Předpoklady pro tuto profesi jsou výtvarný talent nejen ve 2D prostoru, ale i schopnost modelování na 3D objektech. Dále kompozitor musí ovládat základy techniky kamery, střihu a zvuku. Určitě se předpokládá erudice v oblasti hardware, software, digitálního zápisu a zpracování obrazu a zvuku. Jeho hlavní náplní práce jsou tyto následující fáze (Některá velká filmová studia mají pro velký objem práce vyčleněný rotoscoping do samostatného oddělení):. Rotoscoping - maskování, klíčování / Retouch retuše / Compozice - vytváření finálního výsledku Snímání zdrojového videa před greenscreenem Nejdůležitější fází při tvorbě trikového filmu. Na kvalitě tohoto kroku závisí i kvalita rotoscopingu a dalších úkonů v obrazové postprodukci. Techniky jako greenscreen nebo bluescreen, chroma key, color keying, color separation overlay, CSO, barevné klíčování jsou techniky využívající kompozice dvou obrazových vrstev, posléze složených do výsledného obrazu. První vrstvu tvoří herec nebo předmět v popředí před speciální rovnoměrně nasvícenou plochou určité barvy; druhou vrstvou je (výsledné) pozadí. Těchto vrstev může být i více. Barevná plocha je většinou zelené barvy (odtud název celé této techniky), ale může být i sytě modrá (používá se hojně ve studiích, ve zpravodajství,) ale i jiných barev. Podstatné je, aby předmět nebo herec, který je snímán před ní, neměl na sobě nebo neobsahoval barvy jako má barevná plocha. Přínos této techniky je v dodání herce nebo předmětu v popředí jedné vrstvy (nasnímané zvlášť) do scenerie pozadí, které buď v reálu neexistuje, nebo by natáčení na místě bylo příliš nákladné či zcela nemožné. Příklad snímání herců před greenscreen pro velký celek. Musíme dbát na to, aby se boty nebořily, nebo nebyly částečně zakryté greenscreen na podlaze. Při pozdějším klíčování by části bot chyběly ve výsledném obraze. Černé křížky na greenscreenu (vždy musí být upevněny mimo dosah hereckých akcí) slouží jako trekovací body pro pozdější postprodukční zpracování obrazu. 31

36 Nasnímané zdrojové video herce s trekovacím bodem na greenscreenu Vyklíčované video jako první vrstva obraze v AE Konečná kompozice obrazu - Složené vrstvy vyklíčovaného videa a 3D vymodelovaného pozadí v AE. 32

37 Obrazová kompozice Vytváření kompozice obrazu v obrazové postprodukci je hlavně skládání jednotlivých vrstev vyklíčovaných videí a vyklíčovaných statických obrazů vrstev scény. Pohled na moře z opevnění na břehu, vpravo vidíme jednotlivé vrstvy obrazové kompozice záběru. Záběr nočního ostřelování Bostonu, vpravo je ukázka jednoho výstřelu z jedné lodě, tento výstřel je rozložen do několika vrstev kvůli větší perspektivní hloubce záběru. Příklad množení davu pomocí dublování videí s posunem v čase, video s postavami v popředí dbá na perspektivu jednotlivých skupin davů kvůli pohybu kamery, nakonec se vrstvy zkomponují a provádí se retuš a přetvoření domů, z TV seriálu HBO John Adams. 33

38 Formáty a rozlišení obrazu V současné době existují dvě normy, NTSC a PAL. Norma NTSC se standardně využívá v USA a Japonsku. V Evropě a ve velké části světa se používá norma PAL. Ve standardním SD režimu má NTSC rozlišení 720x480 pixelů při 29,97 obrázcích za vteřinu. PAL má rozlišení 720x576 pixelů a obrazová frekvence je 25 obrázků za vteřinu. Dále zde máme formát HDTV pro obě normy, který nám nabízí vysoké rozlišení, Full HD 1920x1080 pixelů nebo HD Ready 1280x720 pixelů, ale pro obraz v širokoúhlém formátu 16:9 to tedy znamená minimální rozlišení 1280x720 obrazových bodů, pro obraz ve formátu 4:3 to znamená minimální rozlišení 1280x960 obrazových bodů neboli pixelů. Ale s rozlišením (angl. resolution) monitoru nebo displaye to není tak jednoduché. Počet pixelů (nebo maximální rozlišení obrazu), které může být zobrazeno na obrazovce je rozličné. Často se udává jako počet sloupců (horizontálně, X ), které se uvádí vždy jako první, a počet řádků (vertikálně, Y ). Momentálně jsou nejpoužívanější rozlišení (XGA/XVGA, extended), (WXGA, Wide XGA, hlavně u notebooků), a (UXGA, Ultra-eXtended). Mnoho uživatelů, včetně uživatelů CADu a hráčů video her, používá rozlišení (UXGA, Ultra-eXtended) nebo vyšší, pokud mají odpovídající zařízení. Pokud je rozlišení obrazu vyšší než fyzické rozlišení obrazovky, mohou některé systémy využít virtuální obrazovku. Pro digitální televizi a HDTV jsou typické vertikální rozlišení 720 nebo 1080 řádků. Rozlišení IBM PS/2 VGA a MCGA byly standardním rozlišením od r.1990 do asi r bylo standardním rozlišením zhruba do roku Od té doby je standardním rozlišením Mnoho webových stránek a multimediálních aplikací je vytvářeno pro toto rozlišení. Mnoho současných počítačových her již nepodporuje rozlišení Microsoft Windows XP, Vista a Windows 7 je navržena pro minimální rozlišení (přesto je možné vybrat rozlišení v nabídce Pokročilé nastavení a aplikace můžou přepnout do jakéhokoliv jiného rozlišení). GNU/Linux, FreeBSD, a mnoho Unixových variant používají X Window a mohou být spuštěny v libovolném požadovaném rozlišení tak, jak to podporuje monitor/display a video karta. Apple operační systémy Mac OS a Mac OS X mohou používat mnoho rozlišení, ačkoli je rozumné minimum. Standard Rozlišení Poměr Pixelů CGA :10 64K QVGA :3 77K B&W Macintosh/Macintosh LC :3 197K EGA přibližně 5:3 224K VGA and MCGA :3 307K HGC :29 251K MDA :35 252K Apple Lisa :1 259K WVGA :3 384K SVGA :3 480K WVGA :9 410K XGA :3 786K :2 885K XGA :3 995K :9 922K 34

39 WXGA :3 983K WXGA :10 1M :2 1.1M :3 1.2M SXGA :4 1.3M :3 1.4M :9 1M SXGA :3 1.5M WXGA :10 1.3M :2 1.4M WSXGA :16 1.6M WSXGA :10 1.8M UXGA :3 1.9M WUXGA :10 2.3M 2K :9 2.2M QXGA :3 3.1M WQXGA :10 4.1M QSXGA :4 5.2M QSXGA :3 5.9M WQSXGA :16 6.6M QUXGA :3 7.7M QUXGA :9 8.2M WQUXGA :10 9.2M HSXGA :4 21M WHSXGA :16 26M HUXGA :3 31M WHUXGA :10 37M PAL NTSC Analogový TV Standard 576 řádků, 768 sloupců 480 řádků, 720 sloupců Rozlišení Digitální TV Standard Rozlišení Poměr D-1 NTSC :3 D-1 NTSC (square pixels) :3 D-1 PAL :3 HDTV 1080i :9 HDTV 720p :9 EDTV 480p , nebo :3 nebo 16:9 DVD NTSC :3 nebo 16:9 DVD PAL :3 nebo 16:9 VCD NTSC :3 VCD PAL :3 Laserdisc :3 Standard digitálního filmu Rozlišení Poměr Academy 4K :1 35

40 Digital cinema 4K nebo :1 nebo 1.85:1 Academy 2K :1 Digital cinema 2K nebo :1 nebo 1.85:1 Red 4,096 2,304 16:9 Současné nejpoužívanější digitální formáty PAL Widescreen 16 : 9 Čtvercové nastavení pixelu. TV pixely nejsou čtverec. Při čtvercovém nastavení pixelu (v digitálním zobrazení) by obraz potřeboval mít pixelů a udržovat poměr 4:3. Ale TV pixely jsou širokoúhlé - namísto poměru 1:1, jsou v poměru 1: Vrátíme-li se trochu do starých analogických časů - můžeme vidět, viz níže na schématu našeho TELEVIZORU s jeho širšími pixely, že je účinných jen 702 pixelů napříč. 36

41 Televizní pixely nejsou čtverec Tady je rozhodující část na digitální obrazovce jsou obrázky širší Klíč ke všemu je v tom, že na digitální obrazovce jsou obrázky širší než na analogové. Na digitální obrazovce jsou obrázky 720 pixelů široké. Ale obraz 4:3 (702 pixely širokých) sedí uvnitř těchto 720 pixelů. Je zde navíc 9 pixelů na každou stranu. Viz obrázek V digitálním obraze jsou obrázky širší než v analogovém - 4:3 Tyto zvláštní pixely navíc, byly požadovány pro číslicovou techniku teletext, ale tohoto se využívalo dříve v dávno minulých technologiích. Nyní se ale mohou ukázat černé pásy na každé straně a celý obraz je vyzáblý směrem dolů například v DVE, nebo běží-li vaše video v okně na obrazovce v počítačích. Víme, že převádění širokoúhlých filmů z Quicktimu.mov.mp4 formátu a používání Mpeg Streamclip ukážou se na každé straně černé lemy. 37

42 Úprava pro obraz 4:3 Pro obraz 4:3 to znamená, že váš počítač (čtvercových pixelů) by potřeboval mít 788 pixelů na šířku. Nyní jsme použili 10 extra (čtvercové) pixely na každou stranu v našem zdrojovém tvaru. Tyto pixely, které jsme potřebovali, srovnávají 9 pixelů (ne - čtvercových) na TV obrazovce. Pro zaplnění celé obrazové oblasti 4:3, vytvoříme šířku v 788 pixelech Totéž také platí pro obraz 16:9 widescreen ( širokoúhlý obraz ) 16:9 widescreen úprava Obraz 16:9 který má ( pixelů) bude zabírat jen střední část TV obrazovky. Znovu, vzhledem k tomu, že TV pixely nejsou čtvercové, budeme tentokrát potřebovat 13 (čtvercových) pixelů na každou stranu, důležitých pro vyplnění chybějící oblasti. Widescreen složení by mělo být 1050 pixelů široké Tak vznikne správný obraz (čtvercových pixelů) pro ukládání odpovídající šířky, potřebuje mít pixelů. Totiž, s garancí, že se obraz mapuje správně na digitální výstup. 38

43 Adobe a výrobci dalších aplikací pro zpracování obrazu ve 2D a 3D dělají vše, aby kompenzovali a odstranili černé okraje v obraze. Aby TV obraz nebyl natažený, nebo částečně chybějící obraz byl skrytý overscanem. V každém případě, Adobe se rozhodlo užívat 1050 pixelů do budoucna. PAL Widescreen 16:9 nastavení čtvercového pixelu. Ve verzi Adobe AFTER EFFECTS CS4 a CS5 změnily předvolbu PAL D1/DV Widescreen čtvercový pixel. Výrobci aplikací používají pro Rendering tvorby reálného výsledného obrazu ve standardní nabídce v současné době jen square pixel rozlišení. 39

44 Tvar pixelu v závislosti na poměru stran obrazu Víme, že poměr stran obrazu je dán poměrem šířky k výšce. To určuje i velikost pixelu videa ve směrech X a Y (X/Y). U DVD se nepoužívá poměr 1, například pro DVD PAL s rozlišením 720x576 při poměru stran videa (aspect ratio) 16:9 je pixel aspect ratio (576 16/9)/720=1.42. Nebo třeba například HDV kamera, která snímá obraz v rozlišení 1440x1080 má poměr stran 1,3333. Ale v AVI souborech je vyžadován vždy poměr 1. Během vývoje v těchto poměrech však došlo k různým diferencím, viz výše uvedený příklad u PAL Widescreen 16 : 9, proto roku 2008 se přistoupilo k opravě některých formátů a poměrů pixelů a After Effects CS4 přešly již na nové hodnoty. Společné poměry stran pixelů Poměr stran pixelů Při použití Čtvercové pixely 1,0 Obraz 640 x 480 nebo 648 x 486, velikost obrazu 1920 x 1080 HD (ne HDV a DVCPRO HD), 1280x720 HD a HDV, nebo byl exportován z aplikace, která nepodporuje nečtvercové pixely. Toto nastavení může být rovněž vhodné pro záznam, který byl převeden z filmu, nebo pro vlastní projekty. D1/DV NTSC 0,91 Obraz 720 x 486 nebo 720 x 480 velikost obrazu, a požadovaný výsledek je 4:3 poměr obrazu. Toto nastavení může být rovněž vhodné pro záznam, který byl exportován z aplikace, která pracuje s nečtvercovými pixely, jako je 3D animace aplikace. D1/DV NTSC širokoúhlý 1,21 Obraz 720 x 486 nebo 720 x 480 velikost obrazu, a požadovaný výsledek je 16:9 poměru stran snímku. D1/DV PAL 1,09 Video 720 x 576 velikost obrazu, a požadovaný výsledek je 4:3 poměr stran snímku. D1/DV PAL širokoúhlý 1,46 Ze záznamu 720 x 576 velikost obrazu, a požadovaný výsledek je 16:9 poměru stran snímku. Anamorphic 02:01 2,0 Za pomoci anamorfního filmového objektivu, nebo bylo anamorficky převedené z filmového materiálu s poměrem stran 02:01 HDV 1080/DVCPRO HD 720, HD 1080 Anamorphic 1,33 Obraz 1440 x 1080 nebo 960 x 720 velikost obrazu a požadovaný poměr stran je 16:9 DVCPRO HD ,5 Obraz 1280 x 1080 a požadovaný poměr stran je 16:9 40

45 Opravené hodnoty poměru stran pixelů již od After Effects CS4 Opravené hodnoty rozlišení již od After Effects CS4 Ukázka čtvercových a nečtvercových pixelů A. Čtvercovými pixely a 4:3 poměru stran obrazu B. Nečtvercové pixely v poměru stran obrazu 4:3 C. Nečtvercové pixely se takto projeví na 16:9 monitoru čtvercových pixelů 41

46 Vstupní digitální obrazová data Existují dvě možnosti. Buď dostaneme obrazový materiál nasnímaný digitální kamerou na datovém disku či kartě, nebo naskenovaný z celuloidového filmu. Tyto přepisy celuloidového filmu se dělají na zařízení telecine suchou nebo mokrou cestou. A to buď ve variantě Film2Tape a nebo i s možností digitálního vstupu Tape2Tape. Pracoviště telecine ve filmové a televizní postprodukci představuje systém schopný skenovat celuloidový film nebo přijímat videosignál třeba i včetně zvuku, kvalitativně jej upravovat a zapsat jej na digitální nebo analogové obrazové médium. Někdy se omezuje pouze na stroj, schopný v reálném čase skenovat film a převádět jej do podoby videosignálu. V současné době jsou na trhu nejen telecine pro velká studia, ale i home telecine, která využívají malá studia dnes již i s HD rozlišením. Home Telecine 42

47 Telecine 4K a pracoviště s barevným korektorem Princip skenerů telecine je nejčastěji dvojího druhu. V případě jednoho jde o skener na bázi CCD prvku nebo obdobného světlocitlivého čipu, který skenuje pouze jeden řádek postupně a spojitě projíždějícího filmového pásu. Druhý typ (nazývaný též flying spot) vysílá periodicky záblesk světla na filmový pás v každém okamžiku, kdy filmové políčko přesně lícuje s požadovanou oblastí a snímá tak celý obraz najednou. 43

48 Vzorkování digitálního videa Tento YUV barevný model je používaný v televizním vysílání v normě PAL i HDTV. Model k popisu barvy používá tříprvkový vektor [Y,U,V], kde Y je jasová složka a U a V jsou barevné složky. U je také někdy označováno jako B-Y a V odpovídá R-Y. Barevné složky se používají v rozsahu od -0.5 do +0.5, jasová složka má rozsah od 0 do 1. Jednoduše řečeno, jsou to informace o tom, jaké jsou jasové a barevné parametry, které snímá CCD čip v kameře do digitální podoby. Vzorkování videa se však snižuje, především kvůli snížení datového toku. Máme hlavně tyto tři používané systémy, 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0. Standardní video signál používá vzorkovací frekvenci 13.5 MHz při 720 bodech na jednom řádku. První číslo vyjadřuje luminanční (neboli) jasovou složku, která je samplována frekvencí 13.5 MHz. Druhá dvě čísla pak označují barevné signály v podobě R-Y a B-Y (neboli v digitální terminologii Cr a Cb) je to červená a modrá barva..v systému 4:2:2, se používají formáty D-1, D-5, DigiBeta, Beta SX, Digital-S a DVCPRO50, samplována jasová složka má frekvenci 13.5 MHz a barvené informace na frekvenci poloviční, tedy 6.75 MHz. Jelikož jsou ovšem obě barvy vzorkovány společně, dostaneme pro jeden řádek se 720 body pouze 360 barevných vzorků. Systém 4:1:1 používají formáty DV/DVCAM (pouze v normě NTSC) a DVCPRO. Barevná data jsou v tomto případě vzorkována s poloviční frekvencí než u předchozího systému (pro každý čtvrtý pixel) a výsledkem je tudíž pouze 180 barevných vzorků. Tyto hodnoty jsou srovnatelné s barevným podáním profesionálního Betacamu SP. Systém 4:2:0, pracuje ve formátech DV, DVCAM v obrazové normě PAL. PAL narozdíl od NTSC vzorkovaného 4:1:1, má barvené informace vzorkovány 360 krát, avšak pouze pro každý druhý řádek jednotlivého pole neboli půlsnímku. Důvodem tohoto řešení je vyšší počet řádků v systému PAL (576 oproti 480 v NTSC). 44

49 Bitová hloubka obrazu Pro digitální postprodukční zpracování obrazu je velmi důležitá bitová hloubka obrazu a ne jen u vstupních záběrů a souborů, ale i při nastavení softwaru a hardwaru zařízení v postprodukci. Barevná hloubka a bitová hloubka je počet bitů k reprezentaci jednoho pixelu v rastrovém obrázku nebo videu. Toto pojetí je také známé jako počet bitů na pixel (BPP), zvláště když je uvedeno spolu s počtem použitých bitů. Vyšší barevnou hloubku poskytuje širší škála barev. 1 - bitové barvy (2 1 = 2 barvy) černobílý obraz 2 - bitové barvy (2 2 = 4 barvy) obraz s odstíny šedé 3 - bitové barvy (2 3 = 8 barev) 4 - bitové barvy (2 4 = 16 barev) 5 - bitové barvy (2 5 = 32 barev) 6 - bitové barvy (2 6 = 64 barev) 8 - bitové barvy (2 8 = 256 barev) 10 - bitové barvy (2 10 = 1024 barev) 12 - bitové barvy (2 12 = 4096 barev) 16 - bitové barvy (2 16 = barev) atd. Srovnávací tabulka barevného spektra 10 Bit nahoře a 8 Bit dole Podle výzkumů většina lidí není schopna rozlišovat mezi sousedními barvami v paletě barev obsahující asi jednotlivých barev nebo více, které věrně zobrazuje 8-bitový LCD monitor či obrazovka. To je důvod, proč je 8-bitová barevnost digitálních video technologií normou v oblasti spotřební elektroniky. Ale pro postprodukční práce je optimální 16-bitová nebo lépe 32-bitová hloubka barevnosti( 32 floating point). Pokud stáhneme gamu, můžeme vidět detaily v bílé, jelikož obsahuje hodnoty vyšší než 1i nižší než 0 pro černou barvu. Při korekcích nedochází ke ztrátě dat. Pro některé efekty v After Effectech, které nepracují ve 32 bitové hloubce, je nutné použít nástroje compress a expand. 32 bitová kompatibilita má lepší možnosti při klíčování a ostatních úkonech v postprodukčním zpracování grafiky a obrazu nejen v AE. 45

50 Red digitální kamera Mezi nejvýznamnější záznamová média současnosti patří Red One 4K digitální kamera, která může zaznamenat obraz v rozlišení až pixelů horizontálně a pixelů vertikálně, přímo na flash nebo pevný datový disk. Kamera je vybavena jedením snímacím čipem Super 35 mm CMOS. Od roku 2008 byla kamera vybavena větším formátem rozšíření až na pixelů v horizontálním směru s 261 megapixelovým senzorem. Adobe střižna Premiere a After Effects jsou schopné pracovat s REDCODE soubory v nativním, nezměněném tvaru (.R3D přípona souboru). Ve verzi CS4 a CS5 jsou RED soubory oficiálně podporovány. Digitální kamera Red One 4K firmy Red Digital Cinema Odrazové formáty záznamu kamery Red One 4K v kodeku REDCODE 46

51 Lidský zrak Od samého vzniku kinematografie docházelo k trvalému zdokonalování existujících technologií a technických systémů a k zavádění nových. Po nástupu televize a jiných technik zaměřených na záznam, zpracování, šíření a prezentace pohyblivých obrazů se tyto inovace opakovaly. Jejich cílem vždy bylo zvyšování kvality obrazu a zvuku, snižování nákladů a získání komparativních výhod v soutěži o přízeň diváků a o ekonomické přínosy. Tyto trendy budou pokračovat i v budoucnu. Audiovizuální systémy, zejména televize a v současné době také Internet, se staly základem masových sdělovacích prostředků, které šíří informace a kulturu (i desinformace a nekulturu) a mají podstatný vliv i na politické dění. Je skutečností, že člověk je tvor vizuální a cca 80% informací o dění v okolním světě získává prostřednictvím zraku. V dalším textu se budeme setkávat s pojmy, jako je citlivost vůči světlu, vůči barvám, ostrost a rozlišení obrazu, dynamický rozsah, stereoskopie a mnoha dalšími. Abychom si je mohli vysvětlit a porozumět jim, musíme si zopakovat, možná už zapomenuté, informace týkající se lidského zraku a fyziologie vidění. Fyziologie vidění Lidské oči mají kulovitý tvar. Jejich přední stranu tvoří rohovka ( 1 ),což je vyklenutá průhledná blána, která je součástí optického systému oka. Kulový tvar oka je vymezen bílou blánou bělimou ( 2). Světlo vstupuje do oka zornicí či pupilou ( 6 ) otvorem v duhovce ( 3). Průměr a tedy propustnost zornice se automaticky mění podle množství světla, které do oka dopadá. V šeru se může průměr zornice zvětšit až na 8mm, v prostředí s přebytkem světla se otvor zornice zúží na 1 mm. Přizpůsobování se očí hladině osvětlení se označuje jako adaptace zraku. Za zornicí se nachází elastická spojná oční čočka ( 3 ),která na zadní straně oční bulvy, na sítnici ( 9 ), opticky vykresluje obraz předmětů v pozorovaném prostoru. Optická mohutnost ( tlouštka ) pružné oční čočky se může měnit a zaostřovat na sítnici obrazy blízkých nebo vzdálenějších předmětů. Tento děj, tedy automatické zaostřování různě vzdálených předmětů, je označován jako akomodace zraku. Změny optické mohutnosti oční čočky zajišťují tak zvané ciliární svaly nacházející se v řasnatém tělísku ( 4 ). Vnitřek oka naplňuje průhledná rosolovitá hmota sklivec ( 7 ). Na vnitřní ploše oční bulvy je cévnatka ( 5 ), která vyživuje sítnici ( 9 ). Sítnice je tenká blána navazující na cévnatku, která obsahuje světlocitlivé buňky tyčinky a čípky. Největší počet tyčinek a čípků je ve žluté skvrně ( 11 ),která se na sítnici nachází v místě, kde sítnici protíná optická osa oka. Na sítnici je rovněž slepá skvrna ( 10 ) nacházející se v místě, kde do oka vstupuje zrakový nerv převádějící nervové vzruchy do zrakového centra v mozku. Slepá skvrna každého z očí se nachází na jiném místě, zrakové počitky obou očí se doplňují a díky tomu si existenci slepé skvrny vůbec neuvědomujeme. Řez lidským okem 1. rohovka, 2. Bělima, 3. Duhovka, 4. řasnaté tělísko ciliární svaly, 5. cévnatka, 6. pupila ( zornice 1 8 mm), 7. Sklivec, 8. oční čočka, 9. Sítnice, 10. slepá skvrna vstup zrakového nervu, 11. žlutá skvrna ( Fovea ) 47

52 Funkce a vlastnosti lidského zraku Setrvačnost zraku - Tyčinky a čípky, které jsou světlocitlivými elementy na sítnici lidského oka, obsahují zrakové barvivo - rhodopsin. Fyzikálním působením dopadnuvšího světla se rhodopsin rozkládá a produkty jeho rozkladu dráždí nervová zakončení. Vznikají přitom podněty, které zrakový nerv přivádí do zrakového centra v lidském mozku. A teprve v tomto centru vznikají zrakové počitky. Má-li být vidění soustavné, musí být rozloživší se zrakové barvivo - rhodopsin, neustále obnovováno. Tato obnova trvá asi 1/14 vteřiny a v důsledku toho má zrak určitou setrvačnost. Díky této setrvačnosti bylo možné vytvořit všechny stávající audiovizuální systémy. Předvede-li se totiž lidskému oku dostatečně rychle série statických obrázků jednotlivých pohybových fází, lidský zrak si je spojí a vnímá je jako pohybující se obraz. Tak kupříkladu film při snímání zaznamenává a při promítání zobrazuje 24 ( 25 ) obrazů pohybových fází za vteřinu. Na stejném principu pracují i televizní systémy. V případě televizní normy PAL je to rovněž 25 snímků ( nebo 50 půlsnímků ) za sekundu. Ostatní obrazové normy fungují podobně. Citlivost zraku ke světlu a k barvám - Jak jsme se již zmínili, sítnice lidského oka obsahuje světlocitlivé buňky, kterými jsou tyčinky a čípky. Názvy těchto buněk jsou odvozeny od jejich skutečného tvaru. Tyčinky mají vysokou citlivost ke světlu, nejsou však citlivé k barvám, tedy ke světlu různých vlnových délek. Pomocí tyčinek vnímáme okolní svět při nedostatku světla, v šeru. Čípky jsou naproti tomu méně citlivé, avšak mají schopnost rozlišovat světlo různých barev, tedy různých vlnových délek. Podle současných poznatků existují tři typy čípků. První z nich je citlivý převážně k modré barvě (tedy ke kratším vlnovým délkám světla), druhý k barvě zelené (tedy k vlnovým délkám ze středu spektra) a třetí k barvě červené (tedy k delším vlnovým délkám viditelného spektra). Díky tomuto uspořádání jsme schopni rozeznávat všechny barvy světelného spektra reprezentovaného elektromagnetickým zářením o vlnových délkách v intervalu od cca 380 do 780 nanometrů (1 nanometr = 10-9 metru), tedy od barev fialových přes barvy modré, zelené, žluté a oranžové až po barvy červené. Lidské oči však nejsou citlivé ke všem barvám stejně. Nejcitlivější jsou k barvě žlutozelené (vlnová délka okolo 555 nm), jak je ostatně zřejmé i z obrázku č. 2, na kterém je znázorněna barevná spektrální tabulka porovnávající relativní jas různých barev s jasem šedých ploch. Z této tabulky je možné odvodit tvar křivky spektrální citlivosti lidského zraku. Je z ní zřejmé, že se její tvar blíží tvaru Gaussovy křivky. Uvedená poloha křivky však platí jen tehdy, je-li při pozorování k dispozici dostatek světla. V takovém případě jde o tzv. Fotopické vidění. Při pozorování v šeru se celá křivka posouvá směrem ke kratším vlnovým délkám (k modré). Hovoříme o vidění Skotopickém. Tento jev objevil Jan Evangelista Purkyně a nazývá se proto jevem Purkyňovým. Tabulka pro odvození křivky spektrální citlivosti lidského zraku 48

53 Za zmínku stojí, že na obdobném principu pracují jak systémy pro fotochemický záznam obrazu, tak i systémy elektronické. V obou případech se při snímání rozdělí informace o barevnosti jednotlivých ploch předmětu snímku do tří kanálů ( červeného, zeleného a modrého) a při prezentaci se z nich zase skládá plně barevný obraz. Rozlišení lidského zraku, ostrost vidění V předchozím textu jsme se zmínili o tom, že se v místě, kde sítnici protíná optická osa oka, nachází žlutá skvrna ( Fovea ). Žlutá skvrna má plochu jen asi 0,5 mm 2 a na této ploše se nachází asi čípků!! Na obrazech, které optický systém oka ( rohovka a oční čočka ) vykresluje na plochu žluté skvrny, můžeme rozlišit největší počet detailů. Kupříkladu zdravé oči mladého člověka jsou schopny ze vzdálenosti 10 m rozlišovat jen detaily, které jsou větší než 3 mm. Detaily, které jsou menší než 3 mm, leží pod hranicí rozlišení zraku ( tyto údaje jsou důležité kupříkladu při koncipování promítacích systémů). Při pozorování blízkých předmětů, kupříkladu při čtení či pozorování počítačového displeje, jsou zdravé lidské oči schopny ze vzdálenosti 250 mm rozlišit cca čar/mm. Obrazy, které mají větší rozlišení ( obvykle ) vnímáme jako ostřejší. Toto tvrzení však nemusí platit ve všech případech. Pocit ostrosti je subjektivní vjem, který závisí i na dalších veličinách, jako je kontrast obrazu či velikost jeho nejmenších detailů. Míra rozlišení je jedním z nejdůležitějších parametrů jakéhokoliv audiovizuálního systému. Tyto systémy musí být koncipovány tak, aby velikost jednotlivých elementů, ze kterých se skládá obraz (zrnitost v případě fotochemických systémů či řádkování nebo velikost pixelů u systémů elektronických) ležela, při pozorování obrazu z předpokládané vzdálenosti, pod hranicí rozlišení lidského zraku. Platí zde přímá úměra. Čím větším rozlišením systém disponuje, tím větší rozměry mohou mít zobrazované či promítané obrazy, nebo z tím menší vzdálenosti lze obrazy pozorovat. Zorné pole, vidění přímé a periferní Lidské bytosti jsou tvorové obdaření tak zvaným binokulárním viděním. Máme dvě oči situované na přední straně hlavy a jejich optické osy jsou prakticky rovnoběžné (viz dále). Díky tomu má naše zorné pole ve vodorovném směru protáhlý tvar. V tomto směru obnáší náš zorný úhel 180 O, zatímco ve směru svislém jen 60 O. Ne ve všech směrech však vidíme stejně dobře. Jestliže na nějaký předmět nebo děj odehrávající se v našem zorném poli upřeme pozornost, automaticky se na něj zaměří naše hlava a oči tak, aby jeho obraz padl na sítnice očí do míst, kde se nacházejí žluté skvrny, tedy místa, kde je největší koncentrace tyčinek a čípků a kde tedy vidíme nejlépe. Hovoříme o vidění přímém. Odehrává-li se cosi v některé okrajové oblasti našeho zorného pole, vidíme děje či předměty nejasně a vnímáme spíše jen pohyb. Jedná se o tak zvané periferní vidění. Úkolem periferního vidění je spíše na pohyb a děj upozornit a přimět nás, abychom pootočili hlavu a zaměřili potřebným směrem naše oči tak, aby se děj dostal do oblasti přímého vidění. S velikostí a tvarem zorného pole souvisí ještě jeden zajímavý fenomén. Čím lépe pozorovaný obraz vyplňuje zorné pole, tím větší pocit pseudostereoskopie tj. pocit hloubky prostoru a přítomnosti na zobrazované scéně, diváci mají. Z těchto důvodů byly ve filmu zavedeny širokoúhlé a panoramatické systémy a i v oblasti audiovize jsme v současné svědky zavádění velkoplošných displejů či videoprojekcí a změny poměru stran obrazu u tak zvaných širokoúhlých televizorů z 3 : 4 (1 : 1,33) na 9 : 16 (1 : 1,77). 49

54 Stereoskopické prostorové vidění V předchozím odstavci jsme se již zmínili o tom, že v případě lidského zraku se jedná o tak zvané binokulární vidění. Na okolní svět se díváme dvěma očima, které jsou situovány na přední straně hlavy. Tato poloha očí není úplně samozřejmá. Podobným způsobem se dívají kupříkladu dravci či primáti, tedy tvorové, pro které je velmi důležitý odhad vzdálenosti, ve které se předmět jejich zájmu, kupř. kořist nebo větev vedlejšího stromu, nachází. Naproti tomu býložravci mají oči obvykle umístěny po stranách hlavy tak, aby mohli obhlédnout co největší část obzoru a včas zpozorovat případné blížící se nebezpečí. Vzájemná vzdálenost lidských očí, oční základna nebo oční báze, je přibližně 6,5 cm. V důsledku toho se na sítnici každého oka vytváří poněkud jiný obraz. (Jedno oko se na každý předmět v zorném poli dívá poněkud zleva a druhé zprava.) Podněty ze sítnic obou očí jsou zrakovými nervy vedeny do mozku a teprve v něm, tedy v lidském vědomí, se vytváří vjem jediného prostorového či stereoskopického obrazu 3-D. Princip stereoskopického vidění je znázorněn na obr. Schéma stereoskopického vidění rozdílné obrazy na sítnicích očí L P při pozorování hmotného tělesa. L P Kromě toho se při pozorování reálných těles uplatňuje ještě oční akomodace oči se zcela automaticky zaostřují na předmět nebo jeho část na nějž upřeme pozornost a bližší či vzdálenější předměty jsou, aniž bychom si to uvědomovali, v důsledku omezené hloubky ostrosti méně ostré a oči se na ně zaostřují teprve tehdy, přeneseme-li na ně pozornost. Dále pak oční konvergence na pozorované místo se automaticky zaměřují i osy obou očí. Jak akomodace zraku, tak i konvergence očí jsou pro mozek zdrojem dalších informací, které přispívají k vnímání hloubky prostoru. Schopnost stereoskopického vnímání tedy máme zejména díky tomu, že se díváme dvěma očima a že tedy jde o již zmíněné binokulární vidění. Informace o hloubce prostoru a tvarech hmotných těles však získáváme nejen díky jemu, ale i v důsledku dalších faktorů, které se uplatňují i v případě, díváme-li se pouze jedním okem (monokulární vidění). Nevýhodou stereoskopického vidění je totiž skutečnost, že se pro relativně malou vzájemnou vzdálenost očí ( oční bázi ) plně uplatňuje pouze při nevelkém odstupu od pozorovaných předmětů. Tyto faktory využívají lidé nejen při pozorování okolního světa, ale i při jeho dvourozměrném zobrazování a to jak statickém malířství a fotografie, tak i dynamickém kinematografie a televize. Již dlouhou dobu je totiž známo, že kupříkladu malíř může vhodnou kompozicí obrazu, vhodným uspořádáním namalovaných objektů a vhodným využitím světel, stínů a barev vyvolat v divákovi dojem hloubky prostoru a iluzi hmoty. Mezi tyto faktory patří : - Geometrická perspektiva, která způsobuje, že bližší předměty vnímáme jako větší a že se rovnoběžné linie ve větších vzdálenostech jakoby sbližují (ubíhající silnice). 50

55 - Vzdušná perspektiva, která způsobuje, že se vzdálenější předměty jeví zabarveny do modra a že mají nižší kontrast. Této perspektivy si můžeme povšimnout kupříkladu při pozorování vzdálených horských řetězů. Vzdušná perspektiva je důsledkem skutečnosti, že světlo odražené od vzdálených objektů musí procházet silnější vrstvou vzduchu a vodních par. Tato vrstva působí jako namodralý filtr a zároveň vytváří vzdušný závoj snižující kontrast. - Barevná perspektiva, která pravděpodobně souvisí s projevy vzdušné perspektivy a jež způsobuje, že předměty zabarvené do teplých barevných tónů zdánlivě vystupují do popředí. Jedná se o psychofyziologický efekt, který se zřejmě vytvořil v průběhu vývoje lidského vnímání. - Světelná atmosféra, která vhodným rozložením osvětlených a stinných ploch předmětů vytváří dojem hloubky prostoru a hmotnosti zobrazených těles. ( Světlé plochy jakoby vystupují do popředí a tmavé plochy ustupují do pozadí. ) - Překrývání předmětů, které způsobuje, že těleso, které je zčásti překryto jiným tělesem, vnímáme jako vzdálenější. - Pohybová paralaxa je dalším faktorem, který se uplatňuje jak při pozorování pohybujících se reálných předmětů, tak i pohyblivého obrazu. Zrakem vnímáme vzájemný pohyb předmětů a podvědomě z něj odvozujeme i hloubku prostoru danou jejich měnícím se překrýváním a perspektivou. Pohybová paralaxa se uplatňuje i při pozorování nehybných reálných předmětů. Při pozorování se totiž obvykle pohybujeme ( chůze, jízda ), případně vědomě či nevědomě pohybujeme hlavou. Těmito pohyby se mění úhly pohledu a perspektiva. Pohyb nám umožňuje nahlížet za bližší předměty a přispívá ke vnímání hloubky prostoru a to i při pozorování okolního světa pouze jedním okem. Z výše uvedených skutečností vyplývá, že některé z vlastností lidského zraku, zejména jeho setrvačnost, mají pro film, televizi a všechny další systémy pracující s pohyblivým obrazem, zásadní význam. Umožnily totiž jejich vznik a existenci. Znalost dalších vlastností lidského zraku, jako je jeho rozlišovací schopnost, citlivost k barvám, stereoskopické vidění a podobně, je mimořádně důležitá nejen pro techniky, kteří koncipují a vyvíjejí nové a dokonalejší audiovizuální systémy, ale i pro všechny umělce, kteří se podílejí na tvorbě a prezentaci nových audiovizuálních programů. Znalost fyziologie zraku nabývá na důležitosti zejména v souvislosti z výrobou stereoskopických programů 3- D. Pokud totiž jejich tvůrci postaví do protikladu některé důležité faktory podporující dojem hloubky prostoru jako je kupříkladu akomodace zraku, vliv konvergence očí, barevná perspektiva či podobně a působení binokulárního vidění, nedočkají se úspěchu a způsobí divákům bolest hlavy a očí. Pokud je však použijí vhodným způsobem tak, aby se jejich vliv na vnímání 3-D sčítal, žádané výsledky se dostaví. Snímací kamery Snímací kamery stojí na samém počátku technologických řetězů. Můžeme je rozdělit na kamery filmové a kamery elektronické. 51

56 Filmové kamery V případě filmových kamer je k zachycení obrazu vykreslovaného snímacími objektivy využíván filmový pás, většinou negativ. Filmové kamery za dobu od vzniku filmu prošly dlouhým technickým vývojem a mnoha zdokonaleními. Současné filmové kamery jsou velmi přesnými a dokonalými mechanicko-optickými výrobky a pravděpodobně nelze očekávat, že budou podrobeny nějakým významnějším inovacím. Toto tvrzení vychází zejména ze skutečnosti, že se stále důrazněji prosazují digitální systémy záznamu obrazu s vysokým rozlišením. Výjimkou z tohoto předpokladu se mohou stát filmové kamery a jejich optika, určené ke snímání stereoskopických obrazů 3-D. Elektronické kamery Nezbytnou podmínkou pro vznik elektronické televize byla existence televizních kamer, tedy zařízení, umožňujících snímání obrazu vykreslovaného snímací optikou a jeho transformaci do televizního signálu. První černobílé televizní kamery byly vybaveny snímací elektronkou Ikonoskop, kterou již ve dvacátých letech minulého století vynalezl V. K. Zworykin. Následníkem Ikonoskopu se stal Superikonoskop a vývoj pokračoval dalšími dokonalejšími snímacími elektronkami Ortikon, Superortikon a Vidikon. Tyto snímací elektronky měly velké rozměry a slabinou bylo také jejich rychlé stárnutí. Hodily se do velkých ateliérových televizních kamer. Miniaturizaci televizních kamer umožnilo teprve pozdější zavedení polovodičových světlocitlivých senzorů typu CCD a CMOS. V počátcích televize se používaly pouze stabilní ateliérové televizní kamery, které byly zdrojem televizního signálu, a ten byl přímo vysílán do éteru. Tehdy totiž ještě nebyla k dispozici žádná technika, která by umožňovala elektronický záznam obrazu. Teprve s nástupem magnetického záznamu AMPEX a jeho dalších nástupnických systémů, tato možnost nastala. Televizní kamery však byly s takovýmito záznamovými zařízeními spojeny tlustými kabely, které kameramanům velmi ztěžovaly práci. K natáčení pořadů mimo televizní studia se používaly mohutné přenosové vozy plné elektronkové televizní techniky, jejichž součástí bylo i několik televizních kamer. K natáčení dokumentárních snímků a obdobných pořadů sloužily hlavně 16 mm filmové kamery a inverzní filmové materiály. Tato situace se zásadním způsobem změnila s nástupem polovodičových světlocitlivých senzorů CCD ( Charge-Coupled-Device ) a později senzorů CMOS ( Comple-mentary- Metal-Oxid-Semiconductor ), které umožnily miniaturizaci elektronických kamer. Velkým přínosem ve vývoji elektronických kamer bylo zavedení zmenšených videokazet naplněných magnetickými videopásky a následně i dalších systémů pro záznam obrazu, mezi které patří optické disky (DVD-R), harddisky a paměťové karty. Miniaturizace všech souvisejících zařízení umožnila integraci elektronické kamery a záznamového zařízení do jednoho celku, vznikl kamkordér. Televizní signály byly zprvu zaznamenávány a také vysílány v analogové podobě a teprve počátkem dvacátého prvního století došlo k postupné masové digitalizaci televizního vysílání. Zpočátku byla televize pouze černobílá, později však došlo k zavedení barevného televizního vysílání. V naší republice začala televize barevně vysílat počátkem sedmdesátých let. Nezbytnou podmínkou pro vznik barevného televizního signálu je pochopitelně existence barevných tele-vizních kamer. Při koncipování barevné televize, televizních kamer a zobrazovacích zařízení byly využity poznatky známé z filmu a barevné polygrafie a to, že obraz, který lidský zrak může vnímat jako plně barevný, lze vytvořit mísením tří nezávislých barev a to buď aditivním mísením barev základních (červené, zelené a modré Red,Green, Blue ), nebo subtraktivním mísením barev doplňkových ( azurové, purpurové a 52

57 žluté Cyan, Magenta, Yellow ). Aditivní mísení barev se používá v televizní technice, zatímco film využívá mísení subtraktivní. Konstruktéři televizních kamer a tvůrci televizních systémů tedy stáli před problémem, jak všechny barvy snímané scény opticky rozdělit do tří kanálů ( R,G,B ) a získat z nich barevný televizní signál. Druhá část tohoto úkolu byla vyřešena v rámci televizních norem NTSC, PAL a Secam. Konstruktéři televizních kamer zpočátku měli k dispozici pouze snímací elektronky, které sice samy o sobě mohou být zdrojem elektrického signálu, ten však informace o barvě neobsahuje. Na obr. je znázorněno technické řešení, které se u některých, tak zvaných tříčipových elektronických kamer a kamkordérů, používá doposud. Obr. Schéma barvodělicí soustavy tříčipové elektronické kamery. Na vstupech do kanálů R,G,B jsou umístěny barevné filtry a 3 CCD senzory (původně snímací elektronky). Světlocitlivé senzory CCD V předcházejícím textu jsme se již setkali s písmeny CCD, která jsou zkratkou názvu Charge-Coupled- Device ( zařízení pro spojování el. nábojů ) označujícího jeden z typů polo-vodičových světlocitlivých senzorů. V současné technické praxi se můžeme setkat s plošnými nebo řádkovými senzory CCD. V elektronických kamerách se používají plošné senzory, a proto si popíšeme princip jejich funkce. Plošný senzor CCD si můžeme představit jako křemíkovou destičku, která má na povrchu matici světlocitlivých bodů uspořádaných do řádků a sloupců. Každý z těchto bodů při snímání vytváří jeden obrazový element, tj. jeden pixel ( pixel = picture element). Poté, co na plochu senzoru vykreslí snímací objektiv obraz snímané scény, vzniknou vlivem dopadajícího světla na jednotlivých bodech senzoru CCD elektrické náboje, jejichž velikost je úměrná množství světla, které na každý z bodů dopadlo. Následuje skenování, to je snímání těchto nábojů, které se z plochy senzoru postupně vysouvají po řádcích a po snímcích. Z elektrických nábojů pak vzniká spojitý komponentní analogový signál, jehož amplitudy (rozkmit) odpovídají velikosti původních statických nábojů. Plošné senzory CCD se, jak jsme se již zmínili, používají zejména v tak zvaných tříčipových profesionálních elektronických kamerách a kamkordérech. Kvalita získaného obrazu je vysoká, je však závislá na dokonalém seřízení snímací soustavy. Princip funkce polovodičového senzoru CCD, stejně tak jako senzoru CMOS je znázorněn na obr. Obr. Princip funkce polovodičových senzorů CCD a CMOS 53

58 Světlocitlivé senzory CMOS V předcházejícím textu jsme se také setkali s písmeny CMOS, která jsou zkratkou názvu Complementary Metal Oxid Semiconductor (komplementární polovodič s kysličníkem kovu) označujícího další z typů polovodičových světlocitlivých senzorů. Senzory CMOS se používají ve fotoaparátech a kamerách vybavených jediným senzorem, tedy v kamerách jednočipových. K tomu, aby takovéto kamery mohly být zdrojem barevného videosignálu, musí být opatřeny ještě mozaikovým optickým filtrem sestávajícím z průsvitných plošek základních barev R,G,B. Tento mozaikový filtr je umístěn mezi objektivem kamery a světlocitlivým senzorem tak, aby světlo dopadající na senzor muselo nejprve projít zmíněným filtrem. K označení filtru se používá zkratka CFA ( Color Filter Array pole barevných filtrů). Plocha senzoru a plocha filtru CFA jsou vzájemně přizpůsobeny tak, aby se před každým světlocitlivým pixelem senzoru CMOS nacházela jedna z barevných plošek filtru. Díky tomuto uspořádání může na výstupu senzoru vznikat barevný videosignál. Obr. Mozaikový filtr CFA, který se užívá spolu se senzory CMOS Senzory CMOS se používají zejména ve fotoaparátech a amatérských videokamerách. Zprvu byly pokládány za jakési náhradní řešení, které neposkytuje obrazy profesionální kvality. V průběhu doby však byly zdokonaleny natolik, že jsou v současné době osazovány i do profesionálních digitálních kamer a kamkordérů. Porovnání senzorů CCD a CMOS S odvoláním na výše uvedený obrázek, jak obrazové senzory CCD, tak i CMOS sbírají elektrony na plochách sestávajících z fyzicky oddělených pixelů. Úplný pixel může být citlivý ke světlu, avšak v případě některých provedení senzorů CCD a ve všech provedeních senzorů CMOS jsou některé z pixelů na ploše senzorů využity pro elektrické obvody a elektrody. Poměr mezi plochou osazenou světlocitlivými pixely a celkovou plochou senzoru se označuje jako faktor plnění. Funkce obou druhů uvedených senzorů se liší podle toho, jakým způsobem se z plochy senzoru získává informace o odezvě jednotlivých pixelů na dopad světla (fotoelektrická reakce). V případě CCD se tyto informace typicky přenášejí mimo plochu senzoru na jeden nebo více elektronických prvků, které převádějí ( konvertují ) elektrické náboje na elektrická napětí a následně pak provádějí konverzi analogových signálů na signály digitální. Výhoda tohoto řešení spočívá ve skutečnosti, že náboje na pixelech jsou imunní vůči elektrické interferenci s jinými signály na čipu. Mezi jeho nevýhodami lze uvést nižší účinnost přenosu nábojů a akumulování el. proudu v důsledku mnoha přenosů ze středu plochy senzoru na prvky provádějící konverze signálů. V případě senzorů CMOS k takovýmto transferům nedochází, obě konverze probíhají na každém z pixelů a napěťový signál je adresován každým z pixelů. Tento typ senzoru přináší řadu výhod 54

59 spojených s počítačovým zpracováním signálů, avšak na úkor faktoru plnění a schopnosti reagovat na dopad fotonů. Je obtížné odhadnout, zda v budoucnu převáží senzory CCD či senzory CMOS. Každé z řešení má své výhody a slabiny a vývoj obou typů senzorů pokračuje. Velikost ( plocha ) polovodičových senzorů Obr. Formáty polovodičových senzorů Velikost, či spíše plocha polovodičových senzorů, která se obvykle definuje délkou jejich úhlopříčky, patří mezi důležité parametry. Je tomu tak zejména proto, že velkoplošné senzory mohou dosahovat většího rozlišení a také proto, že v případě tak zvaných digitálních filmových kamer by se úhlopříčka užívaných senzorů měla blížit úhlopříčce obrazového pole na filmovém pásu. V případě skutečných filmových kamer jsou totiž za normální objektivy považovány takové, jejichž ohnisková vzdálenost se blíží úhlopříčce obrazového pole. Právě takovéto objektivy totiž zobrazují předměty snímku s podobným úhlem snímání a podobnou perspektivou jako lidský zrak (bez periferního vidění). V případě použití malých videosenzorů se proto musejí používat krátkoohniskové snímací objektivy s cílem dosáhnout podobného snímacího pole ( field of view FOV ), jaké má 35 mm formát s normální optikou. Krátkoohniskové objektivy však mají větší hloubku ostrosti a v důsledku toho je kameraman ochuzen o jeden za svých výrazových prostředků možnost přeostřování z bližších na vzdálenější objekty na snímané scéně a naopak. Jejich schopnost přispívat obrazem k přenášení pozornosti diváků z objektu na objekt je tak omezena. Formáty senzorů Současné videosenzory jsou součástí okruhu osvětlovací optiky snímací elektronky vidikon, kterou nahradily. Jedná se o formát senzoru 2/3 palce (cca 17 mm). Existují také mnohé jiné formáty používané zejména v amatérských fotoaparátech, které jsou opatřeny vhodnými objektivy. Některé z nich jsou vyobrazeny na obr. a to společně s některými obrazovými okénky 35 milimetrových fotografických a filmových kamer. U digitálních filmových kamer se obvykle vyžaduje, aby v nich bylo možno využívat filmové objektivy navržené pro skutečné filmové kamery. Dynamický rozsah snímacích systémů Další důležitou vlastností snímacích systémů je jejich dynamický rozsah. Tímto pojmem se vyjadřuje schopnost snímacích systémů zvládat různé jasy ploch, z nichž sestávají snímané scény. ( U snímacích filmových materiálů se pro tuto vlastnost používá označení expoziční rozsah. ) 55

60 Rozsah jasů předmětů snímku může být v praktických podmínkách značný. Závisí totiž nejen na faktorech odrazivosti jednotlivých ploch předmětů snímku, ale také na způsobu jejich osvětlení. Předmět snímku (snímanou scénu) si můžeme představit jako řadu neuspořádaně rozmístěných jasů s různě velikými plochami, které mají různé tvary a různé hodnoty jasu. V naprosté většině případů se jedná o osvětlené předměty odrážející určitou část dopadajícího světelného toku. (Součástí snímaných scén však mohou být i primární zdroje světla jako jsou svítidla veřejného osvětlení či podobně.) Jas plochy předmětu snímku tedy závisí na jeho osvětlenosti a na činiteli odrazu plochy.hodnoty činitelů odrazu některých typických předmětů jsou uvedeny v tabulce č. 3. Vynásobíme-li uvedená čísla stem, získáme jejich vyjádření v procentech. Tak kupříkladu černá tkanina cca 95% dopadajícího světla pohlcuje a pouze 5% odráží. Stříbrný předmět naproti tomu cca 95% dopadajícího světla odráží a pouze 5% pohlcuje. Pokud by se kupříkladu na snímané scéně, mimo jiné, vyskytovala černá tkanina a stříbrné předměty, měla by tato scéna rozsah jasů cca 1 : 20. Avšak bylo by tomu tak pouze v případě, že by scéna byla osvětlena tak zvaným faktorovým osvětlením, to je dokonale rozptýleným světlem dopadajícím na scénu ze všech směrů a jasy jednotlivých ploch by byly závislé pouze na jejich faktorech odrazivosti. Takovéto osvětlení se v exteriéru vyskytuje při zatažené obloze. V praktických podmínkách se nejčastěji vyskytuje osvětlení modulační, to je takové, při kterém jsou předměty osvětleny převážně z určitého směru. Rozsahy jasů předmětů osvětlených modulačním osvětlením mohou být značné. Je-li dynamický rozsah snímacího systému menší než rozsah jasů předmětu snímku, není snímací systém schopen rozlišit a zpracovat obrazové detaily ve světlých nebo tmavých partiích předmětu snímku a obraz je o ně ochuzen. předmět černá tkanina louky, pole, lesy vodní plochy cihelné zdivo beton lidská tvář písek oblaka bílý papír čerstvý sníh stříbro 0,04 0,05 0,15 0,06 0,1-0,15 0,22 0,25 0,35 0,18 0,30 0,7-0,9 0,7 0,8 0,8-0,9 0,91 0,96 Dynamický či expoziční rozsah snímacích systémů se v praxi obvykle vyjadřuje ve clonových číslech. Součástí snímacích objektivů jsou irisové clony. Pomocí těchto clon lze, většinou podle celkového jasu snímané scény, ovládat světelnou propustnost objektivů. K vyjádření propustnosti objektivů se používá logaritmická řada clonových čísel, přičemž každé z clonových čísel představuje poměr mezi aktuálním průměrem účinného otvoru irisové clony a ohniskovou vzdáleností daného objektivu. Číselná řada clonových čísel byla zvolena tak, že změna o jedno clonové číslo znamená zvýšení 56

61 světelné propustnosti objektivu na dvojnásobek či její snížení na polovinu. V logaritmickém vyjádření se jedná o hodnotu 0,3 (0,3 je logaritmus dvou). V odborné literatuře se uvádí, že se dynamika starších elektronických a digitálních kamer rovná 6 clonovým číslům (6 clonových čísel x 0,3 = 1,8). Po odlogaritmování hodnoty 1,8 získáme číslo 63. Znamená to, že starší elektronické kamery jsou bez ztráty obrazových detailů schopny zvládnout pouze takové scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou 63x jasnější nežli plochy nejtmavší. Z tohoto hlediska má podstatně výhodnější vlastnosti filmový negativ. Snímací negativní filmy mají expoziční rozsah ( obdoba dynamického rozsahu ) 10 clonových čísel 10 clonových čísel x 0,3 = 3,0 Po odlogaritmování získáme číslo Znamená to, že snímací filmové negativy jsou bez ztráty obrazových detailů schopny zvládnout i takové scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou x jasnější nežli plochy nejtmavší. Podle aktuálních informací jsou již na trhu digitální kamery osazené nově vyvinutými senzory, které mají dynamický rozsah 13 clonových čísel i více 13 clonových čísel x 0,3 = 3,9 Po odlogaritmování hodnoty 3,9 získáme číslo blížící se Znamená to, že digitální kamery osazené nově vyvinutými senzory jsou schopny zvládnout i scény, jejichž nejsvětlejší plochy jsou téměř x jasnější nežli plochy nejtmavší. Ve světle těchto informací se zdá, že se dosavadní výhoda filmových negativů, jejich velká dynamika (expoziční rozsah), stává minulostí. Rozlišení obrazu Rozlišení obrazu je jeho dalším velmi důležitým kvalitativním parametrem. Má totiž velký, i když ne jediný, podíl na pocitu ostrosti pozorovaného obrazu. Měřítkem rozlišení je počet obrazových bodů ( pixelů ) na šířku obrazu, které je systém schopen zaznamenat, zpracovat, přenést a zobrazit. V případě filmu je obdobnou veličinou počet čar na mm. Nejedná se přitom o jednotlivé čáry, nýbrž o dvojice stejně širokých černých a bílých čar. Udává-li kupříkladu výrobce filmového negativu v datovém listě svého výrobku, že jeho materiál má rozlišení 100 čar na mm, znamená to, že tento negativ má v případě, že se obraz neexponuje na Full Format 35 ( Full Format 35 šířka obrazu na filmovém pásu 24,9 mm), rozlišení 24,9 x 200 = pixelů na šířku obrazu. Dokonaleji vyjadřuje rozlišovací schopnost filmových negativů, ale i snímacích objektivů či systémů objektiv film kamera, veličina nazývaná Funkce přenosu modulace neboli MTF ( Modulation Transfer Function ). Pro zjištění této veličiny se na testovaný film naexponuje čárový rastr s narůstající frekvencí čar. Po vyvolání se test proměří pomocí mikrodenzitometru. Z naměřených hodnot se zkonstruuje křivka MTF, která je zobrazena na obr. 57

62 . Obr. Čárový test pro stanovení MTF a. Křivka MTF vyjadřující rozlišovací schopnost filmového negativu nebo jiného záznamového systému V případě elektronických systémů se ke kvantifikaci míry rozlišení používá počet obrazových bodů( pixelů) na šířku obrazu. Přehled rozlišení aktuálních elektronických videosystémů Systém počet pixelů ( výška x šířka obrazu) SD- Standard Definition (TV norma PAL) 576 x K ( 1 Kilo 1 tisíc ) 720 x 1024 HD - High Definition 1080 x K ( 2 Kila 2 tisíce ) 1556 x K ( 4 Kila 4 tisíce ) 3112 x 4096 V současné době existují senzory typu CMOS s rozlišením převyšujícím rozlišení HD a v rámci vývoje systému UHDTV byly vyvinuty kamery s rozlišením 8K osazené čtyřmi senzory typu CCD. Citlivost snímacích kamer a systémů 58

63 Pro praktické využití je další důležitou vlastností snímacích systémů jejich citlivost ke světlu. Citlivost můžeme definovat jako schopnost snímacího elektronického systému reagovat použitelným signálem na dopad světla, nebo v případě fotografických materiálů reagovat fotochemickou změnou na pohlcené aktinické záření. Citlivost je nepřímo úměrná množství světla potřebného k dosažení požadovaného výsledku. Elektronické kamery vybavené novými typy senzorů dosahují citlivosti srovnatelné s citlivostí velmi citlivých filmových negativů s expozičním indexem EI = Pokud se jakýkoliv snímací systém použije ke snímání při nedostatečném osvětlení snímané scény, má to za následek sníženou kvalitu obrazu. Zejména ve tmavých partiích obrazu chybějí obrazové informace a v obraze se objevuje zvýšený šum či, v případě záznamu na film, vyšší zrnitost. Kamerové systémy pro snímání stereoskopického obrazu 3D Základní aspekty stereoskopických obrazů 3-D Stereoskopický obraz 3-D v našem vědomí vzniká díky tomu, že každé z očí pohlíží na scénu z poněkud jiné perspektivy. Tyto dvě perspektivy při stereoskopii imitují dva poněkud odchylné pohledy na svět. Nazývají se stereopsie ( prostorové vidění) a jsou jednou z klíčových součásti lidského vnímání hloubky prostoru. Trojrozměrné zobrazování se pokouší emulovat tento přirozený proces zobrazením dvou obrazů, které jsou často označovány jako obraz určený pro pravé oko a obraz určený pro levé oko, které umožňují dva rozdílné pohledy na tutéž scénu. Stejně jako při přirozeném vidění, lidský mozek pak slučuje tyto dva 2-D obrazy a vytváří vjem hloubky prostoru. Ne všichni lidé však vnímají stereoskopický obraz 3-D stejným způsobem. Odhaduje se, že 4 6% populace je ze stereoskopického hlediska slepá a obraz 3-D vůbec nevidí. Dalších, odhadem 25 až 30%, je ze stereoskopického hlediska anomální a stereoskopický obraz nevidí stejným způsobem, jako většina populace. Zatímco pro stereoskopicky slepé lze udělat jen velmi málo, vliv stereoanomálie lze zmírnit vhodnou podporou stereopsie (prostorového vidění) použitím dodatečné a přiměřené hloubky nebo vzdálenosti podnětů, které jsou v obraze obsaženy. Problém, kterému je třeba při snímání, zpracování a prezentaci obrazu 3D předejít, je nesoulad mezi konvergencí a akomodací očí. Akomodace definuje aktuální zaostřovací vzdálenost očí (obvykle vzdálenost promítací plochy od pozorovatele), zatímco konvergence se zabývá interpretací hloubky prostoru na bázi rozdílů mezi pohledy obou očí. Může se objevit disparita nestejnost, ke které může dojít při natáčení 3-D nebo při postprodukčním procesu. V krátkosti: Oči se vždy zaostřují ( akomodují ) na zobrazovací plochu, zatímco konvergence (sbíhavost optických os obou očí) je určena zdánlivou polohou objektu před nebo za zobrazovací plochou. Je-li kupříkladu obraz objektu systémem vytvořen před divákem ve vzdálenosti 1,5 m, zatímco zobrazovací plocha se nachází ve vzdálenosti 3m, vznikne neshoda mezi akomodací a konvergencí. Oči se chtějí zaostřit ( akomodovat ) na zobrazovací plochu vzdálenou 3 m, ale zároveň chtějí konvergovat ( zaměřit se ) na obraz předmětu, který je vzdálen 1,5 m. Je tomu tak proto, že naše svaly ovládající polohu očí mají přirozenou instrukci, že mají oči zaměřit na bližší objekty. Tato situace oči namáhá a tato námaha může být zvlášť prudká v případech, kdy se obrazy předmětů nacházejí před zobrazovací plochou. 59

64 Základní způsoby zaměřené na vytvoření trojrozměrného obrazu jsou : Místně lokalizované ( Co-located ) pixely každý z pixelů obrazů určených pro levé i pravé oko je superponován (překrývá se) v tutéž dobu na tomtéž místě. Postupné v čase ( Time Sequentional ) obrazy určené pro levé a pro pravé oko se překrývají na stejné ploše, ale nikoliv ve stejnou dobu. Každý pár obrazů je zobrazován sekvenčně, tj. postupně, obvykle s frekvencí od 100 Hz po 144 Hz pro každý z komponentů párů obrazů. Tato frekvence je všeobecně dostatečně rychlá pro to, aby oči a mozky pozorovatelů tyto obrazy spojily a vytvořily iluzi trojrozměrného stereoskopického obrazu. Plošně separované ( Spatial Separation ) obrazy určené levému a pravému oku jsou zobrazovány v téže době, ale fyzicky (na ploše) vzájemně odděleny. Znamená to kupříkladu, že liché řádky zobrazují obrazy určené pravému oku a sudé řádky zobrazují obrazy pro levé oko. Z výše uvedeného textu vyplývá, že úkolem snímacích systémů 3D je nasnímání dvojice stereoskopických obrazů, které se od sebe liší úhlem pohledu na snímanou scénu. Vzájemná vzdálenost optických os obou snímacích objektivů by se přitom měla blížit oční bázi, tj. vzdálenosti lidských očí. (cca 6,5 cm). Dvojice stereoskopických obrazů je možné snímat pomocí filmových kamer či kamery se stereoskopickou předsádkou na filmový pás, nebo pomocí kamer digitálních. 3D snímání na film Ke snímání stereoskopických dvojic obrazů na film lze použít buď dvě standardní filmové kamery a obrazy zaznamenat na dva filmové pásy, nebo jedinou kameru, jejíž objektiv je opatřen stereoskopickou předsádkou umožňující zaznamenat oba obrazy určené levému a pravému oku na jeden filmový pás. Použití dvojice filmových kamer však není bez problémů. Filmové kamery jsou totiž poměrně rozměrná zařízení a nelze je jednoduše umístit vedle sebe tak, aby byly optické osy jejich objektivů ve vzájemné vzdálenosti pouhých 6,5 cm. K vyřešení tohoto problému s proto využívají vhodně umístěná polopropustná zrcadla. K promítání stereoskopických obrazů zaznamenaných na dvou pásech klasickou filmovou promítací technikou je nezbytná dvojice sesynchronizovaných projektorů a separace obrazů pro oči diváků pomocí pasivních nebo aktivně řízených brýlí. Jinou možností je záznam obou stereoskopických obrazů jednou kamerou na jeden filmový pás. V takovémto případě musí být použita stereoskopická předsádka, zajišťující zobrazení dvojice stereoskopických obrazů na jeden filmový pás. Oba obrazy přitom mohou být na filmu uspořádány v poloze Above bellow nebo Side-by-side. 60

65 Obr. Uspořádání 3D obrazů na filmovém pásu Abovebelow ( nahoře-dole ) Formát above below ( nahoře dole, či pod sebou ) Jedná se o formát, který separaci obrazů zajišťuje rozdělením obrazového pole na dvě poloviny situované nad sebou. Do horní poloviny je zaznamenán obraz pro levé oko a do spodní poloviny obraz pro oko pravé. Při promítání se opticky upravuje geometrie obou obrazů a promítají se na tutéž promítací plochu. Obr. Uspořádání 3D obrazů na filmovém pásu Side-by-side ( vedle sebe ) Formát Side-by-side ( vedle sebe) Tento formát je prakticky totožný s předchozím formátem. Liší se od něj tím, že jsou stereoskopické obrazy na filmu umístěny vedle sebe. Snímání obrazů 3D pomocí digitálních videokamer Stejně jako při snímání na film, musí být také při snímání pomocí digitálních videokamer snímány a zaznamenávány dvojice stereoskopických obrazů. V současné době se tak většinou děje prostřednictvím dvou digitálních videokamer usazených na speciálním stativu, který je označován jako rig. Kamerové rigy neslouží jen jako pevné snímací základny, ale umožňují také řízené změny úhlů, pod kterými jsou objektivy zaměřeny na snímanou scénu a volbu bodů, ve kterých se optické osy objektivů obou kamer protínají. Těmito změnami nastavení úhlů snímání obou kamer lze ovládat paralaxu. Paralaxa je úhel, který svírají přímky vedené ze dvou různých míst v prostoru k pozorovanému bodu. Jako paralaxa se také označuje zdánlivý rozdíl polohy bodu vzhledem k pozadí při pozorování ze dvou různých míst. Čím dále je pozorovaný předmět od pozorovacích míst, tím je paralaxa menší. Změnami paralaxy lze ovládat vjemy, kde se v prostoru nacházejí stereoskopicky zobrazované objekty. V případě pozitivní paralaxy snímaného objektu se optické osy protínají za rovinou zobrazování. Na promítací ploše jsou souhlasné body uspořádány tak, že bod pro pravé oko přesahuje doprava a bod pro levé oko doleva. 61

66 V případě nulové paralaxy se souhlasné body objektu zdají být v rovině zobrazovací plochy. Z hlediska akomodace a konvergence očí je uplatnění tohoto druhu paralaxy nejvhodnější. Oči se při něm akomodují i konvergují do zobrazovací roviny. Negativní paralaxa je další možnou paralaxou. Negativní paralaxa vzniká, jestliže se optické osy protínají před zobrazovací rovinou. Objekty zobrazené s negativní paralaxou se zdánlivě nacházejí v prostoru mezi zobrazovací rovinou a pozorovatelem. V současné době se používají dva typy kamerových rigů lišící se konstrukcí a provedením. Jednodušším typem je rig Side-by-side ( vedle sebe), který umožňuje usazení dvou digitálních videokamer na posuvný podstavec umožňující nastavení báze a kon-vergence kamer. Některé rigy tohoto typu mají jen mechanické ovládání a jsou zcela jednoduché, jiné druhy jsou opatřeny digitálním dálkovým ovládáním. Rig Side-by-side je zobrazen na obr. Složitější a dokonalejší je další rig označovaný jako Beam splitter (dělič paprsků). Tento rig je konstrukčně řešen tak, že obě kamery jsou navzájem pootočeny o 90 O. Světlo odražené od snímané scény prochází polopropustným zrcadlem, které je rozděluje do objektivů obou kamer. Díky tomuto uspořádání je možné nastavit i velmi úzkou bázi, jejíž nastavení by jinak, vzhledem k velikosti snímacích kamer nebylo možné. Rig typu Beamsplitter je znázorněn na obr. Obr. Rig Side-by-side s dvojicí videokamer Obr. Rig typu Beam-splitter Místně lokalizované ( Co-located ) pixely Při tomto přístupu jsou obrazy určené pro pravé a levé oko vyrovnány a zobrazeny současně. Tyto obrazy jsou poté odděleny pomocí pasivních brýlí využívajících buď polarizačních, nebo barevných filtrů. Jako barevné ( spektrální ) filtry lze používat buď úzkopásmové filtry Infitec nebo filtry širokopásmové (Anaglyfy). V případě úzkopásmových filtrů firmy Infitec jsou tyto filtry umístěny před dvěma separátními projektory a promítané obrazy jsou pak na promítací ploše pečlivě vyrovnány. 62

67 Řešení Time Sequentional (postupné v čase) Při tomto řešení jsou obrazy určené levému a pravému oku zobrazovány střídavě. Divák musí mít před očima aktivní nebo pasivní brýle, jejichž účelem je oba tyto obrazy oddělit. V ideálním případě by každé z obrazových polí nemělo být prezentováno po dobu delší, nežli 8,3 ms (tato doba je ekvivalentem frekvence 120 Hz) a v důsledku toho by kompletní stereoskopický obraz měl být prezentován po dobu 16,7 ms, což odpovídá obrazové frekvenci 60 Hz. Tuto dobu pak má lidské vnímání k dispozici k tomu, aby vytvořilo vjem trojrozměrného obrazu. Případné zvýšení obrazové frekvence pak bude mít příznivý vliv na kvalitu obrazu, protože dojde k redukci vizuálních artefaktů. Jiným způsobem použitelným k vytváření časově sekvenčního (postupného) stereoskopického obrazu je využití spektrálních filtrů, které mohou být buď úzkopásmové, nebo širokopásmové a které se uplatňují při promítání jedním projektorem. Při použití úzkopásmových filtrů je sestava těchto filtrů zamontována do rotujícího kotouče umístěného před objektivem nebo uvnitř projektoru. Otáčky kotouče jsou synchronizovány s prezentací obrazů určených pro levé a pro pravé oko. Diváci musí mít na očích brýle se sestavou filtrů odpovídajících filtrům v rotujícím kotouči. Při tomto způsobu promítání lze používat standardní promítací plátno. Jinou hlavní oblastí časově sekvenčního řešení je použití aktivně řízených brýlí. Při tomto řešení obvykle zůstává výstup obrazů ze zobrazovací jednotky beze změn s výjimkou toho, že obrazy pro levé a pravé oko jsou zobrazovány frekvencí 120 Hz nebo rychleji. Hlavními součástmi aktivně řízených brýlí jsou dva průsvitné LCD panely, které střídavě zakrývají výhled levému a pravému oku a jejichž činnost je řízena synchronizačním signálem. Synchronizaci činnosti brýlí, která musí být v časovém souladu s promítáním obrazu pro levé a pravé oko, nejčastěji zajišťují pulzy infračerveného záření, které jsou vysílány pro všechny aktivně řízené brýle nacházející se v hledišti. Plošná separace ( Spatial Separation ) V této oblasti existují dvě hlavní cesty jak vytvořit trojrozměrné zobrazení za použití plošné separace. Jednou z nich je použití pasivních brýlí na bázi polarizace, které slouží k separaci obrazů určených pro pravé a pro levé oko. Tato technologie bývá označována jako X-pol nebo micro-pol. Princip je znázorněn na obr. Základem této technologie je standardní LCD panel modifikovaný tak, že je doplněn přidáním další polarizační folie umístěné před panelem. Na této folii jsou řádky polarizátorů (obvykle cirkulárních, ale mohou být i lineární), které mění svou orientaci vůči přilehlým řádkům. Odstup těchto řádků polarizátorů musí být přizpůsoben odstupu řádků na panelu LCD. Pro vznik trojrozměrného obrazu je nezbytné, aby obraz určený levému oku vytvářely sudé řádky a obraz určený pravému oku řádky liché. Diváci musí mít pasivní brýle, které umožňují správný pohled každému z očí. Trojrozměrný obraz, který tímto způsobem vzniká, má přitom pro každé z očí ve srovnáních s dvourozměrným obrazem jen poloviční vertikální rozlišení. V případě videomateriálu, u něhož mozek obrazy určené levému a pravému oku slučuje, je pokles rozlišení minimální. V systémech, které zobrazují texty s malými fonty, vznikají problémy, protože polovina pixelů tvořících písmena připadá na obrazy určené jednomu z očí a druhá polovina druhému. V důsledku toho jsou tyto pro profesionální účely při dlouhodobém pozorování. Takovéto monitory s rozměry srovnatelnými s televizními obrazovkami nabízejí kupříkladu firmy, jako jsou Pavonine, Zalman, Hyundai a SpectronIQ. 63

68 Jiný hlavní přístup k řešení vzniku trojrozměrného obrazu se nazývá autostereoskopie. Tento název naznačuje, že k jeho pozorování nejsou zapotřebí žádné brýle. Autostereoskopické systémy vytvářejí dva nebo více pohledů na zobrazovanou scénu, přičemž každý z pohledů je viditelný pouze z omezeného počtu úhlů. Má-li pozorovatel svou hlavu ve správné poloze v pozorovací zóně displeje, na tak zvaném sweet spot ( sweet spot správné místo), jeho levé oko vidí pouze jeden z obrazů a jeho pravé oko vidí obraz jiný ( sousední ), přičemž oba tyto obrazy tvoří stereoskopický pár. Před displejem se obvykle nachází několik pozorovacích zón, které umožňují, aby trojrozměrný obraz sledovalo několik osob. Autostereoskopický displej musí zobrazovat nejméně dva pohledy na pozorovanou scénu, přičemž se v současné době nejčastěji setkáváme s autostereoskopickými systémy prezentujícími pět až devět obrazů. Některé systémy však využívají 25 i více obrazů. Každý z těchto obrazů se od svých sousedů poněkud liší a reprezentuje pohled na stejnou scénu z poněkud jiného úhlu. Primární soustava pozorovacích zón se v horizontálním směru nachází v blízkosti optické osy displeje, sekundární pozorovací zóny jsou dále od osy. Sekundární pozorovací zóny jsou obvykle z hlediska kvality obrazu horší. V současné době se nejčastěji setkáváme se dvěma autostereoskopickými systémy označovanými jako parallax barriers ( omezení paralaxou ) a lenticular arrays ( seskupení čoček ). V případě systému parallax barriers spočívá jeho princip ve vytvoření stínů zobrazovacím panelu LCD pomocí přídavného rastru - folie se svislými proužky, umístěné mezi podsvětlovací a zobrazovací plochou nebo před zobrazovací plochou. Divák pohlížející na zobrazovací panel pak jedním okem sleduje mezerami mezi svislými pruhy rastru jeden obraz a druhým okem další obraz zobrazovaný ve stínech tvořených svislými pruhy rastru. Pozorované obrazy přitom tvoří autostereoskopickou dvojici. Avšak k tomu, aby divák viděl správný stereoskopický obraz, musí držet svou hlavu v jednom z tak zvaných sweet spots, tedy v místě, kde levým okem vidí obraz určený levému oku a pravým okem obraz určený oku pravému. Na autosteroskopickém displeji může stereoskopický 3-D obraz pozorovat i více diváků za předpokladu, že každý z nich drží hlavu v jedné z několika zón, které se rozprostírají ve vodorovném směru. Dvě z negativních paralaxových bariér se blíží úzkým pozorovacím zónám a od sousedících pozorovacích zón je oddělují zóny přechodové. Další nevýhodou popisovaného řešení je snížený jas displeje, který činí zhruba 1/N nebo 2/N, přičemž N je počet zón. Horizontální rozlišení je působením svislých pruhů rastru omezeno faktorem ležícím mezi 1/N a 2/N, avšak časovým násobením těchto obrazů lze tyto ztráty omezit. Displeje pracující na uvedeném principu nabízejí společnosti jako Spatial View, NewSight a Tridelity. Obr. Sestava displeje 3-D na bázi mikropolarizérů 64

69 Překlad použitých pojmů: AMLCD - zobrazovací LCD panel AMLCD output light linear polarized Microretarder Sheet orthogonal row Microretarder Output Light circulary - lineárně polarizované vystupující světlo - pravoúhlý mikroretardér ortogonálních řádků -kruhově polarizované světlo ortogonálních řádků polarized orthogonal rows Circulary Polarized Glasses eyes see alternace rows -vystupující z mikroretardéru -kruhově polarizující brýle umožňující vidění -alternujících řádků Tyto displeje mohou být dále optimalizovány s cílem vytvořit displej zobrazující dvojici obrázků určených pro jednoho pozorovatele. Za tímto účelem je nezbytné vytvořit doplňkové zařízení a software sloužící ke sledování polohy hlavy pozorovatele. Je-li známo, kde se vzhledem k poloze stereoskopického displeje nachází hlava pozorovatele a tedy i jeho oči, lze ovládat nastavení obrazů nebo polohu paralaxové bariery tak, aby pozorovací zóny sledovaly pohyby pozorovately hlavy. Displeje tohoto typu nabízejí společnosti Pavonione, Dimension Technologies a Tridelity. Nevýhodou tohoto řešení je skutečnost, že se jedná systém omezený na jednoho pozorovatele. Pohyb pozorovacích zón je totiž pro další diváky nepředpověditelný, jelikož se řídí podle pohybů hlavy primárního pozorovatele. Další populárním řešením uplatňovaným při řešení autostereoskopických systémů, je použití průhledných rastrů, které jsou na povrchu opatřeny soustavou svisle orientovaných válcových čoček ( lenticular array) a to namísto paralaxových barier. Tyto rastry jsou umisťovány před LCD panel a fungují stejně jako shora popsané bariery, tedy možnost mnohonásobného nahlížení do mnoha pozorovacích zón. Rastry s válcovými čočkami začínají dominovat, protože v jejich případě nedochází k poklesu jasu obrazu. Problémy spojené s omezeným rozlišením a omezenými pozorovacími zónami srovnatelné s řešením využívajícím paralaxové bariéry přetrvávají. Byly již představeny autostereoskopické displeje s válcovými čočkami, které měly více než 25 pozorovacích zón. Některé společnosti, jako kupříkladu firma Philips, která patří mezi zastánce popsané technologie, upravily pozorovací úhel válcových čoček tak, aby vyrovnaly pokles rozlišení ve vertikálním i v horizontálním směru. Některé firmy, jako kupříkladu LG Electronics, NEC, Samsung, Philips 3-D a Aliscopy již komerčně nabízejí, nebo v blízké budoucnosti nabídnou, stereoskopické systémy, které se obejdou bez sledování polohy hlavy nebo očí pozorovatele. Tyto systémy umožňují multiview capabilities, tedy sledování stereoskopického obrazu větším počtem diváků. Společnost SeeFront k vytvoření optimalizovaného, dvouobrazového, autostereoskopického displeje, používá technologii LCD pracující s prostorovým pohledem na bázi rastru s válcovými čočkami a se sledováním polohy očí. Kromě všech výše popsaných stereoskopických metod existují ještě další možnosti jak vytvořit trojrozměrné, stereoskopické, bezbrýlové displeje. Patří mezi ně například objemové (Volumetric) displeje, u nichž je fyzický objem prostoru naplněn tak zvanými voxely ( voxels objemové pixely), 65

70 holografické displeje a další varianty řešení s válcovými čočkami či barierami. S těmito řešeními se zatím nebudeme podrobnějí zabývat, protože se nacházejí stadiu vývoje. Zavedení bezbrýlových technologií je dlouhodobým cílem tvůrců televizních systémů. V současné době je však většina aktivit spojených s autostereoskopickými displeji zaměřena do oblasti komerčních aplikací jako jsou digitální návěští nebo aplikace přitahující pozornost v kasinech nebo vstupních halách korporací. Omezené rozlišení autostereoskopických displejů spolu s omezeními vyplývajícími z nutnosti zachovávat určitou polohu hlavy, způsobují, že tato řešení nejsou v současnosti pro HDTV akceptovatelná. Volumetrické ( objemové ) displeje jsou navíc pro uživatelské TV příliš drahé, mají malé rozlišení, barevnou hloubku a kontrast. V důsledku těchto kompromisů proto není HDTV 3-D považována za akceptovatelnou. Shrnutí Displeje 3-D byly v mnoha profesionálních aplikacích používány již před mnoha lety. Avšak znovuvzkříšení filmové technologie 3-D a vznik televizního trhu 3-D mnohé lidi nadchnul. Někteří z nich spatřují v televizi 3-D příští přirozenou vlnu evoluce. Avšak překážky, které přetrvávají, jsou závažné. Patří mezi ně i nutnost vytvořit větší počet 3-D programů a nalezení efektivních cest jejich distribuce konzumentům a to v ideálním případě za využití existující infrastruktury HDTV 2-D. Vyřešení těchto úkolů může trvat ještě mnoho let. Avšak vývoj televizorů umožňujících příjem programů 3-D pokračuje. A je dobrou zprávou, pro ty kdož si chtějí pořídit televizory schopné přijímat programy 3-D, že technika pro tvorbu programů 3 -D a pro jejich distribuci, je připravena. Počítačové zpracování obrazu Stejně tak jako je možná digitalizace zvuku, lze digitalizovat a pomocí počítačů zpracovávat také obrazy. Zdrojem obrazů, které se zpracovávají promocí počítačů, mohou být digitální videokamery nebo, v případě počítačově generovaných obrazů, jiné počítače. Nepominutelnými zdroji obrazu pro počítačové zpracování jsou také filmové snímače nebo skenery, tedy zařízení, která do elektronické digitální podoby převádějí analogové obrazy zaznamenané na filmech. Aby se obraz mohl uložit do paměti počítače, musí si jej počítač nejprve rozdělit na malé čtverečky. Výsledek je podobný průhledným dveřím, které sestávají z mnoha malých skleněných tabulek a kterými lze vyhlížet z domu do okolí. Počítač se chová podobně a přiděluje jednotlivým čtverečkům čísla. Tak kupříkladu pokud počítač rozdělí obraz pomocí mříže, která sestává z deseti čtverců na šířku a deseti čtverců na výšku, je celý obraz tvořen celkem stovkou oddělených čtverečků. Čtverečky jsou uspořádány do řádků a do sloupců. Většina obrazových programů začíná číslováním těchto řádků a sloupců a to tak, že čtverečky začínají číslovat počínaje čtverečkem nacházejícím se v levém horním rohu obrazu. Tento čtvereček bývá označen číslem 0,0 (sloupec 0, řádek 0). V obraze tvořeném 10 x 10 čtverečky je pak čtverci umístěnému v pravém spodním rohu přiděleno číslo 10,10. Pravý horní roh dostane číslo 10,0 a čtverec nacházející se ve středu obrazu pak číslo 5,5. Jednotlivé čtverečky, ze kterých se skládá obraz, se nazývají pixely. Toto označení je zkratkou vycházející ze slov picture element ( obrazový element). Jeden čtvereček neboli pixel ( nebo také obra-zový bod) je nejmenším elementem daného obrazu. Pro pixely platí jen jediný zákon: mohou reprezentovat v jednom okamžiku pouze jednu barvu. Je to podobné jako v případě obří skládačky, kde má každý kousek skládačky pouze jednu barvu. Složí-li se 66

71 obří skládačka, je teprve z určitého odstupu vidět celý obraz. Je samozřejmé, že čím více pixelů obraz má, tím je dokonalejší. Obrazy se do paměti počítačů ukládají ve formě čísel. K tomu, aby si počítač mohl do paměti uložit barvu kteréhokoliv pixelu, musí se každé barvě přiřadit určité číslo. Pak se mohou do paměti ukládat čísla barev stejně jako čísla řádků a sloupců. Není to jednoduché? Není! Problém spočívá v tom, že existuje nekonečný počet barev, protože z vědeckého hlediska jsou barvy analogovými informacemi. Tato situace představuje pro počítače vážný problém. Lidský zrak však není dokonalý a je schopen rozlišovat asi 16,7 milionu různých barev. Velmi mnoho barevných nebo šedých odstínů odpadá, protože je naše oči nedokáží rozpoznat. Přesto, že se číslo 16,7 milionu zdá být veliké, výkonné počítače je bez problémů zvládají. Protože si počítače do paměti ukládají čísla, mohou si ukládat informace o barvách následujícím způsobem: ( počet barev či odstínů šedé ) 2 počítač zobrazuje černou a bílou, čili barvy nepestré 4 starší počítačové zobrazení známé jaké CGA 16 jiný typ počítačového zobrazení známý jako EGA 256 populární počítačové zobrazení VGA 65,000 zdokonalené zobrazení VGA známé jako High Color 16, známé jako skutečné barvy nebo 24-Bitové zobrazení Nejhorším případem scénáře pro počítač by byla potřeba ukládat čísla mezi 0 a 16, pro každý pixel obrazu. A nyní se můžeme podívat na důvod, proč ukládání obrazů vyžaduje více paměťového prostoru nežli slova a písmena. Dalším termínem, kterým se budeme zabývat, je rozlišení ( resolution ). Slovo rozlišení popisuje, z kolika pixelů ( obrazových bodů) se skládá obraz. Má-li obraz 10 pixelů na šířku a 10 pixelů na výšku, je jeho rozlišení 10 x 10. Pojem rozlišení je možné rovněž použít k popisu jiných aspektů, kupř. počítačové grafiky. Jak jsme se již zmínili, čím více pixelů je k dispozici (nebo čím větší je rozlišení obrazu), tím dokonalejší je obraz. Posuzujeme-li množství informací, které musí počítač zpracovávat, může nás to polekat. Tyto velké objemy informací jsou jedním z důvodů, proč zpracování obrazů vyžaduje výkonné počítače, paměťové systémy s velkou kapacitou a rychlé a kapacitní cesty pro přenosy dat. To je také příčinou proč trvalo poměrně dlouho, nežli se pomocí počítačů začalo zpracovávat také video, tedy pohybující se obrazy. Video celý problém znásobuje, protože počítač musí být schopen nejen držet v paměti velké množství barevných obrázků, ale musí je být také schopen zobrazovat na displeji nebo jiné zobrazovací jednotce frekvencí 25 obrázků za vteřinu. K nutnosti zpracovávat obraz k tomu přistupuje navíc potřeba zpracovávat záznam zvuku. Počítač přitom dekóduje (z čísel) informace reprezentující zvuk a ten pak reprodukuje synchronně s obrazem. K získání většího počtu barev se využívá d i t h e r i n g ( zrakové splývání obrazových bodů ) Jev nazývaný dithering ( dithering je jev využívaný k simulaci většího počtu barev z jejich omezeného počtu ), pomáhá redukovat počet barev potřebných k zobrazení realistického obrazu. Dithering umožňuje simulovat více barev, nežli v daném případě reálně existuje. Kupříkladu při pozorování černobílého obrazu v novinách je to právě dithering, který způsobuje, že v obrazu lze 67

72 rozeznat různé odstíny šedi. Při pohledu na takovýto obraz zblízka lze zjistit, že se skládá z malých černých bodů, které jsou umístěny blízko sebe. Pokud se na stejný obrázek pohlédne z větší vzdálenosti, jednotlivé body splynou, nelze je rozlišit a zdá se, že se obraz skládá z jednolitých šedých a černých ploch. Odstín šedé závisí na hustotě černých bodů. Čím hustěji jsou tyto body umístěny, tím tmavší je odstín šedé. Čím více jsou černé body rozptýleny, tím světlejší se bude šedá jevit. Technika ditheringu se stejně uplatňuje v případě barevných obrazů. Tak kupříkladu přesto, že na barevném monitoru lze vidět zdánlivě neomezený počet barev, ve skutečnosti se na něm vyskytují pouze tři barvy a to červená ( Red ), zelená ( Green ) a modrá ( Blue ) - RGB. Zobrazují-li se tyto barvy společně, avšak s různou intenzitou, vytváří se ve vědomí pozorovatelů iluze různých ( i jiných) barev. Při pohledu na obrazovku zblízka lze pozorovat malé shluky skvrn tří základních barev. Je skutečně překvapivé, jak dokonalé se zdají být na televizní obrazovce barvy. Počítač zobrazuje barvy stejným způsobem, tedy rovněž pomocí tří barev (červené, zelené a modré). Tyto barvy jsou však na počítačovém displeji uspořádány mnohem hustěji, nežli na televizní obrazovce. Díky této zvýšené hustotě se obrázky na displeji jeví jasněji a texty jsou čitelnější. Když uvidíte text zobrazený na televizní obrazovce, všimněte si, že musí být daleko větší, aby byl dobře čitelný. Hovoří-li se o tom, kolik barev může počítač zobrazit, jde obvykle o otázku, kolik jich lze zobrazit současně. I tehdy, má-li počítač možnost zobrazit najednou jen 256 pevných barev, může zároveň za pomoci ditheringu zobrazit ještě obrovské množství jejich barevných variant Jak počítač ukládá ( a pamatuje si ) obrazy Jak si počítač pamatuje obrazy rozložené na velká množství čísel? Nakládá s nimi stejným způsobem, jako s jakýkoliv jiným druhem informací, ukládá je do digitální paměti. Zpočátku se využívaly především magnetických pamětí, jejichž vývoj pokračoval postupnou miniaturizací. Na principu magnetické paměti pracují i v současné době užívané harddisky, které data magneticky zaznamenávají na rotující disky opatřené magnetickou vrstvou. Magneticky aktivní částice, které tato vrstva obsahuje, se mohou, z magnetického hlediska, nacházet ve dvou stavech a to : on nebo off (tedy zapnuto či vypnuto ). Tyto stavy v počítačové technice reprezentují číslice 0 a 1. Tato jednotka používaná při zpracování a ukládání informací se nazývá bit. Jeden bit je považován za vypnutý ( off ), pokud obsahuje číslici 0. Bit je zapnutý ( on ) v případě, že obsahuje číslici 1. Skutečná čísla se neukládají vyjadřují se stavem magnetických bitů. Elektronické ( digitální ) paměti pracují stejným způsobem, protože také elektronické obvody mohou být buď zapnuty, nebo vypnuty a na jejich stavu závisí, zda jimi může či nemůže protékat elektrický proud. (Také optické paměti, CD či DVD disky, fungují na podobných principech. Světlo vyzařované laserem se od jejich povrchu v definovaném místě může buď odrážet nebo neodrážet. ). Jak můžeme vidět, jeden bit se dvěma pozicemi on nebo off (tedy zapnuto či vypnuto) nedokáže dobře fungovat při ukládání písmen nebo velkých čísel. Byl proto vyvinut systém, který vzájemně kombinuje skupiny bitů. Tento způsob různých kombinací bitů umožňuje reprezentaci písmen nebo čísel. Tak kupříkladu dva bity umožňují celkem čtyři různé kombinace. 1. Oba mohou být zároveň vypnuty ( 00 ). 2. První bit může být vypnut a druhý bit zapnut ( 01 ). 3. První bit může být zapnut a druhý bit vypnut ( 10 ). 4. Oba bity mohou být zapnuty ( 11 ). 68

73 Pokud však máte k dispozici čtyři různé kombinace a použijete dalších šest bitů (tedy celkem osm), máte možnost získat až 256 kombinací označovaných jako byte (bajt). Jeden byte je tedy soustava osmi bitů. Byte je základní jednotkou používanou při ukládáni informací jak do magnetických tak i do elektronických počítačových pamětí. Standardní metodou kódování těchto osmi bitů je American Standard Code for Information Exchange (Americký standardní kód pro výměnu informací) známý jako ASCII (vyslovovaný jako AS-key ). Tento kód ASCII pomáhá počítačům při vzájemné komunikaci. Standard ASCII pokrývá velká a malá písmena, speciální znaky a číslice. Počítačová paměť a hloubka barev Při ukládání obrazů do paměti se však tento kód nepoužívá. K nastavení barevných hodnot jednotlivých pixelů na zobrazovací ploše (pixel picture element, obrazový bod) se používají individuální bity. V případě černobílého obrazu může mít každý z pixelů pouze dvě hodnoty a to buď pro černou, nebo pro bílou. V důsledku toho může jediný bit reprezentovat úplný pixel. Pro obrazy, které vyžadují čtyři barvy, jsou k uložení informací o každém pixelu zapotřebí dva bity. Zdvojnásobením počtu bitů na čtyři je možné získat 16 možných barev na pixel. Další zdvojnásobení počtu bitů na osm poskytne 256 možných barev na 1 pixel. Pokud se počet bitů zvýší na 16, vznikne možnost získat barev. A nakonec zvýšením počtu bitů na 24 se dosáhne prahu barevného rozlišení lidského zraku, které obnáší barev. Protože celkový počet barev závisí na počtu bitů, obrazy se často označují podle bitové hloubky bitový obraz obsahuje všechny barvy, které by mohly být kdykoliv zapotřebí. Naproti tomu 8 bitový obraz má jen 256 barev. Ke zkvalitnění obrazu s omezenou bitovou hloubkou může reálně napo-moci také dithering ( význam pojmu dithering - viz předchozí text). Dokonce i malé množství informací zabírá velkou kapacitu paměti. Většina počítačů je vybavena pamětí s kapacitou mnoha Gigabytů. Velkou část kapacity paměti však počítače potřebují k tomu, aby si zajistily možnost přístupu k uloženým informacím. Tato metoda se nazývá memory adressing (adresování paměti). Každý individuální byte počítačové paměti má svou adresu. V případě, že počítač potřebuje z paměti vyvolat nebo do paměti uložit určitou informaci, vyhledá její adresu. Tento proces se podobá vyhledávání určitých adres v telefonním seznamu. Při práci s tisíci nebo miliony bytů se proto používají větší jednotky, jako jsou Kilobyty, Megabyty a Gigabyty, případně ještě větší ( Terrabyty ). Jeden kilobyt má přibližně tisíc ( kilo ) bytů a Megabyt pak milion ( mega ) bytů. V případě ještě větších jednotek (Gigabytů a Terrabytů ) platí stejné zákonitosti. ( Gigabyt má tisíc megabytů a Terrabyt pak tisíc Gigabytů). Uznávané vyslovování kilobytu je stejné jako jeho zkratka: K jako v 256 K. Naproti megabyte se často označuje jako Meg nebo Megs. Tak kupříkladu pro 200 Megs (200 megabytů) se používá zkratka 200 M. Obdobné zákonitosti platí také pro ještě větší jednotky. Počítačové paměti se dělí do tří kategorií a to na paměti elektronické, paměti magnetické a paměti optické. Tyto paměti se liší zejména tím, že elektronické paměti ke svému fungování vyžadují napájení elektrickým proudem. Z elektronických pamětí se při výpadku napájení ztratí všechny uložené informace. Magnetické či optické paměti nejsou, na rozdíl od elektronických pamětí, na napájení elektřinou závislé. Je-li část magnetické paměti zmagnetována magnetickým polem určité polarity, tuto polaritu si trvale podrží. 69

74 Počítačové disky Elektronické paměti používané v počítačích mají formu křemíkových čipů zabudovaných do počítače. Magnetické paměti mohou mít řadu různých forem. Nejčastější formou magnetických pamětí jsou počítačové harddisky, které jsou buď zabudovány do počítače, nebo mohou být i přenosné. Tyto disky se podobají gramofonovým deskám, které nesou, namísto zvukového záznamu, tenkou vrstvu obsahující magnetické částice. Disk se rychle otáčí a nad povrchem disku se pohybuje záznamová a čtecí magnetická hlava. Magnetická vrstva na disku obsahuje koncentricky uspořádané záznamové stopy, do kterých magnetická záznamová hlava ukládá, nebo z nich čte, digitalizované informace. Právě harddisky s velkou kapacitou umožňují ukládat do paměti rozsáhlé soubory a obrazy a jsou nezbytné zejména pro práci s velkými a pohybujícími se obrazy. Jiným typem magnetických pamětí jsou páskové jednotky. Podobají se videorekordérům, které pracují s videokazetami obsahujícími kupříkladu videopásek šíře 8 mm. Kapacita počítačových páskových paměťových jednotek je velmi vysoká. Přesto, že páskové jednotky mají vysokou informační kapacitu, hodí se především k archivování nebo zálohování dat. Je tomu tak proto, že pásky jsou svou přirozeností sekvenčními (tj. postupnými) nosiči a při vyhledávání určitých dat se často musejí rychle přetáčet. Z tohoto hlediska se podobají audiokazetám. Chcete-li si poslechnout určitou skladbu zaznamenanou na pásku, musíte si jej přetočit na určité místo, na němž je tato skladba zaznamenána. Časové nároky spojené s tímto postupem nevyhovují potřebám počítačového zpracování obrazů. Naproti tomu pevné disky a optické disky typu CD ROM poskytují možnost libovolného přístupu k uloženým informacím. Znamená to, že počítač může rychle vyhledat jakoukoliv informaci uloženou na disku, aniž by ji byl nucen hledat při sekvenčním čtení celého disku. Organizace informací uložených na disku Počítač ukládá obrazy nebo jakákoliv jiná data na magnetické disky organizovaným způsobem. Seskupuje přitom všechny obrazové informace do určitých skupin, které se nazývají soubory ( files ). Soubory jsou strukturované skupiny bytů, které mohou reprezentovat řadu různých druhů informací. Tak kupříkladu písmena napsaná v textovém editoru, se do paměti počítače ukládají jako soubory. Dokonce i programy, které běží na počítači, jsou na pevném disku uloženy ve formě souborů. Video nebo počítačové animace patří mezi největší soubory a často zabírají kapacitu paměťi v řádu mnoha gigabytů. Způsoby, jakými mohou počítače měnit obrazy Dříve, než se budeme věnovat způsobům, jakými počítač může měnit obraz, si popíšeme, jak počítače pracují. To nám pomůže demystifikovat triky, které jsou základem zpracování obrazu. Jestliže se podíváme na základní principy nejsložitějších počítačů, s nimiž se můžeme setkat, můžeme konstatovat, že počítače dokáží pouze tři věci a to sčítat, odčítat a porovnávat dvojici čísel. Porovnávání znamená, že počítač je schopen stanovit, které ze dvou čísel je větší. Všechny úžasné triky a zázraky, které lze každodenně sledovat na počítačích, se skládají z těchto tří jednoduchých operací. Potřebuje-li počítač vzájemně vynásobit dvě čísla, provede tuto operaci jako sérii součtů. Tak kupříkladu násobení 3 x 4 se provede jako sčítání Výsledek je tentýž. Pokud počítač potřebuje čísla vydělit, provede tuto operaci formou odečítání. Příkaz vydělit číslo šest číslem dvě se převede do zjišťování, kolikrát lze odečíst číslo 2 od čísla 6. 70

75 Při porovnávání čísel je počítač schopen kupříkladu určit, že je číslo 8 větší, nežli číslo 5. Je-li toto tvrzení pravdivé, počítač přechází na další jednoduchou operaci. Pokud ne, přechází na jinou jednoduchou operaci. Klíčovým slovem zde je jednoduchý. Tím, co dává počítači takový obrovský výkon, je jeho schopnost provádět tisíce takovýchto jednoduchých operací ve zlomku vteřiny. To je také příčinou, proč jsou počítače při vykonávání některých úloh, v porovnání se schopnostmi lidí, podstatně rychlejší. Omezená inteligence počítačů je však omezuje na rychlé provádění plnění některých nudných úloh, které lidský mozek pokládá za monotónní a pociťuje potřebu věnovat se něčemu zajímavějšímu. Jednotka pro centrální zpracování dat ( Central Processing Unit CPU ) Všechny výše uvedené malé operace provádí malý čip zabudovaný v počítači. Tento počítačový mozek se označuje zkratkou, CPU, tedy počátečními písmeny názvu Central Processing Unit. CPU, obstarává veškeré myšlení za všechny ostatní části počítače Potřebuje-li počítač sečíst dvě čísla, nejprve si v paměti vyhledá jejich adresy a pak tato dvě čísla umístí do jedné krátkodobé paměti. Následně pak CPU obě čísla sečte. Výsledek počítač vloží do své hlavní paměti. CPU může komunikovat s počítačovými pamětmi stejně jako s dalšími součástmi počítače, jako jsou vstupní a výstupní zařízení. Jedním z takovýchto výstupních zařízení je obrazovka počítače. Jinými názvy, které se používají k označení počítačových obrazovek, je video displej, grafický displej nebo monitor. Počítačový displej zobrazuje informace uložené v určité části počítačové paměti. Tato speciální část paměti se označuje jako displejová paměť nebo videopaměť. Počítač na monitoru nepřetržitě zobrazuje obsah videopaměti. CPU a dodává informace o tom, co se má z určité správné adresy videopaměti na monitoru zobrazovat. Mezi vstupní zařízení počítače patří kupříkladu klávesnice a jednoduché polohovací zařízení obvykle označované jako myš. Obě tato zařízení umožňují převádět určité fyzické reakce, které jsou lidé schopni převádět na čísla, kterým rozumí počítač. Promyslíme-li si tuto problematiku, dojdeme k názoru, že není příliš potěšující, že se i nejdokonalejší počítače musejí uchylovat k použití tak pomalých a nemotorných zařízení zajišťujících propojení ( interface ) lidských mozků a moderních, velmi rychlých počítačů. Tisknou-li se na klávesnici jednotlivé klávesy, propojují se elektronické obvody a elektrické signály jsou přiváděny do počítače a případně do CPU. Tento procesor CPU pak dešifruje písmena na klávesách, které byly stisknuty, a umožňuje, aby se tyto informace dostaly do videopaměti a následně se zobrazily na monitoru. Písmena na klávesách, které byly stisknuty, jsou tedy pro počítač vstupem a jejich zobrazení na monitoru výstupem. Některé z informací, které vstupují do počítače a následně z něj vystupují, však v počítači zůstávají a ukládají se do paměti. Využívají (zabírají) přitom určitou část kapacity hlavní paměti počítače. Tato paměť je však těmito informacemi zatížena jen do nejbližšího vypnutí počítače, při němž se automaticky vymažou. Informace, které mají být uloženy natrvalo, CPU ukládá do některé z magnetických pamětí, jako je kupříkladu pevný disk. 71

76 Počítačové programy Způsoby, jak má CPU vykonávat zadané úkoly a v jakém pořadí, jsou obsaženy v souborech detailních instrukcí, které se nazývají programy. Mezi tyto instrukce patří kupříkladu instrukce o tom, která data si má počítač vyhledat ve své paměti a které informace má zobrazit na displeji. Program rovněž určuje, kdy a co se má sečítat či odečítat a kdy a která čísla se mají porovnat. Program je, stejně jako jiné informace se kterými počítač pracuje, uložen v paměti ve formě čísel. Zatímco většina programů je uložena na disku, některé programy, které počítač používá každý den, jsou zároveň vypáleny na určité místo paměti. Znamená to, že se jedná o trvalou (permanentní) paměť, do které již po vypálení nelze zapisovat žádná data podobně, jako je tomu u vyvolaného fotografického filmu. Informace a data uložená do takovéto paměti z ní lze pouze číst. Tento typ paměti se označuje zkratkou ROM ( read-only memory, tedy paměť sloužící pouze ke čtení). Obvyklý typ paměti, do níž lze informace opakovaně zapisovat a číst se označuje jako RAM ( Random-Acces Memory, tedy paměť s možností libovolného přístupu). Příkladem programu, který je uložen v paměti typu ROM, je program ovládající hard disk. Tento program instruuje CPU o tom, jak má komunikovat s harddiskem vašeho počítače. Jiným programem, který je uložen v paměti typu ROM, je program ovládající videokartu, která je rovněž zabudována v počítači. Tento program instruuje CPU, jak má zobrazovat obrázky na displeji počítače. Programy uložené na discích mají, stejně jako jakákoliv jiná data, strukturu souborů. Znamená to, že soubory programů a soubory dat, jsou na discích uloženy společně. Jak programy manipulují s obrazy a jak je mohou měnit Programy, které pracují s obrazy, se označují jako grafické programy ( graphics programs ). Existuje řada typů grafických programů. Programy, kterými se budeme dále zabývat, patří do kategorie obrazových editorů (image editors ). Tyto programy se vyznačují tím, že jsou schopny měnit nebo upravovat (editovat) jednotlivé obrazy. Pořídili-li jste si kupříkladu snímek vašeho domu při zamračené obloze, můžete za použití vhodného programu nahradit mraky na snímku čistou modrou oblohou. Stejný proces lze vykonat s pohyblivým obrazem videozáznamu nebo kinematografického filmu. Tak kupříkladu černobílý film se může políčko po políčku naskenovat (nasnímat) do počítače a každé z obrazových polí se může upravit přidáním barvy. Upravené obrázky se na výstupu ze systému naexponují zpět na film. Z černobílého filmu se stane film barevný. Mezi základní prvky procesu editování obrazu patří matematika. Již jsme si vysvětlili, že každý pixel (obrazový bod) obrazu je definován určitou číselnou hodnotou, která, mimo jiné, reprezentuje i jeho barvu. V případě barevného obrazu s hloubkou 24-bitů ( 16,7 milionů barev ), to jsou tři byty na každý pixel. Jeden byte reprezentuje úroveň červené, druhý byte úroveň zelené a třetí byte pak úroveň modré každého individuálního pixelu. Zadá-li se počítači příkaz, aby modrou barvu některého pixelu učinil sytější, CPU zvýší hodnotu čísla, které reprezentuje modrou část pixelu a jeho modrá barva získá na sytosti. Stejně tak v případě, že je obraz příliš tmavý, může počítač zvýšit číselné hodnoty reprezentující všechny tři základní barvy a celkový jas obrazu tak zvýšit. Prakticky se tento proces provádí tak, že 72

77 operátor upraví nastavení jediné hodnoty představující úroveň jasu. CPU pak provede odpovídající úpravu číselných hodnot všech pixelů upravovaného obrazu. Jiným obvyklým uplatněním počítačů při zpracování obrazu je scaling (odstupňování, či úpravy rozlišení obrazu). Pro počítač je obraz v podstatě jen velkou kolekcí čísel. Záměrná redukce rozlišení obrazu je jen věcí jejich průměrování. Číselné hodnoty dvou sousedících pixelů se zprůměrují a výsledná hodnota je pak hodnotou jediného nového pixelu. Tento proces se aplikuje na všechny pixely daného obrazu a jeho efektivní rozlišení a samozřejmě také objem dat, které jej reprezentují, se sníží na polovinu. Obraz je možné upravovat také následovně. Máte-li kupříkladu za úkol vytvořit negativ z originálního obrazu s barevnou hloubkou 24-bitů. V této souvislosti bychom si měli připomenout, že se 24-bitový obraz skládá z 3 bytových ( bajtových ) pixelů pro každou ze tří základních barev, to je červenou, zelenou a modrou. Připomeňme si rovněž, že jeden byte může reprezentovat až 255 různých čísel (včetně nuly). Má-li se každý barevný pixel převést do komplementární barvy, je třeba číselnou hodnotu každého byte odečíst od čísla 255. Máte-li sytě modrý pixel s hodnotami RGB 100, 0, 255, odečtěte hodnotu červené ( 100 ) od čísla 255 a zbyde vám 155. Po odečtení hodnoty zelené ( 0 ) od 255 zůstane hodnota zelené nezměněna, tedy 255. A konečně po odečtení hodnoty modré ( 255 ) od čísla 255, zůstane pro modrou 0. Obraz bude mít po této konverzi podobu negativu. (viz následující tabulka). Tabulka. Proces, při němž je pixelu udělována doplňková barva Základní barvy Červená Zelená Modrá Celkový jas Bílá Původní barva pixelu Sytě modrá Výsledná barva pixelu Světle žlutá (doplňková barva modré) Z uvedeného příkladu je vidět, že výsledkem bude barva přesně opačná (doplňková), vůči barvě původní. V tomto případě je základem úpravy barev odečítání. Nepochybně se setkáte s mnoha obdivuhodnými speciálními efekty, které jsou výsledkem jednoduchých matematických postupů aplikovaných na existující obrazy. Mezi jiné časté metody úprav je vkládání částí obrazu. Máte-li kupříkladu obraz s oblohou, na níž je malý mráček, můžete počítači uložit, aby z obrazu vyňal data pixelů nacházejících se na ploše čisté oblohy a aby tato data nakopíroval (vložil) na adresy pixelů tvořících nežádoucí mráček. Mráček zmizí a na jeho místě se objeví čistá obloha. Podobné operace jsou známy jako Cut and Paste (vystřihnout a vložit), protože se při nich vystříhává kupříkladu část modré oblohy a překládá se přes mrak. Přesto, že by v tomto případě bylo vhodnější použít slovo Copy (kopírovat), jelikož se kopíruje modrá obloha z jednoho místa obrazu a vkládá se na jiné místo. Uložení výsledku - Po úpravách nebo editaci obrazu je dalším krokem jeho uložení do trvalé paměti, obvykle na harddisk ( pevný disk). CPU přitom obraz uspořádá do souboru a uloží jej na disk. Výstup obrazu z počítače - Má-li se získat obraz uložený v paměti počítače, je možné použít celou řadu zařízení. V případě pouze černobílých obrazů probíhá tento proces přímo. Obrazy, které 73

78 sestávají z mnoha šedých nebo barevných odstínů se označují jako obrazy se spojitými tóny ( continous tone images ). Tento typ obrazů je pro výstupní zařízení obtížnější, protože musí zajistit zachování jejich barev a odstínů šedi. Komprese dat Při digitálním zpracování, přenosech a ukládání obrazových dat do digitálních pamětí se pracuje s velkými objemy dat. To klade vysoké nároky na výkonnost a rychlost užívaných počítačů, na kapacitu kanálů pro přenos dat a na kapacitu digitálních pamětí. Tabulka č. 5. obsahuje související informace. Z údajů uvedených v této tabulce je zřejmé, že zvýší-li se horizontální rozlišení obrazu dvakrát, kupř. z 2K na 4K, zvýší se objem dat na čtyřnásobek. S nekomprimovanými obrazovými daty se proto pracuje hlavně při jejich primárním zpracování, zatímco před jejich komerčním využitím, kupříkladu formou jejich zápisu na uživatelské disky či distribucí do digitálních kin, jsou data podrobována datové kompresi. Obvykle se jedná o kompresi ztrátovou, která má za následek, že po ní již nelze původní stav datových souborů obnovit. V praktických podmínkách se data za účelem snížení objemů datových toků a nároků na kapacitu digitálních pamětí komprimují v poměrech 5 : 1, 10 : 1, 26 : 1 a 52 : 1. Platí přitom nepřímá úměrnost. Čím vyšším poměrem jsou obrazová data komprimována, tím nižší je kvalita výsledného obrazu. Objemy dat v MB (GB) v závislosti na rozlišení obrazu (při 10 bitové Hloubce) Rozlišení MB/1 obrázek MB / 1 sekundu GB / 1 minutu Pixelů SD - Standard Definition 1,6 38,4 2,3 576 x 720 ( PAL ) 1K 3,2 76,8 4,6 720 x 1024 HD High Definition 8, , x K 12, x K x 4096 Tabulka. Objemy přenášených a zpracovávaných dat. Ke komprimaci digitalizovaných obrazových dat se ve většině případů používají algoritmy podle standardů MPEG. Jedná se o zkratku názvu Moving Picture Expert Group - skupiny expertů zabývajících se pohyblivými obrazy. Tato komise působí v rámci ISO/IEC ( ISO - International Standards Organization, IEC - International Electrotechnical Commission). 74

79 Důvody pro komprimaci digitálních dat Výhody: - snížení objemu digitalizovaných dat - snížení nároků na kapacitu přenosových kanálů - snížení nároků na kapacitu digitálních pamětí - snížení nároků na výkon a rychlost použitých prostředků výpočetní techniky - urychlení všech pracovních operací Nevýhody: - v případě ztrátové komprese dochází k nevratné ztrátě části digitalizovaných dat - v některých případech má komprese za následek pokles kvality obrazu Koncem osmdesátých let dosáhly algoritmy kódování audiosignálů a videosignálů poprvé potřebného výkonu dosahujícího takového stupně komprese, který umožňuje kupříkladu digitální video o objemu dat 166 Mbit/sec zkomprimovat na několik málo Megabytů. Pokrok technologie výroby křemíkových čipů a navazující algoritmy zároveň umožnily vytvoření relativně levných a výkonných integrovaných obvodů. Komise MPEG využila výsledků tohoto vývoje a přiměla většinu subjektů působících v řadě souvisejících oborů od televizního průmyslu, přes spotřební elektroniku a telekomunikace až po výzkumné a vývojové instituce, aby usedli za jeden stůl a sjednali minimální potřebné standardy a způsoby kódování audiovizuálních dat pro jejich přenosy a ukládání do digitálních pamětí. Následně byly vytvořeny dále uvedené komprimační standardy: - Standard MPEG-1 - sjednáním a schválením standardu MPEG-1 vznikl první integrovaný standard, který umožnil zakódovat pohyblivé obrazy a související zvuky tak, aby je bylo možno zaznamenat na CD disk při datovém toku asi 1,5 Mbit/sec. - Standard MPEG-2 - videočást tohoto standardu je obdobou specifikace MPEG-1 a je rozšířena zejména o možnost kódováni obrazového materiálu, který je tvořen řádky s různými stupni rozlišení a to až po HDTV. Kromě toho existuje řada možností pro odstupňovanou kompresi obrazových dat. Odstupňovatelnost v této souvislosti znamená, že z již zakódovaných datových toků mohou být vytvořeny videosekvence s různým místním nebo časovým rozlišením obrazu. Při pozdějším rozšíření standardu byla přidána možnost kódování s vyšším barevným rozlišením s cílem podpořit také náročnější studiové aplikace. K dispozici je rovněž možnost kódování stereoskopicky zaznamenaných videosekvencí. Zvuková část standardu umožňuje kódování vícekanálových audiosignálů s kompatibilitou zaměřenou na budoucí standardy i se zpětnou kompatibilitou směřující k MPEG-1. Uplatňuje se zejména na DVD. 75

80 - Standard MPEG- 4 - na rozdíl od dosavadních standardů určených k multimediálním přenosům, MPEG-4 poprvé umožňuje rozdělení jedné scény na jednotlivé audiovizuální objekty. Separátní popis těchto objektů uvnitř celkového datového toku pomocí, speciálně pro tento účel vytvořeného, popisného jazyka, uživateli umožňuje libovolnou interaktivní manipulaci s obsahem scén. - Standard MPEG-7 - velký úspěch digitálního multimediálního standardu byl příčinou toho, že se do digitálních databank a archivů on-line ukládá stále více a více zvukových, obrazových a grafických digitálních dat a že objemy těchto dat trvale narůstají. Oproti "analogové" minulosti, kdy pro každé archivované médium existovalo jen několik málo zařízení umožňujících jeho reprodukci, je dnes k archivovaným multimediálním digitálním datům v principu možný přístup kdykoliv a odkudkoliv. Možným příkladem použití standardu MPEG-7 je digitální multimediální knihovna, z niž lze buď prostřednictvím Internetu vyvolávat požadované soubory informací nebo kterou lze "spravovat" domácím počítačem. - Standard MPEG-21 - přiklad osobního multimediálnlho boxu již naznačuje, že výroba a konzum multimediálních titulů může mít podobu podstatně rozsáhlejší mnohovrstvé mozaiky. Multimediálnl programy nemusí pořizovat jen centrální výrobní studia a nemusí být šířeny pouze prostřednictvím pevných televizních nebo rozhlasových kanálů. Uživatelé mohou být vybaveni výkonnými přístroji, které každému umožní nejen jejich užívání, ale také vytváření multimediálních souborů a jejich šíření. Multimediální data tedy nezůstávají omezena na ohraničenou skupinu nebo skupiny, pro něž byla původně vytvořena, ale mohou putovat nejrůznějšími uživatelskými vrstvami a doménami. Multimedia framework (systém) je názvem a cílem standardu MPEG Standard JPEG 2000 se používá ke komprimaci digitalizovaných filmů distribuovaných do digitálních kin. Je určitým paradoxem, že sdružení DCI ( Digital Cinema Initiatives ) vybralo právě pro takovouto kompresi standard vypracovaný institucí, jako je JPEG (Joint Photographer Expert Group skupina expertů pro fotografii), tedy institucí zabývající se nepohybujícími se obrazy. JPEG 2000 je mezinárodní standard pro kompresi obrazu. Kombinuje úroveň technologie se soupravou charakteristických vlastností. Kódové toky JPEG2000 jsou vysoce odstupňovatelné. Z kódového toku JPEG 2000 je možné bez dekomprese extrahovat mnoho různých obrazových produktů. Tak kupříkladu nižší rozlišení a/nebo nižší kvalitu zobrazení je možné extrahovat z komprimovaného kódovaného toku vyššího rozlišení a/nebo vyšší kvality. Společenství Digital Cinema Initiatives ( DCI ) vybralo JPEG 2000 pro distribuci kinematografických filmů. Tato volba byla provedena zejména na základě skutečnosti, že JPEG 2000 je otevřeným mezinárodním standardem, který může podporovat provoz digitálních projektorů jak s rozlišením 2K tak i 4K, z jednoho kódovaného toku dat. Lze očekávat, že v budoucnosti dále porostou výkony počítačů i kapacity digitálních pamětí. Nutnost komprimovat digitalizovaná obrazová data pravděpodobně ztratí na naléhavosti. Výhody komprimace dat jsou však natolik výrazné, že se s ní, zejména v uživatelské budeme setkávat i v budoucnu. Systémy pro ukládání obrazových informací a digitálních dat - V předchozím textu jsme se již zmiňovali o tom, že první obrazovou konzervou a to i pro televizní účely byl a stále ještě zůstává film. Teprve v polovině padesátých let vyvinula americká firma AMPEX systém pro magnetický záznam obrazu. 76

81 Magnetické záznamy Magnetický záznam zvuku se přitom v praxi používal již od třicátých let. Zpočátku se jako záznamový materiál používal železný drát a později byly jako magnetické nosiče zavedeny magnetofonové pásky. Magnetofonový pásek je tenká plastová folie, na níž jsou naneseny a ukotveny magneticky aktivní částice. Mohou to být různě upravené oxidy železa, chromu či jiných magnetických materiálů, případně jejich kombinace. V současné době se pro náročné aplikace používají magnetické nosiče, jejichž magneticky aktivní vrstva obsahuje čisté práškové železo nebo na něž je vrstvička čistého železa napařena. Magnetický záznam zvuku byl původně pouze analogový a podélný. Podélný magnetický záznam obrazu však nepřicházel v úvahu, protože by vzhledem k velkému objemu zaznamenávaných informací, vyžadoval neúnosně vysokou rychlost posuvu pásku. Výše zmíněná firma AMPEX tento problém vyřešila tím, že použila magnetický pás široký 2 palce ( 50,8 mm ) a signál na jeho plochu zaznamenávala příčně. Metoda AMPEX byla první, a proto se rozšířila do televizních studií celého světa. Nebyla však příliš praktická. Záznamová a reprodukční zařízení byla příliš velká a těžká a totéž platilo o cívkách s navinutým páskem širokým více než 50 mm. Obr. Příčný magnetický záznam AMPEX Určitý pokrok přineslo zavedení videopásku širokého pouhý 1 palec (25,4 mm ) formát C. Kromě užšího pásku spočívala změna také v tom, že se zde, namísto příčného záznamu prosadil tak zvaný šikmý záznam.( Stopy, do nichž je na pásku zaznamenáván signál jsou, vzhledem k podélné ose pásku, situovány šikmo.) Šikmý záznam je natolik progresivní, že se používá i u nynějších moderních systémů magnetického záznamu obrazu. Také formát C se jako profesionální formát rozšířil do celého světa. Obr.. Princip šikmého záznamu obrazového signálu na magnetické pásky Oba uvedené formáty ( AMPEX i formát C ) byly formáty cívkovými. Znamenalo to nutnost pracného zakládání pásku do příslušné páskové dráhy a to při každém vložení cívky s páskem do rekordéru nebo do přehrávače. Cívkové systém byly proto vytlačeny systémy kazetovými. Pokud se totiž videopásek naplní do vhodné videokazety, manipulace s páskem se podstatně usnadní a pásek je lépe chráněn proti působení nepříznivých vnějších vlivů. Prvním kazetovým systémem, který se 77

82 prosadil v profesionálních podmínkách, byl systém U-matic. Videokazety systému U-matic byly naplněny videopáskem šíře ¾ palce. Nastoupený trend zavádění kazetových videosystémů se zmenšenými kazetami naplněnými užšími videopásky pokračoval. Objevily se kazetové videosystémy s pásky šíře ½ palce, mezi které lze zařadit systémy V-2000, VHS a Betamax. V domácnostech se nejvíce rozšířil, zejména díky racionální obchodní politice jeho původce - japonské společnosti JVC, systém VHS. Kazety systému Betamax našly uplatnění v profesionálních podmínkách jako součást kamerových systémů Betacam SP a digitální Betacam. Miniaturizace kazetové techniky, stejně jako zužování videopásků a modernizace způsobů záznamu pokračovala. Byly zavedeny videokazety s páskem šíře 8mm ( systém Video 8) a digitální způsoby záznamu. Výše uvedený výčet systémů pro magnetický záznam obrazu a zvuku není úplný. Byly vyvinuty ještě další systémy, do praxe se většinou neprosadily. Pro doplnění je třeba uvést, že ačkoliv magnetické způsoby záznamu elektrických signálů patří mezi nejstarší, používají se ve výpočetní technice i nyní a to buď ve formě magnetických záznamových vrstev v harddiscích, nebo v magnetopáskových jednotkách určených k archivování digitalizovaných dat. Magnetopáskové jednotky totiž mají velkou kapacitu. Nepříjemnou nevýhodou záznamu dat na magnetických páscích je však nutnost častého převíjení pásků při vyhledávání požadovaných dat. Optické systémy pro záznam a uchovávání digitálních dat CD disky První optický systém pro záznam a uchovávání digitalizovaných dat byl zaveden počátkem osmdesátých let minulého století. Stal se jím známý CD disk ( Compact Disc ), většinou stříbrný, kotouček o průměru 12 cm a tloušťce 1,2 mm, s datovou kapacitou 700 MB. Tento disk téměř zcela nahradil černé gramofonové desky s mechanickým analogovým záznamem zvuku. První CD disky tedy můžeme označit jako CD Audio. Digitalizovaný zvuk je na tomto disku zaznamenán ve formě pitů mikroskopických prohlubní představujících jedničky a nuly, které jsou na disku umístěny ve spirálovité stopě a které při čtení odrážejí či neodrážejí laserový paprsek. Tímto záznamem mohou být disky opatřovány přímo při jejich lisování na vstřikovacích lisech. Zahájení lisování předchází zhotovení kovové matrice, která je pak vložena do vstřikovací komory lisu. Na povrchu matrice jsou výstupky, které se při lisování přenášejí obtiskují do povrchu lisovaných disků. Tato matrice vzniká tak, že se pomocí laseru vyzařujícího infračervené paprsky o vlnové délce 780 nm přenesou a zaznamenají digitalizovaná data do světlocitlivé fotopolymerové vrstvy nanesené na povrchu kruhové skleněné destičky a tato vrstva se vyvolá. Vznikne Glasmaster, který je výchozím materiálem pro galvanickou výrobu výše zmíněné kovové lisovací matrice. Vlastní disky se lisují z polykarbonátu čiré plastické hmoty, která má potřebné vlastnosti. Na pity vylisované na disku se pak magnetronem napaří kovová ( nejčastěji hliníková) vrstvička, která při snímání dat z disku, opět paprskem laseru, odráží světlo. Poté se odrazná vrstva opatří ochranným lakem, vytiskne se na ni text či obrázky a CD disk je po kontrole připraven k expedici. Při výrobě matrice se data zaznamenávají světlem laseru a data se z disku bezdotykově snímají opět laserovým světlem. Proto je zcela na místě označovat CD disk jako optický nosič. Lisování a další kroky spojené s výrobou CD disků jsou sice jednoduché a levné, ale příprava lisovacích matric je technicky náročná a drahá. Výroba disků s již vylisovaným záznamem se proto vyplatí pouze při výrobě větších serií CD disků. Pro výrobu jednotlivých kusů disků nebo jejich malých serií jsou vhodnější disky typu CD-R nebo CD-RW, o kterých se podrobněji zmíníme v další části textu. CD disk je digitálním nosičem a při lisování na něj mohou být zaznamenány nejen zvuky či obrázky, ale jakákoliv digitální data, kupříkladu počítačové programy. 78

83 Disky tohoto typu se označují jako CD - ROM ( Read-Only Memory, tedy paměť sloužící pouze ke čtení). V předcházejícím textu jsme popsali lisovaný CD disk, jak se vyrábí a jeho přednosti a nedostatky. Vývoj CD disku pokračoval a jedním z jeho dalších vývojových stupňů se stal disk CD-R ( CD recordable, tj. zaznamenatelný). Vnějším vzhledem se disky CD-R podobají lisovaným diskům. Vyrábějí se rovněž pomocí vstřikovacích lisů, na lisovací matrici však není žádný záznam (pity), ale pouze vodicí spirála. Po zhotovení polykarbonátového výlisku a před napařením odrazné kovové vrstvy se na jeho povrch nanese barvivo pohlcující světlo. Další postup výroby se pak shoduje s výrobou lisovaných CD disků. Účelem výše zmíněného barviva je pohlcovat při záznamu energii laseru a převádět ji na teplo. Tímto teplem se na ploše polykarbonátového výlisku vypalují příslušné pity. Záznam na disk CD-R se může provádět na kterémkoliv příslušně vybaveném osobním počítači. K záznamu i čtení dat se používá tentýž laser, který však je při záznamu nastaven na vyšší výkon. Disk CD-R opatřený záznamem se také stává diskem typu CD-ROM ( Read-Only Memory, tedy pamětí sloužící pouze ke čtení dat). Jedenkrát zaznamenatelný disk CD-R však není jediným vývojovým stupněm CD disků. Jeho obdobou je disk CD-RW ( CD ReWritable, tj. přepisovatelný). Na tento disk lze rovněž v počítači zaznamenávat data, tato data však lze v případě potřeby odstranit (vymazat) a na tentýž disk zaznamenat data nová. Je to možné díky nově použitému principu, který využívá skutečnosti, že se některé materiály mohou nacházet v krystalické nebo amorfní fázi. Jejich světelná odrazivost je odlišná podle fáze, ve které se právě nacházejí a díky tomu na ně lze místními změnami fáze zaznamenávat a také z nich mazat data. Mezi materiály, jejichž fázi lze ohřevem pomocí paprsku laseru a rychlým zchlazením měnit, patří kupříkladu ternární slitiny TeGeSb nebo AgInSbTe. Disky CD-RW proto bývají označovány také jako PD ( Phase Change Disks - disky měnící fázi ). DVD disky V předchozím textu jsme se zabývali disky CD, popsali jsme si principy, na kterých pracují a mimo jiné jsme uvedli, že se v jejich případě používají k zapisování dat lasery vyzařující infračervené záření. Infračervené záření má poměrně velkou vlnovou délku (780 nm a více). Tyto lasery byly zvoleny proto, že v době, kdy probíhal vývoj CD disků, jiné komerčně využitelné lasery na pevné fázi ještě neexistovaly. Délka vlny záznamového záření určuje minimální velikost bitů zaznamenávaných na danou plochu a omezuje datovou kapacitu nosiče, v tomto případě CD disku. (Ta činí již zmíněných 700 MB.) Několik společností proto začalo pracovat na vývoji disků s větší kapacitou, vznikl DVD disk. Tato zkratka není zkratkou sousloví Digitální Video Disk, jak se mnozí domnívají, nýbrž sousloví Digital Versatile Disc (Digitální mnohostranný disk) naznačujícího, že se jedná o disk, který může sloužit jako nosič i jiných než obrazových dat. Disky DVD pracují na stejném principu jako CD disky, mají však podstatně větší kapacitu. Zvýšení kapacity DVD disku bylo dosaženo použitím laserů vyzařujících červené světlo. Červené světlo má v porovnání s infračerveným zářením kratší vlnovou délku ( 650 nm ) a díky tomu bylo možno zmenšit velikost znamenávaných bitů a zúžit záznamové stopy. Datová kapacita disku DVD je v důsledku toho podstatně větší. Jednostranný jednovrstvý disk DVD má kapacitu 4,7 GB, která postačuje pro záznam běžného celovečerního filmu. Jednostranné jednovrstvé disky však nejsou jedinou verzí disků DVD. Zároveň s touto verzí byly vyvinuty ještě verze další a to disky jednostranné dvouvrstvé označované jako DVD 9 s kapacitou 8,5 GB, dvoustranné jednovrstvé označované jako DVD 10 s kapacitou 9,4 GB a dvoustranné dvouvrstvé disky DVD 18 o kapacitě 17,1 GB. Některé odrazné vrstvy vícevrstvých disků jsou totiž polopropustné ( semitransparentní ) a 79

84 laserový paprsek se při čtení dat z nad sebou ležících vrstev vždy zaostřuje na tu vrstvu, z níž mají být data přečtena. Pokud se mají data snímat ze spodní vrstvy, laserový paprsek horní polopropustnou odraznou vrstvou jen prochází. Vícevrstvé disky se rovněž vyrábějí pomocí vstřikovacích lisů, ovšem tak, že se nejprve samostatně vylisují a odraznými vrstvami opatří jednotlivé vrstvy a ty se pak navrství a slepí do jednoho celku. Stejně jako v případě CD disků, byly vyvinuty disky DVD-R ( zapisovatelé ) a disky DVD-RW (rewritable - přepisovatelé ). Disky Blu-ray Dalším vývojovým stupněm diskových optických médií jsou disky Blu-ray. Tento název je odvozen z anglického Blue ray, tj. modrý paprsek, označení souvisejícího s barvou světla používaného ke čtení dat. Z anglického názvu modré barvy bylo u tohoto disku z komerčních důvodů vypuštěno písmeno e. A právě kratší vlnová délka modrého světla ( záření o vlnové délce 405 nm ) je klíčem ke vzniku další generace optických nosičů se zvýšenou kapacitou. Zmenšená velikost pitů a zmenšená šířka záznamové stopy umožnila zvýšení hustoty záznamu a datové kapacity disků. Také disky Blu-ray existují ve verzích s více vrstvami. Jednostranný jednovrstvý disk Blu-ray má kapacitu 25 GB, která rovněž postačuje k záznamu dat celovečerního filmu, ovšem v rozlišení HD. Dvoustranný dvouvrstvý disk Blu-ray má dokonce kapacitu 80 GB. Všechny výše uvedené systémy záznamu dat a to ať už magnetické pásky v kazetách nebo optické disky, mají jednu velkou nevýhodu a to nutnost použití mechanických systémů pro transport magnetických nosičů či otáčení optických disků a snímání dat. Mechanické systémy bývají nejčastějším zdrojem problémů při záznamu a čtení dat. Je proto otázkou, zda bude jejich vývoj pokračovat, nebo zda budou jako nosiče záznamů a dat vytlačeny polovodičovými pamětmi. Polovodičové datové paměti USB flash paměť, která je také označovaná jako flash disk (i když vlastní médium tvar disku nemá), je paměťové médium, které umožňuje uchování dat i po odpojení napájení. K připojení do počítače se používá počítačová sběrnice USB. Vlastním paměťovým médiem uvnitř flash disku je integrovaný obvod s velkou kapacitou a vysokou přenosovou rychlostí. Paměťové karty jsou určeny, podobně jako flash disky, k ukládání dat a fungují na stejném principu jako paměť typu flash EPROM. Rozhodujícím parametrem paměťových karet je jejich kapacita, která díky pokračujícímu vývoji stále roste. Paměťové karty jsou praktickým, vyjímatelným paměťovým médiem a mají velmi široké uplatnění. Používají se, mimo jiné, jako nosiče obrazových dat digitálních fotoaparátů a digitálních videokamer, včetně kamer profesionálních. Digitální datové paměti vývojové trendy Je skutečností, že nároky na kapacitu digitálních pamětí a na rychlost vyhledávání a čtení zaznamenaných dat stále rostou a to zejména v souvislosti se zaváděním obrazových systémů s vysokým rozlišením. Řada výzkumných pracovišť ve světě proto usilovně hledá způsoby, jak tyto problémy vyřešit. Jednou z možných cest je zdokonalování známých a užívaných principů, druhou je hledání principů zcela nových. 80

85 Dosavadní paměťové systémy většinou zaznamenávají data na plochu příslušných nosičů. Příkladem mohou být magnetické nosiče, ať už se jedná o magnetické pásky, diskety či dokonce harddisky. Podle výsledků dosavadního vývoje nových magnetických nosičů se jeví jako reálné zvyšování jejich kapacity zejména rozšířením tenkovrstvých záznamových materiálů a zavedením magnetorezistentntních ( MR ) záznamových hlav. Za perspektivní směr vývoje je možné pokládat zavedení nanotechnologií. Jednou z možností je využití tak zvaného nanokubického magnetického provrstvování, které umožňuje ovládat tloušťku nanášených vrstev v řádu nanometrů. Uplatňují se při něm feromagnetické částečky legovaného kovu jehličkového tvaru o velikosti přibližně 1/10 nm a ploché šesti úhle feromagnetické částice z feritu barya. Jiným možným řešením je zavedení nanočipů. Názvem Nanočipy se označují MEMS ( Mikro-Elektro-Mechnické-Systémy ). Jedná se o datové paměti na bázi křemíku s vysokou hustotou dat, vysokými přenosovými rychlostmi a nízkou spotřebou proudu. Při jejich výrobě se využívají molekulární technologie a lze k ní použít i stávající výrobní procesy sloužící k výrobě polovodičů jako jsou kostky složené z křemíkových destiček. V případě optických nosičů, kupříkladu vícevrstvých DVD či Blu-ray disků, se již objevují náznaky záznamu dat do prostorových multiplexů, který přináší možnost několikanásobného zvýšení kapacity. Zdá se, že nadějným způsobem vedoucím ke zvýšení kapacity datových pamětí a rychlosti vybavování dat, se mohu stát záznamy na bázi hologramů. Tyto záznamy totiž umožňují přenosy dat v objemech řádu až miliard bitů/sec. Je tomu tak proto, že do holografických pamětí lze data ukládat a data z nich vybavovat paralelně, namísto sériově, kterýžto způsob záznamu se uplatňuje u dosavadních paměťových systémů. U této techniky záznamu se navíc využívá záznamu do hmoty paměťového média o tloušťce cca 1 mm, namísto jen na jeho plochu. Jako paměťové médium holografických pamětí se mohou používat kupříkladu nově vyvinuté fotopolymery. Obr. Princip holografické paměti Holografický záznam dat Světlo jediného laserového paprsku se rozdělí do dvou kanálů a to na signální paprsek, na nějž se namodulují data a na referenční paprsek. Hologram na záznamovém médiu vznikne vzájemnou interferencí obou paprsků. Čtení dat z hologramu se děje obdobným způsobem. Uvedený výčet perspektivních možností digitálních datových pamětí není a ani nemůže být úplný. Na výzkumu a vývoji digitálních pamětí se usilovně pracuje a nejnovější výsledky tohoto výzkumu bývají předmětem utajení. Nechme se překvapit. 81

86 Zvuk ve filmu a audiovizi Prvním systémem umožňujícím záznam, zpracování a prezentaci pohybujících se obrazů byl film. První filmová představení byla němá a němý film se udržel až do konce dvacátých let minulého století. Od samého počátku kinematografie však byly snahy doplnit vizuální vjemy také zvukovým doprovodem. V kinech hráli hudebníci, vystupovali zpěváci, z gramofonů byla reprodukována hudba a majitelé kin se snažili, podobně jako v divadlech, vytvářet i některé zvukové efekty (hřmění, vítr, zvuky výstřelů apod.). Tyto zvukové produkce však nemohly nahradit zvuk, který by přímo odpovídal dění na plátně a zejména lidskou řeč a dialogy herců. Pokusy využít k tomuto účelu gramofony neuspěly, protože tehdejší stav techniky neumožňoval udržení časového souladu (synchronu)mezi promítaným obrazem a reprodukovaným zvukem. Prvním zvukovým filmem se stal americký film Jazzový zpěvák, který byl uveden v roce U tohoto filmu a velmi mnoha dalších, byl použit fotografický (optický) záznam zvuku, který je po mnoha zlepšeních využíván doposud. Zavedení optického záznamu zvuku bylo zcela logické, protože film je optické médium a použití fotografického zvukového záznamu umožnilo jeho umístění přímo na filmovém pásu nesoucím obraz. To má velkou výhodu. Dojde-Ii totiž, kupříkladu při přetržení a opětném slepení filmu, ke ztrátě jednoho nebo více obrazových polí, zkrátí se o přesně stejnou délku i zvukový záznam a nedojde k porušení časového souladu obrazu a zvuku. Fotografický záznam zvuku však nezůstal jediným. V padesátých letech k němu přistoupil také magnetický záznam na filmových kopiích založený na stejném principu, jaký se využívá u magnetofonů. Nejnověji se používá i záznamů na CD discích, tedy na separátních nosičích, jež však musejí být s obrazem na filmu přesně synchronizovány. Posledním stadiem vývoje fotografických záznamů na filmových kopiích jsou digitální záznamy, které se prosazují v současnosti. Systémy pro záznam a reprodukci zvuku používané v kinech lze rozdělit podle dále uvedeného schématu. V souvislosti s ním je však třeba se zmínit také o tom, že první zvukové záznamy byly analogové (týká se jak fotografických, tak i magnetických záznamů) a nyní jsme svědky prosazování digitálních záznamů. Digitální systémy využívají také fotografického záznamu nebo zmíněných CD či DVD disků. Dále je třeba poznamenat, že první zvukové záznamy byly jednokanálové - monofonní. Znamená to, že zvuk je v kině reprodukován jedinou reproduktorovou soustavou umístěnou za, nebo pod promítací plochou. V souvislosti se zavedením širokoúhlých filmů začala být používána vícekanálová, stereofonní a ambiofonní reprodukce zvuku ( ambio či surround obklopení). Cílem bylo vytvoření zvukové atmosféry vtahující diváky účinněji do děje a poskytující jim hlubší audiovizuální zážitky. Ke stereofonní a ambiofonní reprodukci zvuku v kinech slouží reproduktorové soustavy umístěné na levé a pravé straně promítací plochy, v jejím středu a dále pak několik efektových reproduktorů nacházejících na bočních stěnách hlediště a vzadu. Toto uspořádání umožňuje, aby zvuk "sledoval" dění na promítací ploše a umožňuje vytvářet i zvukovou atmosféru okolí". Reproduktorové soustavy musí být napájeny odlišnými signály, které odpovídají poloze zdrojů zvuku promítaných na plátně nebo nacházejících se i mimo ně. Divák tak kupříkladu může zprava slyšet hluk motoru přijíždějícího auta, vůz se objeví na pravé straně promítací plochy, přejede ji a zmizí za jejím levým okrajem. Zvuk motoru přitom sleduje projíždějící vůz a vlevo postupně doznívá. Jestliže je na plátně deštivá scéna, mohou zvuky padajícího deště obklopovat diváky ze všech stran a podobně. 82

87 Způsoby záznamu Charakteristiky analogový hustotní jednostopý monofonní fotografický plochový jednostopý monofonní dvoustopý monofonní (vícekanálový) ambiofonní analogový jednostopý jednokanálový monofonní magnetický vícestopý vícekanálový ambiofonní digitální vícekanálový ambiofonní fotografický digitální CD disk vícekanálový ambiofonní na separátním nosiči tabulka Schéma systémů užívaných pro záznam a reprodukci zvuku v kinech. Fotografické (optické) monofonní, analogové záznamy zvuku. Monofonní fotografický záznam zvuku na filmových kopiích se, jak již bylo uvedeno, stal prvním systémem používaným pro ozvučení filmů. V principu se jedná o převedení elektrických signálů reprezentující akustické signály ( zvuky ) buď na měnící se optické hustoty zaznamenané na promítaném filmu (hustotní záznam) nebo na stálou optickou hustotu, která však má v místě, kde je při reprodukci záznam snímán, plochu měnící se v rytmu zvukového signálu (plochový záznam). Následně, při promítání, se tyto hustoty zaznamenané na filmu převádějí na elektrický signál, kterým je po zesílení napájena reproduktorová soustava v hledišti kina. Fotografický zvukový záznam na filmu je u formátu 35 mm umístěn jako podélný pruh (zvuková stopa) na plochu mezi obrazem a perforací. U formátu 16 mm byla jedna z původních řad perforace vypuštěna a zvuková stopa byla umístěna na jejím místě. Poloha fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích šíře 35 a 16 mm je patrná z obr. Obr. Umístění analogového optického (fotografického) záznamu zvuku na filmu šíře 35 a 16 mm. 83

88 První fotografické zvukové záznamy byly hustotní - jejich základem byly změny optické hustoty (průsvitnosti) záznamu. Nevýhodou byla nutnost velmi přesně dodržovat zejména podmínky laboratorního zpracování tak, aby při kopírování a vyvolávání nedocházelo k degradaci hustot a následně ke zkreslení reprodukce zvuku. V dnešní době se s hustotními záznamy můžeme setkat již jen u archivních filmů. Později byly nahrazeny plochovými záznamy a to buď jedno, nebo vícestopými. V této souvislosti stojí za zmínku, že plochové i hustotní analogové záznamy jsou kompatibilní a lze je reprodukovat na stejném zařízení. Plochové fotografické záznamy zvuku jsou znázorněny na obrázku. Obr.. Jednostopý a dvoustopý plochový analogový fotografický záznam zvuku na filmové kopii Magnetické, analogové, monofonní a stereofonní záznamy zvuku na filmových kopiích. Systémy magnetického záznamu zvuku byly, jak jsme se již zmínili, zavedeny zejména v souvislosti s nástupem panoramatického a širokoúhlého filmu a potřebou stereofonní reprodukce zvuku. Nebyl to však důvod jediný. Kvalita zvukové reprodukce totiž závisí na některých technických parametrech jeho záznamu a reprodukce a to zejména kmitočtovém rozsahu (schopnosti rovno-měrně přenášet vysoké a nízké tóny), dynamice (možném rozsahu hlasitosti), zkreslení a odstupu užitečného signálu od šumu. Kvalita fotografického záznamu zvuku na filmu v jeho původní podobě je, mimo jiné, omezena rychlostí posunu filmového pásu při záznamu a reprodukci zvuku, rozlišovací schopností filmových materiálů a technickou kvalitou všech dalších prvků technologického řetězu. V padesátých létech se zdálo, že fotografický záznam již dosáhl vrcholu svých možností. Byl proto zaveden magnetický záznam zvuku na filmových kopiích, který kromě možnosti stereofonie a ambiofonie, zlepšil i kvalitu zvukové reprodukce. Magnetický zvukový záznam je založen na stejném principu, který se uplatňuje u magnetofonů. Na hotovou filmovou kopii se nanáší jeden nebo více pruhů (stop) laku, který obsahuje magneticky aktivní částice, většinou oxidy železa. Na tyto magnetické stopy se pak zaznamenávají analogové zvukové záznamy. Magnetický záznam zvuku našel uplatnění jako stereofonní či ambiofonní (širokoúhlé filmy Cinema Scope nebo panoramatické filmy šíře 70 mm ) i jako monofonní (u filmů šíře 16 mm). Magnetický záznam zvuku na filmových kopiích však má i některé nevýhody. Výroba filmových kopií s magnetickým zvukovým záznamem totiž vyžaduje další náročné technologické operace (nanášení magnetických stop na každou filmovou distribuční kopii a ještě nahrávání zvuku), které výrobu značně prodražují. Další nevýhodou je skutečnost, že magnetický zvukový záznam je v praktických podmínkách zranitelný. Dostane-Ii se totiž kopie při dopravě nebo manipulaci do magnetických polí elektrických motorů či transformátorů, mohou tato pole magnetický záznam zvuku poškodit. Proto je možné konstatovat, že byl tento způsob zvukového záznamu nahrazen novými, zdokonalenými způsoby fotografického záznamu a reprodukce zvuku. 84

89 Optický ( fotografický ) stereofonní a ambiofonní analogový záznam zvuku. V předchozích odstavcích jsme se zabývali monofonním fotografickým záznamem zvuku na filmových kopiích a také magnetickým záznamem. Zmínili jsme se o nevýhodách magnetického záznamu a konstatovali, že fotografický zvukový záznam zdánlivě dosáhl vrcholu možností. Technický vývoj však pokračoval. Došlo k razantnímu zlepšení mikrosenzitometrických vlastností filmových materiálů, zejména jejich schopnosti zaznamenávat jemné detaily a to vedlo také ke zlepšení kvality mofonního fotografického záznamu. Vyvíjely se technické postupy a zařízení. Tohoto vývoje využila firma Dolby Laboratories a koncem sedmdesátých let zavedla pro kina systém analogového, fotografického záznamu a reprodukce zvuku, který umožnil nejen stereofonii a ambiofonii, ale zlepšil také základní technické parametry reprodukce a to kmitočtový rozsah, možnost věrněji reprodukovat velmi hlasité a velmi tiché zvuky bez šumového pozadí, s malým zkreslením a s větším odstupem užitečného signálu od šumu. Tento systém využívá analogového fotografického (optického) záznamu na filmových kopiích, je čtyřkanálový a nazývá se DOLBY STEREO "A". Uvedený způsob reprodukce zvuku se také označuje 3.1. (1) nebo tři kanály s reproduktorvými soustavami za promítací plochou - levý, prostřední a pravý, jeden kanál pro "zvuky okolí" a jeden kanál pro reprodukci hlubokých tónů ( subbas ). Zvuky "okolí" jsou kupříkladu šumění listí, hluk ulice a podobně. Přirozeného znění zvuků okolí je dosaženo jejich časovým zpožděním tak, aby k divákům v hledišti kina přicházely současně jak zvuky od promítací plochy, tak i "zvuky okolí". Navíc jsou za promítací plochou umístěny subbasové reproduktorové skříně, kterými se reprodukují velmi hluboké zvuky. Někdo by se mohl domnívat, že umístění subbasových skříní na jednom místě nemá logiku a že je tím narušena ambiofonie. To by však byl omyl. Lidský sluch totiž, v důsledku poměrně malé vzdálenosti obou uší a velké délce vlny hlubokých tónů, není schopen určit, z kterého místa (směru) k posluchači hluboké tóny přicházejí. Poslech hlubokých tónů má tedy vždy, i v reálných podmínkách, ambiofonní charakter. Obrázek. znázorňuje rozmístění reproduktorových soustav systému DOLBY STEREO v kině a také blokové schéma reprodukčního zařízení. Systém DOLBY STEREO využívá, jak jsme se již zmínili, optický (fotografický) záznam na filmových kopiích. Tento záznam je analogový, plochový a dvoustopý, přičemž v každé z obou stop může být jiný signál tak, jak je znázorněno na obrázku. 85

90 Obr.Detail fotografického, analogového dvoustopého záznamu zvuk na filmové kopii DOLBY STEREO. Čtyři vstupní signály jsou do dvou stop zakódovány tak, že v levé stopě je signál pro levou soustavu reproduktorů a v pravé pro pravou. Záznam pro střední reproduktorovou soustavu je v obou stopách a je shodný. Do obou stop jsou zaznamenávány i zvuky okolí, které však mají oproti záznamům pro střed opačnou fázi. Zvuk pro reprodukci systémem DOLBY STEREO se při výrobě filmu snímá a míchá čtyř kanálově. Míchání zvuku je odborný výraz pro postup používaný při ozvučování filmů. Směšují se při něm jednotlivé složky filmového zvuku, to je dialogy, hudba, ruchy a zvukové efekty. Zároveň režisér filmu a mistr zvuku stanoví jak a odkud má divák ambiofonně reprodukované zvuky slyšet. Jak a do kterých stop fotografického záznamu mají být zvuky zaznamenány, určuje kodér DOLBY STEREO. Výsledkem je míchačka na magnetickém nosiči. Ta se následně přepíše na negativ zvuku se dvěma zakódovanými fotografickými stopami, který slouží jako jeden z výchozích materiálů pro výrobu distribučních filmových kopií. Budiče zvuku promítacích strojů pro DOLBY STEREO jsou dvoustopé a snímají každou stopu zvlášť. Oba signály se vedou do kinoprocesoru DOLBY, který je srdcem systému v kině. Kinoprocesor signály zesílí, dekóduje, kmitočtově vyrovná a rozdělí je na čtyři. Těmito signály se po zesílení napájejí jednotlivé reproduktorové soustavy. Dekodér zároveň odděluje nejnižší kmitočty, kterými se napájejí subbasové reproskříně. Za dekodérem má kinoprocesor mnoha pásmové ekvalizéry ( ekvalizér - vyrovnávač ) pro každou reproduktorovou soustavu k přizpůsobení reprodukce zvuku akustickým vlastnostem konkrétního kina. Výsledný zvuk v kině pak zní stejně jako v míchací hale filmového studia, tedy tak, jak jej vytvořili režisér a mistr zvuku. Systém DOLBY STEREO dále pro zlepšení kvality reprodukce využívá redukce šumu DOLBY "A". Výhodou systému DOLBY STEREO je skutečnost, že je slučitelný - kompatibilní s monofonním záznamem. Znamená to, že filmové kopie mohou být bez jakýchkoliv problémů promítány i v kinech, která aparaturu DOLBY STEREO nemají a že v kinech s touto aparaturou lze reprodukovat zvuk i z kopií s monofonním zvukovým záznamem (samozřejmě pouze monotónně). Přestavba běžného kina pro reprodukci zvuku systémem DOLBY STEREO je relativně levná a kromě ambiofonie přináší podstatné zlepšení kvality reprodukce zvuku. V důsledku toho se značně rozšířil. Ve světě je dnes tímto systémem vybaveno několik desítek tisíc kin a má jej i většina kin v České republice. Kina vybavená systémem DOLBY STEREO musí mít oprávnění firmy Dolby Laboratories, která dbá o dobré jméno svého systému a kina jsou proto pod kontrolou techniků vyškolených touto firmou. Vývoj analogového, fotografického systému záznamu a reprodukce zvuku v kinech u firmy Dolby Laboratories pokračoval a v roce 1986 byla zavedena jeho zdokonalená verze nesoucí označení DOLBY STEREO SR. Symbol "SR" je zkratkou slov Spectral Recording, která vyjadřují schopnost systému zaznamenávat a reprodukovat celé pole slyšitelného spektra od nejnižších tónů po nejvyšší a od nejtišších zvuků po nejhlasitější. Oproti staršímu systému DOLBY A má rozšířenou dynamiku a může v kinech reprodukovat jak zvuky velmi tiché (šumění listí), tak i velmi hlasité (plný zvuk orchestru, start letadla, výbuchy a podobně). Zvuky jsou reprodukovány čistěji, řeč je srozumitelnější, reprodukce je průzračná, neboť DOLBY STEREO SR lépe odstraňuje základní šum. DOLBY STEREO SR je plně slučitelný s DOLBY STEREO A, stejně jako s monofonním fotografickým záznamem. 86

91 Digitální optické (fotografické) systémy záznamu a reprodukce zvuku v kinech Digitální systémy DOLBY Digitalizace obrazu, zvuku a nejrůznějších dat je vývojovým trendem současnosti. Přináší totiž podstatné zvýšení informační kapacity. Je proto zcela přirozené, že se prosazuje i při ozvučování filmů. Průkopníkem v této oblasti je opět firma Dolby Laboratories, která nalezla technické řešení kombinující výhody fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích s výhodami digitálního záznamu. V roce 1992 zavedla systém, který nese název DOLBY STEREO SR * D ( D - digital ) a vyznačuje se vysokou kvalitou reprodukce. K redukci datových toků využívá kompresi dat. Data jsou zakódována a fotograficky zaznamenána v oddělených blocích na plošky filmu tvořící hrázky mezi jednotlivými perforačními otvory. Je skutečností, že povrch filmového pásu mezi perforací je při promítání a dalších manipulacích s filmovými kopiemi mechanicky značně namáhán (dochází k jeho oděru) a hrozí nebezpečí poškození či znehodnocení záznamu. Pro jednotlivé elementy (pity) digitálního záznamu proto firma Dolby Laboratories zvolila poměrně značnou velikost a filmové kopie mají kromě digitálního záznamu ještě analogový zvukový záznam DOLBY STEREO SR. Je-Ii digitální záznam v některém místě filmové kopie poškozen natolik, že část dat chybí, kinoprocesor DOLBY závadu rozpozná a automaticky přepne reprodukci zvuku na analogový záznam. Jakmile se tok digitálních dat obnoví, procesor je opět začne využívat. Umístění a forma fotograficky zaznamenaných elementů nesoucích digitální záznam DOLBY STEREO SR * D je zřejmé z obrázku č. 22. Z obrázku je patrné, že filmová kopie je opatřena i analogovým záznamem zvuku DOLBY STEREO SR. Pity digitálně zaznamenávající zvuk Obr. Digitální fotografický záznam zvuku na filmové kopii DOLBY STEREO SR * D Digitální, stereofonní, fotografický záznam DOLBY STEREO SR * D má šest kanálů. Oproti popsaným analogovým systémům DOLBY ie reprodukce "zvuků okolí" rozdělena na pravou a levou. Šestý kanál slouží pro subbasové reproduktorové skříně. Tento způsob reprodukce se proto označuje 3.2 (1) nebo 5.1. Promítací stroje musí být opatřeny digitálními budiči zvuku a digitální dekodérem zapojeným před kinoprocesor DOLBY. Digitální stereofonní systémy ozvučení DOLBY jsou natolik úspěšné, že pronikly i do ozvučení domácích prostorů v souvislosti se zavedením tak zvaného Domácího kina. V tomto případě se ve většině případů jedná o ambiofonní ( surround ) ozvučení 5.1. K dekódování digitalizovaného zvuku v domácích kinech se používá procesor Dolby Prologic. V této souvislosti stojí za připomenutí, že systémy domácího kina jsou určeny k ozvučení relativně malých prostorů obývacích pokojů. Pro větší prostory, kupříkladu hlediště kin, se nehodí. V roce 1999 firma Dolby Laboratories zavedla další, zdokonalenou verzi digitálního záznamu a reprodukce zvuku, která nese označení DOLBY STEREO DIGITAL SURROUND * EX. ("EX"- extended - rozšířené) Tento systém má 7 zvukových kanálů, přičemž k reprodukci "zvuků okolí" slouží tři z nich ( levý postranní, zadní a pravý postranní). Do obdobných tří skupin jsou také rozděleny reproduktory obklopující hlediště. Tato verze se proto označuje 3.3 (1) nebo 6.1. Schéma umístění reproduktorů DOLBY STEREO DIGITAL SURROUND * EX je na obr.. 87

92 obr. Rozmístění reproduktorů DOLBY STEREO DIGITAL SURROUND * EX v hledišti kina Překlad použitých pojmů: SURROUND LINKS SURROUN RECHTS SURROUND HINTEN zvuky okolí zleva zvuky okolí zprava zvuky okolí zezadu Digitální zvukový systém Sony SDDS Digitální zvukové systémy vyvinuté firmou Dolby Laboratories však v oblasti reprodukce filmového zvuku nemají výsadní postavení. Obdobný systém vyvinula japonská firma SONY a dodává jej pod označením SDDS (zkratka Sony Digital Dynamic Sound ). Filmové kopie se záznamem SDDS mají dva stejné optické ( fotografické ) digitální záznamy na plochách mezi oběma okraji filmu a děrováním. Protože se tyto stopy nacházejí na okrajích pásu, tedy v místech kde dochází ke zvýšenému opotřebení (odírání) filmu, je záznam zdvojen. Projektory pro reprodukci systému SDDS jsou vybaveny dvěma snímači a procesor využívá digitální data z té stopy, která je má kompletní, případně je doplňuje daty z protější stopy. Velikost jednotlivých elementů digitálního záznamu SDDS je značně menší, nežli u záznamů DOLBY. Elementy jsou tedy zranitelnější. Naproti tomu je systém SDDS osmi kanálový, přičemž za promítací plochou jsou reproskříně pro 5 kanálů a to levý, levý střední, prostřední, pravý střední a pravý. Za promítací plochou jsou také reproskříně subbasové. Reprodukce "zvuků okolí" se děje dvěma kanály - levým a pravým. Způsob ambiofonní reprodukce SDDS se tedy označuje 5.2 (1). Nebo 7.1. Také filmové kopie se zvukovým záznamem SDDS mají analogový fotografický záznam DOLBY STEREO SR, jsou použitelné i v kinech s monofonní reprodukcí a v kinech se zařízeními pro reprodukci analogových záznamů DOLBY. Analogový záznam na kopiích také, stejně jako u systémů DOLBY, prakticky "zálohuje" reprodukci zvuku v případech, kdy je digitální záznam značně poškozen. DTS - digitální stereofonní ( ambiofónní ) zvukový záznam na odděleném nosiči. Jiné řešení digitálního ambiofónního ozvučení filmů zvolila skupina firem, mezi nimiž lze uvést MGM, Universal Studio a Macushita. Systém nese označení DTS ( Digital Theater Sound ). Jako oddělených nosičů zvukového záznamu využívá speciálních kompaktních disků typu CD-ROM ( ROM - z angl. Read Only Memory - snímání již zaznamenaných dat ).Časového souladu mezi promítaným obrazem a reprodukovaným zvukem se dosahuje pomocí úzké synchronizační stopy zaznamenané 88

93 fotograficky na filmovou kopii mezi obraz a analogový zvukový záznam. Systém DTS má šest kanálů a označuje se symbolem 3.3 (1) nebo 6.1. Jeho výhodou je možnost reprodukovat s jedinou filmovou kopií různé jazykové zvukové verze. Z výše uvedeného je zřejmé, že situace v oblasti digitálního ozvučení filmů je komplikovaná, probíhá obchodní konkurenční boj mezi různými firmami a systémy. Technická dokonalost všech systémů z hlediska filmového diváka je vysoká. O tom, zda budou existovat vedle sebe či zda se některý systém dominantně prosadí, rozhodne obchodní politika zmíněných firem a provozní výhody. V současné době se v praxi můžeme setkat s filmovými kopiemi, které jsou vybaveny pro reprodukci prakticky všech druhů výše uvedených záznamů (analogový záznam DOLBY STEREO SR, digitální záznam DOLBY STEREO SR*D, digitální záznam SDDS a synchronizační stopa pro DTS). Na obrázku. je znázorněno schéma filmového pásu šíře 35 mm se všemi druhy optického (fotografického) záznamu včetně synchronizační stopy DTS. Obr. Umístění různých zvukových záznamů na 35 mm filmové kopii V tabulce. jsou informace o technických parametrech různých druhů záznamů zvuku na filmových kopiích 89

94 Digitální ambiofónní reprodukce zvuku systému UHDTV Technický vývoj i v oblasti záznamu a reprodukce zvuku pokračuje. Jeden z vývojových směrů může naznačovat zvukový systém, který vyvinula japonská společnost NHK v rámci vývoje UHDTV (Ultra High Definition Television televize s ultra vysokým rozlišením). Pro tento systém se používá rovněž označení Super-Hi Vision SHV). Tento systém má 22 zvukových kanálů a 2 basové kanály ( 22.2 ). Jeho reprosoustavy v jsou auditoriu uspořádány ve třech vrstvách. Schéma uspořádání reprosoustav je znázorněno na obr. Obr.. Multikanálový zvukový systém UHDTV rozmístění reproduktorových soustav v hledišti digitálního kina Překlad pojmů: Upper layer horní vrstva Middle layer střední vrstva Lower layer dolní vrstva LFE nízkofrekvenční efektové kanály front přední část hlediště rear zadní část hlediště Vzhledem k velkému počtu kanálů je záznam a míchání zvuků mimořádně pracný a náročný úkol. Pro zmírnění těchto problémů byly vyvinuty různé systémy určené k výrobě zvuku. Jedním z nich je 22 kanálový mikrofon, který sestává z 22 všesměrových mikrofonů oddělených akustickými přepážkami a umístěných v kouli o průměru 60 cm. Tyto mikrofony jsou doplněny ještě dvěma dodatečnými všesměrovými mikrofony sloužícími k zachycení nízkofrekvenčních zvukových efektů ( LFE ) přicházejících zprava a zleva. Pomocí této soustavy mikrofonů lze jednodušeji zachycovat zvukové pole 3D. Obr..Multikanálová sestava mikrofonů pro záznam zvuků určených k reprodukci zvuku systémem Celý systém UHDTV ( SHV ) zatím existuje pouze ve stadiu vývoje. Je otázka, zda se prosadí do praxe. V každém případě však naznačuje, jaké jsou technické trendy a kterými směry se pravděpodobně bude ubírat technický rozvoj záznamu a reprodukce obrazu i zvuku v blízké i vzdálenější budoucnosti. 90

95 ELEKTRONICKÁ POSTPRODUKCE Postprodukce je pojem, se kterým se setkáváme zejména v souvislosti s tvorbou a výrobou audiovizuálních programů. Původním smyslem tohoto slova je označení té fáze výroby filmových a televizních programů, která následuje po nasnímání obrazu a zvuku. Zahrnuje střih obrazu, míchání, střih a synchronizaci zvuku, výrobu triků a speciálních efektů. Někdy se k označení prací souvisejících s postprodukcí můžeme, zejména ve filmové branži, setkat také s názvem dokončovací práce. V praxi však obvykle natáčení a postprodukce obrazu a zvuku probíhá, v zájmu urychlení prací a snížení výrobních nákladů, nikoliv až po dokončení natáčení, ale již v jeho rámci. Informační systémy používané při postprodukci Okrajová ( perforační ) čísla Postprodukční práce byly součástí technologického řetězu výroby filmů od samého počátku kinematografie. Stejně jako v ostatních oborech lidské činnosti, se také postprodukční práce prováděly za pomoci technologií a technických prostředků, které byly v daném období k dispozici. Podmínkou pro úspěšný průběh postprodukčních prací je existence vhodného informačního systému umožňujícího přesnou identifikaci kteréhokoliv obrazového pole na filmovém pásu vzniklého při natáčení. Prvním informačním systémem nezbytným pro identifikaci kteréhokoliv obrazového pole natočeného ve filmové kameře a použitého v pracovní kopii dokončovaného filmu, se stal systém využívající tak zvaná okrajová, perforační, či stopová čísla. Tato čísla jsou nakopírována podél okraje filmového negativu na ploše mezi okrajem filmového pásu a vnější hranou perforace 35 mm filmu (odtud označení perforační čísla). Dále pak mezi perforačními otvory 35 mm filmu a mezi perforací filmu šíře16 mm. Čísla posloupně narůstají a na filmu šíře 35 mm se opakují po každých 16 obrazových polích ( tedy po každé jednotlivé anglické stopě - odtud označení stopová čísla ). Film široký 16 mm je má po každých 20 obrazových polích ( tedy po 1 polovině anglické stopy ). Všechny snímací filmy se okrajovými čísly opatřují už při jejich výrobě a to tak, že se exponují na okraj filmu pomocí expozičního zařízení, které je součástí stroje vyrážejícího do filmového pásu perforaci. Perforační čísla jsou čitelná až po vyvolání filmu. Pět nebo sedm číslic tvořících jedno perforační číslo se v pravidelných intervalech a v číselné posloupnosti pravidelně mění. Perforačními a kódovými čísly v latentní ( skryté ) podobě jsou opatřeny všechny snímací filmy ( viz obr. č. 27. ) Obr. Perforační ( stopové ) číslo na filmu šíře 35 mm Výhodou těchto perforačních čísel je zejména skutečnost, že jsou rozpoznatelná pouhým zrakem (maximálně posíleným lupou) a k jejich čtení nejsou zapotřebí žádné další technické prostředky. Jejich nevýhodou je nemožnost zapojení jakékoliv automatizace. 91

96 Jiný způsob, který slouží k aplikaci čísel na okraj filmu, se velmi často uplatňuje v komerčních filmových laboratořích. Jedná se o tiskovou metodu, při níž se k tisku na film obvykle používá potiskovací barva. Toto číslování nesmí interferovat s perforačními čísly pořízenými výrobcem a proto se v laboratořích tiskne na protější okraj filmu. Za normálních okolností se jak snímací materiály, tak i jejich pracovní kopie číslují identicky, pro pozdější postprodukční zpracování obou. Identické laboratorní číslování se rovněž s výhodou používá při střihu a zpracování oddělených nosičů obrazu a magnetického záznamu zvuku. Okrajová čísla na filmu KEYKODE ( klíčový kód ) V roce 1990 byl zaveden nový způsob číslování okrajů, tak zvaný KEYKODE, tedy Klíčový kód, který se používá u všech snímacích filmů. Nový systém má, kromě obvyklých, lidským zrakem čitelných perforačních čísel, ještě tatáž čísla zakódovaná do čárového kódu ( barkódu ), který lze odečítat pomocí skenerů, tedy technických prostředků sloužících k přenosu informací do počítačů. KEYKODE díky tomu umožňuje automatizaci některých prací souvisejících s postprodukčním zpracováním. (Obdobné skenery čárových kódů se kupříkladu používají na pokladnách supermarketů.). Uspořádání informací KEYKODE nacházejících se v okraji filmu je znázorněno na obr., Výhodou klíčového kódu je již zmíněná skutečnost, že obsažené informace lze pomocí skenerů přenášet do počítačů a značnou část prací souvisejících s postprodukčním zpracováním, jako kupříkladu výpisy čísel KEYKODE obsažených ve filmových kotoučích, či vyhledávání zadaných perforačních čísel a úseků filmu, zautomatizovat, urychlit a zlevnit. Za výhodu lze považovat také to, že lidským zrakem čitelná perforační čísla na filmu zůstávají zachována a v případě potřeby je lze využít kupříkladu ke kontrole. Další výhodou klíčového kódu je možnost přiřadit k informacím, které nese klíčový kód ještě časový kód Time Code, kterému se budeme věnovat v dalším odstavci. K přiřazení časového kódu ke klíčovému kódu obvykle dochází při převodu ( přepisu ) optického obrazu z filmu do elektronické podoby. Časový kód pak umožňuje sestřih a propojení obrazů zaznamenaných na filmu s obrazy nasnímanými digitálními kamerami či vygenerovanými na počítačích. Časový kód tak významným 92

97 způsobem přispívá k propojení klasických filmových technologií s perspektivními elektronickými technologiemi a umožňuje využití předností obou systémů. Nevýhodou klíčového kódu je skutečnost, že jím jsou filmy opatřovány již při jejich výrobě a že tedy nemůže obsahovat aktuální informace, jako je kupříkladu datum a hodina záznamu, číslo filmu, číslo záběru a podobně. (Tyto informace bývají u klasických filmových technologií zaznamenávány na známé klapky, které jsou snímány filmovou kamerou na začátku každého záběru.) Z tohoto hlediska je podstatně dokonalejší časový kód (Time Code), který byl zaveden v souvislosti s elektronickým záznamem obrazu. Časový kód Time Code Ke značnému technickému pokroku v oblasti postprodukčních prací došlo po nástupu televize a zejména po zavedení magnetického záznamu obrazu. I když se původně jednalo o analogovou techniku a analogové systémy, vynutila si situace zavedení, svým způsobem výjimečného, elektronického informačního systému, kterým se stal časový kód - Time Code. Časový kód je soubor čísel, většinou generovaných již ve snímací kameře a zobrazovaných na ploše obrazu v průběhu jeho postprodukčního zpracování. Časový kód rovněž umožňuje identifikaci kteréhokoliv obrazového pole a obsahuje i další, zejména časové informace. Ze všech sfér filmového a televizního záznamu obrazu a zvuku pravděpodobně žádná jiná nepřinesla do elektronické postprodukce větší pokrok než časový kód. Časový kód byl původně vyvinut za účelem střihu videopásků, ale brzy se rozšířil také do oblasti společné synchronizace vícestopých zvukových rekordérů a videotechnických zařízení, do postprodukčního zpracování televizních programů a stejně tak do oblasti ozvučování a synchronizace zvuku s obrazem. Časový kód sestává z dvojic čísel sestavených do skupin, které reprezentují hodiny, minuty, sekundy a obrazová pole, jako kupříkladu 01:20:17:06. Čítač počítá každých 60 sekund jako jednu minutu a každých 60 minut jako jednu hodinu. Elektronické snímací kamery jsou vybaveny generátory časového kódu a jeho čítači jsou vybavena všechna další potřebná zařízení. Časový kód se přenáší a ukládá na paměťová média společně s obrazem a v masovém měřítku se využívá při všech postprodukčních pracích. Výhody časového kódu jsou natolik významné, že se vyskytly snahy o jeho zavedení i do klasických filmových technologií. Problém, který se nepodařilo překonat, byla nutnost vybavit generátory časového kódu a příslušnými expozičními zařízeními všechny nové i existující filmové kamery tak, aby mohly být aktuální časové kódy exponovány na filmové negativy přímo při natáčení. Tohoto úkolu se ujali někteří výrobci filmových kamer, konkrétně kanadská firma Aaton vyrábějící 16 mm filmové kamery, která vyvinula tak zvaný Aaton kód a také německá firma ARRI, která přišla s konkurenčním kódem Arri. Oba tyto kódy se však prosadily jen v omezeném rozsahu. Ke komplexnímu zavedení časového kódu do ryze filmových technologií však nestačí vybavit jen filmové kamery. Další, vynucené investice totiž přinášela potřeba vybavit příslušnými snímači časového kódu i řadu dalších zařízení používaných při postprodukčním zpracování filmů, jako jsou barevné analyzátory, převíjecí stoly, stahovací stoly, a případně i filmové kopírky, vyvolávací stroje a další zařízení. Takovýto komplexní projekt zavedení časového kódu do technologie filmové výroby však byl technicky a finančně natolik náročný, že k jeho realizaci nedošlo. Jen částečnou a nedokonalou náhradou časového kódu je klíčový kód, který jsme popsali v jednom z předchozích odstavců. 93

98 Současné technologie používané při výrobě filmů a audiovizuálních programů Při současném stavu techniky a technologií při výrobě filmů a audiovizuálních programů použít v zásadě čtyři technologické postupy, z nichž každý má určité výhody a nevýhody a které se v praktických podmínkách často i kombinují. Mezi tyto technologické postupy lze zařadit: klasický filmový technologický postup se střihem on-line filmový technologický postup s elektronickým střihem off-line postprodukční technologii digitální intermediát technologii ryze elektronického - digitálního snímání a postprodukčního zpracování obrazu a zvuku Klasický filmový technologický postup se střihem on-line Tento postup se používá od samého počátku kinematografie. Při tomto technologickém postupu se primární záznam obrazu provádí filmovou kamerou na snímací negativní filmový materiál. Po jeho fotochemickém zpracování ( vyvolání ) ve filmové laboratoři vznikne originální negativ. Originální negativ je výchozím materiálem pro veškeré další postprodukční práce. Vyznačuje se vysokou kvalitou a velmi vysokou informační kapacitou ( vysokou mírou rozlišení ). Obraz je na originálním negativu zaznamenán analogově a každé obrazové pole originálního negativu tedy obsahuje úplné obrazové informace. Z vyvolaného originálního negativu se ve filmové laboratoři co nejdříve vyrobí tak zvaná kopie denní práce, tedy kopie originálního filmového materiálu natočeného během jednoho natáčecího dne. Kopie denní práce slouží jednak pro kontrolu kvality nasnímaného materiálu a jednak jako výchozí materiál pro další postprodukční zpracování, zejména pro umělecký střih. Při klasickém technologickém postupu se střihem on-line slouží jako informační systém pro postprodukční práce perforační ( stopová ) čísla doplněná informacemi zaznamenávanými na známých klapkách, které jsou nasnímány na začátku každého záběru. Postprodukční práce, zejména střih, se provádějí on-line, tedy v přímé lince - na filmu. Znamená to, že se skutečně (nůžkami) stříhají (a následně slepují) úseky filmového pásu. Střih on-line probíhá ve dvou fázích. V první fázi se provádí umělecký střih ( vzniká při něm pracovní kopie serviska ) a ve druhé fázi technický střih ( podle servisky se stříhá stahuje originální negativ a to eventuálně včetně duplikátních negativů nesoucích filmové triky a speciální efekty). Umělecký střih provádí střihač, který je členem tvůrčího štábu. Ke střihu obrazu a synchronizaci obrazu a zvuku se používají střihací stoly opatřené matnicí pro projekci obrazu a, nejčastěji magnetickými, zvukovými zařízeními. Při uměleckém střihu se stříhají kopie denních prací. Na okrajích jednotlivých záběrů použitých v servisce musejí být perforační čísla překopírovaná z originálních negativů. Při tomto střihu se upravují délky záběrů, záběry se řadí do pořadí předepsaného scénářem a jednotlivé záběry se slepují do jednoho pásu. Zároveň s obrazem se stříhají a synchronizují doprovodné zvuky. Výstupem uměleckého střihu je pracovní kopie serviska, podle níž se v další etapě, při technickém střihu originálních negativů denních prací, vybírají právě ty synchrony ( záběry ), jejichž kopie umělecký střihač zastřihl do servisky. 94

99 Technický střih je další fází střihu on-line. Někdy také bývá označován jako stahování negativu. Provádí se v technické střižně, tj. na pracovišti, které je obvykle součástí filmových laboratoří. Jako podklad pro technický střih slouží pracovní kopie serviska, kterou připravil umělecký střihač. Při technickém střihu se podle perforačních čísel vyhledávají, vybírají a slepují právě ty úseky originálních negativů, jejichž kopie umělecký střihač použil v servisce. Výsledným produktem technického střihu je sestřižený originální negativ, který je výchozím materiálem pro všechny další práce. Klasický filmový technologický postup se střihem on-line je zdlouhavý a pracný. Ustupuje a je nahrazován efektivnějšími a technicky dokonalejšími postupy, které jsou i součástí nových, progresivních technologických postupů. Filmový technologický postup s elektronickým střihem off-line Také při tomto technologickém postupu se primární záznam obrazu provádí filmovou kamerou na snímací negativní filmový materiál. Po jeho fotochemickém zpracování ( vyvolání ) ve filmové laboratoři vznikne originální negativ. Poté se obraz z originálního negativu pomocí filmového snímače telecine převede přepíše do elektronické podoby a zaznamená na vhodný nosič. Tento přepis je pouze přepisem pracovním a z ekonomických důvodů se děje s rozlišením SD ( standard definition ). V důsledku toho je kvalita obrazu jen na úrovni standardních televizních systémů (NTSC, PAL či SECAM) a přepis je použitelný pouze k pracovním účelům. Elektronická verze přepsaného obrazu se následně přenese do paměti výkonného počítače vybaveného vhodnými programy. Ty pak umožní elektronické postprodukční zpracování vznikajícího audiovizuálního díla. Postprodukčním zpracováním se v tomto případě rozumí zejména umělecký střih a synchronizace obrazu a zvuku prováděný uměleckým střihačem obdobně, jako v případě klasické filmové technologie. Vzhledem k tomu, že se tento elektronický střih provádí na počítačové stanici mimo hlavní zpracovatelskou filmovou výrobní linku, užívá se pro něj označení střih off line. Informačním systémem, který se při těchto pracech používá, je časový kód ( Time code ) doplněný o klíčový kód ( Keycode ) nasnímaný z výchozího materiálu, tj. originálního negativu. Elektronický střih off-line střihačům značně urychluje a zjednodušuje práci a přináší jim i řadu dalších výhod. Střihač může zároveň vidět obraz několika záběrů, ze kterých si může vybírat a se záběry může jednoduše manipulovat. Může je posouvat dopředu nebo nazpátek, měnit jejich délku, operativně je vkládat do stříhaného díla, případně je snadno vyjímat a provádět s nimi i takové manipulace, které jsou při střihu filmových pásů nemyslitelné. Výsledným produktem střihu off-line je jednak videozáznam sestřiženého audiovizuálního díla, který je obdobou klasické filmové kopie - servisky a jednak tak zvaná střihací listina EDL ( Edit Decision List) obsahující soubory dat ( časové a klíčové kódy ), které jsou zapotřebí pro provedení technického střihu ( stažení ) originálního negativu. Po dokončení elektronického střihu je střihací listina EDL dodána do technické střižny a podle ní se klasickým filmovým způsobem pořídí (sestřihne či stáhne) sestřižený originální negativ. Všechny další výrobní kroky se pak provádějí zavedenými filmovými technologiemi. Elektronický střih off-line značně urychlil a zefektivnil práci uměleckých střihačů. Četnost jeho využití roste. Metody elektronického střihu byly převzaty i dalšími dvěma progresivními technologiemi, kterými se budeme podrobněji zabývat v dalších odstavcích. 95

100 Postprodukční technologie Digitální intermediát Nejprve bychom si měli vysvětlit, co ve filmové branži pojem Intermediát znamená. Nahlédneme-li do anglicko českého slovníku zjistíme, že protějškem anglického slova Intermediate je české slovo meziprodukt. A s názvem Intermediát či Intermediáty se ve filmařské praxi setkáváme velmi často. Výchozím materiálem, na kterém vzniká obraz filmového díla, je originální negativ. Filmový pás, z něhož se divákům v kinech promítají filmy, je filmová kopie. Ovšem pouhý negativ a jeho kopie k výrobě a distribuci filmů nestačí. Musíme si uvědomit, že v řadě případů se k nasycení poptávky sítě kin, vyrábějí desítky i stovky filmových kopií. Takovéto mnohonásobné kopírování by filmový originální negativ bez poškození nesnesl. Filmy jsou také předmětem mezinárodního obchodu. Zahraniční obchodní partneři si ve většině případů chtějí kopie se svými jazykovými verzemi vyrobit sami. Majitelé filmů jim pochopitelně originální negativy prodat nemohou. Nezanedbatelným faktem je také skutečnost, že sestřižené originální negativy mají mimořádnou hodnotu a to jak uměleckou, tak i finanční. Je do nich totiž zakleto veškeré tvůrčí úsilí a všechny náklady, které byly s natočením filmu spojeny. Je proto nezbytné pořídit tak zvaný Zabezpečovací materiál, který v případě, že dojde ke zničení či vážnému poškození originálního negativu, originální negativ nahradí. A existují i další vážné důvody. Všechny výše uvedené problémy byly ve filmové praxi vyřešeny zavedením tak zvaných Duplikačních postupů spočívajících v tom, že se ze sestřiženého originálního negativu vyrobí, za použití speciální filmové suroviny, tak zvaná Duplikační kopie. Tato kopie pak slouží jednak jako Zabezpečovací materiál a jednak jako výchozí materiál pro výrobu libovolného počtu Duplikátních negativů. Ty pak slouží jak k výrobě velkých počtů distribučních filmových kopií pro sítě kin, tak mohou být i předmětem mezinárodního obchodu. A právě duplikační kopie a duplikátní negativy představují meziprodukty při výrobě filmů a bývají označovány jako Intermediáty. (Intermediátem je však také speciální filmová surovina určená k výrobě duplikačních kopií i duplikátních negativů.) Téměř do konce minulého století měly, do té doby užívané televizní normy ( NTSC, PAL a SECAM ), a videosystémy v porovnání s filmem nedostatečné rozlišení. Počet obrazových bodů pixelů, které byly tyto normy schopny zaznamenat, zpracovat, přenést a zobrazit, byl omezený. Pro ilustraci můžeme uvést, že kupříkladu evropská televizní norma PAL pracuje s 576 řádky (tedy pixely) na výšku obrazu, který má poměr stran 3 : 4. Ve vodorovném směru se zobrazuje 720 pixelů. (Americká norma NTSC využívá ještě menší počet pixelů.) V odborné literatuře se uvádí, že rozlišení filmového obrazu promítaného v běžném kině z distribuční kopie šíře 35 mm obnáší ve vodorovném směru cca obrazových bodů. ( Pozor!! tento údaj platí pro obraz promítaný z distribuční filmové kopie. Rozlišení primárního filmového obrazu negativu zaznamenaného přímo ve filmové kameře, je několikanásobně větší). Při stejném poměru stran obrazu 3 : 4 (klasický filmový formát Academy ) je to cca pixelů na výšku obrazu. Z tohoto porovnání vyplývá, že počet obrazových bodů zobrazovaných na ploše obrazu v kině je v porovnání s normou PAL cca čtyřnásobný. K určité změně elektronického obrazu z hlediska jeho rozlišení došlo na přelomu sedmdesátých a osmdesátých let. Japonská společnost NHK v té době vyvinula a zavedla novou televizní normu s označením HDTV či HD (High Definition Television ). Tato norma byla od samého začátku koncipována tak, aby se její obraz z hlediska rozlišení dostal na úroveň srovnatelnou s obrazem promítaným z filmové kopie šíře 35 mm. V případě HDTV byl rovněž změněn poměr stran obrazu na 9 : 16 (1 : 1,77). Rozlišení obrazu HDTV činí x obrazových bodů a je tedy s rozlišením obrazu promítaného z filmu srovnatelné. Pokud se totiž obraz s parametry HDTV pomocí videoprojektoru promítá, jeho rozlišení vlivem nedokonalosti promítací optiky také částečně poklesne. 96

101 V inkriminovaném období se, rovněž v masovém měřítku, začala prosazovat digitalizace obrazu, která přinesla do té doby netušené možnosti. Počátkem devadesátých let byly technologie, zejména digitální a počítačová technika, přivedeny na tak vysokou úroveň, že to firmě Kodak umožnilo vývoj nové, progresivní metody výroby filmů a audio-vizuálních programů. Jedná se o technologii, která spojuje výhody filmového negativu jakožto snímacího média s vysokou informační kapacitou, velkou dynamikou a některými důležitými speciálními vlastnostmi, s výhodami digitálního zpracování obrazu a jeho elektronické postprodukce. Pro tuto novou technologii bylo zavedeno označení Digitální Intermediát. Princip technologie Digitální Intermediát spočívá v tom, že k primárnímu nasnímání obrazu se použije filmový negativ. Tento negativ se běžným způsobem vyvolá a obraz z negativu se pomocí speciálního skeneru s vysokým rozlišením zdigitalizuje. Veškeré další postprodukční práce, jako je sestřih obrazu a zvuku, realizace triků a speciálních efektů, stejně jako počítačové animace a generování obrazů na počítačích se dějí digitálně v elektronické doméně. V této souvislosti stojí za to připomenout, že při elektronickém zpracování v rámci technologie Digitální Intermediát, umělecký střih s technickým střihem srůstá. Digitálně se tedy provádějí všechny nezbytné elektronické práce a zpracovávají meziprodukty - Intermediáty. Po dokončení a schválení hotového díla je jedním z výstupů filmový duplikátní negativ z něhož pak lze běžnými laboratorními postupy vyrábět filmové distribuční kopie pro běžná kina. Pro realizaci technologie Digitální Intermediát bylo nezbytné vyvinout speciální skenery s vysokým rozlišením a stejně tak speciální expoziční zařízení umožňující naexponování ( vypálení ) digitálně zpracovaného obrazu na film. Na začátku i na konci technologického řetězu Digitální Intermediát je tedy film. Na obrázku č. 29 je znázorněn příklad zjednodušeného schématu pracovních toků technologie Digitální Intermediát Obr.. Digitální Intermediát zjednodušené schéma technologických toků 97

102 V předchozím textu jsme se několikrát zmínili o vysokém rozlišení obrazu. Uvedli jsme, že zavedené televizní normy (NTSC a PAL) mají rozlišení omezené a to bývá označováno jako rozlišení SD ( Standard Definition ). Prostor jsme věnovali také nové televizní normě HDTV (případně HD). V souvislosti se zavedením technologie Digitální Intermediát však vznikly ještě další digitální obrazové standardy, které bývají podle počtu obrazových bodů na šířku obrazu označovány jako 2K, 4K, 6K a 8K. Tyto standardy jsou pokládány za plné filmové rozlišení. Tak kupříkladu obrazový standard označovaný jako 2K má více než ( 2 kila) obrazových bodů na šířku obrazu. Standard 2K je, podle této představy, z hlediska rozlišení srovnatelný s filmovou kopií šíře 35 mm a standard 6K s originálním negativem. Další informace týkající se obrazových standardů s vysokým rozlišením jsou uvedeny v kapitole Nové technologie. V této souvislosti stojí za zmínku skutečnost, že při použití technologie Digitální Intermediát se veškeré práce a manipulace s digitalizovaným obrazem provádějí s úplnými daty bez jakékoliv komprese. To klade velmi vysoké nároky na výkonnost nasazených počítačů, kapacitu kanálů pro přenosy dat a také na kapacitu digitálních pamětí. Technologie Digitální Intermediát umožnila zavést do procesu výroby filmů pro kina plnohodnotnou digitální technologii a to již počátkem devadesátých let, tedy v době, kdy ještě neexistovaly digitální kamery s dostatečným rozlišením, ani dostatečně výkonné a kvalitní digitální projektory. Rychlost digitálních skenerů s vysokým rozlišením a stejně tak rychlost expozičních zařízení, byla zpočátku malá. Kupříkladu naskenování jediného obrazového pole z negativu trvalo i několik vteřin a cena byla velmi vysoká. Sekvence pořízené technologií Digitální Intermediát se proto omezovaly třeba jen na několik málo minut, v jejichž rámci byly prezentovány digitálně vytvořené speciální efekty. (Příkladem takovéhoto uplatnění mohou být kupříkladu úspěšné filmy Jurský park nebo První rytíř.) Postupem času se však výkonnost základních výrobních zařízení zvýšila a cena za zpracování klesla. V současné době se již touto technologií vyrábějí celé hrané filmy. Doposud byly v celém světě technologií Digitální Intermediát vyrobeny stovky filmových titulů. Technologie ryze elektronického snímání a postprodukčního zpracování filmového obrazu a zvuku Tato technologie je logickým vyústěním mnohaletého vývoje. Oproti dosavadním způsobům záznamu, zpracování a prezentace audiovizuálních děl, tedy pohyblivých obrazů, z ní zcela mizí použití filmu jakožto záznamového média pracujícího na fotochemických principech. Podmínkami, které jsou naprosto nezbytné pro úspěšné prosazení nové elektronické technologie, je dosažení stejných nebo překonání technických, kvalitativních a ekonomických parametrů, jakých se dosahuje při použití filmu jakožto záznamového a prezentačního média. Elektronické snímání, zpracování a prezentování pohyblivého obrazu není nic nového. Již po desítky let se ke snímání obrazu používají elektronické televizní kamery a kamkordéry a k jeho zobrazování slouží televizní obrazovky a videoprojektory. Tyto metody již před poměrně dlouhou dobou pronikly i do amatérské oblasti. Vesměs se ale jednalo o užívání televizních norem s rozlišením SD (Standard Definition, tj, NTSC či PAL) nebo ještě slabších. K zásadnímu obratu ve snahách o zdokonalení technických parametrů elektronických kamer a dalších technických zařízení došlo po zavedení systému HDTV, které prokázalo, že lze vytvořit elektronické video systémy, který se svými parametry profesionálnímu filmu šíře 35 mm vyrovnají. 98

103 V současné době již existují digitální filmové kamery, které umožňují snímání s vysokým rozlišením a mají dynamický rozsah srovnatelný s filmovou snímkovou surovinou nebo ji, z hlediska zmíněných vlastností, dokonce převyšují. Problematika elektronické postprodukce digitalizovaných obrazů byla vyřešena v rámci technologie Digitální Intermediát. Tato technologie poskytuje také možnost vyrábět z primárních záznamů pořízených digitálními kamerami filmové distribuční kopie pro standardně vybavená kina. Byly rovněž vyvinuty digitální videoprojektory, v hromadném měřítku jsou ve světě zaváděna digitální kina a na datové bázi se rozbíhá distribuce digitalizovaných filmů do digitálních kin. Je možné konstatovat, že už nic nestojí v cestě masovému přechodu na úplnou digitalizaci výroby, digitalizaci postprodukčního zpracování a digitální prezentaci audiovizuálních programů. DIGITALIZACE ANALOGOVÝCH SIGNÁLŮ V současné době se velmi často, zejména v souvislosti s problematikou záznamu, zpracování a šíření audiovizuálních programů, setkáváme s termínem digitalizace. Co vlastně digitalizace je, čím se vyznačuje a jaké přináší výhody? Abychom si mohli odpovědět na tyto otázky, musíme si vysvětlit, co znamenají pojmy digitalizace a analogové signály ( analogie obdoba ) a jaké vlastnosti analogové a digitalizované signály mají. Pro zjednodušení a usnadnění výkladu se v první fázi budeme zabývat elektrickými analogovými signály reprezentujícími zvuky. Zvuk je mechanické, podélné vlnění šířící se ze zdroje zvuku hmotným prostředím. Tímto prostředím může být vzduch, voda či pevné látky (ve vakuu se zvuky nešíří). Zmíněné hmotné prostředí se při průchodu zvukových vln zhušťuje a zřeďuje v rytmu procházejících zvukových vln mění se akustický tlak. Zvukové vlny se přitom prostředím šíří ve formě kulových vlnoploch. Vstoupí-li zvukové vlny do boltce lidského ucha, rozkmitají ušní bubínek a vyvolají podráždění některých orgánů vnitřního ucha. Výsledkem je zvukový vjem člověk slyší zvuk. Jestliže zmíněné akustické vlny dopadnou na membránu mikrofonu, který je v podstatě akusticko elektrickým měničem, membrána mikrofonu se mechanickým působením zvukových vln rozkmitá v magnetickém poli a mikrofon vygeneruje elektrický signál. Vlastnosti tohoto signálu jsou elektrickou analogií obdobou akustického signálu (zvuku), který na mikrofon dopadá, jedná se tedy o analogový signál. Popisovaný děj je schematicky znázorněn na obr. na mikrofon akustické vlny dopadající elektrický analogový signál vytvářený mikrofonem analogově - digitální A/D převodník Obr.. Princip vzniku analogového elektrického signálu v mikrofonu 99

104 Hlavním rysem analogového elektrického signálu jsou tedy změny jeho napětí v čase. Graficky se elektrický analogový signál zobrazuje jako křivka v grafu, na jehož svislou osu se vynáší velikost napětí (amplituda rozkmit signálu) a na vodorovnou osu pak časové jednotky. Analogové signály se zaznamenávají mechanicky (gramofonové desky), magneticky (magnetofonové pásky), nebo fotograficky (analogový, fotografický záznam zvuku na filmu). Příkladem analogového záznamu zvuku je plochový fotografický záznam na filmových kopiích (viz obr. č. 31.). Větší amplituda (rozkmit a tedy hlasitost) tohoto signálu je zaznamenána jako širší průsvitná plocha záznamu, ze které se při promítání signál snímá úzkou štěrbinou v budiči zvuku projektoru. Časovou osou je pak podélná osa filmového pásu. Vysoké tóny jsou zaznamenány jako vyšší a nízké tóny jako nižší četnost změn rozkmitu zaznamenaného signálu. Změny napětí signálu se vyjadřují v Hertzech ( Cyklech ) za jednotku času, obvykle za sekundu. Analogové signály se v současné době uplatňují ve filmu, televizi, rozhlase a dalších oblastech. Objem jejich aplikací však klesá a jsou nahrazovány signály digitálními. Je tomu tak proto, že mají některé nevýhody, které se projevují při jejich zpracování, záznamech, kopírování a přenosech. Při těchto operacích totiž často, z různých důvodů, dochází ke zkreslení velikosti amplitudy, tvaru signálu a vnášení dalších defektů, jako jsou kupříkladu nežádoucí šumy. To má za následek někdy i značné zhoršení kvality reprodukce signálu. Situace se stává kritickou zejména v případech, kdy se signály vícenásobně kopírují nebo přenášejí ne zcela vhodnými záznamovými a přenosovými prostředky. Jedním z příkladů může být kvalita reprodukce zvuku z jeho analogového fotografického záznamu na filmových kopiích šíře 16 mm. Tento formát totiž, v důsledku relativně malé posuvné rychlosti filmového pásu při promítání (cca 183 mm/s) a některých vlastností filmu (zejména ostrost) v optimálním případě umožňuje přenos a reprodukci zvukových kmitočtů maximálně Hz. Vyšší tóny při reprodukci zvuku z 16 mm filmových kopií tedy zákonitě chybí, zvuk je zkreslen. Obdobou je rozhlasové vysílání na dlouhých či středních vlnách. Za typického představitele záznamu analogového akustického signálu, který nám jej pomůže zviditelnit, můžeme považovat analogový fotografický záznam zvuku na filmových kopiích, který je znázorněn na obr. amplituda ( rozkmit )záznamu časová osa směr pohybu filmu při snímání obr.. příklad analogového fotografického záznamu zvuku na filmových kopiích Digitalizace elektrických analogových signálů Cestou k odstranění uvedených nevýhod je digitalizace elektrických analogových signálů. Při digitalizaci se v krátkých časových intervalech vyhodnocuje velikost napětí ( amplituda ) analogového signálu a zjištěné hodnoty se převádějí na čísla vyjádřená v binární, dvojkové soustavě. Tato čísla se nadále přenášejí, zpracovávají a zaznamenávají. Vhodnou kombinací binárních čísel - jedniček a nul, lze totiž vyjádřit jakékoliv číslo, které obvykle zapisujeme v desítkové soustavě. Není tedy nutno používat deset číslic (nulu až devítku), postačují pouze nuly a jedničky (tedy číslice, se kterými pracují počítače). Odběr vzorků velikostí rozkmitu analogového signálu se nazývá vzorkování ( sampling ) 100

105 a pro jeho četnost při digitalizaci se používá názvu vzorkovací kmitočet. Dalším krokem, který se při digitalizaci signálu používá, je vyhodnocování těchto vzorků, čili kvantizace (mírou kvantizace je depth-hloubka signálu, či resolution - rozlišení ). Je to velikost digitálních čísel, kterými se vyjadřuje maximální amplituda ( rozkmit ) analogového signálu. K digitalizaci signálu se používají tak zvané A/D (analogově / digitální) převodníky. Vzniklý digitální signál, který je řadou binárních čísel, se pak zpracovává, přenáší, a zaznamenává a lze z něj pomocí digitálně / analogového převodníku ( D/A převodník) rekonstruovat, to je opětně vytvořit analogový signál, který je obdobou původního, nezkresleného analogového signálu (viz obr. č. 32). Z výše uvedeného výkladu je zřejmé, že shoda rekonstruovaného analogového signálu s původním signálem je tím dokonalejší, čím vyšší je vzorkovací kmitočet a čím jemnější je použitá kvantizace. Vzorkovací kmitočet přitom musí být nejméně dvojnásobkem nejvyššího požadovaného kmitočtu digitalizovaného analogového signálu. V případě digitalizace zvukových signálů určených k profesionálním účelům se dnes obvykle používá vzorkovací kmitočet 48 khz, tedy více než dvojnásobek nejvyššího slyšitelného kmitočtu. Při digitalizaci zvukových signálů se obvykle používá kvantizace 16 bitů, což odpovídá rozdělení maximální amplitudy analogového signálu do více než 65 tisíc jemných stupínků vyjádřených v binárních číslech. (Některé nové zvukové standardy mají vzorkovací frekvenci i kvantizaci ještě vyšší.) Digitalizace elektrických signálů přináší řadu výhod a proto se stále více používá v audio-vizuální technice ( k přenosům a záznamům obrazu a zvuku ), výpočetní technice a informatice, komunikační technice a řadě dalších oborů. Princip digitalizace analogového signálu je zřejmý z obrázku č. 32 vzorkování s hrubším rozlišením analogově / digitální převodník vzorkování s jemnějším rozlišením Digitálně / analogové D/A převodníky 101

106 Digitalizované signály lze bez zkreslení a poklesu kvality přenášet pomocí kabelových sítí nebo satelitního vysílání, ukládat do digitálních počítačových pamětí či na separátní paměťová média, kterým mohou být kompaktní disky všech typů (disky CD, DVD či Blu-Ray ) nebo magnetická či jiná média pracující třeba i na dosud neznámých principech nebo využívat při digitální postprodukci audiovizuálních programů. Již jsme se zmínili o tom, že se digitalizované signály používají v audiovizuální technice, výpočetní technice, informatice, komunikační technice a v řadě dalších oborů. Není přehnané tvrzení, že se digitalizace stala jednou z nejdůležitějších technických inovací závěru dvacátého století. Díky digitalizaci dnes můžeme sledovat stovky televizních kanálů, používat digitální fotoaparáty a videokamery, využívat výhod mobilních telefonů, internetu a GPS, abychom uvedli alespoň některé z možných aplikací digitalizace. A Analogově PREZENTACE A ŠÍŘENÍ AUDIOVIZUÁLNÍCH PROGRAMŮ Prezentací a šířením audiovizuálních programů se v této souvislosti rozumí jejich promítání na projekční plochy či jejich zobrazování prostřednictvím televizních obrazovek nebo jiných zobrazovacích zařízení a to včetně reprodukce souvisejících zvukových záznamů. Nedílnou součástí prezentace a šíření audiovizuálních programů jsou také způsoby jejich distribuce. Distribuce filmových kopií Nejstarší a v podstatě také nejkomplikovanějším způsobem distribuce audiovizuálních děl je fyzické zasílání jejich nosičů, kterými jsou v naprosté většině případů filmové kopie. Hovoříme-li o filmových kopiích, měli bychom si uvědomit, že slovo kopie v této souvislosti nemá ani v nejmenším pejorativní nádech. Při klasickém primárním snímání filmů se totiž obraz zaznamenává na filmový negativ, který převrací jasy jednotlivých ploch snímané scény a rovněž tak jejich barvy. Tak kupříkladu nejsvětlejší plocha předmětu snímku, kterou může být bílý sníh, bude na negativu zaznamenána jako plocha nejtmavší, obraz modré oblohy bude mít na negativu žluté zabarvení a podobně. Originální obrazový záznam, kterým je filmový negativ, tedy není vhodný pro pozorování lidským zrakem. Teprve kopie originálního negativu, která v principu opět převrací jasy a barvy předlohy ( negativu ), se svými jasy a barvami podobá snímané scéně a lze ji promítat divákům. Filmová kopie šíře 35 mm hraného filmu, jehož trvání v minutovém vyjádření činí kupř.100 minut, má čistou délku metrů. K této délce je nutno připočíst ještě délku tak zvaných startovacích a koncových pásů, které jsou na začátcích a koncích každého z distribučních dílů. Jediný svitek filmu o délce cca m by byl rozměrný, těžký a zranitelný a nebyl by vhodný pro zasílání veřejnými přepravními prostředky jako je pošta či letecká nebo automobilová doprava. Filmové kopie se proto zhotovují ve formě tak zvaných distribučních dílů, jejichž délka je cca 600 m a zasílají se v několika kontejnerech obsahujících obvykle 3 distribuční díly. Výše uvedená filmová kopie o čisté délce m by tedy sestávala z pěti distribučních dílů umístěných ve dvou kontejnerech. 102

107 Způsoby promítání filmových kopií v kinech Promítací kabiny starších kin bývají obvykle osazeny dvěma promítacími stroji, kterými jsou střídavě promítány liché a sudé distribuční díly filmových kopií. Každý z distribučních dílů je před koncem dějové části opatřen tak zvanými prolínacími značkami. Jedná se o značky umístěné v pravém horním rohu obrazu, které mají tvar čtverečku a kolečka. Promítač si při promítání, kupř. 1. distribučního dílu levým promítacím strojem, založí do pravého stroje 2. distribuční díl a tento stroj připraví k rozjetí. Při dobíhání prvního distribučního dílu pak pečlivě sleduje promítaný obraz. Jakmile se v pravém horním rohu obrazu objeví první ( startovací ) značka, stisknutím tlačítka pravý projektor rozjede. Poté se objeví druhá ( prolínací ) značka, načež promítač obraz prolne. Při prolnutí se zacloní promítací světlo dobíhajícího levého projektoru a odcloní promítací světlo projektoru, který se právě rozjel. Zároveň se také přepne reprodukce zvuku z levého projektoru na projektor pravý. Tento děj se postupně opakuje i při promítání dalších distribučních dílů. Pracuje-li promítač pečlivě, diváci vůbec nezaznamenají, že je jim film promítán dvěma promítacími stroji. Stejně jako v řadě dalších oborů, také při promítání se prosadila automatizace. Kromě ručního prolínání, které jsme popsali v předchozím odstavci, se uplatňuje i prolínání automatické. Kromě výše uvedených prolínacích značek se pro účely automatického prolínání opatřují distribuční díly filmových kopií hliníkovými samolepicími foliovými značkami. Promítací stroje jsou opatřeny radiofrekvenčními snímači a související elektronikou, která zajišťuje automatické prolínání. Na obr. je znázorněn standardní filmový projektor a projektor s velkokapacitními odvíjecími a navíjecími cívkami Obr. Standardní filmový projektor 35 mm a projektor s velkokapacitními odvíjecími a navíjecími cívkami Výše uvedený systém promítání pomocí dvojice projektorů je výhodný zejména v kinech, která filmovou kopii promítají pouze několikrát, tedy v sídlištích či lokalitách s nepříliš početným osídlením. Promítací kabiny v multikinech mívají v promítacích kabinách pro každý z promítacích sálů zpravidla jediný promítací stroj. Tento projektor však musí mít velkokapacitní odvíjecí a navíjecí cívky, nebo musí být doplněn talířovým zařízením. Filmovou kopii, která se bude promítat jedním projektorem, je však nutno předem připravit. Tato příprava spočívá v tom, že se na speciálním přípravném stole od 103

108 všech distribučních dílů oddělí startovací a koncové pásy a distribuční díly se slepí do jednoho svitku. Tento svitek se umístí na výše zmíněné talířové zařízení, které mívá několik kruhových talířů o velkém průměru, umístěných nad sebou. Při promítání se kopie z jednoho talíře odvíjí, prochází promítacím strojem a na další talíř se navíjí. Alternativou je použití projektoru s velkokapacitními cívkami. Vlastní promítání z jediného projektoru je jednodušší, není třeba prolínat. Příprava filmové kopie k promítání jedním projektorem je však pracná a časově náročná a vyplatí se tehdy, bude-li kopie v tomtéž kině či multikině promítána mnohokrát. Po skončení promítání a před odesláním kopie do dalšího kina je nutno kopii uvést do předešlého stavu, to je rozdělit ji do distribučních dílů a k těmto dílům připojit původní starty a koncové pásy. Na obr.. je znázorněno talířové zařízení užívané při promítání jedním projektorem. Filmové projektory (promítací stroje) Také filmové projektory prošly v průběhu existence kinematografie dlouhým vývojem a dosáhly vysoké technické úrovně a trvanlivosti. Účelem této publikace však není podrobný popis principů, konstrukce a provedení filmových projektorů a proto se zmíníme jen o několika jejich důležitých částech. Obrazová promítací hlava je základním technologickým celkem filmového projektoru. Součástí promítací hlavy je filmová dráha s promítacím okénkem, strhovací mechanismus, rotující clona, promítací objektiv a soustava ozubených transportních válečků s přítlačnými a vodicími kladkami. Filmovou drahou je promítaný film transportován přerušovaně ( krokově ), frekvencí 24 (25) obrázků za sekundu. Přerušovaný transport filmového pásu zajišťuje strhovač ozubený váleček zabírající přesnými zuby do perforace promítaného filmu. Strhovač je umístěn pod filmovou drahou, a je poháněn mechanizmem Maltézského kříže. Ve filmové dráze projektoru se nachází promítací okénko, které svým tvarem vymezuje formát promítaného obrazu. Do promítacího okénka se z lampové skříně přivádí silný světelný tok, který prosvětluje promítaný film a prostřednictvím promítacího objektivu zobrazuje jeho obrázky na promítací plochu. Rotující clona, která je další důležitou součástí promítací hlavy, přerušuje světelný tok dopadající do promítacího okénka v době, kdy je film posunován o další obrazové pole a kdy je tedy film v pohybu. Filmové kopie se sice promítají frekvencí 24 ( 25 ) obrázků za sekundu, každý obrázek se však promítá dvakrát. Účelem tohoto opatření je potlačit při promítání tak zvaný intermitentní efekt, který způsobuje, že diváci mohou pociťovat blikání promítaného obrazu. Dvojí promítnutí každého obrazového pole zajišťuje právě rotující clona, která je proto dvoukřídlá. Otáčky rotující clony musí být přesně synchronizovány s činností strhovače. 104

109 Součástí filmového projektoru je také lampová skříň, která je zdrojem promítacího světla. Vlastním zdrojem světla v lampové skříni je xenonová výbojka, která poskytuje vysoký světelný výkon a vyznačuje se velkou energetickou účinností. Světlo vyzařované xenonovou výbojkou je pomocí eliptického zrcadla a případně i dalších optických členů zaměřeno do promítacího okénka a obrázky zaznamenané na filmu promítá na projekční plochu. Dalšími důležitými částmi projektoru jsou zařízení pro reprodukci doprovodného zvuku. Filmové kopie jsou, kromě obrazu, také nosiči optických ( fotografických ) zvukových záznamů a to jak analogových, tak i digitálních. Projektory proto musí být pro reprodukci zvuku vybaveny odpovídajícími snímači. Ke snímání analogového záznamu zvuku jsou filmové projektory vybaveny budičem zvuku, který konvertuje optický signál modulovaný fotografickým záznamem na filmové kopii v signál elektrický. Tímto signálem jsou po jeho zesílení a úpravách napájeny reproduktorové soustavy umístěné v hledišti kina. Analogové fotografické záznamy zvuku na filmových kopiích mohou být jednostopé, v tom případě jsou určeny pouze k monofonní reprodukci zvuku v kině, nebo dvoustopé. Dvoustopé záznamy umožňují i ambiofonní či surround reprodukci zvuku při níž reprodukované zvuky obklopují diváky. Budiče zvuku jsou proto uzpůsobeny ke snímání buď z jednostopých, nebo dvoustopých analogových záznamů zvuku. Od osmdesátých let jsou filmy ozvučovány také digitálně a filmové kopie tedy jsou i nosiči digitálních záznamů zvuku. Filmové projektory proto musí být vybaveny odpovídajícími digitálními zvukovými snímači. Problematika digitálního ozvučení filmů v kinech je značně široká a podrobnější informace jsou obsaženy v kapitole věnované Novým technologiím. Soustava ozubených válečků s přítlačnými a vodicími kladkami je další nezbytnou součástí obrazových promítacích hlav a budičů zvuku filmových projektorů. Ozubené válečky jsou na obvodu opatřeny přesně tvarovanými zuby, které zapadají do perforace filmového pásu a transportují jej promítacím strojem. Přítlačné a vodicí kladky přidržují film na ozubených válečcích a zajišťují jeho spolehlivý průchod strojem. Za součást transportního systému je možné pokládat také odvíjecí a navíjecí cívky nacházející se nad a pod promítací hlavou, případně i velkokapacitní cívky, které bývají umístěny po stranách projektorů. Kina a multikina Po zavedení kinematografie se provozování kin stalo lukrativním byznysem. Ve městech i na venkově bylo vybudováno mnoho kin a to jak kin jednoduchých, tak i honosných kinopaláců. Původně provozovaná kina byla jen jednosálová. Koncem dvacátého století se však přístup k provozování kin podstatně změnil. Začala být budována multikina ( multiplexy ), jejichž součástí je několik kinosálů. V každém z kinosálů se obvykle promítá jiný film, takže si diváci mohou vybrat. Některé z těchto sálů jsou velkokapacitní, jiné mají sedadla jen pro několik desítek návštěvníků a promítají se v nich filmy, o něž se zajímají jen omezené okruhy diváků. Filmové programy jsou do sálů o různé kapacitě nasazovány podle diváckého zájmu. Multikina se obvykle budují jako součást nákupních a zábavních center koncipovaných tak, aby v nich celé rodiny mohly zábavou a nákupy trávit celé dny volna. V posledních letech jsou v některých kinosálech multikin filmové projektory nahrazovány digitálními videoprojektory a vznikají tak projekce označované jako digitální kina, tedy D-cinema. ( D-Cinema viz dále). 105

110 Elektronická prezentace obrazu Elektronické zobrazovací jednotky a videoprojektory K prezentaci elektronicky zaznamenaných obrazů mohou sloužit obrazovky a zobrazovací panely nebo také videoprojektory a dataprojektory. Mezi důležité parametry těchto zobrazovacích jednotek patří: velikost prezentovaného obrazu rozlišení kontrast zobrazení zobrazovací frekvence a způsob zobrazování světelný výkon barevnost ( barevný prostor ) Jako měřítko velikosti prezentovaného obrazu v případě obrazovek a zobrazovacích panelů se obvykle používá délka úhlopříčky obrazu, která se udává v anglických palcích nebo v centimetrech. V případě videoprojektorů a dataprojektorů je možná velikost promítaného obrazu závislá na světelném výkonu projektoru, promítací vzdálenosti a délce ohniska promítacího objektivu. Jako míra rozlišení ( definition ) elektronicky prezentovaných obrazů se obvykle používá počet obrazových bodů ( pixelů ), které jsou zobrazovány na šířku obrazu, případně na jeho plochu. Ke specifikaci míry rozlišení se používají také zkratky ( SD - Standard Definition ; HD High Definition ; 2K pixelů na šířku obrazu, 4K 4000 pixelů a podobně ). Čím větší je rozlišení, tím větší obraz lze zobrazovat pozorovatelům nebo z čím menší vzdálenosti lze obraz sledovat aniž by byli diváci rušeni strukturou obrazu. Kontrast zobrazování (maximální rozdíl mezi nejtmavšími a nejsvětlejšími částmi obrazu) je velmi důležitým parametrem zejména v případech, kdy má být obraz prezentován divákům za ne zcela optimálních podmínek, kupříkladu při denním světle. Udává se jako poměr dvou čísel, kupř. 1 : 1000 Zobrazovací frekvencí a způsobem zobrazování se v této souvislosti rozumí počet snímků, případně půlsnímků, zobrazovaných v průběhu každé sekundy. Standardní obrazová frekvence televizní normy PAL činí 25 snímků či 50 půlsnímků za sekundu. V případě normy NTSC je to 30 snímků či 60 půlsnímků. Forma zobrazování půlsnímků sestávajících střídavě z lichých a sudých řádků je označována jako prokládané ( interlaced ) řádkování. Jsou-li zobrazovány úplné snímky, hovoří se o zobrazování ( řádkování ) progressiv. K potlačení blikání obrazu jsou pro náročné zákazníky dodávány také televizory s obrazovou frekvencí 100 Hz. (Každý snímek se zobrazuje 2x.) Světelný výkon je parametr, s nímž se setkáváme v souvislosti s videoprojektory a data-projektory. Měřítkem této veličiny je světelný tok vyzařovaný projektorem na promítací plochu. Jednotkou světelného toku je 1 lumen. Na světelném toku projektoru je závislá velikost obrazu, který je možno daným projektorem promítat. Barevný prostor zobrazovacích systémů je dalším důležitým parametrem, kterému bychom se měli věnovat podrobněji. Na tomto parametru totiž závisí paleta barev, které je možné daným systémem zobrazovat. Jedním ze způsobů, který se často používá ke specifikaci a hodnocení barev, je diagram chromatičnosti CIE vypracovaný mezinárodní komisí pro osvětlování v Paříži. Diagram je tvořen 106

111 křivkou barev vepsanou do pravoúhlé souřadnicové sítě x,y. Tato křivka má tvar podkovy a na jejím obvodě se nacházejí syté spektrální barvy specifikované odpovídajícími vlnovými délkami. Na spojnici mezi barvou modrou a červenou se nacházejí barvy purpurové. (Tyto barvy se ve spektru nevyskytují, lze je však mícháním modré a červené barvy připravit.) Uprostřed diagramu, na souřadnicích 0,33 x a 0,33 y se nachází bílá. Nejsytější spektrální barvy jsou na obvodě křivky, směrem k bílé sytost barev klesá. Diagram chromatičnosti CIE je znázorněn na obr. Elektronická zobrazovací zařízení a to ať už jde o obrazovky nebo videoprojektory, vytvářejí barevný obraz aditivním mísením základních ( primárních ) barev, červené ( R ), zelené ( G ), a modré ( B ). Tyto barvy jsou technicky realizovány pomocí luminoforů nebo barevných filtrů. Barvu světla vyzařovaného každým z luminoforů nebo propouštěného každým z filtrů lze specifikovat udáním jejích souřadnic x a y v diagramu chromatičnosti CIE. Všechny barevné tóny, které se mísením výše zmíněných tří primárních barev dají připravit, leží na ploše trojúhelníka vepsaného do diagramu chromatičnosti CIE, na jehož vrcholech se nacházejí zmíněné tři reálné základní barvy. Z výše uvedených skutečností vyplývá, že čím více se blíží body reprezentující reálné barvy luminoforů (nebo filtrů) sytým barvám spektrálním ( červené, zelené a modré), tedy vrcholům a obvodu křivky, tím větší je plocha vepsaného trojúhelníka a tím sytější a dokonalejší barvy lze daným systémem vytvářet. Tvar a plochu tohoto trojúhelníka lze považovat za tzv. barevný prostor. Různí výrobci obrazovek a projektorů mohou používat různé luminofory a filtry a v důsledku toho se od sebe může reprodukce barev týchž obrazů na různých zobrazovacích zařízeních lišit. RGB CMY RGB CMY Obr. Barevné prostory R,G,B a C,M,Y v diagramu chromatičnosti CIE Jiným způsobem vytváří barvy film. Barevné obrazy na filmu vznikají subtraktivním mísením ( tzv. odečítacím způsobem). Princip tohoto způsobu spočívá v tom, že se od bílého světla odečítají základní barvy a to pomocí doplňkových barev realizovaných barvivy doplňkových barev obsaženými v jednotlivých emulzních vrstvách třívrstvých barevných filmů. Doplňkové barvy jsou azurová ( Cyan ), purpurová ( Magenta ) a žlutá ( Yellow ). Také v tomto případě platí zákonitosti popsané v souvislosti s aditivním mísením barev. Barevný prostor filmu se od barevného prostoru realizovaného elektronickými systémy liší. 107

112 Obrazovky a monitory Obrazovky CRT Jednou ze základních podmínek nezbytných pro zavedení televize a všech dalších podobných obrazových systémů, byla existence vhodné zobrazovací jednotky. První takovouto jednotkou, která se masově rozšířila, se stala televizní obrazovka označovaná jako CRT ( Catode Ray Tube ) pracující na principu katódové trubice. Barevná obrazovka CRT je duté skleněné těleso, z něhož je vyčerpán vzduch. Přední strana obrazovky je tvořena stínítkem, na jehož vnitřní straně jsou naneseny tři druhy luminoforů, speciálních látek, které se, po vybuzení dopadajícími elektrony, barevně rozzáří. Jeden z luminoforů vyzařuje červené ( R ), druhý zelené ( G ) a třetí modré ( B ) světlo. Jednotlivé luminofory se na stínítku nacházejí ve formě bodů na vrcholech drobných trojúhelníků (obrazovky typu delta), nebo ve formě svislých proužků (obrazovky In line ). Na protilehlé straně obrazovky jsou tři elektronové trysky, které emitují paprsky elektronů. (Jedna z těchto trysek generuje na stínítku červenou, druhá zelenou a třetí modrou obrazovou složku. Aditivním mísením těchto tří barev vzniká na stínítku jediný, plně barevný obraz.) Na hrdle obrazovky jsou umístěny cívky, které vychylují výše zmíněné paprsky elektronů a vykreslují jimi na stínítku televizní rastr. Těsně před stínítkem je umístěna ještě maska, folie opatřená drobnými otvory, která zajišťuje, aby elektrony určené kupř. k vygenerování zelené složky obrazu dopadly pouze na zelené luminofory. Totéž platí i pro další dvě barvy. Na obr. je řez barevnou obrazovkou typu CRT a na dalším obr. princip barevné obrazovky se třemi elektronovými tryskami a stínicí maskou. obr. Řez barevnou obrazovkou typu CRT Obr..Princip barevné obrazovky se třemi elektronovými tryskami a stínicí maskou Klasické obrazovky CRT mají relativně velké rozměry, zejména hloubku a také hmotnost. Velikost obrazovky je limitována mechanickou pevností skla, z něhož je obrazovka vyrobena. Těleso obrazovky, z něhož je v zájmu nerušeného chodu elektronů vyčerpán vzduch, totiž musí odolávat značnému atmosférickému tlaku. Obrazovky typu CRT byly proto prakticky zcela vytlačeny plochými 108

113 plazmovými obrazovkami nebo obrazovkami LCD. Nelze však vyloučit, že se objeví znovu. Probíhají intenzivní práce na vývoji tak zvaných mikrolaserů, které jsou, podobně jako luminofory, buzeny dopadajícími elektrony. Bude-li vývoj úspěšný, mohly by vzniknout nové obrazovky CRT, které by namísto luminoforů byly opatřeny zmíněnými mikrolasery. Na obr. je znázorněno principiální schéma mikrolaseru v obrazovce CRT. Ploché obrazovky na bázi LCD Jedním z technických řešení, které vedly k vytvoření plochých obrazovek, bylo využití vlastností tak zvaných tekutých krystalů. V principu se jedná o transparentní makromolekulární organické sloučeniny, jejichž molekuly se působením elektrického napětí mohou kroutit. Na obr. č. je znázorněna část zobrazovací jednotky LCD ( LCD Liquid Crystal Device ) na níž si vysvětlíme její funkci. Zdrojem světla obrazovky LCD je podsvětlovací panel, který vyzařuje bílé světlo. Toto světlo dopadá na polarizační filtr, který propouští pouze světlo kmitající ( kupř. ) v horizontální rovině. Dále toto polarizované světlo vstupuje do jednotlivých buněk obsahujících tekuté krystaly. Tyto buňky tvoří obrazové body pixely. Součástí buněk jsou adresovací elektrody, na něž se přivádí elektrický signál. Molekuly tekutých krystalů v buňkách se v závislosti na elektrickém napětí přivedeného signálu mohou nacházet ve dvou stavech. V prvním z nich se molekuly tekutých krystalů pootočí ( zkroutí ) o 90 0 a krystaly zároveň o 90 0 pootočí i rovinu polarizace procházejícího světla. Rovina jeho polarizace se tak dostane do souladu s rovinou polarizace druhého polarizačního filtru, takže světlo může projít. (Druhý polarizační filtr je vůči prvnímu pootočen o 90 0.) Ve druhém ze zmíněných stavů zůstanou molekuly tekutých krystalů nezměněny, rovina polarizace procházejícího světla zůstane zachována a druhý polarizační filtr světlo pohltí. Součástí systému je také mozaikový barevný filtr, který na výstupu umožňuje vznik plně barevného obrazu. Ploché obrazovky využívající vlastnosti tekutých krystalů se staly velmi úspěšným technickým řešením. Tyto obrazovky prakticky zcela vytlačily obrazovky typu CRT. Setkáváme se s nimi u většiny moderních televizorů a je jimi vybavena také většina stolních a všechny přenosné počítače. adresovací elektrody 109