WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

ISSN: 1991 - 3400 СОДЕРЖАНИЕ:  Новости, обзоры №8 Выставки, семинары  ОАО  «НИКФИ» на CPS  Презентация научно-технического журнала «МИР ТЕХНИКИ КИНО»  А. С. Мелкумов

Участие ОАО «НИКФИ» в международных  презентациях  стр. 2 2 4 5 6 М. С. Васин Использование средств цифрового электронного кинематографа   в Госфильмофонде России  Доклады 7 Технологии Стандарты О. Н. Раев Киносъёмка движущихся автомобилей  стр. 10 10 Д. Г. Чекалин Многоканальное звуковоспроизведение в кинотеатральном кинематографе   и новые стандарты для цифрового кино    14 Голография В. Г. Комар  Трёхмерное изображение  Д. С.Лушников, С. Б. Одиноков, А. Ю. Павлов Оптико-электронная система «ГОЛОИНИД» для индивидуализации и идентификации   защитных голограмм  В. И. Сябер, И. Й. Погань, И. В. Твердохлеб, А. А. Ивановский Модернизация схемы записи радужных голограмм для получения кинетических   эффектов на глубине. Голографический элемент БИГРАММА  А. Г. Полещук Дифракционная оптика  стр.  25 Н. М. Ганжерли, А. С. Гурин, Д. Д. Крамущенко, И. А. Маурер, Д. Ф. Черных, С. Н. Гуляев  Параметры голографических диффузоров в зависимости от формы апертуры   и типа регистрирующей среды  стр.  Е. Ф. Пен, И. Г. Шаталов  Исследование объёмов микрочастиц и рельефных объектов   методами цифровой голографии  Г. И. Грейсух, Е. Г. Ежов, С. А. Степанов Подавление зависимости дифракционной эффективности отражательных   двухслойных рельефно-фазовых дифракционных структур от длины волны   Н. Г.Власов, С. М.Кулиш Нелинейная цифровая обработка дифракционных картин  41 Мастер-класс, семинары, новости SMPTE, отзывы стр.  Л. Липтон Новая революционная технология: стереоскопическое кино  Подписной индекс Роспечать: №  Научно-технический журнал «Мир Техники Кино» Выходит 4 раза в год Издатель: ООО «ИПП «КУНА» Учредители:   ОАО «НИКФИ», ООО «ИПП «КУНА» при финансовой поддержке Федерального агентства   по культуре и кинематографии Редакционный совет: Комар Виктор Григорьевич, проф., д.т.н. Сакварелидзе Майя Александровна, д.х.н. Тимофеев Александр Евгеньевич, к.т.н. Блохин Александр Сергеевич, к.т.н. Ковалевская Нонна Сергеевна, к.т.н. Лишин Лаврентий Григорьевич, к.т.н. Волков Александр Сергеевич Руководитель проекта: Костылев Олег Юрьевич Главный редактор: Егоров Владимир Викторович Выпускающий редактор: Захарова Тамара Владимировна Арт-директор, оформление обложки: Шишкин Владимир Геннадьевич Вёрстка и дизайн: Титова Наталия Сергеевна Корректор: Сайкина Наталья Владимировна Отпечатано в ООО «Типография ПАРАДИЗ» Объем 6 п.л. Заказ №   Тираж 1300 экземпляров. Свидетельство о регистрации СМИ-ПИ № ФС77-28384 от 23 мая 2007 года. Перепечатка материалов осуществляется только с разрешения редакции, ссылка на журнал обязательна. Редакция не несёт ответственности  за достоверность  сведений о рекламе и объявлениях.  Мнение редакции не всегда совпадает со взглядами  авторов статей. телефон (факс): +7 (495) 795-02-99, 795-02- Новости, обзоры Выставки, конференции < С 18 по 21 марта 2008 года в Центре международной  торговли  проходила  5-я  юбилейная  международная  специализированная выставка услуг в области кино- и  телепроизводства Сinema Production Service. CPS является  единственной  в  России  выставкой,  ориентированной на продюсеров и других специалистов отечественной  киноиндустрии,  принимающих  непосредственное  участие в процессе создания фильмов.  За прошедшие пять лет существования выставка CPS/  Cinema Production Service зарекомендовала себя на российском рынке кинопроизводства как лучшая площадка  общения между продюсерами, техническим персоналом  и  творческими  кадрами.  Около  100  компаний,  предоставляющих  услуги  в  области  кинопроизводства,  из  Великобритании,  Германии,  Белоруссии,  Латвии,  России,  Словакии,  США,  Узбекистана,  Украины,  Финляндии,  Чехии и Японии были представлены на двух этажах Центра  международной торговли.  Открыл  Форум  Президент  Гильдии  продюсеров  Александр Голутва. В своём выступлении он рассказал собравшимся  о  ключевых  особенностях  государственной  политики  в  области  развития  инфраструктуры  производства  кино  в  Российской  Федерации,  о  необходимости  увеличения  производственных  мощностей  киностудий  и  оснащении  их  новейшими  технологиями.  Необходимо  также  удержать цены на их услуги в пределах, соответствующих  реальным возможностям заказчиков, то есть продюсеров  российского  кино,  и  обеспечить  преемственность  поколений в области подготовки квалифицированных кадров.  Докладчик  также  признал,  что  процесс  акционирования  многих киностудий проходил «долго, неповоротливо и не  всегда  правильно»,  что  снизило  заинтересованность  бизнеса  в  развитии  отечественных  кинофабрик.  Полностью  в  ведении  государства  остаются:  ФГУП  «Киноконцерн  «Мосфильм»  (его  стратегический  статус  подтверждён  Правительством  РФ),  ОАО  «Ленфильм»,  ОАО  «ТПО  Центральная киностудия детских и юношеских фильмов имени М. Горького», ОАО «Центр национального фильма» и  ОАО «Свердловская киностудия».  Особенностью  выставки  стала  насыщенная  параллельная  программа:  семинары,  конференции,  мастер-классы,  на  которых  можно  было  узнать  о  новых  технологиях в кинематографе и ознакомиться с новым  оборудованием.   Научно-исследовательский  кинофотоинститут  ОАО  «НИКФИ» на выставке представил ряд новых разработок,  из которых наибольший интерес у посетителей вызвали  два  экспоната:  установка  для  съёмки  стереоскопических кукольных анимационных фильмов и установка для  цифровой съёмки стереофильмов.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Новости, обзоры О стенде ОАО «НИКФИ» читайте на стр. 4.  В рамках выставки прошла презентация журнала «Мир  Техники Кино», на которой обсуждались тематика журнала, цели и задачи публикаций, направленные на стимулирование  научно-технических  разработок  в  киноотрасли.  В конце обсуждения было объявлено о начале конкурса  на лучшую научную статью в журнале МТК. О презентации журнала читайте на стр. 5.   Прошла  презентация  новой  35-мм  сверхлёгкой  компактной  камеры  для  специальных  видов  съёмки,  разработанной  Московским  конструкторским  бюро  киноаппаратуры (МКБК) совместно с АСТ Сергея Астахова.  Презентация Ялтинской киностудии – «Сервис Ялтинской  киностудии  в  Крыму:  широкий  формат,  телевидение, клипы и реклама» (новые возможности киностудии,  возродившей собственное кинопроизводство). Прошли семинары:   «Актуальные  технологии  кино»  –  о  возможностях  использования  нового  оборудования  от  крупнейших  зарубежных  производителей  Panther  GmbH,  ARRI,  Fujinon,  P+S Technik.    «Использование  цифровой  кинокамеры  SI-2K»  (компания P+S Technik GmbH, Германия).   «Прецизионные производственные решения» (компании Dedotec Russia и Dedo Weigert Film).  «Новое  в  законодательстве  по  авторскому  праву»  (Юридическое Кинематографическое Агентство).  «Цифровые технологии в кинематографе» (SONY).  «Кодак и современные технологии кинопроизводства»  (Kodak).  «Супермагистраль  для  передачи  киноконтента»  (Proline, CISCO System).  Был  проведён  мастер-класс  «Цифровое  кинопроизводство. Новые возможности. Преимущества технологии  Panasonic и Apple». 19 марта на выставке состоялась церемония вручения  ежегодной премии CPS Award «За достижения в области  кинопроизводства».    За  время  работы  выставку  CPS-2008  посетило  2725  человек. 26  апреля  в  городе  Набережные  Челны  (Татарстан)  прошла конференция «Развитие региональной сети цифровых  кинотеатров  Российской  Федерации».  В  рамках  конференции состоялось и выездное заседание Комитета Государственной Думы по культуре и кинематографии,  где  обсуждались  проекты  по  разработке  технологического  переоснащения  производственной  базы  государственных учреждений кинопроката и сети муниципальных  театров с целью повышения качества кинопоказа на территории Российской Федерации.  В  период  с  19  по  22  мая  2008  года  в  Сеуле  (Корея)  состоялось  20-е  пленарное  заседание  Международной  Организации  по  стандартизации  ИСО  ТК  36.  От  России  участие  в  заседании  приняли  заместитель  генерального  директора  ОАО  «НИКФИ»  Н. Ковалевская,  заведующий лабораторией ОАО «НИКФИ» В. Сычёв и проректор  Санкт-Петербургского  государственного  университета  кино и телевидения А. Перегудов.  28 мая во ВГИКе прошла конференция «Новые технологии  и  технические  средства  в  фильмопроизводстве».  Внедрение  цифровых  технологий  в  кинематограф  ставит  новые  проблемы  и  заставляет  самих  преподавателей  учиться,  повышая  квалификацию,  и  учить  студентов. Ректор В. Малышев организовал эту конференцию,  пригласив  принять  участие  в  обсуждении  технических  специалистов  Госфильмофонда,  ОАО  «НИКФИ»,  МКБК,  ФГУП  «Киноконцерн  «Мосфильм»,  «Кодак»,  «Саламандра»,  телевидения,  отраслевых  ВУЗов  –  СПбГУКиТ  и  МКВИ. Выступления участников конференции читайте в  следующих номерах МТК. < МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Новости, обзоры Стенд ОАО «НИКФИ» на выставке CPS ресчитанный в девятиракурсный, отображался на специальном мониторе фирмы «Филипс»). Установка для цифровой съёмки стереофильмов предназначена  для  стереокиносъёмки  в  условиях  натуры  и  интерьера.  Кинотеатральный конденсаторный микрофон разработан для записи фонограмм при производстве кинофильмов  на  кино-,  теле-  и  видеостудиях,  при  организации  трансляции  спектаклей  в  технических  помещениях  театра,  гримёрных  и  т.п.,  при  создании  фондовых  записей,  записи фонограмм спектаклей. Ламповый  конденсаторный  микрофон  предназначен  для  создания  фондовых  записей,  записи  фонограмм  спектаклей и записи фонограмм при производстве кинофильмов на кино-, теле- и видеостудиях, а также студиях звукозаписи. Конструкция,  используемые  элементы  и  материалы  обеспечивают  надежную  работу  микрофона  как  в  условиях  закрытых  помещений,  так  и  на  открытых  пространствах.  Были  представлены  осветительные  приборы  с  несимметричным  светораспределением  «Кососвет-1000»  и  «Кососвет-2000»,  переносные  электрораспределительные  устройства  «Атлант  3.1-48»,  «Атлант  3.1-75»,  «Атлант  3.1-96»,  предназначенные  для  электрокоммутации  и электрозащиты установок киносъёмочного освещения  на натуре, в павильонах и в естественных интерьерах при  киносъёмках и телепередачах. < < На  стенде  были  представлены  разработки  ОАО  «НИКФИ» за последние несколько лет: Установка  для  съёмки  анимационных  кукольных  стереофильмов  предусматривает  фиксацию  каждой  фазы  движения  последовательно  с  двух  ракурсов  одним  серийным  цифровым  фотоаппаратом,  например,  «Canon  EOS 350D» или «Canon EOS 5D», и записи снятого материала на серийный компьютер.  На  стенде  фильм  демонстрировался  в  безочковом  варианте  (двухракурсный  материал  этого  фильма,  пе МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Новости, обзоры УЧАСТИЕ ОАО «НИКФИ» В МЕЖДУНАРОДНЫХ ПРЕЗЕНТАЦИЯХ  А. С. МЕЛКУМОВ, зав. сектором цифрового стереокино, ОАО «НИКФИ»    < Последние  три  года  в  Научно-исследовательском  кинофотоинституте  активно  разрабатывалась  стратегия  выхода  на  рынок  кинематографии  «Гигантского  Экрана».  Идея  использования  лёгких  и  компактных  стереокамер  отечественной  системы  «Стерео-70»  в  качестве  альтернативы  тяжёлым  стереокамерам  корпорации IMAX была поддержана компаниями «Big Film»  (Канада) и DKP 70мм Inc. (США).  В  поисках  новых  направлений  реализации  дальнейшего  производства  отечественных  стереофильмов  для  гигантского  экрана  были  проведены  исследования  и  разработка  технологии  стереосъёмок  кукольных  анимационных фильмов в цифровом формате с последующей  лазерной  записью  на  кинонегатив  в  формате  2х1570  (горизонтальный кадр в 15 перфораций на 70-мм киноплёнке).  Съёмки  проводились  на  базе  Таллиннской  студии кукольных фильмов «NUKUFILM», с которой НИКФИ  сотрудничает  более    25  лет  в  производстве  кукольных  стереофильмов по системе «Стерео-70».  С  2006  года  ОАО  «НИКФИ»  является  членом  ассоциации    производителей  фильмов  для  гигантских  экранов  –  Giant  Screen  Cinema  Association  (GSCA)  и  принимает  самое  активное  участие  в  проводимых  GSCA  конференциях. В первых числах марта 2008 года в Лондоне проходила  конференция  London  Film  Expo,  организатором  которой выступила ассоциация GSCA. На этой конференции  были  заявлены  презентации  в  двух  номинациях  –  «Новый фильм» и «Фильм в производстве».  Успех  показа  кукольного  экспериментального  стереофильма  «Чучело»  на  предыдущей  конференции  в  Ванкувере  (Канада)  в  сентябре    2007  года  был  огромным,  впоследствии он был закреплён показом фильма в Лондоне.  Кукольный  стереофильм  «Чучело»  создан  эстонскими  аниматорами  студии  «NUKU  FILM»  (продюсеры  Александр  Тимофеев  и  Арво  Нуут)  по  разработанной  А. Мелкумовым и С. Рожковым (ОАО «НИКФИ») бесплёночной технологии.  Постоянство в развитии бесплёночной технологии стереосъёмок и её коммерциализации было продемонстрировано  в  презентации  трейлера  кукольного  полномет Кадр из стереофильма «Чучело» ражного  стереофильма  «Синяя  Борода»,  производство  которого  ведёт  студия  «UMP»    (продюсеры  Рауф  Атамалибеков  и  Сергей  Карпов).  Это  уже  следующий  этап  в  разработке  технологии  производства  анимационных  стереофильмов,  где  кукольная  стереосъёмка  соединена  с трёхмерной компьютерной графикой.  Активное  участие  ОАО  «НИКФИ»  в  международных  конференциях не прошло незамеченным. И уже английский  аниматор  Barry  Purves  решил  снимать  по  нашей,  российской  технологии,  кукольный  стереофильм  «Петрушка» на музыку И.Ф. Стравинского, где кукольную анимацию планируется соединить с реальными актёрами. Участие  в  международных  презентациях  –  очень  важный фактор для рекламы отечественных разработок и их  мирового  признания.  Так,  например,  в  этом,  2008  году,  ожидается  появление  на  мировых  экранах  стереофильма  «Coralline».  Этот  фильм  анонсировался  как  первый  кукольный стереофильм в мировой практике. Сентябрьская  презентация  2007  года  в  Ванкувере  стереофильма «Чучело» послужила весомым аргументом в  утверждении,  что  первый  кукольный  бесплёночный  стереофильм создан не в Голливуде, а в России, специалистами  ОАО  «НИКФИ»  совместно  с  Таллиннской  киностудией кукольных фильмов «NUKUFILM» (Эстония). < МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Новости, обзоры Презентация научно-технического журнала «Мир техники кино» < В  рамках  5-й  международной  выставки услуг для кино и телепроизводства  прошла  презентация  научно-технического  журнала  «Мир  техники кино». Презентацию открыли главный редактор Егоров В. В. и  руководитель  проекта  Костылев  О. Ю.,  которые  отметили,  что  за  время  своего  существования  (два  года)  журнал нашёл своего читателя,  что  его  деятельность  формируется в правильном направлении как  единственный  научно-технический  журнал в области науки, техники и  технологии  кинематографа.    В  будущем журнал будет регулярно информировать своего читателя о результатах текущих работ в нашей стране и за рубежом  по совершенствованию и освоению новых технологий в  кинематографии,  и  уделять  особое  внимание  перспективным научным направлениям.  В  выступлениях  д.т.н.  Комара  В. Г.  (ОАО  «НИКФИ»),  д.т.н.  Барского  А. Б.(МИИТ),  д.х.н.  Саквалиридзе  М. А.  (МКВИ),  к.т.н.  Индлина  Ю.  А.  (ОАО  «НИКФИ»),  Чекалина Д. Г. (ОАО «НИКФИ») подчеркивалась важность и необходимость такого журнала.  Заместитель    директора  ОАО  «НИКФИ»  к.т.н.  Ковалевская Н. С. поделилась планами взаимодействия ОАО  «НИКФИ» и творческого коллектива журнала в обсуждении    вопросов  стандартизации.  Дискуссия,  открытая  на  страницах  журнала  по  этим  вопросам  призвана,  в  частности, уберечь от серьёзных ошибок при разработке национальных стандартов цифрового кинематографа.  На  страницах  журнала  большое  внимание  уделяется  вопросам  по  разработке  систем  кинематографа  с  трёхмерным  изображением:  стереоскопического  (стереокино)  и  голографического.  Д.т.н.  Комар  В. Г.  (ОАО  «НИКФИ»)  рассказал,  что  на  сегодня    ведутся  интересные  работы  по  созданию  безочковой  растровой  системы  со  стереоскопическим  многоракурсным  изображением  (руководитель д.т.н. Овечкис Ю. Н.,  ОАО «НИКФИ»). Он так же отметил,  что  кардинальное  решение  проблемы кинематографии  с трёхмерным  изображением лежит в голографии.  Голографическое  изображение  имеет ряд решающих преимуществ  перед  стереоскопическим    и  обеспечит  широкое  использование  в  кинематографии  совершенно  новых  изобразительных  возможностей –  создание  удивительно  реалистичных  и  выразительных  эффектных  сцен.  В  настоящее  время после достижений в области оптики, электроники и  точной механики реально на базе ранее разработанных  принципов  быстро  изготовить  все  необходимые  технические  средства,  снять  коммерческий  голографический кинофильм и открыть голографический кинотеатр.  Здесь  возникают  возможности  для  интересной  изобретательской  деятельности,  где  талантливая  молодёжь  сможет  реализовать  свои  творческие  возможности.  Следует отметить такую важную функцию журнала, как  обязательная  публикация  основного  содержания  диссертаций    перед  защитой  и  сейчас  журнал  проходит  оформление  в  ВАК  на  получение  статуса  научно-технического издания. Редколлегия  журнала  старается  привлечь  молодёжь  из  разных  ВУЗов  и  колледжей  страны  как  кинематографических, так и смежных областей.      Выпускающий редактор Захарова Т. В. объявила об учреждении редакцией журнала при поддержке Федерального  агентства  по  культуре    и  кинематографии    конкурса на лучшую научную публикацию в журнале за 2008 г  среди молодых специалистов и учёных ведущих ВУЗОВ  страны.  Об  условиях  конкурса  рассказала    д.х.н.  Саквалиридзе М. А. (МКВИ). Это первая презентация журнала и её форма проведения  на  выставке  оказалась  удачной,  так  как  позволила  многим  участникам  и  посетителям  выставки  познакомиться с редакций и авторами статей журнала. < МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Доклады ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ЦИФРОВОГО  ЭЛЕКТРОННОГО КИНЕМАТОГРАФА  В ГОСФИЛЬМОФОНДЕ РОССИИ  М. С. ВАСИН, зам. главного инженера  Госфильмофонда России    В кинопромышленности в последние годы наметилась устойчивая тенденция применения новых средств и технологий. Отрадно, что технический прогресс, наконец, коснулся, так называемых экранных процессов. Под экранными процессами понимают создание, тиражирование и демонстрацию кино-, теле-, видеозаписей и фонограмм, а также компьютерных подвижных и неподвижных изображений и звуковых сигналов.

< О ПРЕИМУЩЕСТВЕ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Для  хранения  информации  и  последующего  обмена  ею всё чаще используются современные цифровые технологии  записи  и  воспроизведения  сигналограмм,  так  как они позволяют: • получать электронные копии с исходных архивных  материалов  в  различных  цифровых  форматах  и  создавать автоматизированные электронные архивы с исходным качеством;

• изготавливать  резервный  комплект  исходных  материалов  с  последующим  возвратом  к  оригинальному носителю;

• получать фильмокопии с оригиналов для массового проката;

• обеспечить  резервное  длительное  хранение  киноматериалов  (в  дополнение  к  существующей  системе  хранения  изображения  и  звука  на  исходных  носителях) в форме машиночитаемых копий (электронных копий) с обязательной возможностью обратного перевода исходного изображения и звука  на киноплёнку без потери технического качества;

• восстановить звуковую и видеоинформацию с материалов низкого технического качества носителя  (и находящихся на грани уничтожения);

• восстановить материалы фильмов, снятых по оригинальным технологиям, ныне утраченным. Учитывая  вышеизложенное,  можно  утверждать,  что  цифровые  электронные  технологии  являются  перспективной  формой  для  длительного  хранения  киноматериалов, поскольку они обеспечивают: • возможность  длительного  хранения  киноматериалов в виде электронных копий за счёт использования  современных  носителей  информации  и  своевременного переписывания в цифровой форме без  потери качества;

• возможность  выполнения  реставрационных  и  восстановительных  работ,  которые  нельзя  осущест вить  с  помощью  фотографических  (традиционно  кинематографических)  плёночных  технологий  и  записать результаты на первичный носитель (киноплёнку);

• новые  формы  работы  с  заказчиками,  в  частности:  упрощение  и  ускорение  выбора  материала  (в  сочетании  со  сбережением  исходных  фильмовых  материалов),  использование  линий  электронной  связи  для  предоставления  материала  заказчику  для предварительного просмотра;

• возможность  облегчить  работу  архивиста  по  пополнению коллекции и обмену информацией.

О ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕВОДА   НА ЦИФРОВЫЕ НОСИТЕЛИ  Проблема  сохранения  оригинальных  материалов  для  кинофондов  является  особенно  актуальной,  поскольку  в большинстве хранилищ имеются материалы фильмов,  по  тем  или  иным  причинам,  находящиеся  на  грани  их  дальнейшего  применения  (с  большой  усадкой,  подверженные  «уксусному  синдрому»,  с  плохим  техническим  состоянием носителя и т. д.). Применение традиционных  средств  и  методов  хранения  фильмовых  материалов  в  большинстве  случаев  исчерпало  свои  возможности,  и  перед архивом встаёт дилемма – безвозвратно потерять  погибающий материал или прибегнуть к новым технологиям. Для Госфильмофонда России ответ был очевиден.  И в 1998-99 гг., когда потребовалось срочно принимать  дополнительные  меры  по  сохранению  фонда  фильмов  и оригиналов фонограмм кинофильмов, специалистами  фонда были начаты восстановительные работы. В  соответствии  с  тенденциями  развития  мирового  кинематографа  в  Госфильмофонде  России  была  разработана  собственная  программа  использования  электронных  технологий  для  увеличения  сроков  хранения  и  предоставления  широкого  доступа  общественности  к  кинофильмам, находящимся на хранении.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Доклады В  первую  очередь  сотрудниками  фонда  были  проведены  работы  по  выявлению  киноплёнок  с  признаками  «уксусного» синдрома. Было установлено, что магнитная  лента так же, как и киноплёнка, подвержена этому фактору  разрушения,  причём  этот  процесс  протекает  в  них  даже быстрее, чем в плёнках с фотографической эмульсией.  Однако,  к  сожалению,  при  изучении  не  было  выявлено  единой  тенденции  проявления  данного  фактора  разрушения,  т. к.  в  различных  рулонах  плёнки  процесс  протекал  по-разному.  Исходя  из  этого,  по  заданию  Госфильмофонда России НИКФИ разработал Руководящий  технический  материал  «Процесс  перевода  исходных  магнитных  аналоговых  фонограмм  кинофильмов,  записанных  на  35-мм  перфорированных  магнитных  лентах,  на  цифровые  носители  записи.  Технологический  регламент»  (Р-19-256-2000)  и  Р-19-87-2003  «Кинематография.  Исходные  материалы  фильмов.  Условия  хранения  в фильмоархивах». В  качестве  цифрового  носителя  Госфильмофондом  России  был  выбран  магнитооптический  диск  ёмкостью  1,3;

 2,6 и 5,2 ГБ, и на основе этой технологии создан полный технологический комплекс. Для  специалистов  фильмофонда  имеет  большое  значение,  что  разработанная  технология  позволяет  вернуться  на  исходный  носитель  (35-мм  магнитную  ленту)  и без проведения каких-либо дополнительных операций  обеспечить  работу  с  данной  фонограммой  по  традиционной плёночной технологии или перейти на какой-либо  другой  современный  носитель.  При  этом  обеспечивается  печать  негатива  фонограммы  уже  непосредственно  с  носителя  (фонограмма  остаётся  синхронной  негативу  изображения). Применяемая технология перевода на цифровые носители предусматривает проведение следующих предварительных работ: • проведение  комплексного  контроля  магнитных  фонограмм  кинофильмов  с  целью  выявления  материалов, требующих срочного перевода на новый  носитель;

• выполнение  полного  комплекса  работ  по  реставрации исходного носителя (магнитной киноленты)  ручным  и/или  машинным  способом  для  увеличения сроков хранения магнитной фонограммы;

• проведение  операции  синхронизации  всех  компонентов фонограммы между собой и с изображением (что особенно актуально при переводе в цифровую форму на другой носитель). Для  проведения  этих  подготовительных  работ  в  Госфильмофонде  был  запущен  комплекс  оборудования,  позволяющий  выполнять  контроль  записанной  цифровой  фонограммы,  оригинала  магнитной  фонограммы,  негатива  (или  позитива)  фонограммы  и  оригинального  изображения.  В  процессе  контроля  оцениваются  (аппаратно)  технические  параметры  записанной  цифровой  фонограммы, которые в режиме on-line можно сравнить  с  параметрами  оригинала  фонограммы,  оценить  синхронность  всех  компонентов  фонограммы  с  исходным  изображением. При проведённом сотрудниками фонда анализе и контроле  фонограмм,  переписанных  с  оригиналов  6-7  лет  назад,  было  отмечено,  что  качество  звучания  большей  части  самих  оригиналов  магнитных  фонограмм  значительно  ухудшилось,  что  подтвердило  своевременность  проведённых  работ  по  их  копированию.  Фонограммы,  перенесённые на цифру, к настоящему моменту не изменили своих технических характеристик ни по одному из  параметров. При копировании оригинальных фонограмм  кинофильмов  в  Госфильмофонде  России  исходят  из  принципа  –  выполнять  копирование  в  точном  соответствии  с  параметрами  фонограммы  (1:1).  Исключение  составляет (при необходимости) изменение уровня записи.

СОХРАНЕНИЕ БЕЗ ПОТЕРИ ИНФОРМАЦИОННОГО  КАЧЕСТВА После начала работ и запуска в производство 2-х комплексов  оборудования  по  переводу  магнитных  фонограмм на цифровой носитель с конца 90-х годов XX века  и  до  настоящего  времени  в  фонде  обработано  более  25 тыс.  рулонов  магнитной  ленты.  Важным  является  и  то обстоятельство, что при проведении данных работ руководству  Госфильмофонда  России  удалось  сохранить  кадровых  сотрудников  и  подготовить  новых,  обучив  их  работе на современном оборудовании. Таким  образом,  фонду  удалось  подойти  к  проблеме  сохранения архива, используя средства электронного кинематографа, выполнив операцию прямого технического  копирования (без использования средств компьютерной  реставрации):  киноплёнка  –  электронная  копия  –  киноплёнка.  Современные  технические  средства  позволяют  выполнять  данное  копирование  практически  без  потерь  информации оригинального носителя, особенно в случаях фильмовых материалов прошлых лет.  В  данном  случае,  исходным  материалом  может  являться  негатив,  позитив  или  любой  промежуточный  киноматериал, имеющийся в архиве. Потери качества при  преобразовании «киноплёнка – цифровая копия – киноплёнка» минимальны.  В кинофондах основным оригинальным носителем киноизображения  является  фотографическая  киноплёнка  на горючей нитрооснове и/или безопасной триацетатной  основе.  В  процессе  длительного  хранения  киноматериалов  возникают  определённые  трудности,  связанные  с  изменением самого носителя (разложение основы – «уксусный  синдром»,  усадка,  старение,  выцветание  красителей и т. п.), воздействием на него окружающей среды  (плесень,  клещи,  грибок  и  т. п.)  и  повреждением  носителя  в  процессе  эксплуатации  (царапины,  потёртости,  порывы и др.). Следует подчеркнуть, что к процессу копирования, в первую очередь, подготавливаются магнитные ленты с признаками «уксусного синдрома». После  изъятия  из  фильмохранилища  и  проведения  акклиматизации  фильмового  материала,  необходимо  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Доклады выполнение  всестороннего  контроля  технического  состояния  исходного  носителя  с  целью  определения  комплекса  мероприятий  по  реставрации.  На  данном  этапе  необходимо  чётко  определить  –  какие  виды  машинной  и/или  ручной  реставрации  будут  выполняться  и  на  каком  оборудовании,  т. к.  каждая  киноплёнка  имеет  свои  присущие  только  ей  дефекты.  Обычно  одна  из  первых  операций,  которую  необходимо  выполнить  –  это  увлажнение роликов с плёнкой до необходимых параметров. В  процессе  ручной  реставрации  осуществляются  мероприятия  по  восстановлению  физических  параметров  носителя  (ремонт  перфораций,  склеек,  просечек,  удаление  локальных  загрязнений  и  т. п.)  и  подготовка  к  машинной  реставрации,  во  время  проведения  которой  осуществляется увлажнение, удаление пыли, грязи, масляных  загрязнений,  плесени,  грибка  и  др.  Эти  работы  можно  выполнить  с  помощью  различных  машин:  ультразвуковых,  чистящих,  глянцовочных,  полировочных,  моющих и т. п. Естественно, что неисправимые дефекты,  такие, как продольная и поперечная усадки основы киноплёнки, а вследствие этого и изменение геометрических  размеров кинокадра, воздействия «уксусного синдрома»  и т. п., устранить проведением данных реставрационных  мероприятий  не  удаётся,  и  поэтому  процесс  сканирования необходимо проводить особо тщательно. Перевод  киноизображения  на  электронный  носитель  требуется  выполнять  с  качеством  исходного  материала  2К  и  выше.  На  данном  этапе  окончательно  формируются  качественные  показатели,  заложенные  в  исходный  киноматериал,  т. к.  чем  выше  характеристики  сканера  и  мастерство  операторов,  тем  с  большей  достоверностью  электронная  копия  будет  соответствовать  оригиналу.  Отсканированный  материал  сохраняется  в  цифровой  форме  на  ленточном  или  дисковом  носителе  без  компрессии. Следующим  этапом  является  проведение  реставрационно-восстановительных  мероприятий  полученной  цифровой  копии.  Необходимо  выполнить  восстановление  исходных  параметров,  заложенных  в  кинопроизведении, т. е. устранить дефекты, привнесённые в материал  вследствие  его  длительного  хранения  и  использования,  включая  замену  «испорченных»  кадров.  Возможно  выполнение  даже  общей  цветокоррекции  (здесь  главное –  не сделать картинку лучше оригинала). Естественно, выполнение данной работы требуется лишь потому, что не  удаётся  устранить  все  дефекты  хранения  и  использования  материалов  традиционными  средствами.  Результат  этой  работы  –  подготовка  изображения  к  переводу  на  исходный носитель с максимальной достоверностью. Одновременно  формируется  цифровой  фонд  на  базе  магнитных плёночных носителей из-за их относительной  дешевизны на единицу хранения информации, большой  ёмкости  носителя  и  более  высокой  надёжности  хранения,  чем  дисковые  массивы.  Такой  фонд  может  иметь  систему  автоматизированного  контроля  с  автоматической  перезаписью  материала  в  случае  обнаружения  проблем с его сохранностью. Используемый формат данных  должен предусматривать хранение не только самого, не  компрессированного изображения и звука, но и различной сервисной информации.  В  процессе  создания  цифрового  фонда  параллельно  создаются и копии кинофильмов с низким разрешением  в  цифровой  или  аналоговой  форме  записи.  Эти  копии  размещаются в базе данных центрального компьютера и  служат для удовлетворения спроса локальных пользователей, как в просмотровых залах архива, так и удалённых  пользователей. При этом качество получаемого в случае  удалённого  доступа  материала  ограничивается  лишь  пропускной способностью используемого канала.  О ПРАВОМЕРНОСТИ КОПИРОВАНИЯ На первый взгляд, позитив, изготовленный путём прямого  копирования  цветного  или  чёрно-белого  негатива  любого из фильмов 30-40-х годов XX века, должен полностью отражать эпоху того времени, когда негатив был  создан.  Однако,  это  не  совсем  так.  И  хотя  практически  не  происходит  вмешательства  в  стандартный  кинотехнологический  процесс,  всё  же  технические  характеристики современной позитивной киноплёнки существенно  отличаются  от  киноплёнок  прошлых  лет.  Да  и  воспроизводиться  позитив  будет  на  современном  кинопроекторе,  с  установленной  в  нём  ксеноновой  лампой,  световые характеристики которой значительно отличаются от  источника  света  30-40-х  годов,  и  т. д.  Поэтому  полной  идентичности  восприятия  при  воспроизведении  такого  позитива добиться не удастся.  Если же негатив сначала отсканировать с качеством 2К  или 4К, изготовив цифровую копию, и затем с неё записать позитив (а можно и негатив, и контратип), то в этом  случае в позитив, изготовленный с использованием цифровых технологий при прямом копировании, также будут  внесены искажения. Но эти искажения будут практически несравнимы с потерями при прямом копировании. ВЫВОДЫ Цифровые  электронные  технологии  являются  перспективной  формой  для  долговременного  хранения  киноматериалов. При  использовании  цифровых  технологий  записи  и  воспроизведения кинофильмов становится возможным: • внести коррекцию отличия параметров как плёнок,  так  и  кинопроектора  или  другого  современного  оборудования;

• изготовить страховую копию негатива;

• изготовить  неограниченное  количество  копий  для  проката без повреждения исходного негатива. Для  сохранения  аудиовизуальных  произведений  прошлых  лет  целесообразно  использовать  цифровые  технологии  в  качестве  промежуточной  стадии  –  получение  копии с оригинала в тех случаях, когда традиционными  технологиями  этого  сделать  не  удаётся  (киноплёнка –  цифровой носитель – киноплёнка). < МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Технологии КИНОСъёМКА  О. Н. Раев, к.т.н., МКБК    < При киносъёмке почти всех современных кино- и видеофильмов в кинокадре часто находятся движущиеся  автомобили. При просмотре такого кинофильма в кинотеатре или по телевизору зритель иногда замечает, что  колеса движущегося автомобиля неожиданно начинают  вращаться медленнее, чем должно быть на самом деле,  останавливаются или даже вращаются в противоположном направлении. Рассмотрим, почему это происходит. Колесо  автомобиля  содержит  ряд  симметрично  расположенных  одинаковых  элементов:  лучи  и  отверстия  диска, болты, рисунок протектора шины и т. д. (рис. 1).  Поскольку  мелкие  элементы  либо  неразличимы  глазом  при просмотре кинофильма, либо теряются в результате  «смаза» изображения вращающегося колеса, то зритель  воспринимает  вращение  колеса  через  круговое  движение  лучей  или  крупных  отверстий  диска  колеса.  Обычно  их  количество  на  колесе  от  3  до  18.  Для  грузовых  автомобилей  основным  элементом,  характеризующим  вращение  колеса,  чаще  всего  является  круговое  движение  контрастного  рисунка  протектора  шины.  Элементы  дорожного рисунка протектора образуют продольные и  поперечные  рёбра  и  канавки.  Нас  интересует,  в  первую  очередь, рисунок протектора на боковой стороне шины,  поскольку  он  чётко  виден  и  гораздо  крупнее,  чем  на  колёсах  легковых  автомобилей.  На  фотографии,  приведённой на рис. 2, боковой рисунок протектора состоит  из 24 элементов. Предположим,  что  колесо  снимаемого  автомобиля  содержит  k  наиболее  крупных  повторяющихся  структур, например лучей диска, а скорость вращения колеса  составляет  nk  оборотов  в  секунду.  Тогда  освещённость  участка  киноплёнки  или  участка  светочувствительной  матрицы,  через  который  проходит  изображение  лучей  диска колеса, будет изменяться с частотой э = knk. В  результате  дискретизации  входного  изображения  по времени на носителе информации регистрируется последовательность  кадров,  смещённых  во  времени  друг  относительно  друга  на  период  смены  кадров  Tc = 1/c,  где c — частота киносъёмки. Процесс дискретизации изображения по времени описывается формулой [1–3]: 1), 2)     —  изображение  в  плоскости  светочувствигде  тельного  элемента  (киноплёнка  или  матрица)  киносъё движущихся автомобилей мочного  аппарата,  созданное  киносъёмочным  объективом;

    –  изображение,  полученное  в  результате  дискретизации;

   – дискретизирующая функция;

   – дельта-функция. В  спектральном  пространстве,  в  результате  дискретизации  изображения,  возникает  бесконечное  количество  смещённых  спектров  изображения,  отстоящих  друг  от  друга на интервалах c. Согласно теореме В. А. Котельникова, без искажений передаются только частоты э < c /2.    Во всех остальных случаях появляются ложные частоты  вращения  за  счёт  наложения  смещённых  спектров  изо Рис. 1. Колесо легкового автомобиля Рис. 2. Колесо грузового автомобиля МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Технологии бражения.  Величину  ложных  частот  можно  определить  следующим образом [4]: 3),    где int — функция выделения целого числа из аргумента.     Формула  3)  справедлива,  если  аргумент  не  является  целым  числом,  в  противном  случае  Для  рассматриваемого  в  качестве  примера  автомобиля  ВАЗ  2109    радиус  качения  колеса  составляет    мм.  Размеры  радиальных  шин представлены в таблице 1, где радиус качения колеса рассчитан по формуле 5). Скорость движения   автомобиля связана с частотой  э следующей зависимостью:

6)   Таким  образом,  скорость  движения  автомобиля,  при  которой  начинаются  искажения  воспроизведения  часто.  4) ты  вращения  колеса,  линейно  зависит  от  частоты  кино  Рассмотрим  неподвижный  автомобиль,  постепенно  съёмки  c,  количества  лучей  диска  или  отверстий  в  коначинающий набирать скорость. Как следует из формул  лесе  k  и  радиуса  качения  колеса .  Очевидно,  что  чем  3) и 4), при частотах э < c /2 лучи диска колеса в кино- больше    и  c    и  чем  меньше  k,  тем  при  большей  скоизображении увеличивают скорость поворота и движут- рости автомобиля его киноизображение будет записано  ся  в  направлении,  соответствующем  направлению  вра- без  искажений.  Например,  если  на  колесо  автомобиля  установлена шина 225/70R15, а количество лучей диска  щения колеса автомобиля (частота э положительная). Когда  э  становится  равной c /2,  лучи  диска  в  кино- колеса равно 3, то при телевизионной съёмке с частотой  изображении  колеса  как  бы  одновременно  вращаются  25  кадр/с  движение  автомобиля  будет  записано  без  исс  двумя  частотами c /2  и  -c /2.  Зритель  воспринимает  кажений  в  диапазоне  скоростей  от  0  до  32,8  км/час.  А  такое  изображение  как  неподвижное.  Чаще  всего  –  как  для шины 145/70R12 и 18 лучей диска колеса — от 0 до  неустойчивое (изображение колеса вращается то в одну,  4 км/час. В  таблице  2  приведены  скорости  движения  автомото в другую сторону в результате разницы в размерах лучей и их расположения друг относительно друга, малей- биля ВАЗ 2111, при которых в киноизображении видны  ших изменений скорости движения автомобиля). Число  искажения скорости вращения колёс, а в таблице 3 предлучей диска у колеса зритель видит удвоенным. ставлены  максимальные  скорости  некоторых  автомоПри увеличении скорости движения автомобиля в диа- билей,  до  которых  киноизображение  записывается  при  пазоне  частот  c /2 < э< c  колесо  в  киноизображении  киносъёмке без искажений I рода. Заметим, что в данном случае важна частота киносъёмвращается в противоположном направлении относительно  реального  колеса  автомобиля,  а  величина  скорости  ки, а время экспонирования на появление искажений не  движения лучей диска колеса в киноизображении будет  влияет.  От  времени  экспонирования  зависит  только  веуменьшаться. И наконец, при частоте э = c  колесо в ки- личина  «смаза»  движущегося  изображения  (в  нашем  ноизображении  станет  неподвижным  (*э = 0),  несмотря  примере – колеса автомобиля). на продолжающееся движение автомобиля. Дальнейшее  увеличение  скорости  движения  автомобиля приведёт к повторениям рассмотренного цикла изменения  частот  движения  лучей  диска  колеса,  которые  никогда  не  будут  превышать  половины  частоты  кино  съёмки:  *э   c /2.  При  этом  лучи  диска  в  изображении  колеса будут смазанными. Определим,  при  каких  скоростях  движения  автомобиля возникают рассматриваемые искажения, называемые  искажениями I рода. Для этого свяжем скорость движения автомобиля со скоростью вращения колеса. Рис. 3. Основные  Шины  колеса  характеризуются  (рис.  3)  посадочным  геометрические  диаметром D, шириной профиля B и высотой профиля H.    размеры шины  Характеристики  шины  наносятся  на  её  боковую  поверхколеса автомобиля: ность: сначала ширина профиля В в миллиметрах;

 затем,  D – посадочный  после  косой  черты  значение  H/B,  умноженное  на  100;

  диаметр,   буква R, указывающая на радиальную конструкцию карB – ширина прокаса;

  и  в  конце  —  посадочный  диаметр  в  дюймах.  Нафиля,   пример, для шины автомобиля ВАЗ 2109 — 165/70R13. H – высота проТогда радиус качения колеса (в миллиметрах):.    5) филя,   r к — радиус  качения МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Технологии Таблица 1. Соответствие размеров радиальных шин № 1 2 3 Серия 80 Серия 70 145/70R12 155/70R12 145/70R13 155/65R13  165/65R13 165/65R13  175/65R13  155/65R14 165/60R13 175/60R13 185/60R13  165/60R14 175/60R13  185/60R13  165/60R14 185/60R13  175/60R14 205/60R13  185/60R14 195/60R14  205/60R14 205/60R14  195/60R15 195/55R13 195/55R13  185/55R14 Серия 65 Серия 60 Серия 55 Серия 50 Серия 45 Радиус качения  rк, мм 254 261–264 266– 155/70R 195/45R 272– 135/80R 155/70R 165/65R13 175/65R13  165/65R14 175/65R14 185/65R 195/55R13  185/55R14 185/55R14 185/55R15 195/55R15  205/55R15 205/55R15 195/50R15 205/50R15  195/50R16 225/50R15  195/50R16  205/50R16 225/50R16  205/50R17 205/50R15 225/50R15  195/50R16  205/50R16 205/50R16  225/50R 195/45R15 195/45R15  215/45R15 215/45R15  195/45R16 205/45R16  225/45R16 225/45R 270– 6 7 145/80R13 155/80R13 165/80R 165/70R13 175/70R13 185/70R 278–288 287–292 293– 195/70R 195/65R 301– 205/70R 185/65R15  195/65R15 175/65R14  185/65R14 185/65R14  195/65R 205/60R15 185/60R14  195/60R14 205/60R 225/55R15  205/55R16 185/55R15  195/55R15 195/55R15  205/55R 245/45R16  215/45R17  225/45R17 195/45R16  205/45R16 225/45R 309– 165/70R 291– 175/70R 298– 165/80R 185/70R 195/65R14  185/65R 195/60R15  205/60R 225/55R15  205/55R 245/45R16  215/45R17  225/45R17 245/45R16  215/45R17  225/45R17  235/45R17 235/45R17  245/45R17  255/45R17 245/45R16  215/45R17  225/45R17 235/45R17  245/45R17 245/45R17  255/45R17 245/45R18  255/45R 305– 175/80R 195/70R 195/65R 205/60R15  215/60R 225/55R15  205/55R16  215/55R 225/50R16  235/50R16  205/50R17 235/50R16  245/50R16  215/50R17 225/50R16  205/50R17 235/50R16  245/50R16  205/50R17 245/50R16  255/50R 313– 185/80R 205/70R 205/65R15  215/65R 215/60R15  225/60R 225/55R 320– 195/70R14  175/70R 185/65R15  195/65R 205/60R15  215/60R 225/55R15  205/55R 311– 165/80R 205/70R14  185/70R15 195/70R15  205/70R15 205/70R15 215/70R15  225/70R 195/65R15  205/65R15 205/65R15  215/65R15 225/65R15 215/65R 215/60R15  225/60R15 215/60R16 215/60R16  225/60R16 235/60R 215/55R16  225/55R16 225/55R16 245/55R16  225/55R17 225/55R 317– 18 19 326–332 334–343 340– 235/50R 255/45R МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Технологии Таблица 2. Качество записи изображения движущегося автомобиля ВАЗ 2111 при частоте киносъёмки 24 кадр/с Kоличество  лучей диска  колеса Скорость движения автомобиля м/с v<4,34 v<2,71 v<1,81 v=4,34 v=2,71 v=1,81 4,34 2Tc  [1]. Однако обеспечение такого времени экспонирования  связано  со  значительными  техническими  трудностями.  Кроме  того,  увеличение  времени  экспонирования  приводит к увеличению «смаза» изображения движущихся  объектов киносъёмки. 5.  Устранение  рассматриваемых  искажений  произойдёт  при  переходе  кинематографа  на  более  высокие  частоты киносъёмки и кинопоказа до 50–60 кадр/с. При  таких  частотах,  в  результате  фильтрующего  действия  глаза  зрителя,  искажения  киноизображения  I  рода  не  воспринимаются зрителем, даже если они возникнут.  И следовательно, повышение частоты кинематографа  позволит повысить качество киноизображения. < 1. 2.

3. 4.

Литература Гребенников О. Ф. Основы записи и воспроизведения изображения (в кинематографе). М.: Искусство, 1982. Гребенников О. Ф., Тихомирова Г. В. Основы записи и воспроизведения информации (в аудиовизуальной технике): Учебное пособие. СПб.: Изд. СПбГУКиТ, 2002. Игнатьев Н. К. Дискретизация и её приложения. М.: Связь, 1980. Раев О. Н. Методика проектирования обтюраторов киносъёмочных аппаратов: Обзор. М.: НИКФИ. Вып. 5(112), 1989.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты О МНОГОКАНАльНОМ ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИИ  Д. Г. Чекалин,   ОАО «НИКФИ»    в кинотеатральном кинематографе и новых стандартах для цифрового кино (продолжение) пазонных фронтальных каналов: левый, центральный и  правый. В зале устанавливаются громкоговорители двух  полнодиапазонных  каналов  окружающего  звука.  Отдельно выделен канал сверхнизких частот. Новый формат  с  независимыми  раздельными  каналами  не  только  повысил  качество  воспроизведения  звука,  но  и  позволил  снять  ограничения,  вызванные  и  накладываемые  матричным  кодированием  при  создании  и  микшировании  фонограмм  в  аналоговых  форматах  Dolby,  что  позволило  расширить  художественные  и  творческие  возможности при записи звука к фильмам. Однако, несмотря на  все неоспоримые преимущества нового формата, в нём  было  сделано  всего  несколько  фильмов,  основной  причиной  чему  стала  технологическая  несовместимость  с  уже  существующими  звуковыми  киноформатами.  Цифровая  оптическая  звуковая  дорожка  формата  CDS  располагалась  на  35-мм  фильмокопии  вместо  аналоговой  дорожки фотофонограммы на том же самом месте, что  не  давало  возможности  использования  обычной  аналоговой дорожки в качестве резервной в случае сбоя при  воспроизведении  цифровой  фонограммы  (как  в  более  поздних цифровых форматах), а также  требовало изготовления дополнительных прокатных фильмокопий для  показа  только  в  цифровых  кинотеатрах  с  соответствующими дополнительными организационными и финансовыми затратами. В  последующих  разработках  ошибки  были  учтены,  и  традиционная  оптическая  аналоговая  фонограмма  в  дальнейшем оставалась на киноплёнке на своём месте в  неприкосновенности. В цифровых форматах Dolby Stereo  Digital (и его модификация Surround EX) и SDDS цифровые  звуковые  дорожки  также  размещаются  непосредственно  на  фильмокопии,  однако  из-за  недостатка  физического  места  на  плёнке  возможно  размещеРис. 6. Расположение цифровой фонограммы формата Cinema Digital  Sound (CDS) на 35-мм  фильмокопии < Развитие  цифровых  технологий  и  их  применение  в  кинематографе для звукозаписи позволило существенно повысить качество звуковоспроизведения, особенно  в части шумоподавления и расширения динамического  диапазона.  Новые  технологические  возможности  вызвали  появление  в  начале  1990-х  годов  сразу  нескольких новых цифровых звуковых киноформатов: Cinema  Digital  Sound  (CDS),  Dolby  Stereo  Digital,  Sony  Dynamic  Digital  Sound  (SDDS)    и  Digital  Theater  Systems  (DTS).  Все  новые  системы  задумывались  и  создавались  для  воспроизведения  многоканального  пространственного  звучания  в зрительном зале с целью имитации реального  звукового  поля  для  увеличения  эффекта  «присутствия» у зрителей.  Первым  цифровым  звуковым  форматом  для  кино  был  разработанный  «Optical  Radiation  Corporation»  совместно с «Eastman Kodak» формат Cinema Digital Sound  (CDS), представленный в 1990 г. В этом формате звуковой  сигнал  записывался  оптическим  путём  в  виде  пикселей очень малого размера на киноплёнке, специально  разработанной  для  этого  «Eastman  Kodak».  Благодаря  высокому разрешению новой плёнки на месте обычной  звуковой  дорожки  удалось  разместить  цифровую  6-канальную (5.1) фонограмму (рис. 6). В формате CDS звук  записывается  без  сжатия,  а  для  уменьшения  объёма  данных, вместо обычной 16-битной импульсно-кодовой  модуляции (PCM) с линейной шкалой используется специальная,  учитывающая  особенности  слухового  восприятия  человека,  12-битная  логарифмическая  шкала.  Это  позволило  обеспечить  превосходное  звуковоспроизведение  с  динамическим  диапазоном  90  дБ.  Для  повышения  надёжности  CDS  была  оснащена  схемой  обнаружения и коррекции ошибок. Новый цифровой формат продемонстрировал беспрецедентное на тот момент качество звука на киноплёнке.  «Optical  Radiation  Corporation»  в  формате  CDS  впервые  реализовала в кино цифровое многоканальное звуковоспроизведение с независимыми раздельными широкодиапазонными звуковыми каналами и впервые представила  технологию звуковоспроизведения по схеме 5.1, которая  сейчас  популярна  в  различных  системах  показа.  За  экраном  размещаются  громкоговорители  трёх  полнодиа звуковая дорожка CDS МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты ние  ограниченного  объёма  цифровых  данных,  поэтому  применяется  компрессия  данных.  Разработчики  утверждают,  что  применяемые  ими  методы  кодирования  хотя  и осуществляются с потерями, но основаны на удалении  только  «избыточной»,  с  точки  зрения  физиологии  восприятия,  информации.  Например,  в  киноформате  Dolby  Stereo  Digital  шесть  звуковых  дорожек  оцифрованы  с  частотой дискретизации 48 кГц и закодированы по алгоритму AC3 в цифровой поток с битрейтом 320 кбит/с (для  сравнения: в обычном компакт диске звук записывается  без компрессии и скорость цифрового звукового потока  составляет 1411 кбит/с для двухканальной фонограммы).  В  AC3  применена  оригинальная  технология  «перцептуального кодирования», основанная на психоакустических  особенностях слухового восприятия человека. Эта технология предполагает удаление «избыточной» статистической и психофизической информации из звукового сигнала при его цифровом кодировании с целью уменьшения  скорости цифрового потока и объёма передаваемых данных  при  максимальном  сохранении  качества  субъективного  восприятия  декодированного  звука.  Используется  свойство  человеческого  восприятия  слышать  при  одновременном  звучании  нескольких  различных  звуковых  сигналов  только  наиболее  громкие  звуки,  которые  в  определённой мере маскируют все остальные более слабые  сигналы. Сигналы более низких частот обладают лучшим  маскирующим  эффектом,  сигналы,  звучащие  сразу  после  или  перед  громким  звуком,  также  маскируются.  Это  явление  позволяет  кодировать  маскируемые  сигналы  с  меньшей разрядностью или не кодировать их вовсе. Неодинаковая  частотная  чувствительность  человеческого  слуха делает возможным кодирование с  максимальной  достоверностью  только  той  части  частотного  звукового  диапазона,  которая  наиболее  значима  для  человека,  а  потери  в  низкочастотном  и  высокочастотном  (начиная  с  5000  Гц)  диапазонах  будут  не  столь  заметны.  Ещё  одним существенным способом сокращения потока данных  является  объединение  одинаковых  данных  из  разных  каналов фонограммы, что применимо на частотах выше  10 кГц без риска нарушения локализации источников звука. В результате вышеперечисленных операций алгоритм  AC3 позволяет записывать на киноплёнку менее 10 % исходной звуковой информации фонограммы. Стоит обратить внимание, что, несмотря на очень «умный» алгоритм  сжатия  данных,  в  этом  случае  в  итоге  удаляется  более  90% исходной звуковой информации.  В  киноформате  Dolby  Digital  (1991  г.)  используется  схема  звуковоспроизведения  5.1,  а  в  его  модификации  1999 г. Dolby Digital Surround EX применяется технология  записи  и  воспроизведения  каналов  окружающего  звука  по  схеме  6.1.  Практически  этот  формат  отличается  от  предыдущего  только  добавлением  третьего  тылового  (центрального)  канала  окружающего  звука,  размещаемого в зале позади зрителя. С точки зрения технологии,  дополнительный шестой канал получен с помощью применения метода матричного кодирования (как в аналоговом Dolby stereo) и закодирован в стереоканале окружения формата 5.1. Таким образом, в формате Dolby Digital  Surround EX для каналов окружающего звука присутствуют  все  вызванные  матричным  кодированием  ограничения,  характерные  для  аналогового  Dolby  stereo.  Однако,  несмотря  на  некоторый  технологический  регресс  и  частичное возвращение к матричному кодированию, новый  формат позволяет заметно расширить возможности воспроизведения  окружающего  звука  и  даёт  дополнительные  творческие  возможности.  Новый  формат  Surround  EX появился во время производства фильма «Звёздные  войны: Эпизод I – Скрытая угроза», и его необходимость  определялась творческими требованиями авторов к фонограмме фильма. Два канала окружающего звука зала  не могли передать все эффекты, задуманные в фильме.  Помимо выравнивания качества звука по всей площади  кинозала появление тылового центрального канала позволяет воспроизводить новые эффекты, как, например,  плавное  перемещение  звука  в  кинозале  на  360°,  а  также  делает  возможным  перемещение  звуковых  образов  между  задним  рядом  и  киноэкраном  по  любой  траектории, увеличивая реалистичность. Фирма  «Sony»  разработала  свой  цифровой  киноформат Sony Dynamic Digital Sound (SDDS), который был продемонстрирован в 1993 г. с фильмом «Последний герой»  («Last Action Hero»). К моменту создания SDDS почти всё  свободное место на фильмокопии оказалось занято другими  звуковыми  форматами,  однако  инженеры  «Sony»  всё же решили записывать фонограмму непосредственно на киноплёнке и разместили звуковую дорожку в виде  оптического растра на единственном свободном месте –  на краях киноплёнки за пределами перфорации, при этом  фонограммы с двух краёв плёнки дублируют друг друга  и в сочетании с мощной схемой коррекции ошибок обеспечивают надёжную передачу потока данных. Применённая схема коррекции ошибок позволяет воспроизводить  цифровую  фонограмму  без  сбоев  в  местах  склеек  или  в случае её повреждения с одного из краёв киноплёнки.  Для дополнительной защиты в случае отказа цифровой  звуковой  фонограммы  предусмотрен  автоматический  переход  декодера  на  воспроизведение  звукового  сигнала  с  аналоговой  фонограммы.  Использование  на  оптической фонограмме растра из пикселей с размером, несколько  меньшим,  чем  у  Dolby,  и  пространства  по  всей  длине плёнки позволяют записывать 8 звуковых каналов  с не очень большим коэффициентом сжатия (примерно  5:1). В формате SDDS восьмиканальный 16-битный звук  с частотой дискретизации 44,1 кГц кодируется со сжатием  с  потерей  данных,  однако  использование  алгоритма  ATRAC (впервые применён на мини-дисках) и достаточно  низкий коэффициент сжатия обеспечивают очень высокое  качество  звучания.  Главное  отличие  этого  формата  состоит  в  применении  восьми  независимых  цифровых  каналов  по  схеме  7.1.  За  экраном  размещены  громкоговорители  пяти  полнодиапазонных  фронтальных  каналов:  левый,  левый  центральный,  центральный,  правый  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты центральный и правый. В зале устанавливаются громкоговорители  двух  полнодиапазонных  каналов  окружающего звука. Отдельно выделен канал сверхнизких частот  SW. Новый формат фактически использует все лучшие  наработки  своих  предшественников  и  предусматривает  совместимость  с  другими  уже  существующими  форматами.  Для  совместимости  нового  формата  с  уже  установленным  в  кинотеатрах  оборудованием  других  форматов  разработчики  SDDS  предусмотрели  возможность  декодирования  восьмиканальной  (7.1)  фонограммы  в  шестиканальную  (5.1)  или  в  четырёхканальную,  а  для  демонстрации  фильмов,  изначально  записанных  в  формате  5.1,  декодер  SDDS  может  искусственно  создавать  левый  центральный  и  правый  центральный  каналы. В киноформате DTS (и его модификации DTS-ES) применён другой принцип – на киноплёнке размещён только  синхронизирующий  тайм-код,  а  вся  звуковая  информация  помещается  на  отдельном  внешнем  носителе,  что  позволяет  избежать  проблемы  с  дефицитом  места  для  размещения звуковой информации непосредственно на  фильмокопии.  В  формате  DTS  на  киноплёнке  рядом  с  аналоговой дорожкой печатается только узкая дорожка  временного  кода  (в  виде  последовательности  чёрточек  длительностью  5–12,5  мс),  которая  считывается  при  демонстрации  фильма  специальной  оптической  головкой,  установленной  на  кинопроекторе,  и  обеспечивает  покадровую  синхронизацию  с  фонограммой,  записанной на отдельном внешнем носителе. При сбое сигнала  синхронизации  в  течение  нескольких  секунд  звук  будет  по-прежнему  воспроизводиться  с  цифровой  фонограммы,  и  если  сигнал  временного  кода  не  восстановится,  то произойдет переключение воспроизведения звука на  аналоговую  фонограмму.  При  восстановлении  сигнала  синхронизации  процессор  снова  переключится  на  формат DTS. В DTS применяется запись на дисках CD-ROM  и  сжатие  данных  для  16-битных  звуковых  сигналов  с  частотой дискретизации 44,1 кГц по алгоритму apt-X100  (разработан  компанией  «Audio  Processing  Technology»)  с  коэффициентом  сжатия  4:1,  что  обеспечивает  поток  данных 882 кбит/с и позволяет разместить на одном диске 100 минут шестиканального (5.1) звука с динамическим диапазоном 96 дБ. Формат DTS предполагает запись  пяти звуковых каналов по схеме 5.1, при этом три фронтальных канала – левый, центральный и правый (L-C-R) –    записаны в полном звуковом диапазоне (20 Гц–20 кГц),  а  канал  сабвуфера  (SW)  располагается  на  дорожке  стереоканала окружающего звука (LS-RS) на частотах ниже  80 Гц,  и  таким  образом  стереоканал  окружения  ограничен  снизу  частотой  80 Гц.  В  1999 г.  (практически  одновременно  с  Dolby  Digital  Surround  EX  и  с  аналогичным  технологическим  решением)    в  кинотеатрах  начинается  коммерческое использование новой модификации формата DTS-ES (Extended Surround), взаимно совместимого  с  традиционным  DTS  и  отличающегося  от  него  наличием  дополнительного  центрального  тылового  канала  окружающего  звука,  обеспечивающего  звуковоспроизведение  по  схеме  6.1.  Дополнительный  канал  кодируется  матричным способом, по тому же принципу, как и в системе  Dolby  Stereo.  Формат  DTS  благодаря  более  совершенному алгоритму и меньшему сжатию данных превосходит по качеству звука формат Dolby Digital и является  его основным конкурентом. Для звуковоспроизведения в  формате DTS в кинотеатр кроме фильмокопии привозят  еще и компакт-диск с фонограммой фильма, однако это  кажущееся дополнительное технологическое неудобство  позволяет использовать одни и те же фильмокопии в прокате  по  всему  миру,  дополнительно  изготавливая  лишь  компакт-диски  с  различными  вариантами  фонограммы  на  разных  языках.  Кроме  того,  наличие  на  фильмокопии  синхронизирующего  временного  кода  при  установке  в  киноаппаратной  дополнительного  оборудования  –    системы субтитров DTS-CSS (Cinema Subtitling System) –  позволяет обеспечивать для стандартных фильмокопий  синхронный  показ  на  киноэкране  субтитров  или  текстового  сопровождения,  используя  для  этого  небольшой  видеопроектор. Система текстового сопровождения разработана для людей, страдающих дефектами слуха, и отличается от субтитров тем, что она более информативна:  описывает  звуковые  эффекты,  во  время  диалогов  указывается говорящий, сообщается о месте действия. Для  слепых  и  людей  с  частичной  потерей  зрения  на  специальные инфракрасные наушники, позволяющие хорошо  слышать  основное  звуковое  сопровождение,  в  промежутках между диалогами дополнительно транслируется  запись  диктора,  в  которой  описываются  сцена  и  происходящее действие. Запись фонограммы кинофильма на  отдельном носителе в формате DTS имеет определённые  достоинства:  во-первых,  теоретически  не  ограничивает  разработчика в объёме потока звуковой информации, а  во-вторых,  позволяет  легко  изменять  звуковое  сопровождение к уже напечатанным фильмам, например, при  переводе фильма на ещё один язык или при появлении  новой версии звукового формата.  Сейчас  в  кинотеатрах  используются  три  аналоговых  звуковых формата – моно (для старых фильмов), Dolby A  (для  старых  фильмов),  Dolby  stereo  SR;

  и  три  цифровых формата – Dolby Stereo Digital (и его модификация  Surround EX), DTS (и его модификация DTS-ES) и SDDS.  Звуковые дорожки всех этих цифровых и одного из аналоговых  форматов  могут  быть  одновременно  размещены на одной и той же фильмокопии (рис. 7). Аппаратура  для  воспроизведения  всех  этих  звуковых  форматов  может  быть  одновременно  установлена  в одном  и  том же  кинозале и на одних и тех же кинопроекторах без помех  друг для друга. Так как ни один из цифровых форматов  не  мешает  другому,  современные  фильмы  часто  выходят  одновременно  в  двух,  а  иногда  и  в  трёх  цифровых  форматах.  Наиболее  совершенным  по  качеству  звуковоспроизведения и количеству каналов и одновременно  наименее  распространённым  является  формат  SDDS.  А  наибольшее  распространение  получил  (наихудший  с  точки  зрения  цифрового  сжатия)  формат  Dolby  Stereo  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты Digital,  что  отчасти  объясняется  его  меньшей  стоимостью, простотой и успешной политикой производителя.  В  настоящее  время  проводится  рассмотрение  и  утверждение  международных  стандартов  для  цифрового  кинематографа  в  ISO  (Международная  организация  по  стандартизации). Примечателен тот факт, что в качестве  международных стандартов ISO предлагаются без какихлибо  изменений  принятые  в  2006 г.  стандарты  SMPTE  (Общество инженеров кино и телевидения). Для цифрового  звуковоспроизведения  в  качестве  проектов  международных  стандартов  были  предложены:  «ISO  26428-2  Рис. 7.  Размещение современных звуковых форматов на  /Digital  cinema  (D-cinema)  distribution  master  –  Part  2: 35-мм фильмокопии Audio  characteristics/»  и  «ISO  26428-3  /  Digital  cinema   (D-cinema)  distribution  master  –  Part  3:Audio  channel  mapping and channel labeling/», являющиеся точным вос- верхней  части  экрана,  в  потолке  над  зрителями,  сбоку  произведением стандартов SMPTE – SMPTE 428-2-2006  от  экрана  за  его  пределами,  а  так  же  дополнительные  локализованные  громкоговорители  на  боковых  стенах  и SMPTE 428-3-2006, соответственно.  Оба  стандарта  относятся  к  разделу  Digital  Cinema  зрительного  зала).

  Размещение  всех  возможных  громDistribution  Master  (DCDM)  и  определяют  требования  к  коговорителей (включая дополнительные) приведено на  цифровой  прокатной  мастер-копии  фильма  и  размеще- схеме  (рис.  8).  Предусмотренные  в  стандарте    дополнинию громкоговорителей. В этих стандартах предлагается  тельные каналы рассчитаны на перспективу и позволяют  уточнённая  терминология  и  определяется  возможность  разрабатывать  и  создавать  новые  звуковые  форматы  в  использования  в Digital Cinema Distribution Master (циф- рамках предложенного стандарта. Не остаются в стороне и разработчики телевизионных  ровой прокатной мастер-копии фильма) до 16 звуковых  каналов с максимальным разрешением до 24-бит и час- систем.  В  научно-исследовательской  лаборатории  японтотой дискретизации 48 кГц или 96 кГц, а так же предла- ской телерадиовещательной корпорации NHK, в которой  гается несколько вариантов различных форматов и схем  был  создан  стандарт  HDTV,  разрабатывается  новый  теразмещения громкоговорителей (таблица 1): левизионный  стандарт  следующего  поколения –  UHDTV  • одноканальный вариант (один громкоговоритель в  (Ultra High Definition TV) или телевидение сверхвысокого  разрешения. В новом формате предусматривается более  центре) • двухканальный вариант (два громкоговорителя за  33 млн. элементов изображения с максимальным разрешением до 7680 x 4320 и частотой кадровой развёртки –  экраном)   • четырёхканальный  вариант  (три  громкоговорителя  за  экраном  и  один  канал  Таблица 1.  Обозначение и маркировка каналов и громкоговорителей в проекте окружения в зале) 2007 г. стандарта ISO/DIS 26428-3 для цифрового кинематографа • шестиканальный  вариант  (три  громкоговорителя  за  экраном,  два  канала  окAES Channel Description Label / Name ружения в зале и один низкочастотный  Pair No. / Ch No. No. канал) 1  L/Left  Far left screen loudspeaker  1/1 • семиканальный  вариант  (три  громко2  R/Right  Far right screen loudspeaker  1/2 говорителя  за  экраном,  три  канала  ок3  C/Center  Center screen loudspeaker  2/1 ружения в зале и один низкочастотный  4  LFE/Screen  Screen low frequency effects sub2/2 woofer loudspeakers канал) 5  Ls/Left surround  Left wall surround loudspeakers  3/1 • восьмиканальный  вариант  (пять  гром6  Rs/Right surround  Right wall surround loudspeakers  коговорителей  за  экраном,  два  канала  3/2 окружения  в  зале  и  один  низкочастот7  Lc/Left center  Mid left to center screen loudspeaker  4/1 ный канал) 8  Rc/Right center  Mid right to center screen loudspeaker  4/2 • девятиканальный вариант (пять громко9  Cs/ Center surround  Rear wall surround loudspeakers  5/1 говорителей за экраном, три канала ок10  SMPTE reserved  5/2 ружения в зале и один низкочастотный  11  SMPTE reserved  6/1 канал). 12  SMPTE reserved  6/2 Помимо  вышеперечисленных  схем  раз13  SMPTE reserved  7/1 мещения,  традиционных  для  кино,  так  же  14  SMPTE reserved  7/2 оговаривается  возможность  применения  до15  User defined  8/1 полнительных  каналов  (таблица  2)  и  гром16  User defined  8/2 коговорителей  (в  том  числе  размещённых  в  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты Таблица 2.  Обозначение и маркировка дополнительных каналов и громкоговорителей Name  Vertical height left  Vertical height center  Vertical height right  Top center surround  Left wide  Right wide  Left surround direct  Right surround direct  LFE 2  Rear surround left  Rear surround right  Hearing impaired  Narration  Label  Vhl  Vhc  Vhr  Ts  Lw  Rw  Lsd  Rsd  Lfe2  Rls  Rrs  HI  VI-N  Description  Far left top of screen loudspeaker  Center top of screen loudspeaker  Far right top of screen loudspeaker  Center of the theatre ceiling loudspeakers  Outside the screen, front left loudspeaker Outside the screen, front right loudspeaker  Left surround single loudspeaker for localized directionality  Right surround single loudspeaker for localized directionality  Low frequency effects subwoofer style loudspeaker  Rear wall left loudspeaker/s  Rear wall right loudspeaker/s  Dynamic range compressed dialog centric mix for the hearing  Narration for the visually impaired  в проекте 2007 г. стандарта ISO/DIS 26428-3 для цифрового кинематографа 60 кадров в секунду. Для телеформата  сверхвысокого  разрешения  разработана  новая  24-х канальная  система  стереофонического  звуковоспроизведения с конфигурацией по схеме 22.2  (рис. 9).  Система  состоит  из  трёх  разнесённых  по  вертикали  уровней  громкоговорителей  и  обеспечивает  высокое  качество  звучания  во  всём  зале.  В  нижнем  уровне  установлены  три  громкоговорителя под экраном и два  сабвуфера  низкочастотных  звуковых  каналов.  Средний  уровень  состоит  из  громкоговорителей  10-ти  звуковых  каналов:  три  за  экраном,  два  по  бокам  от  экрана  и  пять  на  стенах  по  периметру  зала.  Верхний  уровень  образуется  из  громкоговорителей  9-ти  каналов,  три  из  которых  размещены  над  экраном,  пять  (как  и  в  среднем  уровне) на стенах по периметру зала и  один находится на потолке над зрителями.  Технология  Ultra  High  Defnition,  разработанная японской телерадиовещательной корпорацией NHK впервые  была  публично  продемонстрирована  на  выставке  Expo  2005  в  Японии.  Демонстрация  проводилась  в  специально  построенном  зале,  рассчитанным  на  400  зрителей  с  проекционным  экраном  размером  600  дюймов  (рис.  10). Правительство Японии совместно  с частными компаниями планирует начать вещание в новом формате в 2015  году  и  сделать  его  международным  стандартом. Особо  следует  отметить  принципиально  новый  перспективный  подход  к созданию системы объёмного звука.  В настоящее время получили широкое  распространение  исследования,  связанные  с  системой,  предложенной  в  1980-е годы профессором Берхаутом  из  Технического  Университета  в  городе Дельфт (Голландия), и получившей  название Wave Field Synthesis (WFS —    Синтез волнового поля ). Принцип  звуковоспроизведения  по  технологии  WFS  принципиально  отРис. 8.  Размещение громкоговорителей в проекте 2007г. стандарта  ISO/DIS 26428-3 для цифрового  кинематографа.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Стандарты Рис. 9.  Конфигурация 24 канальной аудиосистемы (по схеме  22.2) формата UHDTV компании NHK Рис. 10.  Демонстрационный зал системы Ultra High Definition  TV на выставке Expo 2005.

Рис. 11.  Установка Iosono личается  от  многоканальной  стереофонии.  Объёмное  звучание  в  классической  стереофонической  системе  с  отдельными  дискретными  источниками  звука  (громкоговорителями)  осуществляется  благодаря  субъективному  эффекту  психоакустического  сложения  нескольких  звуковых  сигналов  коррелированных  источников  звука,  а при технологии WFS осуществляется физический синтез  реального  волнового  звукового  поля,  аналогично  принципу  оптической  голографии.  В  этом  случае  возможно воссоздание во вторичном помещении звукового  поля,  полностью  идентичного  по  структуре  исходному  первичному  звуковому  полю,  и  возможно  обеспечение  локализации  виртуальных  источников  во  всей  зоне  слушательских мест и по всем направлениям, что принципиально недостижимо для всех стереофонических систем.  Литература Воспроизведение  трёхмерного  звукового  поля  по  техи информационные ресурсы нологии  WFS  производится  с  помощью  массива  громкоговорителей,  распределённых  по  всем  поверхностям  1. Алдошина И. А. Многоканальные пространственные системы. // Шоу-Мастер. 2003. №2. зрительного  зала,  причём  расстояние  между  громкоговорителями  в  идеале  должно  быть  меньше  половины  2. Алдошина И. А. Пространственные системы синтеза волнового поля – Wave Field Synthesis. // Шоу-Мастер. 2005. длины волны самого высокого звука в воспроизводимом  №4. сигнале.  В  современных  экспериментальных  моделях  используются  только  линейки  громкоговорителей,  рас- 3. Белкин Б. Г. Стереофония в кино. // Техника кино и телевидения. 1984. №1. положенные  по  стенам  помещения,  что  пока  позволяет  воссоздавать  цилиндрическое  звуковое  поле  в  горизон- 4. Высоцкий М. З. Большие экраны и стереофония. М.: «Искусство», 1966. тальной плоскости, а не полное сферическое. Работы в  этом направлении активно проводятся в крупнейших ев- 5. Карагосян М. Многоканальный звук в кино. // Install Pro. 2000. №3. ропейских  университетах  и  научных  организациях:  Технический университет в Дельфте (Голландия), Институт  6. Ковалгин Ю. А. Стереофония. М.: «Радио и связь», 1989. IRT  (Германия),  IRCAM  (Франция),  Studer  (Швейцария),  7. Тарасенко Л. Г., Чекалин Д. Г. Кинозрелища и киноаттракционы. Справочник. М.: «Парадиз», 2003. Университет Аристотеля (Греция) и др. В этом же направлении проводятся работы в Институте медиатехнологий  8. www.dolby.com Фраунгофера  —  директор  института  Карлхайнц  Бран- 9. www.iosono-sound.com денбург  (Karlheinz  Brandenberg)  совместно  с  коллегами  10. www.kino-proekt.ru разработали  новую  технологию  создания  трёхмерного  11. www.nhk.or.jp/digital звука, получившую название Iosono, и создали действую- 12. www.smpte.org щий образец системы включающей более 400 громкоговорителей (рис. 11). Дальнейшее развитие систем пространственного звука  скорее  всего  будет  осуществлятся  по  двум  направлениям. Существующие системы будут развиваться в сторону  уменьшения компрессии (вплоть до её полного устранения)  и  будут  оснащаться  всё  большим  числом  дискретных  каналов  записи  и  воспроизведения  звука  и  размещением  громкоговорителей  по  всем  направлениям  от  зрителя, в том числе в верхней части экрана и на потолке,  с  целью  полного  охвата  зрителей  окружающим  звуком,  в  соответствии  с  замечанием  одного  из  пионеров  стереофонии  Х.  Флетчера:  «стереофоническая  система  —    это  не  два,  три  или  любое  другое  фиксированное  число каналов. Их должно быть столько, чтобы создавалась  иллюзия бесконечного их количества». Альтернативно и  независимо  от  этого  будут  также  создаваться  и  разрабатываться системы (по принципу Wave Field Synthesis),  позволяющие полностью воссоздавать в кинозале структуру первичного звукового поля, аналогично оптической  голограмме,  и  создающие  у  зрителей  полный  эффект  «присутствия». < МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография ТРёХМЕРНОЕ ИЗОбРАЖЕНИЕ В  настоящее  время  значительно  возрос  интерес  к  кинематографу  с  трёхмерным  изображением,  особенно  в  США  и  России.  Ряд  авторитетных специалистов в области техники кинематографии высказывает мнения  о том, что следует ожидать в близком будущем  нового  этапа  в  развитии  кинематографии:  широкого  применения  кинематографа, в котором объёмное изображение формируется на  основе бинокулярного зрения человека. Цифровые  методы  формирования  трёхмерного  изображения  ещё не достигли такого высокого уровня разрешения, при котором  можно  было  передавать  как  горизонтальные,  так  и  вертикальные  параллаксы в кинематографическом и телевизионном изображениях.  Отсутствие  таких  возможностей  обуславливает  ряд  серьёзных  недостатков  стереоскопического  изображения,  таких  как:  повышенное зрительное напряжение (нарушение естественного процесса  восприятия  из-за  несоответствия  диспаратности),  искажения  в  передаче ракурса при небольших смещениях головы зрителя и др. Наиболее  перспективным  является  создание  системы  театрального кинематографа с трёхмерным изображением на основе голографических процессов.  Отдельные  статьи  и  доклады,  опубликованные  в  этом  номере  журнала, которые, на первый взгляд, кажутся далёкими от кинематографа, на самом деле, возможно, закладывают основы технологии кинематографа будущего. Некоторые материалы не относятся  непосредственно  к  вопросам  формирования  изображения  (например,  голографические  методы  защиты  от  несанкционированного отбора), тем не менее, они весьма актуальны для современной  кинематографии.

 В. Г. Комар, д.т.н., профессор  ОАО «НИКФИ»    МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография для индивидуализации   и идентификации защитных голограмм  Д. С. Лушников, С. Б. Одиноков, А. Ю. Павлов,  МГТУ им. Н. Э. Баумана    Аннотация ОПТИКО-ЭлЕКТРОННАЯ СИСТЕМА «ГОлОИНИД» Рассмотрены недостатки существующих методов защиты материальных объектов от подделки. Предложен альтернативный метод защиты, основанный на создании в защитных голограммах скрытых кодированных микроизображений при помощи лазерной микроперфорации. Описан алгоритм кодирования для получения защитной голограммы со скрытым кодированным микроизображением, а также алгоритм регистрации и декодирования скрытого кодированного микроизображения для идентификации защитной голограммы. Рассмотрен алгоритм работы разработанного программно-аппаратного комплекса для индивидуализации и идентификации защитных голограмм со скрытым кодированным микроизображением.

< Актуальность  разработки  и  применения  программноаппаратного  комплекса  «ГОЛОИНИД»  связана  с  возрастающей  потребностью  защиты  от  массовой  подделки  материальных  объектов.  От  подделки  страдают  аудиовидеопродукция  и  программное  обеспечение,  произведения  искусства,  бумажные  документы  (банкноты  и  ценные  бумаги,  нотариальные  документы,  удостоверения  личности  и  сертификаты  и  т.  п.),  дорогостоящие  эксклюзивные  товары  известных  марок  и  изделия  массового  производства  (парфюмерия,  спиртные  напитки,  сигареты,  лекарственные  препараты  и  т.  д.),  кредитные  карты  и  т.  п.  Рост  подделок  обусловлен  значительным  прогрессом  в  области  копировальной  и  полиграфической техники, а также вычислительных средств совместно  с устройствами ввода-вывода. Это привело к тому, что в  настоящее время традиционные  методы защиты не могут успешно противостоять копированию и имитации.  Исторически  первым  появился  полиграфический  метод, однако он на данный момент как самостоятельный  (отдельный)  метод  защиты  практически  не  используется.  Это  связано  с  доступностью  практически  профессиональной  полиграфической  аппаратуры  для  рядового  потребителя,  вследствие  чего  возможность  подделки  большинства  широко  используемых  полиграфических  элементов  защиты  не  представляет  большого  труда.  Радужные  защитные  голограммы  и  голографические  защитные  элементы  в  них  на  какое-то  время  смогли  удовлетворить  потребность  в  качественной  защите  изготовителей  и  потребителей  различного  рода  товаров  и  документов.  Однако  на  сегодняшний  момент  данный  способ защиты как самостоятельный также не применяется, что связано с тем, что все голографические защитные элементы вносятся в голограмму ещё на стадии получения оптической мастер-голограммы. Это приводит к  тому, что все защитные элементы с данной мастер-голограммы будут одинаковыми для всей партии голограмм,  поскольку данная партия получена путём тиражирования  одной и той же мастер-голограммы. Кроме того, вследствие присутствия в каждой голограмме из партии одинаковых защитных голографических элементов возникает  невозможность  идентификации  каждой  голограммы  в  отдельности  (индивидуализации  голограммы).  Для  устранения  данного  недостатка  каждая  голограмма  подвергается  лазерной  нумерации.  При  этом  появляется  возможность  индивидуализировать,  а,  следовательно,  и  идентифицировать  каждую  голограмму  в  отдельности.  Однако  лазерная  нумерация  не  является  достаточно  надёжным  методом  защиты  голограмм,  поскольку  производится, в основном, не с целью их защиты, а скорее –  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- 1. Анализ методов защиты материальных объектов  от подделки Среди  распространённых  на  сегодняшний  момент  методов защиты можно выделить следующие: • полиграфический метод, основанный на создании  специальных  защитных  элементов  в  виде  микроизображений,  штрих-кодов,  бар-кодов  и  др.  при  помощи полиграфической печати;

• голографический  метод,  основанный  на  процессе  формирования защитных элементов на стадии получения мастер-голограммы [1-9];

• метод лазерной нумерации, заключающийся в нанесении серии и номера на изделие (в частности, на  голограмму) при помощи лазерного нумератора.

Голография с целью учёта. Данный элемент голограммы не является  скрытым,  наблюдается  визуально  и,  следовательно,  существует возможность его подделки. Наиболее  эффективным  на  настоящий  момент  считается  комбинированный  способ  защиты  товара  или  документа  от  подделки.  Такой  способ  включает  в  себя  полиграфические  и  голографические  элементы  защиты,  а,  кроме того, также и лазерную нумерацию. Это позволяет  усложнить  процесс  подделки  полученного  таким  способом  комбинированного  защитного  элемента,  однако  значительно  удорожает  процесс  его  получения.  Кроме  того,  комбинированный защитный элемент по-прежнему будет  обладать  недостатками  всех  своих  составляющих  защитных компонентов. Поэтому  возникла  необходимость  разработать  новый  метод  защиты  голограмм,  а,  следовательно,  и  маркированных ими изделий и документов от подделки. Основными требованиями к защитному элементу, полученному по  вновь разработанному методу, являются простота получения данного защитного элемента, а также сложность его  повторения  (подделки).  Данный  защитный  элемент  должен быть различен на разных голограммах одной серии,  что  позволит  не  только  контролировать  подлинность  голограмм, но и отличать одну голограмму от другой.  В качестве нового защитного элемента, позволяющего    защитить голограмму от подделки, было выбрано скрытое кодированное микроизображение. Данное изображение вносится в голограмму при помощи лазерной микроперфорации уже на конечном этапе производства серии  голограмм, то есть уже после тиражирования.   перфорации.  При  защите  голограмм  от  подделки    решаются следующие задачи: • индивидуализация  защитных  голограмм  с  помощью  лазерной  микроперфорации  в  виде  скрытых  кодированных изображений;

• идентификация и контроль подлинности защитных  голограмм путём считывания  скрытых кодированных микроизображений. Программно-аппаратный комплекс «ГОЛОИНИД» включает в себя:  • лазерный  микроперфоратор  для  индивидуализации защитных  голограмм;

  • оптико-электронный  прибор  считывания  микроизображений  для  идентификации  защитных  голограмм.  Фотографии  лазерного  микроперфоратора  и  оптикоэлектронного  прибора  считывания  микроизображений  показаны на рис. 1а и 1б соответственно. Кроме  того,  в  состав  комплекса  входит  специализированное  программное  обеспечение,  позволяющее  получать  микроизображения  с  помощью  лазерного  микроперфоратора,  а  также  обработать  полученные  при  помощи  оптико-электронного  прибора  считывания  микроизображения  по  определённому  алгоритму  и  принимать решение о подлинности голограмм.  Принцип действия комплекса следующий:  Полупроводниковый  лазер  лазерного  микроперфоратора  через  систему  зеркал  и  объективов  подсвечивает  сфокусированным  пучком  заданную  область  на  защитной  голограмме.  За  счёт  высокой  плотности  мощности  лазерного  излучения,  получаемой  в  сфокусированном  пятне, происходит лазерная перфорация термолакового  (с покрытием алюминия) слоя защитной голограммы.  Оптико-электронный  прибор  считывания  микроизображений для идентификации защитных голограмм работает  следующим  образом:  защитная  голограмма  с  микроизображением,  полученным  лазерной  перфорацией,  подсвечивается  некогерентным  источником  излучения.  Далее  микроизображение  проецируется  объективом  на  фоточувствительную  площадку  видеокамеры.  Затем  сигнал  с  камеры  выводится  из  устройства  по  кабелю  в  2. Состав и принцип работы программно-  аппаратного комплекса «ГОЛОИНИД» С ростом объёма производства защитных голограмм  растёт  также  потребность  в  приборах  и  системах  контроля  подлинности  защитных  голограмм,  а  также  их  индивидуализации.  Разработанный  программно-аппаратный  комплекс  «ГОЛОИНИД»  предназначен  для  получения,  регистрации  и  декодирования  (в  случае  необходимости)  скрытых  микроизображений,  зарегистрированных на защитной голограмме путём лазерной  Рис. 1а. Фотография лазерного микроперфоратора   для индивидуализации защитных  голограмм Рис. 1б. Фотография оптико-электронного прибора считывания  микроизображений для идентификации защитных голограмм МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография 3. Алгоритмы кодирования для получения защитной  голограммы  со скрытым кодированным микроизображением и регистрации и декодирования скрытого  кодированного микроизображения для идентификации защитной голограммы В  процессе  создания  комплекса  ГОЛОИНИД  был  разработан алгоритм кодирования для получения защитной  голограммы    со  скрытым  кодированным  микроизображением  (для  лазерного  микроперфоратора).  Суть  алгоритма состоит в следующем: Этап  №1.  Получение  «бинарного  слова»  (скрытого  кодированного  микроизображения).  На  данном  этапе  при помощи программного или аппаратного генератора  случайных чисел получается так называемое «бинарное  слово»,  которое  представляет  собой  набор  цифр  «0»  и  «1». При этом в скрытом кодированном микроизображении за отсутствие информационной точки отвечает «0»,  а за её наличие – «1». Этап №2. Сохранение скрытого кодированного микроизображения, пароля и информации о носителе, маркированном защитной голограммой. На данном этапе в базу  данных  вводятся:  «бинарное  слово»  как  интерпретатор  скрытого кодированного микроизображения,   информация о носителе, маркированном защитной голограммой,  и  пароль,  позволяющий  получить  доступ  к  процессу  идентификации  голограммы.  Пароль  может  представлять  собой  переведённую  в  буквы  часть  «бинарного  слова»,  что  позволит  однозначно  связать  между  собой  скрытое кодированное микроизображение и пароль.  Этап  №3.  Перфорация  скрытого  кодированного  микроизображения. На данном этапе из «бинарного слова»  формируется  структура  микроизображения.  Также  в  него  вносятся  реперные  объекты,  необходимые  на  стадии считывания данного микроизображения. Далее микроизображение  передаётся  на  лазерный  перфоратор,  производится  определение  режимов  перфорации  (мощность излучения при перфорации, длительность импульса  и  т. д.),  а  затем  скрытое  кодированное  микроизображение перфорируется в защитной голограмме.  Также  в  процессе  создания  комплекса  ГОЛОИНИД  был разработан алгоритм регистрации и декодирования  Самоклеящаяся радужная  голограмма Рис. 2. Программное обеспечение для определения подлинности защитных голограмм со скрытыми кодированными  микроизображениями.

Рис. 3а. Модель скрытого  кодированного  микроизображения Рис. 3б. Фотография скрытого кодированного  микроизображения персональный  компьютер.  Полученное  изображение  обрабатывается  при  помощи  специализированного  программного обеспечения по определённому алгоритму, и  выносится решение о подлинности голограммы, а также  производится её идентификация. На рис. 2 представлен  вариант данного программного обеспечения. На  рис.  3а  представлена  модель  скрытого  кодированного микроизображения, а на рис. 3б – фотография соответствующего  скрытого  кодированного  микроизображения, которое перфорируется на защитной голограмме.  Скрытое кодированное микроизображение представляет  собой совокупность набора оптических бит, которые составляют  информационное  поле,  и  реперных  объектов  для захвата и обработки изображения.  На  рис.  4  представлены  возможные  варианты  лазерной  микроперфорации.  Ноу-хау  технологии  состоит  в  возможности  лазерной  микроперфорации  как  в  слое  термолака,  который  лежит  между  слоями  лавсана  и  металлизированным  слоем  (для  самоклеящейся  радужной  голограммы),  так  и  в  возможности  лазерной  микроперфорации непосредственно в металлизированном  слое  (для  радужной  голограммы  на  фольге  горячего  тиснения).  При  этом  при  перфорировании  в  слое  термолака,  в  случае  для  самоклеящейся  голограммы,  такую  перфорацию  невозможно  подделать  механически,  так  как  при  этом  нарушится  слой  лавсана,  или  на  лазерных граверах с длиннофокусной оптикой, так как  в  этом  случае  возможно  разрушение  слоя  лавсана  и  металлизированного слоя.  Радужная голограмма  на фольге горячего тиснения Рис. 4. Варианты лазерной микроперфорации на различных  типах носителей МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография скрытого  кодированного  микроизображения  для  идентификации  защитной  голограммы  (для  оптико-электронного  прибора  считывания  микроизображений  для  идентификации  защитных  голограмм).  Суть  алгоритма  состоит в следующем: Этап №1.  Считывание  скрытого  кодированного  микроизображения.  На  данном  этапе  при  помощи  оптикоэлектронного  прибора  считывания  микроизображений  для идентификации защитных голограмм производится  считывание  микроизображения.  После  этого  изображение передаётся на компьютер. Этап №2. Обработка считанного микроизображения. На  данном этапе производится привязка изображения к координатной сетке с использованием реперных объектов,  производится  распознавание  информационных  точек,  после  чего  полученному  микроизображению  ставится  в  соответствии «бинарное слово» (информационной точке  в «бинарном слове» соответствует «1», а отсутствию информационной точки в узле сетки соответствует «0»). Этап  №3.  Идентификация  голограммы.  Производится  сравнение полученного «бинарного слова» с эталонным,  которое достаётся из базы данных по введённому паролю. В случае совпадения проверяемого «бинарного слова»  с  эталонным  «бинарным  словом»  из  базы  данных  передаётся  информация,  соответствующая  носителю,  маркированному данной защитной голограммой. Преимущества  оптико-электронного  прибора  идентификации  защитных  голограмм  как  одного  из  компонентов  комплекса  ГОЛОИНИД  перед  аналогами  состоят  в  следующем: • высокая  вероятность  правильной  идентификации  проверяемой голограммы;

• отсутствие  потребности  в  дополнительных  устройствах для ввода и обработки восстановленного  декодированного изображения на компьютере;

• портативность устройства.

4. Преимущества комплекса ГОЛОИНИД   по сравнению с аналогами Область  применения  оптико-электронного  комплекса  ГОЛОИНИД связана с определением подлинности таких  носителей,  маркированных  защитными  голограммами,  как: • бумажные документы (банкноты и ценные бумаги,  нотариальные  документы,  удостоверения  личности и сертификаты и т. п.);

• дорогостоящие  эксклюзивные  товары  известных  марок и изделия массового производства (парфюмерия,  спиртные  напитки,  сигареты,  лекарственные препараты и т. д.), произведения искусства;

• аудио-видеопродукция  и  программное  обеспечение, кредитные карты и т. д. В  настоящее  время  разработанный  оптико-электронный  комплекс  ГОЛОИНИД  работает  с  защитными  голограммами,  нанесёнными  на  пластиковые  карты  стандартного  размера  85,6  х  51  мм.  При  необходимости  возможна  доработка  комплекса  для  работы  с  носителями любого типа. Преимущества  лазерного  микроперфоратора  для  индивидуализации  защитных    голограмм  как  одного  из  компонентов  комплекса  ГОЛОИНИД  перед  аналогами  заключаются  в  том,  что  он  способен  получать  скрытое  кодированное  микроизображение  в  голограммах,  не  разрушая  поверхностных  слоёв  самих  голограмм.  Это  достигается за счёт использования в микроперфораторе  светосильной короткофокусной оптики.

5. Выводы По  разработанным  алгоритмам  кодирования,  регистрации и декодирования скрытого кодированного микроизображения при идентификации защитной голограммы  создан  программно-аппаратный  комплекс  ГОЛОИНИД.  Данный  комплекс  позволил  создать  и  проконтролировать  новый  защитный  элемент  для  голограммы  –  скрытое кодированное микроизображение. В  результате  проведённых  исследований  удалось  получить скрытое кодированное микроизображение в термолаковом  слое  радужной  самоклеящейся  голограммы  со следующими параметрами: 50..70 мкм;

• размер информационной точки  40..70 мкм • период между точками  При  этом  время  получения  скрытого  кодированного  изображения  размером  6х12  информационных  точек  составило 40 сек., а время идентификации защитной голограммы  с перфорированным на ней микроизображением такого размера – 5 сек. < Литература John E. Wreede at al. Encoded hologram for producing a machine readable and a human readable image. Patent USA No 5, 499, 116 of Mar. 12, 1996. 2. Гальперн А. Д. Голографическое устройство для воспроизведения кодирующих элементов. Патент Российской Федерации № 2110411 от 10.05.1998. 3. Бобринев В. И., Гуланян Э. Х. Голограммы с протяжённым опорным источником. Квантовая электроника. 1971. Вып. 4. 4. Songcan Lai. Security holograms using an encoded reference wave. Optical Engineering, vol.35, No 9, September 1996. 5. Refregier P., Javidi B. Optical image encryption based on input plane and Fourier plane random encoding. Opt. Lett. 1995. V. 20, N. P. 767–769. 6. Javidi B., Sergent A., Zhang G., Guibert L. Fault tolerance properties of a double phase encoding encryption technique. Opt. Eng. 1997. V. 36, No 4. P. 992–998. 7. Javidi B., Zhang G., Li J. Experimental demonstration of the random phase encoding technique for image encryption and security verification. Opt. Eng., 1996., V. 35, No 9, p. 2506–2512. 8. Бондарев Л. А., Куракин С. В., Курилович А. В., Одиноков С. Б., Смык А. Ф. Устройство для контроля подлинности голограмм. Патент Российской Федерации № 2103741 от 27.01.1998. 9. David B., Pizzanelly J. Holograms for security markings. Patent USA No 5, 623, 347 of Apr. 22, 1997.

1.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография Модернизация схемы записи радужных голограмм для получения кинетических эффектов на глубине. Голографический элемент бИГРАММА  В. И. Сябер, И. Й. Погань, И. В. Твердохлеб, А. А. Ивановский,  СП «ГОЛОГРАФИЯ», г. Киев, Украина    < По  глубине  сцены  голограммы  можно  разделить  на  двухмерные 2D и трёхмерные 3D. Существует также промежуточный тип 2D/3D, когда трёхмерная сцена состоит  из плоскостей, которые расположены на разной глубине.  2D  голограммы  могут  быть  реализованы  множеством  различных  технологий:  дот-матрикс,  фрейм-матрикс,  оптическая  запись  решёток,  электронно-лучевая  литография и т. д. Изображения формируется из дифракционных решёток с различной пространственной частотой  и  ориентацией  штрихов.  Среди  достоинств  таких  голограмм можно выделить высокую яркость, детализацию,  чёткость.  Легко  реализуются  кинетические  эффекты –  иллюзия  движения  отдельных  частей  изображения  при  изменении условий наблюдения, например, при наклоне  или  повороте  голограммы.  Перечисленные  технологии  позволяют также записывать и трёхмерные многоракурсные  голограммы,  но  их  качество  обычно  уступает  аналоговой  оптической  записи,  поскольку  дискретизация  дизайна  по  ракурсам  приводит  к  значительному  снижению яркости и разрешения. Переключения между ракурсами  происходят  не  плавно,  а  ступенчато.  Горизонтальный  параллакс  таких  голограмм  значительно  меньше,  чем у радужных голограмм. На наш взгляд, для получения трёхмерных голограмм  лучше всего использовать классическую технологию радужных голограмм Бентона, предложенную еще в далеком 1969 году.  Схема  записи  двухэтапная.  На  первом  этапе  объект  съёмки  (фотошаблоны)  размещают  перед  фотопластинкой и освещают его расширенным лазерным пучком.  Второй пучок – опорный – направляют непосредственно  на  фотопластинку,  перед  которой  размещена  щелевая  маска  (рис.  1).  После  проявления  получают  первичную  голограмму Н1, которая восстанавливает объект только  при  освещении  монохроматическим  светом.  При  полихромном  освещении  разноцветные  изображения  накладываются друг на друга со сдвигом и объект наблюдать  не удаётся. На  втором  этапе  голограмму  Н1  освещают  сопряжённым опорным пучком (рис. 4). Результат интерференции  восстановленного волнового фронта объекта с опорным  Рис. 1. Запись амплитудного шаблона на голограмму Н1 МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография пучком  регистрируется  на  фотопластинке  Н2.  Полученную  вторичную  голограмму  можно  наблюдать  в  белом  свете;

  использование  щелей  при  записи  Н1  приводит  к  тому,  что  изображения,  восстанавливаемые  разными  длинами  волн  оказываются  разнесёнными  в  пространстве и не накладываются друг на друга при наблюдении.  Вертикальный параллакс отсутствует,  но  на восприятии  трёхмерности  изображения  это  не  сказывается,  т. к.  горизонтальный параллакс более важен в данном случае. 2D/3D  радужные  голограммы  восстанавливают  достаточно  яркие  и  глубокие  изображения,  но  только  статичных  сцен.  Для  повышения  защитных  свойств  такие  «аналоговые»  голограммы  комбинируют  с  «цифровыми», т. е. часть дизайна (обычно фон) записывается при  помощи 2D/3D технологии, а 2D плоский передний план –  дот-матрикс  или  электронно-лучевой  литографией.  Таким образом, совмещают достоинства двух технологий:  трёхмерность  изображения,  яркость,  кинетику,  высокие  чёткость и разрешение. Мы  предлагаем  технологию,  позволяющую  записывать трёхмерные радужные голограммы, в которых элементы,  содержащие  кинетические  эффекты,  находятся  на глубине. Сначала одной из известных технологий (дот-матрикс,  электронно-лучевая литография) записывается часть дизайна с кинетикой, например, «летящая звезда» (рис. 2).  Полученную  голограмму  мы  используем  в  качестве  голографического шаблона при записи Н1 в классической  схеме  регистрации  2D/3D  радужных  голограмм  наряду  с  обычными  (амплитудными)  шаблонами.  Так  как  голографический  шаблон  –  это  фазовая  структура,  то  на  голограмме Н1 регистрируем  только дифрагировавший  свет (рис. 3). Поэтому на этапе синтеза голографической  маски  необходимо  рассчитывать  частоты  и  ориентации  решёток, чтобы свет попадал на Н1 через щелевую маску. Расчёт производится по формулам:

Рис. 2. Кинетическое плоское изображение, записанное  технологией дот-матрикс Рис. 3. Запись голографической маски на Н, где    –  угол  падения  лазерного  пучка,    –  углы  между дифрагировавшим пучком и осями   соответственно;

   – период решётки;

   – угол между штрихами и осью  ;

    – длина волны света. При  записи  Н2  голографическая  маска  с  кинетикой  восстанавливается  на  расчётной  глубине  вне  плоскости  фоторезиста  (рис.  4).  Таким  образом,  наблюдается  трёхмерная  иллюзия  движения.  Данная  технология  существенно улучшает эстетические и защитные свойства  классических  радужных  голограмм,  поскольку  голографическое  изображение  отличается  оригинальными  оптическими эффектами. < Рис. 4. Запись вторичной голограммы Н МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография ДИФРАКЦИОННАЯ ОПТИКА  А. Г. Полещук, Институт автоматики и электрометрии   СО РАН, г. Новосибирск    < Введение Дифракционная  оптика,  как  следует  из  самого  названия, основана на принципах дифракции, в то время как в  основе обычной оптики лежат законы отражения и преломления света.  Дифракционные  оптические  элементы  (ДОЭ)  не  являются конкурентами традиционной оптики. В своё время  революция  в  радиоэлектронике,  вызванная  созданием  транзисторов, а затем микросхем, привела к появлению  новых  отраслей  промышленности  и  в  корне  изменила  нашу жизнь. Похожая ситуация складывается и в оптике.  Основу классической оптики составляют линзы, призмы,  зеркала. Эти элементы уже давно достигли пределов совершенства.  Дальнейшее  развитие  оптики  связывают  с  широким  практическим  применением  дифракционных  элементов,  которые  представляют  собой  тонкие  стеклянные  пластинки,  одна  из  сторон  которых  имеет  рельеф с поперечными размерами и глубиной в доли микрона. Такие элементы могут заменять сложные объективы,  преобразовывать  по  заданному  закону  лазерное  излучение,  формировать  изображения  объектов,  рассчитанных  компьютером.  Использование  плоских  оптических  элементов в оптике открывает перспективу создания дешёвых,  лёгких,  компактных  и  функционально  сложных  оптических  приборов.  Диапазон  применения  ДОЭ  очень  широк:  от искусственных хрусталиков глаза человека до  оптики космических телескопов. Сейчас уже можно сказать, что оптика будущего будет во многом основана на  их использовании.  Потенциальные возможности дифракционных элементов сдерживаются отсутствием доступных методов изготовления поверхностного рельефа. Фирма Intel, вложив  сотни  миллионов  долларов  в  развитие  нанотехнологий,  создала  микропроцессоры  с  размерами  проводников  в  несколько  десятков  нанометров.  Структура  поверхности  ДОЭ  имеет  минимальные  размеры  около  половины  длины  волны  света  (0.1-0.5  мкм),  однако  общие  размеры могут достигать метров в диаметре, что во много  раз  больше  размеров  кристалла  микросхемы.  Кроме  того, микрорельеф поверхности ДОЭ имеет очень сложную трёхмерную форму. Поэтому методы изготовления  ДОЭ  существенно  отличаются  от  методов  изготовления  микросхем. Дифракционная  оптика  –  это  обобщённый  термин.  Часто используются различные названия: компьютерная  оптика, бинарная оптика, плоская оптика, голографическая оптика и т. д. В любом случае, речь идёт об оптических  элементах,  отличительной  особенностью  которых  является  использование  явления  дифракции  света  на  микроструктурах  с    пространственной  вариацией  глубины и ширины.

Дифракционные оптические элементы Как устроена дифракционная линза и каковы её отличия  от  традиционной  рефракционной  линзы?  Мы  приводим пример с линзой, поскольку линза – это базовый  элемент, как классической, так и дифракционной оптики.  Она предназначена для фокусировки света и построения  a) Рис. 1. Преобразование плоско-выпуклой линзы в дифракционную линзу (а) и её трёхмерная модель (б).

б) МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография Рефракционные элементы Светоделитель Призма Линза а) Дифракционные элементы Пилообразная ДР Бинарная ДР Дифракционная линза Рис. 2. Простейшие преобразования световых пучков  рефракционными (а)   и дифракционными (б)  элементами.

б) изображений  объектов,  т. е.  для  геометрических  и  вол- действует  как  набор  микропризм.  Если  рельеф  решётки  будет  иметь  прямоугольную  (бинарную)  форму  и  глубиновых преобразований световых пучков.  На  рис. 1а  представлена  обычная  плоско-выпуклая  ну  в  два  раза  меньше,  чем  у  пилообразной  решётки,  то  линза  1  и  приведён  геометрический  способ  построения  световой пучок разделится на два равных пучка (рис. 2б).  на её основе дифракционной структуры 2. Для этой цели  Дифракционная  линза  не  просто  является  аналогом    линза  разделена  на  тонкие  сферические  слои  одинако- обычной  рефракционной  линзы,  а  имеет  существенное  вой толщины (штриховые линии). Радиусы слоёв равны  преимущество: она фокусирует световой пучок в пятно,  радиусу  кривизны  сферической  поверхности  линзы,  а  определяемое  только  дифракцией  на  её  апертуре.  То  их толщина равна величине h = N/(n-1), где  – длина  есть  тонкая  дифракционная  линза  заменяет  сложный  волны света, N – целое число, n – коэффициент прелом- многолинзовый объектив (рис. 3).  ления материала линзы. На рис. 1а, в качестве примера,  показано  четыре  слоя.  В  действительности,  если  линза  Методы формирования микрорельефа   имеет  толщину,  например,  d = 5мм,  то  при   = 0.5мкм,  дифракционных элементов n = 1.5  (стекло)  и  k = 1  число  сферических  слоёв  толБольшинство  оптических  систем  обладает  вращательщиной 1 мкм будет равно 5000. Различные слои можно  ной симметрией относительно  оптической оси, поэтому  объединять  в  ступенчатую  структуру  2  линиями,  парал- в  ИАиЭ  СО  РАН  было  разработано  устройство,  предналельными  оптической  оси.  Полученная  конфигурация  2  значенное  для    изготовления  высококачественных  ДОЭ  называется зонной пластинкой или дифракционной лин- в  полярной  системе  координат.  Подложка,  покрытая  зой. Очень важной и полезной особенностью дифракци- светочувствительным  слоем,  вращается  с  постоянной  онной линзы является её очень малая толщина. В нашем  угловой  скоростью,  в  то  время  как  сфокусированный  примере  она  составляет  всего  1  мкм.  При  одинаковой  записывающий пучок лазерного излучения перемещаетоптической  силе  толщина  дифракционных  линз  может  ся вдоль прямой линии, пересекающей центр вращения  быть в тысячи раз меньше, чем у классических.  (рис. 4а). Это позволяет значительно увеличить скорость  На  рис.  2  показаны  простейшие  преобразования  све- записи. Известно, что лазерное излучение можно сфокутовых  пучков,  которые  выполняют  рефракционные  и  сировать в пятно с размером меньше длины волны сведифракционные  элементы:  поворот,  светоделение  и  фокусировка.  Простейшая  призма  (рис.  2а)  отклоняет  световой  пучок  на  угол  р = (n-1).  Дифракционный  аналог  призмы –  дифракционная  решётка  с  пилообразной  формой  рельефа  (решётка  с  «блеском»)  отклоняет  свет  на  угол    д = /s, где s – период решётки, причём  угол  отклонения  растёт  с  увеличением  длины  волны.  Такая  решётка  будет  отклонять  в  заданном  направ-                                  а)           б) лении  до  100%  энергии  светового  Рис. 3. Многолинзовый объектив и превосходящая его по качеству, изготовленная в  потока,  если  выполняется  условие  ИАиЭ СО РАН дифракционная линза (а) и фотография лазерного пятна, сфокуд = р = h(n-1)/s,  т. е.  микрорельеф  сированного дифракционной линзой с числовой апертурой NA=0.65 (б) МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография      б) Рис. 4. Функциональная схема установки лазерной записи CLWS-300IAE (а) и пример тестовой структуры,  записанной на плёнке хрома методом лазерной  термохимии (б).  Установка  позволяет записывать структуры с минимальными размерами  менее 0.6 мкм, погрешность координаты записи  менее 0.1 мкм при общем размере ДОЭ до 300 мм     а)       та (~ 0.5 микрона) и получить в нём высокую плотность  мощности  –  тысячи  мегаватт  на  квадратный  сантиметр.  Расположенное  в  фокусе  вещество  может  быть  практически  мгновенно  нагрето  до  температуры  в  несколько  тысяч  градусов.  Управляя  от  компьютера  перемещением  лазерного  пятна  и  мощностью  лазерного  излучения,  можно придать поверхности некоторых материалов требуемые свойства. В качестве светочувствительного материала нами, в частности,  используются плёнки хрома, в  которых  под  действием  нагрева,  вызванного  лазерным  излучением,  возникает  скрытое  «термохимическое»  изображение.  Это  позволяет  производить  прямую  запись высококачественных дифракционных амплитудных  элементов,  синтезированных  голограмм,  штриховых  и  угловых шкал, кодовых дисков, сеток и различного рода  фотошаблонов. В  дифракционной  оптике  используются  элементы,    как  с  прямоугольным,  так  и  с  пилообразным  профилем  поверхности.  На  рис. 5  показаны  разработанные  в  ИАиЭ СО РАН методы изготовления микрорельефа ДОЭ  с прямоугольным (а) и пилообразным (б) профилем. Создание  рельефа  с  прямоугольным  профилем  (рис. 5а)  начинается с нанесения тонкой плёнки хрома, толщиной  примерно  50-80  нм,  на  поверхность  оптической  пластины.  Далее  на    этой  пластинке  проводится  запись  необходимой структуры  сфокусированным пучком мощного  лазера. Было установлено, что аморфные плёнки хрома  после воздействия излучения меняют свою внутреннюю  структуру,  а  на  их  поверхности  образуется  тонкий  слой  окислов  хрома.  Управляя  от  компьютера  перемещением  лазерного  пятна  и  мощностью  лазерного  излучения,  можно  создать  в  плёнке  хрома  скрытое  изображение,  которое  затем  проявляется  в  селективном  проявителе:  чистый  хром  быстро  растворяется,  а  экспонированные  участки  остаются.  Таким  образом,  формируется  микроструктура из хрома на поверхности пластины. Для полу Плёнка хрома Плёнка фоторезиста Лазерное излучение Лазерное излучение Скрытое изображение Поток ионов Поток ионов а)                                                       б) Рис. 5. Методы изготовления микрорельефа ДОЭ с прямоугольным (а) и пилообразным (б) профилем.

чения рельефа в стекле, проводится реактивное ионное  травление.  После  получения  рельефа  нужной  глубины,  остатки  хрома  стравливаются,  и  дифракционный  элемент с бинарным рельефом готов. Таким путём удается  получить  дифракционные  структуры  с  минимальными  размерами в доли микрона. Лазерная  технология  создания  рельефа  с  пилообразной и любой другой формой поверхности представлена  на рис. 5б. На первом этапе на пластину наносится тонкая плёнка фоторезиста, толщиной 1-2 мкм. Фоторезист  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография обладает  свойством  изменять  скорость  растворения  в  проявителе  почти  в  линейной  зависимости  от  величины экспозиции: т. е. меняя величину экспозиции, можно  изменить толщину плёнки. Для формирования рельефа  поверхность  плёнки  экспонируется  движущимся  сфокусированным  лазерным  пучком,  причём  мощность  излучения меняется по заданному закону. После проявления  в плёнке образуется рельеф с заданной формой. На последнем этапе проводится реактивное ионное травление,  и  рельеф  из  плёнки  фоторезиста  переносится  в  материал пластины. Примеры такого рельефа приведены на  рис. 6.  10 м,  и  уже  есть  проекты  создания  гигантских  телескопов  с размером зеркал в 25, 50 и 100 м. Такие телескопы,  базируясь  на  земле  (атмосферные  турбулентности    устраняются  адаптивной  оптикой),  позволят  разглядеть  на  Луне  предмет  размером  в  мяч  и  различить  планеты  земного типа у ближайших звёзд. Однако  оказалось,  что  изготовить  гигантское  многометровое  зеркало  мало,  надо  его  тщательно  проверить.  Иначе  огромный  труд  будет  потерян  (такие  зеркала  изготавливаются по несколько лет и стоят миллионы долларов).  Асферическая  поверхность  зеркала  телескопа  должна быть выполнена с точностью в десятки нанометров.  Для  обработки  поверхности  зеркала  нужен  эталон,  с которым оптики постоянно бы сравнивали результаты  Практические  применения дифракционной оптики В  настоящее  время  ДОЭ  уже  широко  применяется  на  своего  труда.  Оказалось,  что  ДОЭ,  обладающие  свойспрактике.  В  ряде  случаев  их  применение  открывает  со- твом  преобразовывать  форму  волнового  фронта,  идевершенно новые уникальные возможности.  ально подходят для этой цели.   Телескопы остаются в настоящее время самыми мощВ ИАиЭ СО РАН  разработаны и реализованы на практиными  инструментами  познания  вселенной.  Создание  Га- ке два основных варианта контроля асферических зеркал.  лилеем  в  1609  году  первого  телескопа  сразу  принесло  Согласно  первому  варианту  (рис. 7а),  ДОЭ  непосредстмножество  открытий.  Первый  телескоп  имел  диаметр  венно преобразует форму исходного волнового фронта  5 см.  За  4  столетия  размер  зеркал  телескопов  достиг  лазерного  интерферометра  в  асферический  волновой                                             а)                                                                                         б) Рис. 6. Примеры поверхностей дифракционных элементов с бинарным (а) и пилообразным (б) профилем, изготовленные  методами прямой лазерной записи в ИАиЭ СО РАН.

Исходный волновой фронт Преобразованный волновой фронт ДОЭ Зеркало (не в масштабе) Компенсатор ДОЭ – имитатор зеркала Лазерный интерферометр Лазерный интерферометр     а)                                     б) Рис. 7. Оптические системы для измерения формы поверхности зеркал: ДОЭ выполняет роль корректора (а) и ДОЭ  выполняет роль имитатора зеркала (б).

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография фронт,  который  точно  соответствует  форме  поверхности  контролируемого  зеркала.  Оптический  прибор –  интерферометр,  измеряет  разность  между  этим  фронтом  и  поверхностью  зеркала  в  долях  длины  волны  света.  Согласно второму варианту (рис. 7б), преобразование  волнового фронта производилось многолинзовой системой (корректором), а вместо большого контролируемого  зеркала,  для  калибровки,  ставится  его  имитатор –  отражательный  ДОЭ  относительно  небольшого  размера.  Дифракционная структура этого элемента отражает световой поток назад точно так, как это бы делало идеальное зеркало. В процессе работы оптики поочередно могут сравнивать форму полируемого зеркала с эталоном,  которым является имитатор. Метод контроля астрономических зеркал с применением ДОЭ был разработан относительно недавно и сейчас  применяется  при  создании  всех  больших  зеркал.  Толчком  к  его  применению  послужила  история  с  космическим  телескопом  Хаббл,  когда  зеркало  диаметром  2.4 м  было  отполировано  без  применения  дифракционного  имитатора,  в  результате  чего  форма  его  поверхности  стала  всего  на  0.5  микрона  отличаться  от  заданной.  Но  это в 10 раз ухудшило разрешающую способность телескопа. Понадобилась специальная экспедиция  в космос  на корабле Шаттл для ремонта телескопа.  Особенностью ДОЭ для контроля астрономических зеркал, является их большие размеры – до 250 мм при минимальных размерах дифракционной структуры около 0.5  мкм. Причём все зоны на поверхности такого ДОЭ должны быть нанесены с погрешностью менее 50 нм (рис. 8).  Предложенный  метод  лазерной  записи  в  полярной  системе координат позволил создать ДОЭ для контроля любых зеркал, как существующих, так и проектируемых. В  ИАиЭ СО РАН изготовлены ДОЭ для контроля 6.5- и 8.4метровых  зеркал  телескопов  Магеллан  и  Большой  бинокулярный телескоп (ББТ), созданных в Стюардовской  обсерватории университета Аризоны, г. Туссон, Аризона,  США.  ДОЭ  позволили  выявить  и  устранить  ошибки  при  полировке  этих  зеркал.  Оба  телескопа  уже  приняты  астрономами в эксплуатацию  и дали первый свет (рис. 9).

Рис. 8. Внешний вид ДОЭ для проверки 8.4-м зеркала ББТ        а)                 б) Рис. 9. Большой бинокулярный телескоп  (2 зеркала f/1.14  диаметром 8.4 м) перед вводом в эксплуатацию (а)   и изображение галактики  NGC891, полученное  этим телескопом (б) Заключение Создание  установки  лазерной  записи  CLWS-300IAE  стимулировало  исследовательские  работы,  направленные  на  разработку  новых  технологий  синтеза  дифракционных  структур.  Изготовление  элементов  в  полярной  системе  координат  оказалось  продуктивным.  Точность  воспроизведения  формы  волнового  фронта  дифракционными  элементами  достигла  /20  –  /50,  что  соответствует наивысшим стандартам классической оптики.  Значительным  стимулятором  работ  стала  разработка  термохимической технологии изготовления компонентов  дифракционной  оптики  в  тонких  плёнках  хрома.  Разработанная  технология  отличается  исключительной  простотой  и  воспроизводимостью,  в  сочетании  с  высоким  качеством получаемых микроизображений. <  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография ПАРАМЕТРЫ ГОлОГРАФИЧЕСКИХ ДИФФУЗОРОВ в зависимости от формы апертуры   и типа регистрирующей среды  Н. М. Ганжерли, к. ф-м. н., А. С. Гурин, Д. Д. Крамущенко, И. А. Маурер, Д. Ф. Черных,  Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия С. Н. Гуляев, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет  Рост  мультимедийных  применений  сопровождается  интересом  к  технологиям  создания  диффузоров, в том числе голографических [1–4]. Диффузоры используются в устройствах формирования  светового пучка, в дисплеях и световых экранах, проекционных системах, в системах воспроизведения голографических изображений кругового обзора и т. д. [5, 6].  Это предъявляет определённые  требования к таким характеристикам диффузоров, как эффективность пропускания света, технологичность изготовления, высокая устойчивость образцов диффузоров к воздействиям окружающей  среды  и  излучения.  Наиболее  важными  характеристиками  диффузоров  как  оптических  элементов  являются эффективность пропускания света и форма индикатрисы рассеяния.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография <  Цели настоящей работы: • разработка  метода  управления  параметрами  индикатрисы  рассеяния  голографических  диффузоров  с  помощью    методов  пространственной  фильтрации;

  за счёт травления облучённого желатина в водных  растворах.

Одним из основных факторов, определяющих  рассеивающие  свойства    голографических  диффузоров,  является  пространственно-частотная  характеристика  (ПЧХ)  светочувствительной  среды,  отражающая  зависимость  дифракционной  эффективности  или  высоты  рельефа  • исследование  влияния  параметров  регистрирую- голографической структуры от пространственной частощей  среды  на    характеристики  голографических  ты интерференционной картины.  Ранее было показано,  что в области пространственных частот v > 150 мм -1 для  диффузоров. всех  фотоматериалов,  подвергающихся  влажной  обраГолографические  оптические  элементы,  к  которым  ботке  с  последующей  сушкой,  наблюдается  более  или  относятся и  голографические диффузоры, могут  быть  менее быстрый спад ПЧХ [10], причиной которого являзарегистрированы  на  слоях  бихромированного  жела- ется действие сил поверхностного натяжения.  Образцы  голографических  диффузоров  были    изготина  и  галоидосеребряных  фотоэмульсиях.  В  наших  экспериментах  регистрация  голографических  диффу- товлены как на объёмном БХЖ, так и  на фотоматериале  зоров  осуществлялась  на  толстослойном  самопрояв- ПФГ-01.  Использовалась  безопорная  оптическая  схема  ляющемся,  содержащем  глицерин  бихромированном  регистрации голограмм Габора [11].  В ранее представленных работах [12,13] мы испольжелатине  [7]  и  на  отечественных  галоидосеребряных  фотоэмульсиях  ПФГ-01.  Использование  высокоразре- зовали  апертуру  в  форме  круга,  помещаемую  в  плосшающих  голографических  галоидосеребряных  эмуль- кость  первичного  рассеивателя.  Такая  апертура  ограсий,  обладающих  высокой  чувствительностью  по  ничивала  сверху  область  пространственных  частот,  сравнению  с  бихромированным  желатином,  даёт  воз- записываемых  в  плоскости  регистрирующей  среды.    можность  применять  в  качестве  источника  излучения  Это  позволило  в  определённых  границах  (0,5° –  8°)  доступные  гелий-неоновые  лазеры  и  сократить  время  управлять  шириной  индикатрисы  рассеяния  голограэкспонирования  при  записи  голограмм  до  секунд  и  фического  диффузора  (рис. 1).  Верхняя  граница  долей  секунды.  Существующие  технологии  преобра- этого  диапазона  определялась  влиянием  спада  ПЧХ    зования  первичной  амплитудной  голографической  фотоматериала  в  области  высоких  пространственных  структуры,  зарегистрированной  на  галоидосеребряных  частот.  Однако  совершенно  очевидно,  что  использование  эмульсиях,  в  рельефно-фазовую  позволяют  получать  глубину  поверхностного рельефа порядка 1 мкм  и до- круговой  апертуры  не  является  оптимальным  с  точки  пускают  использование  полученных  рельефных  струк- зрения  таких  параметров  голографических  диффутур  в  качестве  эталонов  для  промышленного  тиражи- зоров,  как  форма  индикатрисы  рассеяния  и  величина  рования голографических диффузоров. Формирование  нулевого  порядка  дифракции,  пропускаемым  голограповерхностного  рельефа  голографической  структуры  фическим диффузором. В этом случае более предпочна  макроуровне  с  характерными  размерами,  превыша- тительным  было  бы  использование  апертуры  в  виде  ющими  длину  волны  видимого  света,    происходит    за  кольца,  что  позволяет  уменьшить  вклад  низких  просчёт пространственной модуляции физико-химических  странственных  частот  в  регистрируемый  голограммой  параметров  желатина  на  молекулярном  уровне  в  соот- спектр.  Высокая  чувствительность  галоидосеребряных  ветствии с регистрируемой на голограмме интерферен- фотоматериалов  даже  при  использовании  кольцевых  ционной  картиной.  Нами  использованы  два  основных  апертур,  задерживающих  большое  количество  света,  альтернативных  способа  реализации  модуляции  физи- позволяет сохранить время экспонирования голограмм  в разумных пределах. ко-химических параметров желатина: Эксперименты с кольцеобразными апертурами с от• Структурирование  –  образование  надмолекуляр- ношениями  внешнего  диаметра  к  внутреннему  порядной  структуры  посредством  избирательного  дуб- ка  1.07    (рис. 1,  кривые  1,  2)  показали  существенное  ления  (сшивания  желатиновых  молекул)  в  отбе- уменьшение  интенсивности  нулевого  порядка  I0 для  ливателях,  содержащих  бихроматы  (например,  голографических  диффузоров,  обработанных  по  меотбеливатель R-10) [8]. Образование рельефа в этом  тоду ВКУФ по сравнению с диффузорами, полученныслучае связано с перераспределением объёмов же- ми  от  круговой  апертуры  (рис.  1,  кривая  3).  Следует  также  отметить,  что  индикатрисы  рассеяния  диффулатина в фотоэмульсии во время сушки слоя. зоров, полученных с использованием кольцевых апер• Деструкция  –  разрыв  основных  связей  в  цепях  тур,  имеют  более  уплощённую  вершину  в  отличие  от  желатиновых  молекул  под  воздействием    корот- случая  применения  круговой  апертуры  при  записи  коволнового  УФ  излучения    с    длиной  волны  ме- диффузора, когда форма индикатрисы приближается  нее  250  нм  (метод  ВКУФ)  [9].  Рельеф  образуется  к гауссовой.  МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография Рис. 1. Зависимость ширины индикатрисы рассеяния  голографических диффузоров  (кривая 1)  ипредельного угла рассеяния max  (кривая 2)  от относительной величины апертуры первичного  рассеивателя  d1 / S, где d1–диаметр апертуры   и S– расстояниепервоначального рассеивателя  до плоскости регистрации.  Рис. 2. Зависимости интенсивности нулевого порядка I0 от  средней оптической плотности первичного серебряного изображения D для голографических диффузоров, сделанных с помощью кольцеобразных апертур  с различными отношениями внешнего и внутреннего  диаметров d1 /d2 : 1 – d1 /d2= 1,07;

 2 – d1 /d2 = 1,06;

   3 – d1 /d2 =  Для  лучших  образцов  голографических  диффузоров,  полученных  с  использованием  кольцевой  апертуры,  величина  интенсивности  света,  прошедшего  в  нулевом  порядке  дифракции,  составила  порядка  0,1 %  от  интенсивности  падающего  света  при  эффективности  пропускания  диффузора  с  учётом  френелевских  отражений  порядка 98 %.  Литература Следует  отметить,  что  голографические  диффузоры  на  галоидосеребряных  фотоматериалах  обладают  существенно  более  высокой  эффективностью  пропускания света (порядка 98 %) по сравнению с диффузорами  на  самопроявляющихся  слоях  БХЖ    толщиной  100-150  мкм,  эффективность  пропускания    которых  составляет  примерно 55-61%. < 1.  Sun  II  Kim,  Yoon  Sun  Choi,  Yong  Nam  Ham,  Ghong  Yun  Park,  and  Jong  Man  Kim  //  Appl.  Opt .  2003.  V.  42.  № 14.    P. 2482-2491. 2.  Tomasz Jannsona, Engin Arikb, Mark Bennahmiasa, Nanda Nathanb, Sam Wangb, Kang Leea, Kevin Yub, and Evgeni  Poliakov // Proc. of SPIE. 2006. V. 6225. P. 62251E-1-62251E-19. 3.  Ганжерли  Н. М.,  Денисюк  Ю. Н.,    Маурер  И. А.,  Черных  Д. Ф.  //  Журн.  технической  физики.  2005.  Т.  75.  №  2.    С. 135. 4.  Ганжерли Н. М., Гуляев С. Н. // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 9. С. 56. 5.  http://www.poc.com/ 6.  http://www.luminitco.com/  7.  Денисюк Ю.Н., Ганжерли Н. М., Маурер И. А., Писаревская С. А. // Письма в ЖТФ. 1997.  Т. 23. В. 4. С. 62-65. 8.  Бруй Е. Б., Корешев С. Н. // Оптика и спектроскопия. 1989. Т. 67. № 3. C. 685. 9.  Гуляев С. Н., Ратушный В. П. // Оптический журнал. 2003. Т. 70. № 2. С. 45. 10.  Гуляев С.Н. Рельефно-фазовые голограммы на фотоэмульсионных слоях, облученных ультрафиолетовым излучением // Дис. канд. физ.-мат. наук. СПб: СПб ГПУ, 2005. 11.  Денисюк Ю. Н., Ганжерли Н. М. // Журнал технической физики. 2005. Т. 75. Вып. 1. С. 65-69. 12.  Ганжерли  Н. М.,  Гуляев  С. Н.,  Гурин  А. С.,  Крамущенко  Д. Д.,  Маурер  И. А.  //  Письма  в  ЖТФ.  2008.  Т.  34.  В.  7.  С. 1-6. 13.  Ганжерли Н. М., Гуляев С. Н., Маурер И. А. // Химия высоких энергий. 2008. Т. 42. № 4. С. 1-3.

МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография ИССлЕДОВАНИЕ ОбъёМОВ МИКРОЧАСТИЦ И РЕльЕФНЫХ ОбъЕКТОВ МЕТОДАМИ ЦИФРОВОЙ ГОлОГРАФИИ  Пен Е. Ф., Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск,  Шаталов И. Г., Новосибирский государственный технический университет  < 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТь 1.1. Восстановление голограммы   с помощью приближения Френеля Общая схема установки для записи внеосевой цифровой голограммы показана на рис. 1.1. Плоская опорная и  отражённая от объекта волны интерферируют на поверхности ПЗС камеры. Объект является трёхмерным телом с  диффузно отражающей поверхностью, расположенным  на расстоянии d от ПЗС.  Дифракция световой волны на голограмме описывается интегралом Френеля-Кирхгоффа:   1) где  h (x,y) – функция голограммы;

  –  расстояние  между  точкой  в  плоскости  голограммы  и  точкой  в  плоскости  восстановления;

  –  угол  между  осью  z  и  прямой,  соединяющей  точку  в  плоскости  голограммы  и  точку  в  плоскости  восстановления  (рис.  1.2),  R(x,y)  –  функция  опорной (восстанавливающей)  волны. Формула  1)  является  основной  для  цифрового  восстановления  голограммы.  Поскольку  восстановленное  Опорная волна ПЗС Мнимое  Реальное  изображение изображение волновое поле является комплексной функцией, то можно  вычислить  и  интенсивность,  и  фазу.  Эта  интересная  особенность используется в цифровой голографической  интерферометрии. Интеграл Френеля-Кирхгоффа можно упростить:   2) Эта формула называется приближением Френеля или    преобразованием Френеля. Интенсивность равна квадрату  амплитуды ,  фаза  вычисляется  выражением .  Далее  приближение Френеля заменяется дискретным преобразованием Френеля: 3)  где   и   – это размеры пикселя цифровой голограммы.  Дискретное  преобразование  Френеля  может  быть  вычислено через Быстрое Преобразование Фурье (БПФ).

Восст.  волна Объект Голограмма Плоскость изображения Рис. 1.1. Цифровая голография:  (а) запись,  (б) восстановление.

Рис. 1.2. Координатные системы. МИР ТЕХНИКИ КИНО I 8- Голография 1.2. Восстановление голограммы     на основе метода свёртки Прямая цифровая обработка интеграла Френеля-КирхОбъем  гоффа  занимает  много  времени.  Для  цифровой  обработки  более  подходит  эквивалентная  формулировка,  использующая теорему свёртки и называемая здесь ме- Лазер тодомсвёртки: 4) , где   – значок прямого преобразования Фурье,   – значок  обратного  преобразования  Фурье,  g  –  импульсный  Рис. 2.1. Схема записи цифровой голограммы  отклик, который в дискретной форме выглядит как: объёма микрочастиц 5)  Возможно восстановление голограммы методом свёртки. Весь процесс требует три операции преобразования  Фурье  и  эффективно  выполняется  при  использовании  алгоритма БПФ. Метод  свёртки  может  также  быть  применён  для  приближения Френеля. Размеры пикселя, восстановленного  изображения  методом  свёртки,  равны  размеру  пикселя  голограммы.  При  восстановлении  голограмм  методом  свёртки количество пикселей на единицу длины получается больше или меньше тех, что получаются при преобразовании  Френеля.  Метод  свёртки  выгодно  применять  для восстановления осевых голограмм от распределений  частиц в прозрачном носителе. В этом случае увеличение  восстановления  должно  быть  одним  для  всех  расстояний наблюдения с тем, чтобы локализовать частицы или  пузыри в объёме объекта.

y ПЗС z x   Рис. 2.2. Объём  микрочастиц   Рис. 2.3. Распределение интенсивности синтезированной голограммы  объекта, изображённого на рис. 2. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛьНАЯ ЧАСТь 2.1. Исследование объёмов микрочастиц 2.1.1. Модельный эксперимент Оптическая установка для записи голограммы объёма  частиц изображена на рис. 2.1. Объектной волной служит  излучение, рассеянное частицами, опорной волной – неискажённое прошедшее излучение. Нами синтезирована  цифровая голограмма объёма частиц с помощью интеграла Френеля-Кирхгоффа, вычисленного через теорему  свёртки.  Применение  метода  свёртки  даёт  возможность  получить результаты дифракции от частиц, находящихся  на одном расстоянии от голограммы. Таким образом, для  получения голограммы от объёма частиц при N  различных расстояниях частиц от голограммы производится N  итераций  метода  свёртки  и  суммирование  результатов  каждой из итераций. Размер объекта 1.024 мм по оси x,  1.024 мм по y и 4 мм по z. Расстояние от передней плоскости  объекта  до  плоскости  регистрации  голограммы  равно 10 мм. Для записи и восстановления голограммы  использовалась длина волны 632.8 нм. Размер пикселя  голограммы 2 мм   2 мм. На рис. 2.3 изображена амплитудная голограмма объекта (см. рис. 2.2).

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.