Aktualności
2010-06-10
Technologia K4
Cztery kilo doskonałej jakości.
Mówi się, że w kinie były już dwie rewolucje: wzbogacenie niemych filmów odźwięk oraz wprowadzenie barwnej taśmy filmowej. Oczywiście wiele innych technologii wniosło swój wkład w rozwój kina od czasu jego powstania –  wymienić tu należy chociażby doskonałej jakości wielokanałowy dźwięk cyfrowy surround, czy rozwiązania 3D – jednak można zaryzykować stwierdzenie, że kolejną rewolucją było przejście na cyfrowy sposób obróbki materiału filmowego. 

Choć czasy ręcznego montażu dawno odeszły do przeszłości, to taśma filmowa itradycyjne projektory nadal królują w kinach, głównie z uwagi na niezadowalające efekty uzyskiwane poprzez całkowitą cyfryzację procesu filmowego.

Rozdzielczość Full HD powoli okrzepła w studiach telewizyjnych i naszych domach, jednak na potrzeby filmowe High Definition i jej kinowy odpowiednik – 2K to wciąż za mało. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że rozdzielczość klasycznej 35-milimetrowej taśmy filmowej może pomieścić dwa razy więcej informacji. Ustanowione standardy dla cyfrowego kina przyszłości mówią więc o rozdzielczościach 4K, a więc takich, w których na pojedynczą klatkę obrazu przypada ok. 8,5 megapikseli. Rozdzielczość pozioma wynosi około 4 tysięcy pikseli, natomiast pionowa wyznaczana jest w zależności od pożądanych proporcji obrazu. I tak dwie najpopularniejsze rozdzielczości 4K to obrazy 3840x2160 oraz 4096x2160. Pierwszy, nazywany często QuadHD powstaje przez złożenie 4 obrazów rozdzielczości Full HD (1080p). Drugi jest natomiast oficjalnym standardem Digital Cinema Initiatives (DCI).

Możemy również mówić o całej technologii 4K, a więc z jednej strony o urządzeniach prezentacyjnych wspierających wspomniane rozdzielczości, z drugiej natomiast osposobach pozyskiwania, obróbki i kodowania, aostatecznie przechowywania i przesyłania olbrzymich ilości danych składających się na film. Należy bowiem pamiętać, że standardem kinowym jest wyświetlanie 24 klatek na sekundę. Nie poddając poszczególnych obrazów kompresji uzyskujemy ok. 50MB na pojedynczą klatkę, zatem sekunda filmu zajmie na dysku ponad 1,2 GB, godzina zaś grubo ponad 4,2 TB.

Dominujący obecnie wświecie filmowym proces obróbki noszący miano Digital Intermediate (DI) polega na skanowaniu filmu do postaci cyfrowej, jego dalszej cyfrowej obróbce, aostatecznie laserowym wypaleniu z powrotem na taśmie filmowej. Powodem takiego postępowania, poza oczywiście przyzwyczajeniami twórców filmowych, jest niemal zupełny brak kinematograficznych kamer cyfrowych 4K – wpraktyce na rynku dostępny jest jeden model takiej kamery. Widać jednak pewne ożywienie w tej kwestii, a wielu producentów sprzętu inwestuje w prototypy sprzętu 4K, wtym również kamer.

Cyfrowa obróbka już od momentu zgrywania materiału z kamery czy zeskanowania, również dostarcza wielu problemów. Zazwyczaj realizowana jest przez stanowiska postprodukcyjne wykorzystujące specjalistyczny sprzęt wyposażony wwydajne macierze dyskowe. Dziś więc tylko nieliczne studia mogą podołać wyzwaniom stawianym przez olbrzymie rozdzielczości i ilości danych. Na uwagę zasługuje fakt, że film Andrzeja Wajdy „Katyń” był pierwszym europejskim filmem w całości obrabianym w rozdzielczości 4K.

Gotowy materiał 4K należy zakodować, zmniejszając znacząco jego rozmiar wcelu dystrybucji, przy zachowaniu jednak jak najlepszej jakości obrazu. Wybór specjalistów od kina cyfrowego padł na algorytm JPEG2000, który zapewnia optymalną jakość przy znaczącym zmniejszeniu strumienia danych. Wielkość pojedynczej klatki 4K wynosi zaledwie 1,3 MB, co daje maksymalny strumień danych 250 Mbit/s. Materiał filmowy przetworzony do JPEG2000, awięc o znacznie mniejszym rozmiarze, może być łatwo strumieniowany przez sieć do dowolnego odbiorcy na świecie. Zmienia to zasadniczo sposób dystrybucji filmów i stanowi ogromną szansę dla małych kin w mniejszych miejscowościach, które nierzadko muszą czekać wiele miesięcy na wolną kopię najnowszej hollywoodzkiej superprodukcji. W nowym podejściu filmy znajdują się w lokalnym centrum dystrybucyjnym, bądź też bezpośrednio u producenta, a pokaz odbywa się w czasie rzeczywistym. Warunkiem jest oczywiście połączenie sali kinowej za pomocą szybkiej sieci – widać tutaj doskonale kolejne zastosowanie sieci PIONIER. Dodatkowo dla producenta, czy dystrybutora filmów istotne jest, że przy odpowiednich zabezpieczeniach strumienia danych w sieci, kopia filmu ani na chwilę nie jest narażona na nieuprawnione skopiowanie.

Technologia 4K to jednak nie tylko kino i rozrywka, ale i poważne naukowe zastosowania. Wysokimi rozdzielczościami zainteresowane są dziedziny nauki, w których liczy się jakość i rozdzielczość przetwarzanych obrazów. Wymienić można tutaj chociażby telemedycynę, w której olbrzymie rozdzielczości z pewnością ułatwią przeprowadzanie skompli- kowanych zabiegów czy operacji przy zdalnej asyście autorytetów medycznych; innym zastosowaniem może być astronomia i rejestracja obrazów nieba wcelu ich dalszego komputerowego przetwarzania.

Zalety dużych rozdzielczości dostrzega także przemysł, tym bardziej, że urządzenia pracujące w rozdzielczości 4K wchodzą powoli do użytku. Z pewnością technologia 4K znajdzie zastosowanie przy monitoringu i rozpoznawaniu obrazów ruchomych o dużej precyzji. Dla przykładu, rozdzielczość 4K pozwala już na wyróżnienie z tłumu ludzi na lotnisku pojedynczych twarzy, a zapotrzebowanie na tego typu systemy z pewnością będzie ogromne. Należy przy tym zaznaczyć, że obecnie trwają także prace nad jeszcze większymi rozdzielczościami. Powstają prototypy urządzeń 8K, a więc rejestrujących i wyświetlających obrazy rzędu 36 megapikseli. I choć systemy te wydają się jeszcze bardziej odległe niż 4K, to należy pamiętać, że już teraz obserwujemy dynamiczny rozwój systemów wideo wtej rozdzielczości, a to co jeszcze niedawno wydawało się praktycznie niemożliwe, stało się realne dzięki rozwojowi nauki i technologii.

Maciej Głowiak, PCSS
Schemat architektury laboratorium K4