Your world of Wpdance.com, Wpdance.com by WpDance

Home » Články » Mýtus 4K?

Mýtus 4K?

admin Led 08,2017 žádný komentář

„Je to ale nákladná záležitost. Ostatně všechny světové archivy i velká studia digitalizují do 4K jen výběrově,“ říká v rozhovoru pro lidovky.cz Michal Bregant, ředitel Národního filmového archivu.[1] Po přečtení studie Mýtus 4K, jejímž autorem je pracovník Digitální laboratoře NFA Jan Zahradníček, se dokonce nezasvěcenému čtenáři může zdát rozlišení 4K zcela nadbytečným. Pro širokou veřejnost zůstává ale většinou nezodpovězenou otázkou, co vlastně vůbec „digitalizace do 4K“ znamená, například zda jde o pořízení tzv. archivních surových dat (archivního matečního skenu) ve 4K a o z něho opět ve 4K vyrobenou a zpracovanou distribuční kopii, anebo zda se jedná jen o sken 4K a z něj odvozenou finální distribuční digitální podobu filmu v nižším rozlišení (např. 2K). Převzorkování skenu na nižší rozlišení obhajuje zmíněná studie Mýtus 4K. Takový postup (převzorkování 4K na 2K) je samozřejmě možný, s ohledem na vynaloženou práci při zpracování surových dat však jde o řešení velmi neprozíravé.

V současných polemikách o odborném či neodborném přístupu k digitalizaci filmového díla dochází často ke slovnímu šermu pomocí termínů 4K a 2K, aniž by si jejich uživatelé plně uvědomovali všechny souvislosti, o které u těchto pojmů běží. Termín 4K je automaticky považován za vyjádření plnohodnotné kvality digitalizovaného filmu vůči filmovému dílu, promítanému klasickým filmovým projektorem z 35 milimetrového filmu. Naskenování originálního negativu v kvalitě tzv. 4K vyjadřuje, že skeny jednotlivých filmových políček byly pořízeny v rozlišení kolem 4 000 obrazových bodů (pixelů) na šířku filmového obrazu[2], což činí například u nejvyššího standardu 4K Full Aperture celkem 4096×3112 obrazových bodů. Sken 4K nemusí však automaticky generovat dostatečnou kvalitu obrazu pro vytvoření elektronického ekvivalentu původního analogového zdroje obrazu, tedy originálního negativu na 35 mm filmu. Otázka, jak optimálně skenovat 35 mm kinematografický film, může být rozřešena jen provedením čárového testu na různých typech skenerů při různém rozlišení a následným vyhodnocením těchto testů. V úvahu je dále nutno vzít možný konflikt mezi nativním rozlišením skeneru (odvozeném z počtu buněk senzoru) a tzv. efektivním, tj. nikoliv teoretickým, nýbrž v praxi ověřitelným skutečným rozlišením skeneru, což lze odhalit zase pouze provedením exaktního čárového testu na konkrétním digitalizačním zařízení.

Máme tu ovšem ještě jeden problém, který souvisí s teorií vzorkování. Příslušným testem lze totiž celkem jednoduše doložit i skutečnost, že je vhodné digitalizovat i více než na dvojnásobek analogového rozlišení, protože při stejném nebo podobném počtu čar na 1 mm u čárového testu na straně jedné a počtu pixelů na 1 mm v případě skenu na straně druhé dochází k interferenci, a v jejím důsledku k degradaci kvality obrazu. Čas od času se vyskytující tvrzení, že pro digitalizaci filmového díla postačuje rozlišení dokonce pouhých 2K (cca 2 000 pixelů na šířku obrazu) ukazuje tedy na značně povrchní přístup ze strany některých „odborníků“ k  problému skenování fotochemicky zaznamenaného obrazu. Je otázkou jen velmi blízké budoucnosti, kdy velká světová studia přejdou na skenování 35 mm filmu do 8K (8000 pixelů na šířku obrazu), včetně archivace matečního skenu v původním rozlišení. Do jisté míry už tomu tak je. Podívejme se nyní proto podrobněji na důvody tohoto nutného navýšení.

Při hledání optimálního rozlišení skenu kinematografického filmu bývá často zmiňována studie Baronciniho, Mahlera a Sintase[3], ve které autoři dochází k rozlišení 2 100 linek na výšku obrazu, výslovně však uvádějí, že výsledky jejich testů platí pro rozměr 11,33 mm výšky filmového políčka. Závěry Baroniciniho, Mahlera a Sintase pak zpochybňuje expertní stanovisko Kodaku[4], podle jehož názoru je rozlišení ještě zhruba o 30% vyšší.

I kdybychom vyšli z Kodakem zpochybňovaného počtu 2 100 linek na výšku obrazu[5], musíme mít na paměti, že tento počet linek logicky nemůže platit pro obraz, nasnímaný sice na stejný 35 mm film, ale např. ve formátu CinemaScope, který pracuje s výškou okeničky (zhruba) 18,16 mm.[6] Tím se nám počet linek navýší na cca 3 365. V tomto okamžiku je naprosto chybné uvažovat o 4K rozlišení, u kterého se v závislosti na různém poměru stran obrazu v pramenech běžně uvádí nativní rozlišení 8 až 10 megapixel s výjimkou Full Aperture 4K, kde nativní rozlišení činí cca necelých 13 megapixel. Ani Full Aperture 4K však nepokryje 3 365 čar na výšku u okeničky CinemaScope, protože Full Aperture 4K pracuje s rozlišením 4096 × 3112 pixelů. Další otázkou je, jestli obraz na negativu, podélně stlačený u systému CinemaScope anamorfotickým objektivem, nevyžaduje ještě mnohem podrobnější navzorkování.[7] Vraťme se však k počtu linek, převzatému od Baronciniho. Pro CinamaScope dojdeme při standardní šíři cca 21 mm obrazu na negativu 35 mm k počtu o něco více než 13 miliónů obrazových bodů. Full Aperture 4K za tímto rozlišením pokulhává. Pokud ovšem vezmeme do úvahy kritiku Baronciniho studie ze strany expertů Kodaku, musíme počítat s rozlišením o 30% větším, což činí přibližně navýšení o 9 miliónů (!) obrazových bodů. Filmové políčko negativu u formátu CinemaScope na 35 mm filmu by se pak rovnalo rozlišení 22 megapixel, což je velmi vysoko nad možnostmi maximálního rozlišení 4K, tj. varianty Full Aperture 4K! Na tomto místě bych připomněl Národním filmovým archivem jeho vlastní, patrně pozapomenutý výzkum, prováděný někdejším specializovaným pracovníkem NFA a bývalým expertem VÚZORT ing. Večeřou, který dospěl k požadavku cca 16 megapixel pro digitalizaci standardního políčka kinematografické pozitivní kopie (nikoliv originálního negativu). Tento údaj se blíží stanovisku Kodaku – ing. Večeřa nezkoumal políčko formátu CinemaScope, nýbrž normální obrazové políčko pro okeničku o výšce 15,3 mm[8], náš přibližný výpočet 22 megapixel platí pro výšku 18,16 mm u formátu CinemaScope, a pozitivní kopie je oproti originálnímu negativu z hlediska obrazových informací ztrátová.

Ve hře o kvalitní obraz je však stále ještě faktor interference, jehož vliv můžeme sledovat na pokusu s čárovým testem někdejší státní zkušebny VÚZORT. Musíme při tom  dávat pozor na občasný terminologický zmatek kolem hodnot, pojmenovávaných někdy jako počet čar, jindy jako počet linek, a nebo také jako počet párů linek, což je nejpřesnější.[9]

carovy-test

Čárový test, užívaný někdejší státní zkušebnou VÚZORT

obr1

obr.1

U skenu testu na hodnotě 50 (obr. 1), tedy vlastně 100 čar ve smyslu součtu černá a bílá linka dohromady, je použito nativní rozlišení skeneru 100 dpm, tj. 100 bodů na 1 milimetr. Jasně vidíme, že sken  není schopen 50 párů čar korektně zobrazit.[10]

obr2

obr. 2

 

Pokud budeme při nativním rozlišení 100 dpm[11] naskenovaný čárový test zkoumat na hodnotách 31–40, zjistíme, že zcela korektně je zobrazeno pouhých 31 linek, což by odpovídalo celkovému počtu 60 linek ve smyslu černá+bílá (tj. pouhých 30 lp/mm). Dvojnásobná frekvence tedy nepostačuje ani ke korektnímu zaznamenání 50 lp/mm (50 černých linek), tj celkově 100 linek (50 černých+50 bílých linek). Jinak řečeno – zdaleka nemůže postačit pro běžně uváděné rozlišení kinematografického filmu 80-100 lp/mm. Pro korektní záznam je nutné frekvenci zvýšit, tj. použít větší rozlišení skenu. Studie dostupná na http://videopreservation.conservationus.org/library/film_grain_resolution_and_perception_v24.pdf doporučuje dokonce frekvenci čtyřnásobnou.

Potřeba digitalizovat ve vyšším rozlišení je ale patrná i z jednoduché úvahy, která souvisí s poznámkou 10 na předchozí stránce. Digitální obraz o šířce 4096 pixelů (např. 4K Full Aperture) může sice teoreticky prokreslit čárový test o 2048 párů linek jednoduchým střídáním bílých a černých pixelů, pokud se ale pokusíme zobrazit 2000 čar, dojde k interferenci s velikostí pixelů a čáry splynou v částech obrazu do šedé plochy[12]. Pokud tedy chceme pořídit skeny, které spolehlivě zachytí obrazovou informaci tak, aby už digitalizaci nebylo třeba opakovat, je lepší digitalizovat a skeny archivovat v rozlišení 6 nebo 8k. Rozlišení 4k lze považovat za bezpečné jenom pro filmy s efektivním rozlišením cca 30-40 lp/mm, 2K je víceméně úplně mimo diskusi.

Odpověď na otázku, zda a do jaké míry následně převzorkovávat sken směrem dolů, vyplývá z toho, co již bylo výše uvedeno, lze k ní však přistoupit i z jiného úhlu. Pro zachování původní podoby filmového díla je totiž podstatné i zachování původní mikrostruktury filmového obrazu, přičemž na následujících příkladech můžeme sledovat, co se s touto mikrostrukturou (tvořenou zrnem světlocitlivé emulze) vlastně děje při převzorkování skenu na nižší rozlišení.

Pro test byl vybrán kamerový negativní materiál ORWO NP55. Mateční testovací sken (obr. 3) byl proveden při rozlišení 8000 dpi, což přibližně odpovídá rozlišení 8K (plná šíře maximálního obrazového pole 35 mm kinematografického filmu činí přibližně 1 palec, v literatuře většinou uváděno 0,98 palce). Tento sken byl následně převzorkován do rozlišení cca 4K, tj. 4000 dpi (obr. 4) a posléze ještě ze 4K do 2K, tj. 2000 dpi (obr. 5).

obr3-5

obr. 3 – 8K                                              obr. 4 – 8K to 4K                                      obr. 5 – 8K to 4K to 2K

 

Na skenu 8K je po mírném doostření jasně patrná struktura světlocitlivé emulze negativního materiálu, po převzorkování surových dat 8K do 4K dochází k jejímu rozrušení, což s sebou nese i růst obrazového šumu. Při dalším převzorkování do 2K dochází už k naprosté devastaci původní mikrostruktury. Prudce narůstá šum, což ve svém důsledku ovlivní průběh MTF křivky a tedy i možnost určitých ztrát v oblasti jemných detailů kresby obrazu.

Pokusme se o shrnutí. Úkolem digitalizace by mělo být nejen zpřístupnění filmového díla, nýbrž i zaznamenání všeho, co se nachází na negativu, v matečním skenu. To je nutné nejen pro možnost další, vzhledem k vývoji SW možná i sofistikovanější práce s daty v budoucnu, ale i kvůli nezadržitelné degradaci filmových materiálů, postupující i při jejich sebedokonalejší preventivní konzervaci. Mateční skeny bez jakýchkoliv úprav (tj. v podobě surových dat) by měly být archivovány v plné kvalitě, tj. bez převzorkování na nižší rozlišení. Není jasné, zda je tento při jakékoliv digitalizaci zcela elementární postup u kinematografie vůbec dodržován. Pisateli těchto řádek se například nikdy nepodařilo zjistit, zda vůbec byl zachován mateční sken s velkou slávou digitalizovaného Vláčilova filmu Markéta Lazarová.

Nezachování původního skenu by bylo hlavní chybou celého procesu digitalizace a v neposlední řadě také mrháním vynaloženými finančními prostředky. Chybná je však i současná zavedená praxe skenování originálního negativu v rozlišení 8K s převzorkovaným výstupem dat ze skeneru v redukované podobě 4K. Hodina filmu v 8k zabere přibližně 16TB a úspora místa vzniklá převzorkováním skenu do čtvrtinové velikosti se nezdá vzhledem k celkové náročnosti digitalizace a dostupnosti digitálních úložišť tak důležitá, jako jistota, že kvalita skenu je postačující i pro budoucí využití.

 

Autor: Mgr. Ladislav Bezděk – Vedoucí oddělení dokumentačních fondů a Digitalizačního centra NPÚ

 

[1] Zdroj: http://www.lidovky.cz/brzdi-digitalizaci-delaji-obstrukce-kritizuje-menzel-filmove-archivare-1oe-/kultura.aspx?c=A150422_173952_ln_kultura_hep

[2] Ve skutečnosti jde však o plnou šíři maximálního obrazového pole 35 mm filmu, která činí cca 0,98 palce.

[3] http://www.motionfx.gr/files/35mm_resolution_english.pdf

[4] http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=7262559

[5] Jde o celkový součet linek ve smyslu střídající se černé a bílé linky.

[6] viz Brejcha, B., Širokoúhlý film a stereofonní záznam zvuku ve světové kinematografii

[7] Obvyklé tvrzení, že 4K rozlišení je ekvivalent kvality 35 mm filmového materiálu, je zavádějící a vůbec už nemůže platit např. pro formát Vista Vision, který pracuje s téměř dvojnásobnou plochou negativu (35 mm filmový pás běží v kameře horizontálně). Tento systém byl sice pro natáčení většiny filmů opuštěn na začátku 60. let po nástupu nových kvalitnějších emulzí, nicméně byl stále i po příchodu digitálních technologií používán v amerických i evropských studiích pro výrobu speciálních trikových sekvencí.

[8] dle údajů in Brejcha, B., Širokoúhlý film a stereofonní záznam zvuku ve světové kinematografii

[9] V anglicky psané literatuře uváděné rozlišení 35 mm filmu 80–100 lp/mm znamená ve skutečnosti počet párů linek, tj. např. 100 linek bílých + 100 linek černých. Naproti tomu v tzv. „ORWO regionu“ se setkáme spíše uváděním „počtu čar“, což vyjadřuje pouze počet černých linek.

[10] Teoreticky skutečně stačí na zobrazení např. 2100 linek (bílých i černých) 2100 pixelů, při navzorkování předlohy však nikdy nemůže v praxi počet linek na počet pixelů přesně „dosednout“. Proto teorie vzorkování vznáší požadavek minimálně dvojnásobné frekvence vzorkovací oproti frekvenci vzorkované (tzv. Shannonův teorém). Právě z těchto důvodů je ovšem skenování do rozlišení 4k spíše na dolní hranici, tedy stále ještě nedostatečné. Ze stejných důvodů se vyrábějí skenery 6 nebo 8k, umožňující skenování ve vyšším rozlišení a následně inteligentní převzorkovávání směrem dolů, což poskytuje o něco lepší výsledek než skenování do 4K přímo.

[11] tj. 100 bodů na 1 milimetr

[12] Hubička, Jan: Odhad kvality fotografických materiálů a metody jejich digitalizace, přednáška v rámci Metodického dne NPÚ.

 

Štítky

Add To TwiiterRetweet This Post item information on FacebookShare This Stumble ThisStumbleUpon This Digg ThisDigg This Add To Del.icio.usBookmark This

About The Author

Comments are closed.

Contact Form Powered By : XYZScripts.com