16:9 — откуда он взялся и почему 4:3 лучше

Ольга Бессмельцева, Юрий Косарский, Дмитрий Карпов

 

Формат кадра и восприятие телевизионного изображения


Содержание

Что такое формат?
16:9 — откуда он взялся?
Так какой же формат оптимален?
А если бы спросить мнение живописцев?
Только ли живописцы знают толк в форматах?
Биологи, физиологи, офтальмологи… — тоже телезрители
Что имеем, и как быть?
Резюме: ЧЕЛОВЕК, ЭКРАН И ASPECT RATIO
Литература

Статья посвящена анализу важной характеристики экранов и изображений – соотношения сторон (aspect ratio). Авторы описывают историю, причины, особенности, противоречия и последствия перехода от классического экрана 4:3 и 4:5 к широкому — 16:9. В центре внимания авторов недостатки использования широкоэкранных форматов изображений.

 

Что такое формат?

Термин «формат» на протяжении многих десятилетий был термином сугубо техническим, характеризующим размеры площадей, поверхностей, листов, лент и т. д. в абсолютных или относительных величинах [1]. Однако в современной лексике что только не характеризуют форматом — даже встречи высокопоставленных лиц!

Об авторах

Бессмельцева Ольга АлександровнаОльга Ивановна Бессмельцева — врач-офтальмолог. Окончила Дагестанский медицинский институт. Заведующая отделением общего приема в диагностическом глазном центре Санкт-Петербурга. С 2004 года — заведующая офтальмологическим отделением, врач-офтальмолог ЦКДП ВМедА. С 2007 года — заместитель начальника ЦКДП по консультативно-диагностической работе (заместитель заведующего поликлиникой по КДР). С 2013 года – врач-офтальмолог клиники «Эксимер» г. Санкт-Петербург. Более 20 лет является членом городского офтальмологического общества, где неоднократно выступала с докладами. Имеет 11 сертификатов и дипломов участника международных конференций, симпозиумов и конгрессов, проводимых в Москве и Санкт-Петербурге. Сфера интересов в настоящее время — психо-эмоциональные реакции при воздействии на сетчатку глаза искусственными световыми раздражителями.

Косарский Юрий СергеевичЮрий Сергеевич Косарский — в 1964 году окончил радиотехнический факультет ЛЭТИ им. Ульянова (Ленина). Разрабатывал микшерно-коммутационную аппаратуру для ОТЦ и других телецентров (ВНИИТ). В 1983 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную лазерному методу записи ТВ-сигналов на кинопленку (ЛИКИ). Преподает в Санкт-Петербургском государственном университете кино и телевидения (СПбГУКиТ). Сфера современных интересов — особенности восприятия экранных изображений, кабельное и спутниковое ТВ.

Карпов Дмитрий СтаниславовичДмитрий Станиславович Карпов — кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики и информационных технологий Ярославского государственного педагогического университета им. К.Д. Ушинского.

В этой статье не поддерживается вольная трактовка термина «формат», а в соответствии с названным выше и установившимся в ТВ и кино определением под форматом кадра понимается отношение сторон изображения, причем отношение большей стороны (В) к меньшей (Н). Обычно это отношение выражается в виде коэффициента формы кадра k=B/H. Иногда оно дается в виде целочисленного отношения наименьших кратных реальным размерам чисел В: Н, но в некоторых случаях эту величину удобно представлять в виде десятичной дроби, поскольку в первом варианте сразу не видно, какой формат соответствует, например, более широкому экрану — 16:9 или 7:4.

Формат кадра, как показатель, соответствующий качественным признакам экранного изображения первого рода [2], является одним из основных. От его значения зависит не только информационная и эстетическая полнота наблюдаемого изображения, но и другие, чисто технические характеристики телевизионных и кинотелевизионных (КТВ) систем. Международными стандартами и ГОСТ 7845-92 для аналогового ТВ установлено значение формата k=4:3=1,333.

«Классические» форматы в кино (1,375 и 1,348) и ТВ (1,333) достаточно хорошо соответствуют друг другу. Только исторически сложившееся несоответствие межкадровых интервалов на киноленте и соответствующих кадровых гасящих интервалов в ТВ вызывает определенные аппаратурные усложнения при записи, перезаписи (переводе с одного носителя на другой) и воспроизведении изображения, что в конечном итоге не идет на пользу качеству.

Ранее для вновь разрабатываемых систем ТВ и КТВ предлагались всевозможные значения форматов, которые по большей части находились в пределах 1,250 (5:4)…2,667 (8:3). Постепенно дискуссия по этому вопросу утихла. Отчасти это связано с неоднократными (начиная с 1985 года) публикациями отчетов и рекомендаций МККР [3], где предложен для применения формат k=1,778 (16:9), хотя в этих документах изначально речь шла только о системе ТВЧ. Ныне же этот формат настойчиво внедряется не только в ТВЧ, но и в обычном вещательном телевидении, как аналоговом, так и цифровом. Многие фирмы из конкурентных соображений выпускают и профессиональную, и бытовую аппаратуру, поддерживающую, кроме классического, и этот формат. Результат мы видим и на наших экранах, и на прилавках магазинов.

В марте 2002 года зарубежные и отечественные СМИ сообщили о самоубийстве одного из телезрителей в знак протеста против телевидения с широким форматом кадра. Видимо, с психикой у этого человека (жителя Амстердама) было не все в порядке. Но ведь ни обычный формат, ни засорение ТВ-экрана логотипами, брендами, эмблемами и т. д., ни даже рекламное насилие не вывели его из себя, а вот широкий формат погубил. Может быть, стоит задуматься над причиной этого нервного срыва. Так ли уж безобиден этот широкий формат в вещательном ТВ? Нас также широкий формат на ТВ-экране, мягко говоря, не радует, хотя большинство телезрителей к этому нововведению относится пока еще безразлично. Не одобряющие широкий формат обычно сравнивают его применение с вредным действием табака, фальшивых лекарств или с пресловутым 25-м кадром.

К примеру, на состоявшейся 20…23 ноября 2003 года в Санкт-Петербурге выставке оборудования для домашнего кинотеатра Home Cinema около 60% всех представленных видеовоспроизводящих устройств имели формат экрана 16:9.

И что же? Улучшило ли частое применение широкого формата восприятие ТВ-изображения? Такой щелеподобный кадр не только композиционно не оправдан в подавляющем большинстве сюжетов ТВ-передачи (кроме случаев удачно примененных спецэффектов), против него «возражает» и человеческая физиология. Есть и другие причины утверждать, что восприятие ТВ-изображения в таком формате далеко не оптимально.

16:9 — откуда он взялся?

Итак, откуда взяли это отношение — 16:9? В свое время по этому поводу было совместное предложение Североамериканской национальной вещательной ассоциации (NANBA) и Американской ассоциации кинематографистов (АСА), выдвинутое на новом этапе (причем не первом) активного обсуждения вопроса о переходе с четырехперфорационного кадра на киноленте на трехперфорационный. Согласно предложению этих организаций, в исходном формате (4:3) каждую из сторон умножили на свое же значение (4 и 3 соответственно) и получили k=16:9=1,778. Как видите — просто, но не убедительно. Возможно, положительный эффект при внедрении такого формата в кинематографе был бы, благодаря экономии на кинопленке и сопутствующих материалах и процессах. Но были бы и проблемы с переводом съемочной, фильмообрабатывающей и проекционной техники на механизмы с трехперфорационным шагом кадра, а также с психологией кинематографистов (которым предлагался бы как основной очередной «универсальный» формат). О зрителе, как потребителе конечного продукта — изображения, при этом вообще речи не шло.

Известно, что в кинематографе действительно есть большие значения форматов [4]: 1,667 — для так называемых фильмов с универсальным кадром, 1,850 — для широкоэкранных кашетированных фильмов, 2,350 — для широкоэкранных анаморфированных фильмов, 2,20 — для широкоформатных 70мм фильмов. Но наряду с этим есть, как упоминалось выше, и обычный (не случайно названный классическим) формат 1,375 и узкопленочный формат 1,348, причем фильмов в этих форматах с учетом киноархивов подавляющее большинство.

Затем выяснилось, что практически тот же результат при нахождении k можно получить как среднеарифметическое значение основных, на тот момент существовавших, кинематографических форматов. Но в любом варианте видно, что это значение k получено формально, без попытки учесть хотя бы весовые коэффициенты (или рейтинги) теле- и киноформатов. Но не только в этом дело.

Казалось бы, проблема касалась чисто кинематографических и отчасти кинотелевизионных систем. Но, к сожалению, в те же годы приступили к выбору параметров системы ТВЧ, где также предполагалось иметь несколько иной, чуть больший, чем классический, формат изображения (чаще обсуждались форматы
2:3=1,5 и 3:5=1,667).

Видимо, кому-то показалось, что если применить киноформат 16:9 для ТВЧ, то будет навсегда решен вопрос с форматом в электронном кино, обычном кино, кинотелевизионных и всех других ТВ-системах. Но… в кинематографе разговоры о трехперфорационном кадре в очередной раз благополучно завершились ничем (соответственно, сохранилось и все многообразие форматов), а в вещательном ТВ этот формат по непонятным причинам «прижился» и теперь становится чуть ли не основным. А мнения телезрителей на предмет восприятия такого формата понастоящему никто не спрашивал.

Так вот, наше мнение как телезрителей — отрицательное. Перенасыщенность ТВ-передач широким форматом вызывает раздражение, неудовлетворенность тем, что многое осталось за приплюснутыми рамками кадра, а сам кадр утомляет зрение.

Впрочем, отдельные зрительские опросы были. В анализах этих опросов справедливо утверждалось, что при значительном увеличении размеров экрана возрастает эффект присутствия, улучшается зрительное восприятие передаваемой сцены или объекта и субъективное качество ТВ-изображения. Из этого обычно делался необоснованный вывод, что необходимо резкое увеличение формата кадра. Но увеличение размеров изображения на экране вовсе не обязано сопровождаться увеличением формата кадра. По [2] размер экранного изображения характеризуется площадью изображения и его форматом — это разные параметры изображения. Можно при миниатюрных площадях иметь очень большой формат и, наоборот, при громадных площадях — малый формат. То есть при подведении результатов опроса происходил подмен одного понятия другим и делались неверные выводы.

Так какой же формат оптимален?

Вряд ли необходимо доказывать, что каждая сцена требует своего формата кадра, и с этой точки зрения экранное изображение должно бы быть вариоскопическим. И такая попытка была в истории экранных искусств. В связи с этим следовало бы обратиться к анализу отечественных и зарубежных вариоскопических фильмов, в которых формат изображения отдельных сцен выбран только исходя из художественных соображений, и на этой основе определить среднестатистический формат изображения. Такие фильмы в киноархивах есть, но добраться до них не просто. Проще обратиться к опубликованному краткому техническому описанию двух 35-мм и двух 70-мм отечественных фильмов [5,6]. Из этих описаний следует, что формат кадра изменялся по ходу фильмов в пределах 0,53…2,1 и 0,46…2,35 для 70-мм фильмов, а также в пределах 0,75…1,85 и 0,6…2,35 для 35-мм фильмов. Отсюда приближенное среднее значение формата составляет k≈1,4. Можно с уверенностью предположить, что и уточненное среднестатистическое значение формата (в том числе учитывающее продолжительность каждой сцены) для этих фильмов будет близко к 1,4, то есть очевидно близко к классическому, оптимальному. Но есть и другие соображения по поиску оптимального значения формата.

А если бы спросить мнение живописцев?

Весьма важным фактором, способствующим определению оптимального значения формата экранных изображений, является знание среднего формата художественных картин выдающихся отечественных и зарубежных мастеров живописи, то есть людей, от природы наделенных даром чуткого, образного восприятия окружающей действительности и верной, высокоэстетичной передачи ее в виде художественных изображений объектов реального мира.

В настоящее время издательствами «Классика» и ФОЛИО опубликованы описательные материалы и альбомы репродукций основных работ крупнейших живописцев всех времен и народов [7, 8]. Если взять за основу список из одновременно встречающихся в этих работах авторов, можно получить очень авторитетную «международную экспертную комиссию» по выбору формата кадра. В такой вновь составленный список прежде всего были включены живописцы, работавшие в XV…XIX веках и не знакомые ни с каким форматом ТВ-кадра. Затем были добавлены и более современные художники (в основном отечественные), которые работали и в ХХ веке, но при этом основной период их творчества приходится на «дотелевизионную» эпоху. Не вошли в этот список художникискульпторы и художники-портретисты (Аргунов, Ботичелли, Доу, Левицкий, Рокотов и др.), которые, как правило, применяли вертикальный кадр с k<1. При составлении списка учитывались также результаты работы [9], в которой ранее были проведены аналогичные статистические исследования по определению индивидуально предпочитаемого формата картин для 60 авторов. В новом списке из 100 имен живописцев XV…XX веков авторитет российских художников подтвержден высшими категориями «Единого художественного рейтинга» [10], то есть 1, 1А, 1В и 2А. Велик профессиональный авторитет этих мастеров и их вклад в развитие искусства реализма, широко известны их работы в жанре исторической картины, бытовых сюжетов, пейзажа, портрета, натюрморта и т.д., то есть того, что составляет изобразительную основу ТВ-передач (см. примеры известных живописных работ, близких по формату к классическому кадру, рис. 1а…и).

Поленов Московсий дворик 1878

Рис. 1а. В. Д. Поленов. Московский дворик. 1878. k=80.1/64.5=1,242.

Ф. А. Васильев. Близ Красного Села.1868

Рис. 1г. Ф. А. Васильев. Близ Красного Села.1868. k=41/30,5=1,344.

И. К. Айвазовский. Ниагарский водопад. 1893

Рис. 1в. И. К. Айвазовский. Ниагарский водопад. 1893. k=162/112=1,339.

В. Ван Гог. Подъемный мост около Арля

Рис. 1б. В. Ван Гог. Подъемный мост около Арля. 1888. k=65/51=1,274.

Рис. 1д. И. И. Левитан. Лесистый берег. 1892. k=176,5/129,5=1,363.

Рис. 1д. И. И. Левитан. Лесистый берег. 1892. k=176,5/129,5=1,363.

А. А. Иванов. Явление Христа народу. 1837-1857

Рис. 1е. А. А. Иванов. Явление Христа народу. 1837-1857. k=750/540=1,389.

В. В. Верещагин. Мавзолей Тадж Махал в Агре. 1876

Рис. 1ж. В. В. Верещагин. Мавзолей Тадж Махал в Агре. 1876. k=54/38,7=1,395.

К. Коро. Утро в Венеции. 1834

Рис. 1з. К. Коро. Утро в Венеции. 1834. k=40/27=1,481.

Н. Пуссен. Танкред и Эрминия. 1630-е

Рис. 1и. Н. Пуссен. Танкред и Эрминия. 1630-е. k=146,5/98,5=1,487.

Рис. 2. Гистограмма распределения средних форматов картин

Рис. 2. Гистограмма распределения средних форматов картин по всей совокупности учтенных работ для 100 крупнейших мастеров живописи N=100; n=6…224.

Учитывались те работы художников, размеры которых указаны в каталогах [11…14], на репродукциях или на соответствующих сайтах в Интернете. Сейчас лишь отметим, что при упомянутом подходе не отдавалось предпочтения какойлибо одной (даже очень известной картине) или группе картин. Были найдены средние значения форматов по каждому автору и построена обобщающая гистограмма (рис. 2) распределения средних форматов для всей группы (N) из 100 авторов. При этом отмечалось устойчивое (то есть с изменением менее ±0,1) значение индивидуального среднего формата kинд при количестве учтенных картин n>10. Только у девяти авторов из ста n<10, что практически не могло повлиять на конечные результаты.

Из анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы:

• средний формат живописных работ для всей группы авторов составляет k=1,16;
• максимальное значение индивидуально предпочитаемого среднего формата составляет только kmax=1,576;
• целочисленные отношения сторон 4:3, 5:4 и 14:13 встречаются наиболее часто;
• особо выделяется формат 5:4. Его срединное положение на гистограмме позволяет предположить, что он мог бы служить базовым форматом экрана в случае появления вариоскопических систем.

Можно учесть то обстоятельство, что любая живописная картина передает статичное изображение, а передача того же сюжета в динамике, в движении, как правило, требует расширения границ кадра, причем подмечено: по горизонтали приблизительно вдвое больше, чем по вертикали. Тогда если образующие среднего формата 1,16 увеличить по вертикали на 10%, а по горизонтали на 20% (что соответствует увеличению площади кадра с пространственным запасом почти на 40%), то формат кадра возрастет только до 1,27. Как видно, до 1,778 очень далеко. На гистограмме метка этого формата находилась бы справа за рамками рисунка.

Только ли живописцы знают толк в форматах?

Не только живопись, но и архитектура может подсказать, каким должен быть формат кадра. Условные кадры присутствуют и в архитектуре, только характеризуются они геометрическим или плоским модулем, то есть отношением сторон, пропорциями панелей, проемов, площадок, сечений и других больших и малых плоских архитектурных деталей. Это непременно отражается на красоте, эстетичности сооружений (не путать с линейным и объемным модулями, где есть свои закономерности.)

Так, в строительстве православных храмов с древних времен применялся так называемый «пояс златый» [15], то есть система плоских модулей, в которой численное значение основного модуля определялось из такого соотношения: длинная сторона — √2, короткая сторона — 1, что в нашем понимании соответствует формату (архитектурного) кадра k=1.414. Видимо, это соотношение приятно для глаза и смотрится, даже если объект не содержит изображения, даже если плоскость наклонена, изогнута, горизонтальна, даже (как ни странно) если это вертикальный модуль, то есть условный кадр с форматом 1/k.

С применением этого модуля были, например, построены: первый каменный храм на Руси — Десятинная церковь князя Владимира Святославовича, храм Покрова на Нерли, жемчужина архитектуры — Софийский собор в Киеве и много других церквей, соборов и гражданских сооружений. Как видим, и здесь велика разница между исторически сформировавшимся архитектурным форматом 1,414 и надуманным 1,778.

Специалистам в полиграфии и издательской деятельности формат 1,414 хорошо знаком как формат стандартных листов канцелярской, чертежной и деловой бумаги и, соответственно, всевозможных видов изопродукции. Для них 1,414 — это давно установившийся единый мировой стандарт, который к тому же оправдан экономически, поскольку обеспечивает минимальные потери при раскрое, резке и брошюровке выпускаемой продукции [16]. Понятно, что эта продукция часто бывает объектом телеэпипроекции и широкоэкранный формат 1,778 с ней явно не стыкуется.

Нелишне упомянуть и теледиапроекцию, где объектом передачи часто является горизонтальный фотографический кадр (слайд). И каков же здесь формат? 36 мм : 24 мм=1,5. Можно предположить, что k=1,5 — это максимально допустимое значение ТВ-формата из разумного диапазона его значений.

Биологи, физиологи, офтальмологи… — тоже телезрители

Наконец, обратимся к физиологии, к особенностям человеческого зрения, что, как естественно предположить, должно было бы иметь решающее значение при выборе формата кадра. В связи с этим вспомним строение и работу глаза [17, 18].

В сетчатке каждого человеческого глаза (без аномальных отклонений) имеется приблизительно 14×108 светочувствительных рецепторов палочек и колбочек (последних — около 7×106) В области максимального разрешения в центре сетчатки находится круглый, несколько углубленный участок. Он называется центральной ямкой, на дне этой ямки располагается область наивысшего разрешения — фовеола (foveola).

Положение областей острого зрения и ясного видения

Рис. 3. Положение областей острого зрения (7°х5,5°) и ясного видения (18°х13°) на кривых видности правого глаза. Осевое сечение слепого пятна (СП) условно совмещено с горизонтальным осевым сечением глаза по желтому пятну.

Фовеола имеет диаметр 0,4…0,43 мм (что соответствует углу в пространстве предметов 1,2°…1,3°, (рис. 3). В пределах этой области находятся колбочки диаметром 3, 2 и даже 1 мкм при наибольшей концентрации. Число колбочек здесь составляет 2,5…5 тыс. Фовеола располагается в середине овального участка с горизонтальной большей осью, известного под названием «желтое пятно» (или macula). Этот участок имеет размеры 2×1,4 мм, что соответствует угловым размерам 7°x5,5°, то есть отношению по осевым размерам» 1,3. В пределах желтого пятна встречаются и палочки, но преобладают колбочки диаметром 3…6 мкм. Этот участок сетчатки называют областью острого зрения. Здесь от каждого рецептора к зрительному нерву отходит отдельное волокно. За пределами желтого пятна одно зрительное волокно соединено с несколькими рецепторами (на периферии поля зрения число рецепторов на одно волокно доходит до ста), что ведет к снижению остроты зрения. Граница области ясного видения на сетчатке проходит по уровню 0,3 от максимальной остроты зрения. По форме это также овал с угловыми размерами aг=(16…20)° по горизонтали и aв=(12…15)° по вертикали, что также соответствует среднему формату «1,3. Снижение разрешающей способности в направлении от фовеолы к периферии области ясного видения происходит по функции, близкой к равнобочной гиперболе.

Бинокулярное зрение взрослого человека

Рис. 4. Бинокулярное зрение взрослого человека.

Общее бинокулярное поле зрения при фокусировке глаз на бесконечность, изображенное на рис. 4, имеет сложную форму. Однако и оно может быть вписано в горизонтальный овал с соотношением осей 1,35…1,5. Достаточно большой разброс связан с индивидуальными особенностями наблюдателя (физиологическими, возрастными, профессиональными, эмоциональными и т. д.).

При сканировании (обегании глазом) объекта в процессе рассматривания оптическая ось каждого глаза всегда устанавливается так, чтобы изображение объекта проецировалось главным образом на центральную часть сетчатки — область ясного видения. При этом бинокулярное поле изменяет соотношение осевых размеров до 1,2…1,3.

Совмещенное поле бинокулярного зрения с областью ясного видения

Рис. 5. Совмещенное поле бинокулярного зрения с областью ясного видения, вписанной в кадр формата 4:3. Непосредственно с областью ясного видения находятся слепые пятна каждого глаза, при нормальном зрении не ощущаемые зрителем благодаря взаимному перекрытию светочувствительным полем другого глаза.

Следовательно, и область острого зрения, и область ясного видения, и общее поле зрения более всего соответствует форматам изображений в диапазоне 1,2…1,4, куда входят обычные кино-, фото- и телеформаты (рис. 5).

При рассматривании изображений иных, например больших форматов, также происходит совмещение их с областью ясного видения. Однако при этом, даже если имеется возможность изменения дистанции рассматривания, будут менее эффективно работать верхние и нижние участки сетчатки с высоким разрешением и больше загружены боковые участки с меньшим разрешением. Кроме того, будет больше размах горизонтального сканирования глаза по деталям сюжетно важных объектов, то есть станет выше утомляемость зрения.

Зрительное восприятие периферийными участками сетчатки (свыше 40° от оси глаза) характеризуется также пониженной способностью к цветоразличению: сначала пары цветов «красный — зеленый», затем для других цветовых сочетаний и, наконец, практически полной цветовой слепотой [19].

При воспроизведении стереоскопических изображений на экране ощущение объемности также зависит от его формата. Не располагая собственными исследованиями в этом направлении, можем сослаться на [20], где утверждается, что для объемного кино профессионального качества очень важен угол наблюдения изображения как по вертикали, так и по горизонтали. При нарушении оптимального соотношения между этими углами возникает быстрая утомляемость глаз. Автор утверждает, что широкоэкранные форматы неприемлемы для стереокино, а оптимальный формат кадра близок к 1,5.

Следует, наконец, учитывать, что при больших горизонтальных размерах изображений в поле зрения попадают слепые пятна каждого глаза, то есть участки, лишенные светочувствительных рецепторов. Они удалены от его центральной оси по горизонтали приблизительно на 15…16° и имеют угловой размер около 6° (см. рис. 5 и кривую для горизонтального направления на рис.3). Разумеется, этот достаточно большой невидимый участок в поле зрения одного глаза просматривается другим глазом. Но для зрителей с потерей остроты зрения в одном глазу (не говоря уже о наблюдении одним глазом) слепое пятно, попадая в площадь широкого кадра, вызывает определенную потерю информации и создает обычно неосознанный дискомфорт.

Кроме того, давно установлено [17], что критическая частота мельканий не одинакова для различных участков сетчатки и меняется от наличия и интенсивности боковых световых раздражителей, условий адаптации и ряда других факторов. Это подтверждает тот факт, что даже при существующих яркостях киноэкранов изображения больших форматов (особенно при одновременно большой общей площади изображения) приводят к заметности мельканий боковым зрением и утомляемости глаз. В связи с большей скважностью светового импульса в телевизионных воспроизводящих устройствах, работающих с частотой полей 50 Гц, при широкоэкранных телеизображениях заметность мельканий возрастает. Тенденция к повышению освещенности просмотровых помещений только усугубляет этот недостаток. В перспективе, видимо, произойдет переход на повышенную, например, до 100 Гц частоту полей в воспроизводящих устройствах (но не в ТВ-системе в целом), это уже иногда достигается ценой усложнения устройств и увеличения их стоимости. Как видим, широкий формат находится в противоречии и с этим требованием.

Таким образом, есть принципиальная разница между обычным наблюдением человеком окружающего пространства и наблюдением изображения на экране. В первом случае какие-либо ограничивающие рамки отсутствуют, работает вся сетчатка, слепые пятна взаимно перекрываются и возможные мелькающие боковые раздражители не бывают долговременными. Не случайно природа не позаботилась сместить слепые пятна куда-либо на дальнюю периферию сетчатки — нет необходимости.

Во втором случае ограничивающие рамки кадра, особенно при светящемся изображении, вынуждают зрителя быть привязанным взором к экрану, диапазон сканирования по изображению ограничен и не требует поворота головы. Поэтому в зависимости от ширины экрана слепые пятна и зоны повышенной чувствительности глаза к мельканиям будут больше, либо меньше загружены пульсирующими световыми потоками. То есть указанные участки являются естественной границей для проецируемых на сетчатку светящихся экранных изображений.

Что имеем, и как быть?

Итак, кроме желания смотреть широкоэкранные и широкоформатные кинофильмы по ТВ-системе с минимальными ограничениями периферийных участков кадра, нет никаких оснований для повсеместного внедрения формата 1,778 (16:9) в вещательное ТВ. Подавляющее большинство сюжетов ТВ-передач требуют более «высокого» формата кадра. Человек, как главный объект на экране, не должен значительную часть передачи быть безобразно обрезанным снизу и сверху. А ведь именно таким нам вынуждены его демонстрировать при передачах в широком формате (рис. 6 — запись прямой ТВ-передачи).


Рис. 6. Типичные кадры при передачах с применением формата 16:9.


Простой подсчет показывает, что использование двух форматов, попеременно возникающих в сигнале, при одном формате воспроизводящего устройства приводит к следующим потерям:

• при вписывании ТВ-кадра с форматом 1,778 в экран формата 1,333 (с совмещением по большей стороне), а также при вписывании ТВкадра с форматом 1,333 в экран формата 1,778 (с совмещением по меньшей стороне) происходят потери полезной площади экрана величиной 25%;

• при вписывании (совмещении) ТВ-кадра с форматом 1,778 в экран формата 1,333 по меньшей стороне, а также при вписывании ТВ-кадра с форматом 1,333 в экран формата 1,778 по большей стороне происходят потери частей изображения также величиной 25%.

Рис. 7. а) Один из «экономичных» вариантов совмещения форматов 4:3 и 16:9; б) Обычно применяемое совмещение с потерей 25% полезной площади экрана.

Промежуточные варианты вписывания (рис. 7а), когда частично теряется полезная площадь, а частично — участки изображения, как это делается при телекинопроекции широкоэкранных фильмов, хотя несколько улучшают ситуацию, не решают проблему. Применять же некоторое искусственное анаморфирование при переходе с формата на формат, то есть умышленно вводить геометрические искажения ради улучшения вписывания (что, к сожалению, также иногда практикуется при кинопоказе) просто недопустимо.

Нами отслеживалась работа двадцати цифровых и аналоговых отечественных и зарубежных каналов, регулярно применяющих в своих передачах широкий формат. При этом проводился контроль числа активных строк в кадре. Измерения показали, что даже это крайне низкое число активных строк (431 для k=16:9) выдерживается далеко не всегда. Разброс колебаний числа активных строк составляет приблизительно ± 50. Случаи отклонения в сторону большего числа активных строк, конечно, раздражают меньше. Так, канал BBC WORLD, порой снижающий число активных строк до 491 (что соответствует формату изображения 1,56), воспринимается почти нормально. В то же время популярный итальянский канал Playlist Italia порой «шалит», уменьшая число активных строк в видеоклипах до 300! Конечно, можно отнести это к неудачным спецэффектам. (Тем более что изменение формата осуществляется обычно с помощью блока спецэффектов.) Главное, чтобы отечественные каналы не приняли эти фокусы за новое слово в телевидении.

В настоящее время, когда громадное большинство экранов воспроизводящих устройств все-таки имеет формат 4:3, обычно идут на 25% (иногда даже большие) потери полезной площади (рис.7б), увеличивая межкадровый гасящий интервал в ТВ-сигнале и оставляя только 431 активную строку. При этом вертикальное разрешение снижается почти до уровня довоенного ТВ!

А что, если, несмотря на все «противопоказания», построить всю ТВ-систему «от света до света» с применением формата k=16:9? На примере аналогового варианта ее построения при сохранении остальных показателей в соответствии с ГОСТ 7845-92 (Za=575, Тс=64 мкс и Тса=52 мкс) хорошо видно, что верхняя частота полосы прозрачности Fв для устройств передачи видеосигнала должна составлять

Fв = k·Za / 2·Tca = 16·575 / 9·2·52·10-6 = 9,83 МГц

При такой полосе может быть обеспечена изотропность изображения, если будет воспроизводиться число активных элементов по горизонтали 1022, а по вертикали 575. Если ограничивать полосу такого сигнала для размещения в существующем канале связи (где для видео отведено 6 МГц), то анизотропность изображения превысит разумные пределы, и горизонтальная четкость будет заметно хуже четкости вертикальной, что никого не обрадует. Поэтому в основном применяют, казалось бы, совершенно неразумный способ вписывания широкоформатного изображения в классический экран (по рис.7б), то есть сохраняют число элементов вдоль строки на уровне классического формата, но теряют в вертикальном разрешении и одновременно в композиции кадра.

Таким образом, со всех точек зрения оптимальный формат в ТВ находится в диапазоне 1,27…1,5. А это означает, что от классического формата (1,333) отходить нельзя, он правильный.

Хотелось бы надеяться, что необоснованно частое применение формата 16:9 в вещательном ТВ — просто мода (а по сути — побочный эффект рыночной экономики). Призываем как технических, так и творческих (особенно) работников телевидения не «воспитывать» зрителя широким форматом, то есть без действительной необходимости его не применять, а подумать: не пришла ли пора возрождать на новом техническом уровне вариоскопические системы?

Резюме: ЧЕЛОВЕК, ЭКРАН И ASPECT RATIO 16:9

Телевизоры, видеомониторы, фотоаппараты, кинопроекторы, мультимедийные проекторы и другие визуальные/аудиовизуальные средства имеют экран, с помощью которого осуществляется визуальное общение человека с тем или иным устройством. Aspect ratio (формат кадра, соотношение сторон) – одна из важнейших характеристик экранов и прямоугольных изображений. Это отношение длины горизонтальной стороны экрана (изображения) к длине вертикальной стороны, выражаемое либо отношением, либо десятичной дробью (см. рис. 8).

Рис. 8. Соотношения сторон экрана

Рис. 8. Соотношения сторон экрана

Так, соотношение сторон 3:2=1.5 соответствует формату стандартного фотоотпечатка (например, 10х15 см.); соотношение 4:3=1.33 соответствует формату традиционного кинескопного телевизора; соотношение 16:9=1.78 характеризует современные широкоэкранные телевизоры; соотношение 1:1=1 используется в художественной фотографии.

Рассмотрим динамику изменения соотношения сторон экрана на примере истории развития форматов кинематографа. В частности, она наглядно продемонстрирована в материалах образовательного фильма Джона Хесса (John Hess) «Кино меняет форму: история соотношения сторон» [23].

На протяжении первой половины ХХ в. в кино господствовали стандарт Эдисона (1.33) 1909 года и близкий к нему академический стандарт (1.37) 1937 года. По всей видимости, разработчики этих классических форматов интуитивно выбрали наиболее гармоничные соотношения сторон. В дальнейшем кинематограф перешел на широкоэкранные (а на самом деле «узкие») форматы.

Такими форматами были, например:

Cinerama (соотношение сторон 3, 2.77, 2.75 и 2.59),
CinemaScope (2.66, 2.55 и 2.35),
VistaVision (1.96, 1.85 и 1.66),
Todd-AO (2.35, 2.20),
Technirama (2.35),
Ultra Panavision 70 (2.76),
Panavision (2.35 и 1.85),
Super 35 (2.35).

Одной из причин широкого распространения новых форматов была борьба с появившимся опасным конкурентом кинематографа – домашним телевидением. Кинотеатры привлекали потенциальных посетителей не только высококачественным цветным изображением с многоканальным звукорядом, но и необычной панорамной формой экрана, открывающей новые возможности, например, при демонстрации батальных сцен. Кроме того, распространение широкоэкранных форматов позволяло строить широкие, более вместительные зрительные залы с большим количеством зрителей и большими доходами прокатчиков.

Вместе с тем кинорежиссерам и кинооператорам выстраивать гармоничный кадр в широком формате стало труднее. На экране все чаще появлялись «отрезанные» головы и ноги, неестественно выглядели крупные планы, а вертикальное панорамирование не устраняло ощущения «приплюснутости» видеоряда. Зритель оказывался в положении человека, глядящего на окружающий мир как бы сквозь узкую смотровую щель.

В общем и целом широкоэкранные форматы кардинальным образом поменяли правила построения кадра и вообще всю эстетику кинематографа. Следует отметить, что многие создатели кинофильмов продолжали (и продолжают до сих пор) использование традиционного классического формата для достижения естественного и гармоничного видеоряда.

Долгое время не существовало широкоэкранных телевизоров. Появившиеся домашние видеомагнитофоны также были рассчитаны на классический формат кадра. При переводе широкоэкранных фильмов на видеокассеты издателям приходилось либо оставлять горизонтальные темные полосы в верхней и нижней частях экрана (с неизбежным уменьшением полезной площади и ухудшением качества изображения), либо использовать процедуру пансканирования с отрезанием существенных областей изображения слева и справа, либо растягивать изображение по вертикали с нарушением пропорций. Во всех случаях изображение становилось неполноценным.

При разработке современных телевизоров и телевещания высокой четкости (HD) остановились на компромиссном промежуточном формате 16:9 (1.78). На телевизорах HD можно смотреть кино-видеопродукцию любых форматов, но наиболее полноценно выглядит видеоряд, отснятый с соотношением сторон 16:9. Именно на такой формат сегодня ориентировано большинство вновь создаваемых кинофильмов, видеофильмов и телепередач.

Однако целесообразность всеобщего и окончательного перехода на формат 16:9 вызывает определенные сомнения. Существуют публикации, в которых доказывается, что классический формат кадра более удобен и комфортен для человека [21]. Так, применяемые в полиграфии и издательской деятельности форматы близки к классическому. Исследования форматов произведений живописи «доэкранной» эпохи по всей совокупности учтенных работ для 100 крупнейших художников показали, что в них преобладают форматы, близкие к классическому – от 4:3 до 5:4, что соответствует формату старых кинескопных телевизоров (4:3) и первых ЖК-мониторов (5:4). Другие исследования позволили сделать вывод о том, что бинокулярное поле зрения взрослого человека может быть вписано в горизонтальный овал с соотношением осей 1.35-1.5, что также соответствует классическому формату. К выводам о целесообразности использования классического соотношения сторон приводит также изучение архитектурных строений прошлого и настоящего.

Тем не менее, телевизоры с классическим экраном больше не производятся. Почти все имеющиеся в продаже компьютерные видеомониторы и все экраны ноутбуков также являются широкоэкранными (в некоторых режимах использования они действительно имеют преимущества). Хотя видеомониторы с экраном 5:4 производятся и по-прежнему пользуются спросом, ассортимент их невелик. Таким образом, переход от классического формата экрана к широкому есть свершившийся факт, не считаться с которым невозможно. Вместе с тем нам такой переход представляется не вполне естественным.

Результатов каких либо широкомасштабных исследований отношения пользователей к формату экранов нам обнаружить не удалось. В российском Интернете можно встретить прямо противоположные отзывы и точки зрения. Прослеживается определенное влияние возрастного фактора: молодые люди в целом положительно относятся к широким экранам («удобно фильмы смотреть»), а люди старшего возраста предпочитают классический экран («устал крутить головой туда-сюда»). Для верстки текстовых документов книжной (вертикальной) ориентации и простого веб-серфинга многие пользователи считают более удобными видеомониторы формата 5:4. Скорее всего, для полного принятия человеком новой эргономики и эстетики широкого экрана потребуется определенное время.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1. Переход от классического формата экрана 4:3 к широкому 16:9 был начат не столько с целью улучшения потребительских качеств визуальных/аудиовизуальных устройств, сколько с целью достижения коммерческого успеха производителей кинопродукции.

2. Переход на широкие экраны сопровождался (и сопровождается) серьезными изменениями понимания принципов гармоничного построения видеоряда.

3. Широкоэкранные форматы не вполне соответствуют психофизиологии восприятия визуальной информации человеком.

 

Литература

1. Политехнический словарь. Под ред. И. И. Артоболевского. — М.: Советская энциклопедия, 1977.
2. Антипин М. В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения. — Л.: Наука, 1970.
3. МККР. Отчет 801-1 «Современное состояние телевидения высокой четкости». 1985.
4. Василевский Ю. А., Комар В. Г. и др. Системы кинематографа с различными форматами кадра. ТКТ № 1, — М.: Искусство, 1985.
5. Фотокинотехника. Под ред. Е. А. Иофиса. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
6. Гордийчук И. Б., Пелль В. Г. Справочник кинооператора. — М.:Искусство, 1979.
7. Серия «Мир шедевров. 100 мировых имен в искусстве». — М.: Изд. Классика, выпуски за 2000, 2001, 2002 гг.
8. Скляренко В. и др. 100 знаменитых художников XIV — XVIII вв. — Харьков, ФОЛИО, 2002.
9. Антипин М. В., Косарский Ю. С. О выборе формата кадра для электронного кинематографа. ТКТ, № 10. — М.: Искусство, 1986.
10. Единый рейтинг художников Российской империи, СССР и русского зарубежья (номинация «Живопись и графика»), в 3-х томах, http://rating. artunion. ru/ 23.07.2003.
11. Государственная Третьяковская галерея. Каталог живописи XVIII — начала XX века. — М.: Изобразительное искусство, 1984.
12. Государственный музей изобразительных искусств им. А. С. Пушкина. Каталог картинной галереи. — М.: Изобразительное искусство, 1986.
13. Государственный Эрмитаж. Собрание западноевропейской живописи. Научный каталог в 16-ти томах. — М.: Искусство — Флоренция: Альдо Мартелло Джунти Едиторе, 1983.
14. Государственный Русский музей. Каталоги живописи XVIII — первой половины XX века. — СПб.: ГРМ, 2000.
15. Щербаченко В. А. Секрет «златого пояса». Из сер. Как алгеброй гармонию проверить. — М.: Соц. индустрия, 15.01.1989.
16. ГОСТ 9327-60. Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы. — М.: Изд. стандартов.
17. Кравков С. В. Глаз и его работа. — М.- Л.: Изд. АН. СССР, 1950.
18. Волков В. В. и др. Эргономика зрительной деятельности человека. — Л. Машиностроение, 1989.
19. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. — М.: Мир, 1978.
20. Хеддерайх М. Система стереоскопического кино компании Hedderich Motion Picture Enterprises. Обзор докладов 117-й научно-технической конференции американского общества инженеров кино и телевидения. — Лос-Анджелес, 1979.
21. Бессмельцева О.И., Косарский Ю.С. Формат кадра и восприятие телевизионного изображения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rus.625-net.ru/625/2004/04/format.htm.
22. Злыдарь М. Соотношение сторон экрана: полное руководство [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://snimikino.com/sootnoshenie-storon-ekranapolnoe-rukovodstvo/.
23. Hess, John. The Changing Shape of Cinema: The History of Aspect Ratio [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vimeo.com/68830569.


Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Общая оценка материала: 4.9
Оценка незарегистрированных пользователей за сегодня:
[Total: 0 Average: 0]