Исследование и разработка мультимедийных инструментальных средств создания комбинированных кинокадров

Одним из важнейших составляющих элементов искусства кино является изобразительное решение кинофильма.

Кинофильм состоит из совокупности планов. План — последовательность кадров, объединенная единством места действия (мизансцена), действующими персонажами, точкой съемки (допустимо ее непрерывное изменение за счет движения камеры), крупностью съемки персонажей (допустимо плавное изменение за счет применения объективов с переменным фокусным расстоянием).

При демонстрации на экране каждый план (каждый кадр плана) должен восприниматься зрителем как достоверное (психологически точное) изображение сцены, которую зритель мог бы наблюдать с места установки кинокамеры (оператора) [5,42]. Для этого кадры плана должны быть достаточно резкими, в том числе и по глубине изображаемого про-странства[30]. Плотностное содержание должно соответствовать естественному восприятию с учетом адаптации на освещение объекта съемки. Цвета предметов должны быть легко узнаваемы. Каждый план должен «монтироваться» с другими планами, то есть отвечать таким художественным характеристикам как единство колорита, ритма, градационного и частотного содержания и стиля[32]. Искусство оператора и художника заключается в создании композиции кадра, правильной расстановке цветовых, плотностных и резкостных акцентов, чтобы за счет использования технических средств достичь требуемого драматического эффекта[2]. Эти категории относятся к искусству, в настоящее время не формализованы и нет уверенности, что они поддаются формализации.

На достижение требуемого при съемках художественного фильма эффекта направлены усилия большого коллектива специалистов во главе с режиссером и оператором-постановщиком, мастерство и видение которых и обеспечивает фильму изобразительный успех. Умение строить каждую сцену и получать совокупность «монтируемых» планов достигается в результате многолетнего обучения и практики при безусловном наличии художественного таланта.

Мастерство кинооператоров (и других творческих работников) непрерывно совершенствуется и развивается, в частности, за счет освоения новых приемов, которые обеспечивает прогресс в технике и технологии кинематографии. В историческом плане это был и приход звука, затем цвета и объема. Параллельно с этими кардинальными новшествами одним из мощнейших средств расширения изобразительных возможностей являются комбинированные съемки[38,41].

В общем случае под комбинированными съемками мы понимаем такой технологический процесс, в результате которого получается совокупность кадров, образующих план, каждый кадр которого составлен (скомбинирован) из изображений объектов, записанных на различных носителях, или же содержит синтезированные изображения и их трансформации. В настоящее время синонимом термина комбинированные съемки выступает понятие виртуальной студии, виртуальной камеры, подчеркивающие большую и непрерывно растущую роль синтезированных изображений и специальных эффектов преобразования изображений реальных объектов[63,64,71]. В настоящей работе мы будем пользоваться термином комбинированные съемки с учетом сделанного замечания.

Комбинированный кадр получается в результате проведения редакторских операций, цель которых заключается в формировании смыслового содержания кадра: выбор персонажей, их взаимное расположение, крупность и т. д., и технологических операций, которые обеспечивают «монтируемость» составных частей комбинированного кадра по резкости, градационному и цветовому содержанию. Все указанные требования к отдельным кадрам и плану в целом, естественно, обязательны и для планов, полученных способом комбинированных съемок.

Вопрос этот сложный и еще менее разработанный, чем в обычных съемках. Вот почему роль оператора и художника комбинированных съемок сейчас возрастает как никогда.

Вместе с тем с появлением высокоскоростной компьютерной техники, позволяющей производить широкий ряд различных трансформаций изображения, в современном кино и видео искусстве наблюдается тенденция перехода от обыкновенных монтажных комплексов к мультимедийным системам. Но к данному моменту времени мультимедиа уже заявила о себе как о самостоятельном виде экранного искусства. Это привело к тому, что производители мультимедийных программных продуктов диктуют уже свои взгляды на подход к монтажу видеопродукции и, как следствие, на конечный вид этой продукции [44]. Основной упор здесь делается на привнесение новых зрелищных спецэффектов, которые были раньше невозможны. Причем, увлечение такими эффектами происходит в ущерб художественной драматической ценности конечного материала [57]. Таким образом, художественное киноискусство и компьютеризированное видеоискусство идут сейчас разными путями, что, безусловно, не приносит пользы ни одному, ни другому.

В свете вышесказанного в производстве кинофильмов встают различные задачи по внедрению в киноискусство, со всеми его художественными требованиями и подходами, возможностей современных мультимедийных систем.

Цель проведенного исследования заключалась в усовершенствовании современных компьютерных систем для производства комбинированных кадров путем дополнения их принципиально новыми инструментальными средствами, основанными на моделирования процесса репродуцирования (воспроизведения). В качестве примера таких средств были выбраны модули, позволяющие производить перспективные и резкост-ные преобразования, опирающиеся на естественные в кинематографии подходы к композиции комбинированного кадра.

Цель реализуется путем теоретических исследований, посвященных моделированию технологических процессов воспроизведения изображений с применением компьютерных комплексов комбинированных съемок, моделированию перспективных и резкостных преобразований комбинированного кадра на основе дубликационной теории, и экспериментальных исследований, выявляющих особенности в реализации данных преобразований.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ инструментальных средств создания комбинированных кадров в современных мультимедийных системах.

2. Провести математическое, функциональное и структурное описания компьютерной системы комбинированных съемок на основе дублика-ционной теории.

3. Провести моделирования элементарных технологических цепочек при создании комбинированных кадров.

4. Создать систему описания различных видов комбинированных планов, характеризующихся определенной глубиной пространственного слоя, основанную на моделировании того съемочного процесса, посредством которого данный план был получен.

5. Разработать методику построения перспективных и резкостных преобразований для рассматриваемых видов комбинированных планов.

6. Предложить способ реализации перспективы произвольного вида, и способ моделирования съемки объективами со специальными передаточными функциями.

7. Разработать программный модуль построения перспективных и резкостных преобразований над планами комбинированного кадра.

Научная новизна работы заключается:

1. В развитии дубликационной теории на перспективные и резкостные преобразования путем замены объемных и резких по всей глубине оригиналов на плоские изображения с распределенной резкостью.

2. В методе представления пространства комбинированного кадра в виде плоских и псевдообъемных планов и описания их перспективных и резкостных характеристик.

3. В моделях:

— резкостных преобразований дефокусировки для планов, находящихся вне плоскости наводки на резкость и воздушной перспективы.

— резкостных преобразований объектива с передаточными функциями, нереализуемыми оптически для расширения художественных возможностей и воплощения различных творческих замыслов.

— пространственных преобразований с произвольно задаваемым для каждого плана законом перспективы (прямая, обратная, нелинейная).

4. В разработанных приемах и алгоритмах реализации обратной перспективы и предложенном подходе к реализации произвольной перспективы, отличающемся возможностью задания каждой области пространства комбинированного кадра своего вида перспективы.

Практическая ценность работы состоит:

1. В предложенном способе реализации новых художественных приемов моделирования съемки объективами с заданными частотно-контрастными свойствами.

2. Разработанных в ходе работы требованиях на стандарт записи кинофильмом на DVD.

3. В разработанных лабораторных работах для студентов специальностей 51 900 «Графика», 51 905 «Анимация и компьютерная графика» и 3 050 700 «Реклама», внедренных в Московском Государственном Университете Печати и Санкт-Петербургском Государственном Университете Кино и Телевидения.

Автор выносит на защиту следующие положения:

1. Репродукционный подход к созданию комбинированных кадров, заключающийся в согласовании планов по резкостным, градационным, цветовым и шумовым характеристикам на основе описания планов параметрами процесса их воспроизведения в соответствии с дубли-кационной теорией.

2. Систему описания различных видов комбинированных планов, характеризующихся определенной глубиной пространственного слоя. Описание каждого вида комбинированного плана строится на моделировании того съемочного процесса, посредством которого данный план был получен.

3. Методику построения комбинированных кадров, отличающуюся возможностью согласования разноплановых изображений посредством задания каждой области пространства комбинированного кадра своего вида перспективы и проведения резкостных и пространственных преобразований для каждого из планов в зависимости то их индивидуальных репродукционных характеристик и взаимного расположения.

Общие выводы.

1. В результате комплексных исследований в области компьютерных систем создания и обработки комбинированных изображений был предложен традиционный в кинематографии и принципиально новый в области видео и мультимедиа подход к математическому описанию преобразований комбинированных изображений, основанный на моделировании процессов репродуцирования.

2. В результате дубликационного подхода были выделены основные виды планов комбинированного кадра. Проведено моделирование процессов получения плана каждого вида и перспективных преобразований над данными планами. Проведено моделирование резкостных преобразований над данными планами.

3. Проведены экспериментальные исследования по моделированию перспективных и резкостных преобразований при съемки комбинированного кадра объективами с фокусными расстояниями 28 мм, 50 мм, 135 мм, показавшие достоинства данного метода, а также его возможности по устранению недостатков, присущих большинству компьютерных систем обработки комбинированных кадров. Были сделаны выводы о резкостных и геометрических требованиях, предъявляемых к исходным комбинированным планам при данных преобразованиях.

4. Разработан проект программного модуля для среды Adobe Photoshop, реализующий на практике построенные перспективные и резкостные преобразования комбинированного кадра. Интерфейс модуля представлен набором интуитивно понятных оператору параметров, распространенных в кинематографе, что максимально приближает его к классическим комбинированным съемкам.

5. Разработанные методики внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского Университета Кино и Телевидения на кафедре «Компьютерной графики и анимации», Московского Государственного Университета Печати на кафедре рекламных технологий, и применяются при создании комбинированных кадров на студии «Парадокс+».