5-я Международная научно-техническая конференция и конкурс студенческих работ «ЦИФРОВЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОННОЙ МЕДИАИНДУСТРИИ – 2007»

Кирилл Гусев

Магистрант кафедры видеотехники Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения. В 2005 году защитил бакалаврскую диссертацию по направлению «Радиотехника», в настоящее время является магистрантом второго года обучения. Научные интересы сосредоточены в области цифрового кинематографа, обнаружения и оценки движения, колориметрии. После окончания университета планирует работать на кафедре и продолжить обучение в аспирантуре.

В конкурсе принимает участие в третий раз. В этом году тема его доклада «Коррекция неустойчивости кадра кинофильма в системах цифрового кинематографа» (тезисы доклада).

Награжден поездкой в Амстердам на выставку и конференцию IBC в сентябре 2007 г. от IABM. Приз от компании «Невафильм» – портативный мультимедийный плеер iPOD.

В свободное время увлекается фотографией.

КОРРЕКЦИЯ НЕУСТОЙЧИВОСТИ КАДРА КИНОФИЛЬМА В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОГО КИНЕМАТОГРАФА

FRAME UNSTEADINESS CORRECTION METHODS IN DIGITAL CINEMA SYSTEMS


Под неустойчивостью понимают неточное положение каждого последующего кадра относительно кадрового окна при проекции. Различают вертикальную и горизонтальную неустойчивость. Численно её определяют как расстояние между крайними положениями одноимённых точек кадра в данном направлении.

В системах электронного кинематографа проблемы неправильной настройки механизма транспортирования ленты и усадки ленты отсутствуют, однако они могут возникнуть в процессе оцифровке старых фильмов. И какой бы совершенной не была механическая часть фильм-сканера, старение пленки и повреждения перфораций дадут о себе знать, в том числе и дрожанием кадра электронной копии.

Для кадра электронного кинематографа 4K (разрешением 4096x2160 точек) величина допустимой неустойчивости, пересчитанная из допуска традиционного кино (где она не должна превышать 0,020 мм), составит 6 точек, но индустрия требует полного ее устранения, а компьютерные методы обработки видео вполне могут справиться с этой задачей.

В работе приводится классификация таких методов и подробно рассматривается один из них – компенсация нестабильности кадра с помощью вычисления вектора движения. Сам вектор движения находится методом фазовой корреляции, то есть вычисления функции взаимной корреляции сигналов двух кадров, по положению максимума которой можно определить значение сдвига между ними. На это значение кадр сдвигается в направлении, противоположном вектору движения, проведенному из начала координат в точку максимума. Функция корреляции может быть найдена во временной области с использованием свертки, что требует больших вычислительных затрат. Вместо этого с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) находятся спектры двух кадров, и корреляционная функция вычисляется в частотной области как произведение амплитудных спектров и разность фазовых, после чего переход во временную (или, точнее, пространственную) область осуществляется с помощью обратного БПФ.

В системе Matlab были созданы функции, позволяющие моделировать сдвиг кадра относительно предыдущего и вычислять вектор движения методом фазовой корреляции. Первая осуществляет чтение изображений и их обрезку таким образом, что изображения на выходе соответствуют разным областям исходных. При помощи второй были проведены исследования влияния на точность метода таких факторов как наличие движения в кадре и введение нормировки амплитудного спектра (приравнивания всех ненулевых составляющих к одной величине). Было предложено вычислять функцию взаимной корреляции не самих изображений, а результата выделения их контуров (при помощи стандартной функции edge), что также повышает точность определения максимума функции корреляции, а, следовательно, и нахождения вектора движения.
На основе данных функций разработана программа, устраняющая нестабильность кадра в реальной видеопоследовательности. Демонстрируется ее работа на образце, полученном при пересъемке фильма с киноленты на видеокамеру формата DV.

Сергей Чернышов

Студент третьего курса факультета аудиовизуальной техники Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения. Первый раз выступал на конференции еще школьником. В настоящее время активно участвует в научной работе по оценке и компенсации несинхронности аудио- и видеоряда в телевидении и цифровом кинематографе, проводимой на кафедре видеотехники СПбГУКиТ. Тема доклада: «Оценка заметности расхождения между видео и звуком в цифровом кинематографе» (тезисы доклада).

Награжден поездкой в Амстердам на выставку и конференцию IBC в сентябре 2007 г. от IABM. Приз от ФГУП «Научно-исследовательский институт телевидения» – карманный компьютер Hewlett-Packard.

ОЦЕНКА ЗАМЕТНОСТИ РАСХОЖДЕНИЯ МЕЖДУ ВИДЕО И ЗВУКОМ В ЦИФРОВОМ КИНЕМАТОГРАФЕ

THE EVALUATION OF RELATIVE TIMING OF SOUND AND VISIO IN DIGITAL CINEMA

Одним из основных критериев качества воспроизведения аудиовизуального контента является степень синхронности аудио и видео сигналов. Существует ряд причин, по которым происходит нарушение синхронности. В телевидении искажения являются квазипостоянными и возникают на больших интервалах времени. Особенности восприятия органов слуха и зрения человека накладывают определённые ограничения на возможные рассогласования потоков аудио- и видеоданных. Существуют нормативы, задающие допустимые значения несинхронности аудиовизуальной последовательности. В процессе производства кино на стадии озвучивания возникает более сложная проблема локальной синхронизации аудио- и видеоряда на коротких интервалах времени. Задержка между изображением и звуком носит псевдослучайный характер, имеет переменную длительность и знак. На данный момент механизм восприятия человеком импульсных сдвигов является неизученным. Стандарты, задающие пороги заметности и допустимости расхождений видео и звука, ориентированы на квазистатичную задержку, возникающую преимущественно в телевидении. В настоящее время актуальной задачей является оценка чувствительности зрительного анализатора и органов слуха к искажениям, возникающих при локальном рассогласования звука и видео в процессе озвучивания кино. Целью данной работы является сравнительный анализ проявления заметности несинхронности статического и импульсного типа и определение факторов, влияющих на их субъективное восприятие.

В докладе представлены результаты экспериментов по субъективной оценки несинхронности а/в контента. В целях преемственности результатов исследования с существующими нормативами были проведены аналогичные эксперименты по субъективной оценке степени несинхронности а/в материла при внесении статичной задержки. Сравнение полученных данных с рекомендуемыми в стандартах и установление закономерности дало возможность проведения принципиально новых исследований заметности импульсных рассогласований аудио и видеоряда, характерных для кинематографа. Для этого последовательно моделировались условия возможных нарушений, (расхождений аудио- и видеоряда) при озвучивании. Эксперименты проводились в соответствии с рекомендацией ITU-R BT.500. В качестве тест материала использовали запись диктора новостей. Оценка велась по процедуре «The double-stimulus impairment scale (DSIS) method (the EBU method)». Участникам эксперимента демонстрировались пары клипов, первый из которых являлся оригиналом, во втором были расхождения во времени между видео и звуком. В бланках участники экспериментов должны были поставить балловую оценку их впечатления о степени несинхронности во втором сюжете в сравнении с оригиналом.

Сравнительный анализ проявления заметности несинхронности статического и импульсного типов дал статистически значимую разность результатов восприятия аудиторией подобного рода искажений. Это позволяет сделать вывод о невозможности применения существующих стандартов на рассогласование потоков в телевидении к несинхронности, возникающей в кино при дублировании, озвучивании.

В ходе проведения экспериментов обнаружилось, что одним из основных факторов, влияющих на восприятие человеком степени синхронности а/в материала, являются артикуляционные характеристики произносимого актёром (диктором) текста. Существует набор звуков с активным и пассивным произнесением. Была проведена оценка заметности импульсного сдвига одного слова, с учётом её артикуляционных характеристик и активности произнесения на восприятие степени синхронности аудиовизуального контента в целом. Результаты статистического анализа подтвердили гипотезу о том, субъективное восприятие импульсных сдвигов набора звуков с активным произнесением отличается от подобных сдвигов звуков с пассивным произнесением.

Артём Величко

Студент первого курса факультета аудиовизуальной техники Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения. Несмотря на то, что Артём только недавно поступил в университет и участвует в конференции впервые, сумел выйти в финал конкурса.
Интересуется программированием, компьютерными технологиями. Выступал с докладом на тему «Разработка программного обеспечения для трёхмерной графики и анимации в среде TURBO PASCAL».

Приз от фирмы «ДИП» – целевая денежная премия на приобретение компьютера в размере 1000 €.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ТРЁХМЕРНОЙ ГРАФИКИ И АНИМАЦИИ В СРЕДЕ TURBO PASCAL

SOFTWARE DEVELOPMENT FOR THREE-DIMENSIONAL GRAPHS AND ANIMATION IN TURBO PASCAL ENVIRONMENT

В докладе представлены результаты разработки программного обеспечения в среде TURBO PASCAL, предназначенного для создания трёхмерных изображений. Рассматриваются принципы построения 3D-изображений и принцип работы программ, а также основные математические соотношения, положенные в основу алгоритмов функционирования программного обеспечения.

Представлены программы, предназначенные для выполнения следующих функций:
• отображение на экране контурных вращающихся 3D-фигур, заданных в декартовой системы координат;
• отображение поверхностей – графиков функций двух и трёх переменных;
• отображение закрашенных 3D-объектов, освещённых источниками света;
• передвижение по виртуальной комнате, представленной в виде контурного 3D-изображения;
• отображение анимации, предназначенной для просмотра с помощью стереоочков.
В докладе подробно рассмотрено созданное программное обеспечение, а также проанализированы проблемы, с которыми пришлось столкнуться на данном этапе. Представлены планы дальнейшей работы.

Елена Жуковская

Студентка пятого курса факультета аудиовизуальной техники Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения (гр. 214). В настоящее время готовится к защите дипломного проекта, тематика которого и определила тему доклада на конференции: «Индикатор уровня звукового сигнала». Основную часть работы составляет проектирование функциональных модулей индикатора средствами САПР Altera Quartus II и их реализация в программируемой логической интегральной схеме высокой степени интеграции.

Приз от фирмы «ДИП» – 19" LCD монитор LG.

ИНДИКАТОР УРОВНЯ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА

AUDIO SIGNAL LEVEL INDICATOR

В процессе производства и распространения телевизионных программ часто возникает задача контроля уровней сигналов звукового сопровождения. Обычно для этих целей используют специальные измерители уровней аудиосигналов, размещаемые в студиях и эфирных аппаратных вместе с другой аппаратурой.
Представляемое устройство позволяет осуществлять индикацию уровня сигнала звукового сопровождения непосредственно на экране видеомонитора. В воспроизводимое изображение вводится графическая информация в виде «столбика», высота которого соответствует уровню поступающего на вход звукового сигнала. Предусмотрена возможность обнаружения превышения предельно допустимых значений уровня.

Устройство реализуется в ПЛИС и выполнено в виде мегафункции (модуля интеллектуальной собственности), которая может быть включена в состав схемотехнических проектов. Подготовка проекта выполнена в САПР Altera Quartus II. Реализацию устройства предполагается осуществить на базе универсальной прототипной платы, включающей ПЛИС Altera высокой степени интеграции. По интерфейсу SDI на плату поступает цифровой видеосигнал с эмбеддированными отсчетами сигналов звукового сопровождения. Разделение отсчетов видео- и аудиосигналов (деэмбеддирование) производится непосредственно на ПЛИС.