Оцифровка 8 мм кинофильмов 15 лет спустя: Оцифровка 8 мм кинофильмов с помощью Raspberri Pi

Постановка задачи

Оцифровка кинофильмов с последующей записью на CD, если в наличии имеется только бытовая видеокамера и плата оцифровки.

Постановка задачи в каждом конкретном случае определяется имеющейся аппаратурой, и предлагаемые решения не претендуют на оптимальность. В данной статье рассматривается, как методом детского конструктора из имеющихся материалов можно решить некоторые проблемы. Причем, многие решения страдают известной особенностью – “ хвост вытащил - нос увяз”.

Итак, в наличии:

Видеокамера - Sony CCD F370E

Особенности: есть ручная фокусировка, но нельзя отсоединить объектив без разбора камеры (поэтому логичный вариант с прямой фокусировкой изображения объективом проектора на матрицу камеры возможен только, если вы уверены, что в ближайшее время камера вам не понадобится. У меня сборка камеры занимает более часа + юстировка.) Есть баланс белого и установка выдержки, но нет возможности выключить автоматическую регулировку усиления, что приводит к болезненной реакции камеры на перекрывание светового потока обтюратором.

Напомню тем, кто нашел семейные архивы, но никогда не снимал кино, что стандартная для любительских камер частота кадров 16, и на каждый кадр при проекции приходится три перекрывания света обтюратором. Таким образом, частота мерцания экрана составляет 48 Гц.

Проектор - Луч 2.

Особенности: Плавная регулировка скорости, не отличающаяся стабильностью. Попытки добиться синхронизации с видеокамерой за счет плавной регулировки с точностью 0,01 с представляются мне обреченными на провал. Объектив съемный, корпус проектора литой, но его геометрия такова, что сфокусироваться на пленке с помощью объектива видеокамеры и насадочной линзы вам не удастся без применения к корпусу ножовки. Лампа 100 Вт , матовое стекло, теплофильтр выводится из светового потока примерно при скорости проекции 10 кадров/с. Матовое стекло в моем проекторе состоит из двух частей и равномерность освещения при по кадровой проекции оставляет желать лучшего.

Плата видеозахвата – Aver-TVPhone.

Качество карты, на мой взгляд, превосходит качество оцифровываемых материалов, и основным лимитирующим фактором является скорость записи данных на винчестер. Самый экономичный режим 15 бит, что, учитывая большое количество черно-белых пленок, приводит к перерасходу места не жестком диске.

Компьютер P133.

Сами понимаете, ни о какой компрессии в реальном времени речи не идет.

Известное решение проецировать на экран и покадрово снимать требует затемнять помещение и бороться либо с нехваткой света, либо с геометрическими искажениями в силу несоосности камеры и проектора. Если экран поставить далеко, то с соосностью все в порядке, но освещенность экрана падает пропорционально квадрату расстояния, и без смены объектива и лампы у вас есть все возможности убедиться, что высокая чувствительность камеры позволяет обнаружить изображение, но отнюдь не его рассмотреть. Вероятно, при ухищрениях, сопоставимых с предлагаемыми в данной статье, можно добиться и аналогичного качества, но работать придется в темноте.

Итак, задача: аппаратура вышеназванная, работаем на свету, переделки только обратимые, состояние готовности камеры для других съемок 10 минут.

Проблемы и решения

1. Как сфокусировать изображение на матрице камеры, не подвигая ее вплотную к пленке.

Предлагается использовать оптическую схему микроскопа, где объектив камеры играет роль глаза, объектив проектора роль объектива микроскопа. При этом мы фокусируем изображение в непосредственной близости от проектора (в приведенной на фото установке это около 10 см от пленки, размер изображения при этом примерно 1,5 см по диагонали) и рассматриваем его через окуляр, в роли которого может выступать положительная линза с фокусным расстоянием 10см, расположенная непосредственно перед объективом камеры. Фокусировка осуществляется перемещением камеры. Указанная схема работает сразу, но обладает рядом недостатков:

1) виньетирование углов, если линза маленькая, а объектив широкоугольный.

Решение – берем линзу с диаметром большим диаметра передней линзы объектива камеры, а фокусное расстояние вариообъектива устанавливаем максимально возможным.

2) хроматические аберрации, вносимые линзой.

Решение – берем исправленную линзу, склеенную из стекол с разной дисперсией или, как в данном случае, объектив от увеличителя И100У, состоящий из четырех линз.

3) изображение, воспринимаемое камерой, зеркально перевернуто.

Решение –
а) проводим компьютерную обработку
б) добавляем в оптическую схему призму от полевого бинокля или зеркало.

2. Как добиться равномерного освещения кадра.

Решение – заменить поднимающееся матовое стекло неподвижным молочным или матовым стеклом с теплофильтром

3. Как справиться с автоматикой, которая при перекрывании света обтюратором разгоняет до предела усиление и полностью открывает диафрагму.

Решение –
а) Проводить покадровую съемку с большими паузами.
б) Удалить обтюратор. В этом случае вы будете видеть перемещение пленки при смене кадров, но экспонометрическая система будет реагировать на это существенно спокойнее, чем на полное отсутствие света.

Удаленные детали.

4. Как добиться синхронизации момента захвата кадра с неподвижным состоянием кадра и установившимся состоянием автоматики. Короче – как добиться, чтобы кадры не дергались и были одинаковой плотности.

Решение –
Нажимать клавишу мыши в момент, когда грейферный механизм вышел из зацепления с пленкой.
Реализация – установить микро переключатель и припаять провода параллельно микрику мыши. К сожалению, при скорости показа в 16 кадров/с мой компьютер не успевал за нажатиями, и после остановки проектора продолжал наверстывать упущенное. Но при меньших скоростях курсор мыши на кнопке захвата в программе VidCap из пакета Video for windows 1.1 исправно записывал последовательность кадров.

Отмечу, что в этой программе скорость последуещего просмотра можно установить, войдя в раздел захват фильма, или изменить значения скорости показа в разделе "синхронизация" программы VidEdit.

Теперь перейдем к обсуждению достигнутых результатов.

Качество статичной картинки вы можете оценить: два кадра, снятых одной видеокамерой, в натуре (цветной кадр) и с кадра кинопленки, правда, за тридцать лет двор несколько изменился. Цветных пленок у меня немного, и в силу существенно разного времени года съемки на кино и написания этой статьи я их не привожу. Несмотря на странную цветопередачу, определяемую пленкой и длительным хранением, компьютерная обработка позволяет несколько улучшить цветопередачу, причем программа от ulead позволяет применять коррекцию цвета не к отдельным кадрам, а к целым эпизодам. Самый большой враг качества – это пыль. При оцифровке приходится продувать фильмовый канал буквально через каждый метр пленки.

К вопросу о сжатии. Несжатый файл в формате avi занимает примерно 200кб на кадр при размере кадра 288х384, т.е минута занимает 192 Мб и мечты записать за раз 10 минутный ролик без аппаратного сжатия стоит оставить. Последующее сжатие позволяет без потери качества в 10 раз уменьшить размер, но на P133 на одну минуту уходит почти полчаса времени. Из многих программ сжатия мне особенно понравились Cinepak и Intel Indeo v 5 (предыдущие версии впечатления не производят, да и последняя, как выяснилось при детальном рассмотрении, очень сильно занимает ресурсы процессора, и пентиума 133 хватает только при воспроизведении фильма с исходным размером кадров; на интерполяцию изображения на весь экран и воспроизведение фильма без рывков его мощности явно мало).