Исследование и разработка технологических процессов перевода исходных аналоговых фонограмм кинофильмов в цифровую форму записи

Службы архивов кинематографии, обладая уникальными материалами, многие из которых существуют в единственных экземплярах, прилагают значительные усилия для обеспечения их сохранности. Тем не менее, непрерывно возникают новые, неизвестные ранее, проблемы и ситуации, приводящие к потерям архивных материалов при длительном хранении. Многие из этих материалов безвозвратно разрушаются, что требует от специалистов, работающих в архивах, приложения все больших усилий для предотвращения культурного и материального ущерба от их потери.

Надежная защита при хранении звуковых материалов достигается путем создания условий хранения, обеспечивающих минимальные разрушения как самого носителя записи, так и содержащейся на нем информации.

Основные требования, обеспечивающие стабильность параметров магнитных фонограмм для кинематографии и телевидения при их хранении, определены международным и отечественным стандартами [1, 2]. Стандартом ИСО 12 606 установлены предпочтительные условия хранения звуковых магнитных фонограмм, находящихся в фонотеках или архивах. Кроме того стандарт вводит специальные понятия такие как сроки службы фонограмм, важные для выбора условий хранения звукового материала. Условия ограниченного хранения определяются значениями параметров окружающей среды, обеспечивающими сохраняемость фонограмм в течение не менее десяти лет. Условия долгосрочного хранения определяются значениями параметров окружающей среды, обеспечивающими условия сохраняемости фонограмм, имеющих «вечную ценность». Рекомендуемые стандартом оптимальные значения атмосферной температуры и относительной влажности воздуха для хранения магнитных носителей в зависимости от их сроков хранения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Срок хранения • Ограниченный Долгосрочное хранение.

Температура окружающей среды, ° С 23 max 20 max.

Относительная влажность окружающей среды, % 20−45 20−30.

Вариант 1: Температура ° С — 15 max.

Вариант 1: Относительная влажность, % - 20−40.

Вариант 2: Температура0 С — 10 max.

Вариант 2: Относительная влажность, % - 20−50.

Физическое состояние: Намотка ровная и плотная ровная и плотная.

Упаковка защитная защитная.

Ориентация рулона вертикальная вертикальная.

Внешнее магнитное поле постоянное, Э 50 max 50 max переменное, Э 10 max 10 max.

В различных работах [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 81] по исследованию сохраняемости магнитных лент, и условий хранения фонограмм кинофильмов, проведенных как в нашей стране, так и за рубежом, показано, что основными факторами, влияющими на разрушение материалов являются:

• влажность;

• окисление;

• температура;

Частые и быстрые изменения температуры и относительной влажности оказывают отрицательное влияние на хранение магнитных лент.

На сегодняшний день в мировой практике существуют два типа основы 35-мм перфорированных магнитных лент [13, 14], используемых для записи исходных аналоговых фонограмм кинофильмов: триацетатная и по-лиэтилентерефталатная (лавсановая), которые при хранении стареют по-разному.

Известно, что полиэтилентерефталатная основа, представляющая собой синтетический полимер характеризуется стабильностью размеров и является на сегодняшний день наиболее совершенной из всех основ. Механические свойства полиэтилентерефталатной основы, по сравнению с триацетатной, обеспечивают повышенную прочность ленты к обрывам в лентопротяжных трактах аппаратуры записи-воспроизведения и создают повышенную эластичность, что способствует улучшению контакта с магнитными головками. Считается, что продолжительность её- жизни при оптимальных условиях хранения более пяти столетий.

Триацетатная основа при оптимальных условиях хранения может храниться в течении 40 лет [83], но при нарушении оптимальных условий хранения, происходит ее разложение с выделением уксусной кислоты. Реакция разложения является необратимой, при этом наблюдается потеря пластичности основы, что в дальнейшем приводит к полному ее разрушению. Чрезмерная влажность и выделяющаяся уксусная кислота являются главными причинами разрушения триацетатной основы. Однажды начавшийся процесс разложения с выделением уксусной кислоты ускоряет разрушение основы и уже не может быть остановлен изменением условий хранения [13].

В архивах кинематографического наследия России, на сегодняшний день, единственным носителем записи звуковой информации кинофильмов является 35-мм перфорированная аналоговая магнитная лента, содержащая всю звуковую информацию кинофильмов. Комплект архивных исходных фонограмм кинофильмов включает стереофонический или монофонический оригиналы перезаписи, содержащие все звуковые компоненты фильма, отдельные или совмещенные фонограммы музыки и шумов, а также специальные компоненты звука [15,16].

Проведенный автором статистический анализ носителей записи исходных фонограмм кинофильмов отечественного производства, созданных за последние сорок лет показал, что для их записи использовалась, в основном, 35-мм перфорированная магнитная лента на триацетатной основе, производства Шосткинского химического комбината «Свема». Количество использованных носителей записи зарубежного производства фирм BASF, PYRAL и AGFA невелико и составляет менее 5% от общего объема. Полив магнитного рабочего слоя на перфорированный магнитных лентах «Свема» в различные годы осуществлялся магнитными лаками тип 2, тип 4, тип 6, тип 3901, тип 3904, которые соответствовали уровню развития технологии их производства и аппаратуры магнитной записи того времени.

35-мм перфорированная магнитная лента представляет собой ленточный носитель записи с нанесенным на поверхность триацетатной основы рабочим слоем. Рабочий слой состоит из частиц магнитного порошка гамма-оксида железа {y-Fe^P3) частицы которого имеют игольчатую форму. Полив рабочего слоя на основу осуществляется магнитным лаком состоящим из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок.

35-мм лента имеет два ряда перфораций, расположенных симметрично по её- краям, которые предназначены для транспортирования в лентопротяжных трактах аппаратов записи-воспроизведения звука. Кроме того, в технологическом процессе производства кинофильмов наличие перфорации обеспечивает монтаж и синхронное воспроизведение записанной на ленте фонограммы с изображением кинофильма.

Значения ширины перфорированной магнитной ленты составляет 34,975±0,025 мм, а толщины порядка 150 мкм (для сравнения толщина не-перфорированных магнитных лент составляет не более 56 мкм). Упаковывается для хранения 35-мм перфорированная магнитная лента в металлические коробки (упаковка для хранения неперфорированных магнитных лент — картонные коробки). Длина рулона 35-мм магнитной ленты составляет 325. Ю м. 84, 85].

Перечисленные выше геометрические размеры 35-мм перфорированных магнитных лент значительно отличают их от аналогичных неперфорированных магнитных лент, создают различия в их физико-механических параметрах, требуют специфического подхода к методам исследования параметров фонограмм кинофильмов на 35-мм перфорированных магнитных лентах.

Как показывают результаты исследований, типичным дефектом, при долгосрочном хранении исходных фонограмм кинофильмов, записанных на 35-мм магнитных лентах на триацетатной основе, является изменение адгезионно-когезионных свойств рабочего слоя. Возможно также появление деформации основы обусловленной возникновением внутренних напряжений в носителе, связанных с изменениями температуры и относительной влажности окружающей среды. Изменения температуры и влажности вызывают набухание рабочего слоя, что ускоряет нарушение его структуры. Ухудшение адгезионно-когезионных свойств рабочего слоя магнитных носителей приводит к его осыпанию или размягчению, что проявляется как образование нагара на магнитных головках при воспроизведении архивных материалов.

Кроме того, с течением времени может возникнуть усадка носителя магнитной записи из-за потери растворителя или пластификатора. Для перфорированных магнитных лент большая усадка приводит к изменению шага перфорации, что может увеличивать коэффициент детонации.

Деформация основы и ухудшение адгезионно-когезионных свойств рабочего слоя носителей записи неизбежно увеличивает потери воспроизведения. При воспроизведении разрушающихся носителей происходит нарушение их контакта с рабочим зазором магнитной головки. Вследствие этого возникают искажения амплитудно-частотных характеристик воспроизводимых фонограмм.

Естественно, что существует опасность потери фонограмм, оказавшихся в результате длительного хранения на деформированных носителях или на носителях с нарушенной адгезионно-когезионной прочностью рабочего слоя. Единственным выходом для обеспечения их сохранности является безотлагательное копирование и получение с них по возможности наилучших копий.

Однако известно! 17], что многократный процесс копирования аналоговых фонограмм значительно ухудшает качество копий. Процесс копирования ухудшает отношение сигнал/шум фонограммы и вносит изменения в её- амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики. Искажения параметров фонограмм при их копировании могут привести к существенным изменениям как в характере звучания, так и пространственной локализации источников звука.

Увеличение шумов фонограммы при её- копировании является наиболее существенным фактором вносимым в ухудшение качества звучания. При копировании фонограмм происходит увеличение шума в соответствии с квадратичным законом:

Um = ¡-и2 + U2 + U2 +. , где j W.O. ULK, Ш. К.2.

Uulo. — шум оригинала фонограммы;

11Ш.К1 — шум 1-й копии фонограммыиш.к.2 — шум 2-й копии фонограммы и т. д.

Преимущество цифровых способов записи перед аналоговыми заключается в том, что цифровая форма записи позволяет неоднократно копировать сигналограммы, без существенного ухудшения качества.

Изложенная ситуация разрушения 35-мм перфорированных магнитных лент в процессе хранения, привела к необходимости разработки технологического процесса перевода исходных фонограмм кинофильмов в цифровую форму записи. Актуальность такой разработки обусловлена еще и тем, что аналоговая запись не может решить всей совокупности вопросов сохранности, реставрации фонограмм, цифровой обработки, обмена материалами с использованием системы Интернет, предоставление цифровых копий исходных фонограмм кинофильмов для изготовления оригиналов записи — premastering при производстве дисков DVD-Video.

Кроме того, в дальнейшем исходные аналоговые фонограммы целесообразно переводить в цифровую форму сразу же после их получения на хранение.

Исследование специфических вопросов записи звука кинофильмов, связанных с переводом исходных аналоговых фонограмм в цифровую форму записи, и создание научно-обоснованной технологии такого перевода составляет предмет и тему настоящей диссертации.

Диссертационная работа не рассматривает проблемы влияния параметров окружающей среды на старение магнитных носителей записи при их архивном хранении.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения.

Заключение

.

1. Разработан и внедрен на предприятиях отрасли технологический процесс перевода аналоговых исходных фонограмм кинофильмов в цифровую форму, обеспечивающий долговременное хранение фонограмм посредством их многократного копирования в цифровой форме. Разработанный процесс позволяет переводить аналоговые фонограммы кинофильма в цифровую форму, копировать их в цифровой форме и преобразовывать обратно в аналоговую форму, не вызывая при этом, какого-либо изменения качества. Разработанный технологический процесс устраняет недостатки существующей в архивах практики хранения материалов путем многократного процесса копирования фонограмм в аналоговой форме. Особенно актуальным является процесс копирования для исходных фонограмм кинофильмов, имеющих нарушения адгезионно-когезионной прочности рабочего слоя, что представляет опасность потери записанной информации. Единственный выход сохранения таких фонограмм является безотлагательное их копирование. Разработанная технология основана на применении следующей аппаратуры:

• аппараты синхронного ввода звуковой информации с 35-мм перфорированной магнитной ленты в соответствии с одно-, трех-, четырех-, шестии девятидорожечными стандартами,.

• аппараты цифровой записи исходных магнитных фонограмм на МО-диск или магнитную ленту № 8-аш1ю;

• аппараты перевода цифровых фонограмм на исходный носитель (35-мм перфорированную магнитную ленту) в соответствии с одно-, трех-, четырех-, шестии девятидорожечными стандартами.

2. Исследовано состояние исходных аналоговых фонограмм кинофильмов, хранящихся в Госфильмофонде РФ. Показано, что многие исходные фонограммы, имеющие огромную культурную ценность, нуждаются в их срочном копировании. Осуществлена модернизация типовых 35-мм аппаратов для воспроизведения магнитных фонограмм кинофильмов, записанных по утраченным технологиям и имеющих деформацию носителя записи.

3. Разработана методика оценки качества воспроизведения архивных фонограмм кинофильмов, не уничтожающая фонограмму и устанавливающую степень влияния дефектов носителей записи.

4. Разработаны и практически реализованы эффективные методы измерения и контроля трактов воспроизведения аналоговых исходных фонограмм кинофильмов, обеспечивающие наилучшее условия при их копировании. Разработанные методы позволяют оперативно производить контроль углов наклона рабочих зазоров однодорожечных магнитных головок, положение сердечников одно-, четырех-, шестидорожечных магнитных головок, определить степень влияния волновых потерь при контроле амплитудно-частотных характеристик каналов воспроизведения в области низких частот, производить контроль и регулировку фазо-частотных характеристик стереоканалов в многодорожечной 35-мм аппаратуре воспроизведения фонограмм.

5. Определены требования к выбору цифровых форматов записи и выбраны параметры аналого-цифрового преобразования исходных ашшоw говых фонограмм кинофильмов при их переводе в цифровую форму записи. Выбранные параметры обеспечивают неискаженное восстановление исходного звукового сигнала и являются вполне достаточными для их перевода в цифровую форму.

6. В комплект цифровых копий исходных фонограмм включена цифровая копия многочастотного тест-фильма, необходимая для регистрации на цифровых носителях параметров 35-мм трактов воспроизведения аналоговых фонограмм кинофильмов. Измерительные сигналы тест-фильма позволяют при воспроизведении цифровой копии определить какую погрешность внес аналоговый тракт воспроизведения при копирова.

V нии конкретного материала и получить возможность ее коррекции. Кроме того запись испытательных сигналов на цифровых носителях позволяет проводить исследования влияний процессов архивного хранения на параметры цифровых фонограмм.

7. Проведены экспериментальные исследования доказавшие, что разработанный технологический процесс перевода аналоговых фонограмм в цифровую форму может обеспечить долговременное хранение исходных фонограмм кинофильмов за счет их многократного копирования в цифровой форме.

8. Разработанная технология практически применяется в технологическом процессе изготовления исходных фонограмм (premastering) при производстве дисков DVD-Video в соответствии с разработанным отраслевым стандартом ОСТ 19−252−2000.

Научная новизна и практическая значимость работы.

1.Предложена концепция долговременного хранения исходных аналоговых фонограмм кинофильмов посредством перевода их в цифровую форму записи с последующим копированием цифровых копий.

2.Разработаны методы оценки качества воспроизведения исходных фонограмм кинофильмов в зависимости от состояния 35-мм носителей записи.

3.Созданы эффективные методы настройки и контроля параметров 35-мм аппаратуры воспроизведения архивных фонограмм кинофильмов, обеспечивающих минимальность потерь при их переводе в цифровую форму записи.

4.Поставлена задача о необходимости перевода архивных исходных фонограмм кинофильмов, подверженных влиянию времени, в цифровую форму записи.

5.Определены и обоснованы требований к технологическому оборудованию и параметрам аналого-цифрового преобразования при переводе исходных фонограмм кинофильмов в цифровую форму записи.

6.Разработан технологический процесс перевода исходных фонограмм кинофильмов, записанных на 35-мм перфорированных магнитных лентах, в цифровую форму записи.