SIMULATION TOOLS OF SIMULATION AND PARAMETRIC EQUIPMENT FOR CONFERENCE HALLS

Abstract


Quality of multiservice like conference service depends on hardware and equipment structure installed in conference hall. Such structure includes list of elements, their functionalities and attribute characteristics. Reasoned choice of hardware and equipment structure is a result of modeling based on methods and tools for geometric and parametric simulation. We stated purposes, tasks and criterions for simulation and parametric analysis by the example of conference hall video projecting system. This work presents results of analysis of methods and tools for geometric simulation used for screen choice and coordination of relative position between video projector and screen. Performed analysis of functional flavors of geometric and parametric simulation tools such as projective calculators showed that algorithms been realized in them are specialty and do not provide for user to make correct and clear decision of parameters and simulation of video projecting system components. During equipping of hardware and equipment structure of media industry enterprises a conventional problems should be solved. That is why it requires the development and updating of metadata generic ontologies. This approach would provide to realize general methods, tools and algorithms for simulation during configuring of hardware and equipment structure.

Full Text

Введение В основе обоснованного выбора технических средств, используемых при оснащении конференц-зала, лежат результаты модельно-параметрического анализа аппаратно-технологического комплекса зала [1]. В свою очередь, модельно-параметрический анализ предполагает использование методов и средств геометрического и параметрического моделирования. Цели, задачи и критерии модельно-параметрического анализа видеопроекционной системы конференц-зала Цель модельно-параметрического анализа видеопроекционной системы конференц-зала - выбор элементов видеопроекционной системы, выходные параметры которых обеспечивают характеристики видеоизображения, удовлетворяющие пользователя. В настоящее время универсальным средством отображения видеоинформации, воспроизводящим информацию в конференц-зале с различных носителей (видеомагнитофонов, плееров, цифровых или аналоговых видеокамер, цифровых фотоаппаратов, документ-камер, компьютеров, графических станций), является видеопроектор. Одновременно могут использоваться и вспомогательные средства (плазменные панели, жидкокристаллические мониторы). Поскольку методологический подход к обоснованному выбору одинаков вне зависимости от типа средства воспроизведения информации, а наиболее высокие требования с точки зрения качественной видеопроекции предъявляются к видеопроекционному изображению, в данном исследовании рассматриваются вопросы выбора основных элементов, составляющих видеопроекционную систему: видеопроектора и экрана. При проведении модельно-параметрического анализа решается ряд задач: - получение достоверной информации о выходных параметрах и характеристиках элементов видеопроекционной системы (видеопроектора и экрана) из баз исходных данных, которые, как правило, предоставляют фирмы-производители; - согласование выходных параметров элементов (в данном исследовании - параметров видеопроектора и экрана) друг с другом и с параметрами конференц-зала. Решение этой задачи предполагает использование геометрического и параметрического моделирования. Результаты такого согласования могут быть внесены в базы метаданных, формирование которых позволит решать задачи оснащения конференц-залов, основанные на использовании не только исходных, но и взаимосвязанных данных; - обеспечение требуемых уровней характеристик изображения на основе использования зависимостей, устанавливающих влияние выходных параметров технических средств на характеристики видеоизображения. Решение этой задачи требует обращения к эмпирическим и теоретическим зависимостям, а также предполагает использование средств физического моделирования. Целевыми критериям модельно-параметрического анализа являются существующие на сегодняшний день требования и рекомендации в отношении характеристик, определяющих качество видеоизображения с учетом условий рассматривания изображения на экране в конференц-зале. Эти рекомендации, в основном, учитывают параметры видеоизображения, детальное описание методов оценки которых приведено в ряде рекомендаций, сформулированных Международным Союзом Телекоммуникаций (International Telecommunication Union, ITU) [2-8]. Наряду с объективными методами оценки характеристик, определяющих качество видеоизображения, также проводится субъективное тестирование [9-10]. Поскольку в данном исследовании проводится анализ методов и средств моделирования, используемых при оснащении конференц-залов видеопроекционными системами (то есть при выборе и согласовании параметров видеопроектора и экрана), в качестве целевых критериев модельно-параметрического анализа были приняты характеристики изображения, являющиеся результатом влияния параметров видеопроекционной системы: яркость, четкость, контрастность и цветопередача. Вне зависимости от модельно-параметрической структуры видеопроекционной системы конференц-зала, алгоритм ее модельно-параметрического анализа, может быть универсальным: - определение размеров экрана и его расположения в зале, исходя из геометрических параметров конференц-зала; - выбор параметров экрана; - выбор параметров видеопроектора; - выбор варианта взаимного расположения видеопроектора и экрана. Использование геометрического моделирования при выборе параметров экрана Вертикальные размеры экрана и его расположение в зале определяют параметры, приведенные на рис. 1 [11-12]. Исходными требованиями, которые необходимо учитывать при определении геометрических параметров экрана, являются: - угол поля зрения в вертикальной плоскости , этот угол в значительной степени влияет на высоту экрана H; - предельное разрешение глаза в светотехнических расчетах обычно принимают ; этот угол влияет на расстояние от экрана до последнего ряда кресел в конференц-зале, определяемое с учетом необходимости обеспечить разборчивость текстовой информации; - при демонстрации видеоизображения стандартного качества расстояние от экрана до последнего ряда должно составлять ≤ 8Н; при отображении графики высокого разрешения ≤ (3…4)Н. Горизонтальные размеры экрана при заданной высоте выбирают с учетом формата проецируемого изображения. Поскольку источники видеоинформации в конференц-залах могут быть различными, форматами видеоизображений, наиболее часто используемыми в конференц-залах, являются [13-15]: - универсальный формат 1:1 (оверхед проекция), позволяющий настроить изображение за счет уменьшения вертикального размера; - формат слайд-проекции 3:2; - формат видеопроекции 4:3, стандартный телевизионный видеоформат; - формат HDTV 16:9, подходит для просмотра DVD-фильмов, передач телевидения высокой четкости и спутниковых каналов; - формат 16:10 позволяет воспроизводить контент с компьютера, при этом изображение на проекционном экране соответствует исходному; - форматы1,85:1 и 2,35:1, используемые в профессиональных кинотеатрах. Рис. 1. Геометрические параметры системы видеонаблюдения: - угол поля зрения в вертикальной плоскости; - расстояние от экрана до последнего ряда; - расстояние от экрана до первого ряда; - высота экрана; - расстояние до нижнего края экрана Оптимальное соотношение сторон экрана, выбираемое пользователем, очевидно, должно являться результатом геометрического и параметрического моделирования, поскольку любое преобразование формата с целью улучшения одного параметра приводит к ухудшению другого (геометрическим искажениям элементов изображения, неоптимальному расположению изображения на экране, к снижению четкости и т.п.). Особенности зрения (соотношение углов поля зрения зрительного анализатора в горизонтальной и вертикальной плоскости, размер поле зрения) определяют преимущества формата 16:9 (16:10), который используется в настоящее время большинством источников информации. Однако неоднозначное отношение к проблеме субъективного восприятия данного формата, несмотря на его поддержку широким спектром реализованных технических решений, возможно, способствует дальнейшим исследованиям и разработкам в этом направлении [16]. В основе выбора конкретной модели экрана для видеопроекции лежит комплекс функциональных требований пользователя, учитывающих [17-18]: конструктивно-технологические характеристики, формат экрана, тип проекции, характер светоотражения, тип полотна, характер покрытия экрана. Геометрическое моделирование при согласовании расположения видеопроектора и экрана Достижение согласованного расположения видеопроектора и экрана предполагает использование двух методов геометрического моделирования: - определение проекционного расстояния L, то есть расстояния от вершины задней поверхности объектива до экрана для выбранного проектора; - определение параметров объектива проектора для обеспечения заданного проекционного расстояния [19] (см. рис. 2). Рис. 2. Параметры, определяющие взаимное расположение видеопроектора и экрана: 1 - матрица видеопроектора; 2 - объектив видеопроектора; 3 - экран; - проекционное расстояние; - высота (ширина, диагональ) экрана; - высота (ширина, диагональ) матрицы видеопроектора; - фокусное расстояние объектива, ; Корректный вывод формулы для определения проекционного расстояния требует обращения к положениям классической теории оптических систем [20]. На рис. 3 представлено графическое построение изображения отрезка (для положительной системы, в которой получается действительное изображение). В соответствии с основными формулами, описывающими ход лучей в идеальной оптической системе, линейное увеличение , где и - высота (ширина, диагональ) экрана и матрицы видеопроектора; - фокусное расстояние объектива. Поскольку , проекционное расстояние равно . Рис. 3. Графическое построение изображения отрезка в положительной системе: и - отрезок и его изображение; и - передняя и задняя главные точки объектива; и - точки фокусов; и ; и - фокусные расстояния Параметрическое моделирование с использованием «проекционных калькуляторов» Специальными средствами для оперативного комплексного геометрического моделирования характеристик оборудования конференц-залов, являются программы, которые принято называть «проекционными калькуляторами», или «графическими редакторами» [19]. Как правило, разработчиками таких программ являются производители видеопроекционного оборудования или фирмы-инсталляторы. Наиболее распространенный алгоритм действий калькулятора для расчета геометрических параметров видеопроекционной системы предполагает: - ввод исходных данных (фирма-производитель видеопроектора, модель видеопроектора; - постановку задачи (фиксированная диагональ экрана, фиксированное проекционное расстояние); - ввод соответствующих данных о конференц-зале (размеры экрана, величина проекционного расстояния); - получение результатов расчета, моделирование в определенном диапазоне за счет настроек вариообъектива. К наиболее распространенным проекционным калькуляторам следует отнести разработки фирм Epson, Acer, Nec, JVC; Casio [21-26]. Обобщенный алгоритм функционирования проекционных калькуляторов большинства фирм-изготовителей следующий: - ввод исходных данных (модель видеопроектора, формат изображения, тип установки проектора); - ввод ограничивающих условий (размеры экрана, величина проекционного расстояния, фиксированная диагональ экрана, фиксированное проекционное расстояние, соотношение сторон экрана); - возможность моделирования за счет таких параметров, как «зум», освещенность в помещении, расположение мест, положение изображения на экране, размеры экрана и изображения; - результаты расчета (размеры экрана, размеры, определяющие положение экрана; проекционное расстояние). Результаты сравнительного анализа функциональных возможностей проекционных калькуляторов, как средств графического и параметрического моделирования при выборе элементов проекционной системы, показывают: - исходной информацией для калькуляторов, которую должен ввести пользователь в начале расчета, является фирма-изготовитель видеопроектора, хотя для пользователя ответ на этот вопрос в самом начале выбора создает сложности и не является однозначным; - пользователь не имеет возможности одновременного обращения ко всей базе исходных данных калькулятора, возможно только последовательное обращение к каждой модели и отдельным параметрам, это создает громоздкие логические цепочки, не позволяет одновременно анализировать несколько вариантов; - при определении параметров изображения не приводятся формулы, по которым проводился расчет освещенности экранного изображения, не приводятся формулы, по которым рассчитывается проекционное расстояние, размеры экрана, не указано, каким образом учитывается в расчетах формат изображения и т.д. - все это не позволяет пользователю калькулятора относиться к результатам расчета с доверием; - в калькуляторах не реализован наиболее очевидный востребованный алгоритм - ввод требуемых характеристик (параметров зала, экрана); получение результата расчета в виде совокупности вариантов моделей видеопроекторов, экранов, параметры которых обеспечивают требуемые характеристики. Заключение Анализ методов и средств моделирования, используемых при оснащении конференц-залов видеопроекционными системами показывает, что: - обоснованный выбор моделей элементов видеопроекционных систем, параметры которых соответствуют требованиям пользователя конференц-зала, согласование выходных параметров элементов (в данном исследовании, параметров видеопроектора и экрана) друг с другом и с параметрами конференц-зала должны учитывать результаты модельно-параметрического анализа аппаратно-технологических комплексов конференц-залов, включающего методы и средства геометрического и параметрического моделирования; - алгоритмы, реализованные в on-line калькуляторах, как в средствах оперативного параметрического моделирования, носят частный характер, проработаны недостаточно детально и не позволяют пользователю проводить однозначный и корректный выбор параметров и моделей элементов видеопроекционных систем; - однотипный характер задач, решаемых при оснащении аппаратно-технологических комплексов предприятий медиаиндустрии, требует разработки и постоянного обновления универсальных онтологий исходных и метаданных для предприятий медиаиндустрии, что позволит реализовать универсальные методы, средства и алгоритмы моделирования при формировании структуры аппаратно-технологических комплексов [1; 27].

About the authors

Elena Ivanovna Nesterova

St. Petersburg State Institute of Film and Television

Email: nesterovaei@mail.ru

Artemy Andreevich Smogorzhevsky

St. Petersburg State Institute of Film and Television

Email: smogorzhevskii.a.a@icloud.com

References

  1. Нестерова Е.И. Смогоржевский А.А. Особенности разработки онтологий метаданных для медиаиндустрии (на примере формирования аппаратно-технологических комплексов конференц-залов) // Научно-техническая информация. Серия 2. Информационные процессы и системы. №4, 2014. - С. 18-27.
  2. VQEG Final Report of HDTV Phase I Validation Test (2010), «Video Quality Experts Group: report on the validation of video quality models for high definition video content», Video Quality Experts Group (VQEG) // URL: http://www.its.bldrdoc.gov/vqeg/projects/hdtv (д.о. 31.03.2015)
  3. Recommendation ITU R BT.500-12 (2009), Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures.
  4. Recommendation ITU T J.148 (2003), Requirements for an objective perceptual multimedia quality model.
  5. Recommendation ITU T P.910 (2008), Subjective video quality assessment methods or multimedia applications.
  6. Recommendation ITU-R BT.1907. (01/2012). Objective perceptual video quality measurement techniques for broadcasting applications using HDTV in the presence of a full reference signal. Recommendation ITU T J.143 (2000), User requirements for objective perceptual video quality measurements in digital cable television.
  7. Recommendation ITU T J.143 (2000), User requirements for objective perceptual video quality measurements in digital cable television.
  8. Recommendation ITU-R BT.1885 - Objective perceptual video quality measurement techniques for standard definition digital broadcast television in the presence of a reduced bandwidth reference.
  9. MSU Perceptual Video Quality tool. Описание методов субъективного тестирования. URL:http://compression.ru/video/quality_measure/ subjective_metrics_info.html (д.о. 31.03.2015)
  10. MSU Perceptual Video Quality tool. Измерение субъективного качества видео. URL: http://compression.ru/video/quality_measure/perceptual_video_quality_tool.html (д.о. 31.03.2015)
  11. Как выбрать экран для проектора? URL: http://myprojector.ru/blog/20.html (д.о. 31.03.2015)
  12. Ломов Б.Ф.Справочник по инженерной психологии. М.: Книга по требованию, 2013. - 368 с.
  13. Электронные средства сбора, обработки и отображения информации. URL: http://www.ie.tusur.ru/books/COI/page_51.htm (д.о. 31.03.2015)
  14. Cоотношение сторон экрана? URL: http:// library.kiwix.org/wikipedia_ru_all/A/html/A/s /p/e/Aspect_ratio.html (д.о. 31.03.2015)
  15. Ремонт проекторов URL: http://www. mtechnic.ru/index.php?page=vybor_ proektikrana (д.о. 31.03.2015)
  16. Бессмельцева О., Косарский Ю. Формат кадра и восприятие телевизионного изображения // Архив журнала «625». 2004. N1. URL:http://proftv.narod.ru/doc/16_9_vs_4_3.pdf (д.о. 31.03.2015)
  17. Экраны URL: http://www.prominform.com/ index.php?option=com_content&view=article &id=120&Itemid=132 (д.о. 31.03.2015)
  18. Как выбрать проектор и экран // URL: http://www.modlife.ru/articles/item/2-choice_ screen_and_projector.html#5865 (д.о. 31.03.2015)
  19. Устанавливаем экран для проектора URL: http://www.polymedia.ru/podderzhka/spravochnik/ustanavlivaem-ekran-dlya-proektora ( д.о. 31.03.2015)
  20. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Теория оптических систем и оптические измерения. М.: Машиностроение, 1981. - 384 с.
  21. Установка проектора. Что такое «Проекционный калькулятор»? // URL: http:/ /projectorman.ru/ustanovka-proektora-chto-takoe-proekcionnyj-kalkulyator (д.о. 31.03.2015)
  22. Проекционный калькулятор // URL: http://www.epson.ru/catalog/calc/ (д.о. 31.03.2015)
  23. Acer-Projection Calculator // URL:http: //www.acer.ru/ac/ru/RU/content/acer-projection-calculator (д.о. 31.03.2015)
  24. Инструмент расчета проекционного расстояния для проекторов // URL: http://www.nec-display-solutions.com/p/ru/ru/ products/wizard/imagecalculator.xhtm (д.о. 31.03.2015)
  25. Калькулятор параметров проекционного изображения URL: http://www.coda.ru/ projcalc.aspx (д.о. 31.03.2015)
  26. Проекционный калькулятор для проекторов casio // URL: http://www.polymedia. ru/podderzhka/spravochnik/proektsionnye-kalkulyatory-dlya-rascheta-razmera-proetsiru-emogo-proektorom-izobrazheniya/ (д.о. 31.03.2015)
  27. Нестерова Е.И, Комаров С.А. Особенности организационной, элементной и информационной структуры систем видеонаблюдения в мультиплексах // Инфокоммуникационные технологии. Т.12, №2, 2014. - С. 73-78.

Statistics

Views

Abstract - 16

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2015 Nesterova E.I., Smogorzhevsky A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies