Кинематограф

Для того, чтобы получить на экране изображение движущегося предмета, необходимо сфотографировать его последовательные положения, а затем показать эти снимки с помощью проектора. Если показывать эти снимки со скоростью 12–14 кадров в секунду и более, человеческий глаз перестает замечать смену картинок на экране, и движение на экране будет казаться ему непрерывным. Именно эта «инерция» глаза лежит в основе кинематографа, мультипликации и телевидения.
Одним из первых устройств для получения изображений на экране был магический фонарь. В нем изображение, нанесенное на прозрачную пластинку, освещалось источником света и при помощи системы линз проецировалось на белую поверхность (экран).
Впервые передача движения на экран была осуществлена благодаря стробоскопу – прибору, который был изобретен в 1833 г. австрийцем С. Штампфером.
Стробоскоп представлял собой два диска, вращавшихся на одной оси. На одном диске изображались последовательные фазы одного процесса, на другом были радиальные щели, через которые можно было наблюдать рисунки, нанесенные на первый диск. При быстром вращении зритель, смотревший в специальное окошко, за небольшой промежуток времени последовательно видел картинки и воспринимал их как слитное изображение в непрерывном движении.
В 1853 г. австриец Ф. фон Ухатиус создал проекционный стробоскоп, совмещавший в себе магический фонарь и стробоскоп Штампфера. Этот прибор давал до 100 изображений. За секунду менялось 3–4 изображения, каждое из которых имело свой объектив. Источник света был установлен таким образом, что расположенные по краю колеса пластинки с картинками поочередно проходили перед ним. Позже проекционный стробоскоп стал известен под названием «живых картин».
Проекционные стробоскопы были очень громоздки, а время демонстрации составляло меньше минуты. Их сменили проекторы, в которых использовалась прозрачная целлулоидная пленка, намотанная на барабан. В «Оптическом театре» Э. Рейно можно было видеть персонажей, которые непрерывно двигались. Они были нарисованы на пленке. При вращении барабана изображение на пленке освещалось фонарем и проецировалось на наклонное зеркало, которое отражало его на просвечивающий экран в зале. Одновременно при помощи другого аппарата на экран проецировалась рисованная декорация, служившая фоном для двигавшихся персонажей.
Самая длинная пленка «Оптического театра» содержала около 500 изображений и демонстрировалась около 15 минут. «Оптический театр» стал прообразом современного анимационного кино.
В 1859 г. дю Мон получил патент на многообъективную камеру для съемки отдельных фаз движения. В ней 12 светочувствительных пластин, прикрепленных к бесконечной ленте, последовательно проходили позади объектива, останавливаясь перед ним на короткое время. В момент остановки открывался затвор, пропуская свет на фотопластинку. Механизм ленты был связан с затвором таким образом, что остановка пленки и открытие затвора точно совпадали.
Дю Мон предвидел принцип работы кинематографа. Но его аппарат не позволял снимать движение. Для осуществления этого не хватало нескольких составляющих.
Светочувствительность фотопластинок была недостаточной: для получения качественного изображения их надо было подвергать воздействию света в течение нескольких секунд, а при съемке движения выдержка должна была составлять несколько десятых, а то и сотых долей секунды.
Для съемки был необходим автоматический затвор, работавший со скоростью 12–14 кадров в секунду.
Была необходима фотопленка, которую можно было перематывать с нужной скоростью, и механизм перемотки этой пленки. Пленка должна была не просто перематываться, но и делать в определенные моменты короткие остановки.
Изобретение в 1871 г. сухого фотографического процесса позволило сократить выдержку при фотографировании до 1/200 секунды.
В 1872 г. американский фотограф Э. Мюйбридж сфотографировал отдельные фазы движения лошади при беге, установив вдоль беговой дорожки несколько фотокамер, затворы которых были соединены с протянутыми вдоль дорожки нитками. Пробегая мимо камер, лошадь рвала нитки, и производился снимок.
Таким образом, Мюйбриджу удалось получить несколько фотографий, на которых были изображены отдельные фазы движения лошади. Позже он снимал и другие движущиеся объекты. Мюйбридж наклеивал их в нужном порядке на стробоскоп, вращая который можно было наблюдать процессы в движении.
В 1882 г. французский физиолог Э. Марей создал специальное фотографическое ружье, которое могло снимать отдельные последовательные фазы непрерывного движения. В нем при нажимании курка срабатывал передвигающийся механизм, вращавший пластинку. Он делал 12 снимков за секунду. При помощи этого ружья Марей снимал полет птиц.
В 1877 г. польский фотограф Л. Варнерке изобрел первый роликовый фотоаппарат с коллоидной бумажной лентой.
В 1886 г. француз О. Пренс сделал хронофотографический аппарат с 16 объективами. Он предназначался для съемки последовательных фаз движения. В нем светочувствительная бумажная лента перематывалась с барабана на барабан, проходя при этом позади объектива. Объективы, каждый из которых имел свой затвор, располагались в 4 ряда. Пренс смог проецировать снятое изображение на экран. Лента для аппаратов была негативной, сначала ее проявляли, затем печатали на другую ленту позитив. Проекционный аппарат также имел 16 объективов. Для удобства перематывания ленты по ее краю были прорезаны специальные отверстия – перфорации, в которые помещались зубцы лентопротяжного механизма.
Но бумага была неподходящим материалом для фотографии – она была непрозрачной и непрочной. В 1887 г. Г. Гудвин изобрел гибкую целлулоидную фотопленку на основе нитроцеллюлозы.
Для качественного воспроизведения движения еще был необходим скачковый механизм. Первое подобное устройство сконструировал англичанин У. Фризе?Грин. Но он был несовершенен и сложен.
В 1893 г. Эдисон создал кинетоскоп. Это был ящик с окуляром, в который смотрел зритель. В окуляр было видно матовое стекло, на которое снизу проецировалось снятое на пленку изображение.
В 1893 г. Марей создал хронофотографический аппарат, в котором целлулоидная пленка двигалась прерывисто с мгновенными остановками. Частота движения составляла 20 кадров в секунду. Механизм прерывания состоял из электромагнита и прижимных роликов. В момент срабатывания затвора валик притягивался и останавливал пленку.
В 1894 г. Ж. Демени создал киноаппарат, в котором скачковый аппарат представлял собой диск с пальцем, вращавшимся по часовой стрелке.
В 1895 г. свою конструкцию кинопроектора и киноаппарата запатентовал Луи Люмьер, который вместе с братом Огюстом разработал киноаппарат для съемки. Л. Люмьер назвал свое изобретение кинематографом.
В киносъемочном аппарате братьев Люмьер пленка сматывается с подающего ролика при помощи зубчатого барабана и подается в фильмовой канал, в котором спереди прорезано окно. Пленку продергивает лапка – грейфер. Зуб грейфера входит в перфорацию, затем идет вниз и тянет пленку за собой. Протянув ее на один кадр, он оттягивается назад и выходит из перфорации. После этого грейфер поднимается и вновь входит в зацепление с перфорацией.
Грейфер приводится в движение механизмом камеры. Этот же механизм передвигает обтюратор – диск с вырезанным сектором. Он работает синхронно с грейфером. Пока зуб грейфера сцеплен с пленкой, продергивая ее, обтюратор закрывает кадровое окно, и свет не попадает на пленку. Когда же зуб грейфера выходит из перфорации, поднимаясь в исходное положение, пленка стоит неподвижно. В это время перед кадровым окном проходит вырез обтюратора.
Отснятая пленка выходит из фильмового канала и подается зубчатым барабаном к приподнимающему ролику. Вращаясь, он наматывает пленку на себя. Сверху и снизу фильмового канала пленка образует петли. Верхняя петля нужна для того, чтобы грейфер не оборвал пленку, нижняя – чтобы зубчатый барабан не тянул ее через фильмовый канал в то время, когда делается снимок.
Опытная демонстрация фильма, снятого на кинопленке с помощью аппарата братьев Люмьер, состоялась в марте 1895 г., а в декабре этого же года в Париже на бульваре Капуцинов начал свою работу первый кинотеатр.
В 1896 г. был изобретен более совершенный, чем аппарат Люмьера, скачковый аппарат в виде мальтийского механизма. Его создали В. Контенсуза и Бюнцли. Он состоит из ведущего диска (кривошипа) с одним пальцем?эксцентриком и ведомого диска в форме мальтийского креста с 4 прорезями. При движении кривошипа его палец входит в прорезь креста и, скользя в ней, поворачивает крест на 90°. При этом поворачивается и зубчатый барабан, соединенный с крестом. За один оборот ведомый диск делает 4 остановки, продолжительность каждой из которых в 4 раза больше, чем время движения. При остановке кадра ведущий диск поворачивается на 270°, после чего палец снова входит в прорезь креста, поворачивая его на 90°.
В 1897 г. Ш. Пате и Л. Гомон организовали промышленный выпуск усовершенствованных киносъемочных и кинопроекционных аппаратов. Они же организовали выпуск первых кинокопировальных аппаратов.
Кинопленку для съемки и печатания копий выпускали фирмы «Люмьер» и «Истмен Кодак».
Несмотря на несовершенство первых киноаппаратов, кинематограф в начале XX в. приобрел большую популярность. Показ первых фильмов сопровождался аккомпанементом пианино или оркестра.
Одновременно с появлением кинематографа начались попытки соединить изображение со звуком: привлекались актеры, синхронно воспроизводившие речь персонажей фильма. Для воспроизведения звука были созданы кинетофон Эдисона и хронефон Гомона. Использовались также специальные грампластинки.
Русские ученые А. Ф. Виксцемский в 1889 г. и И. Л. Поляков в 1900 г. предложили метод фотографической записи звука посредством фотоэлемента и использования позитива фонограммы. В 1906 г. американец Ю. Лоост разработал систему фотографической записи звуковых колебаний на кинопленку.
Системы звукового кино были созданы практически одновременно в СССР, США и Германии. В СССР звуковое кино разрабатывалось в Москве под руководством П. Г. Тагера (система «Тагефон») и в Ленинграде под руководством А. Ф. Шорина.
В системе Шорина фонограмма имела переменную ширину дорожки записи, в системе «Тагефон» – переменную оптическую плотность. В 1931 г. был снят первый советский звуковой фильм «Путевка в жизнь».
При съемке звукового кино звуковые колебания воспринимаются микрофоном и после обработки поступают на аппарат записи, фиксирующий звук на отдельной магнитной ленте. Различные звуки (речь, музыка, шумы), записанные при производстве фильма, располагаются на отдельных лентах. После окончания монтажа фильма осуществляется перезапись звука: все сигналы с фонограмм сводятся на одну.
Затем производится тиражирование совмещенных позитивных копий фильма. В кинопроекционном аппарате фотографическая фонограмма переменной ширины или переменной плотности, полученная перезаписью с магнитной фонограммы, пересекает световой поток лампы просвечивания в месте равномерного движения киноленты и изменяет его в соответствии с записанными звуковыми колебаниями. Фотоэлемент превращает световой поток, падающий на него, в электрические колебания, которые после усиления поступают на громкоговоритель, установленный у экрана в зрительном зале. В том случае, если звуковая дорожка магнитная, воспроизведение звука вместо фотоэлемента осуществляется магнитной головкой.
В 1950?е годы получила распространение стереофоническая звукозапись.
В 1935 г. С. П. Иванов изобрел безочковое стереофоническое кино, основанное на использовании растрового кинопроекционного экрана. Первый кинотеатр, оборудованный таким экраном, открылся в Москве в 1941 году.
С 1939 г. применяются системы стереофонического кино с использованием поляроидных очков.
В 1940–1950?е годы создаются системы цветного кино. В их основе лежит метод трехцветного изображения на цветной пленке. В 1941 г. немецкая фирма «Агфа» разработала пленку «Агфа?Колор», а в 1951 г. американская фирма «Кодак» – пленку «Истмен?Колор».
В США и Великобритании применяется система цветного кино «Техниколор», основанная на гидротипном методе печати цветных изображений.
В 50?е годы появились новые виды кинематографа, использующие широкие экраны: панорамное кино с использованием 35?миллиметровых кинопленок, широкоэкранное кино, широкоформатное кино с использованием пленки шириной 65–70 мм.