Киносъемочные и кинопроекционные аппараты

КИНОСЪЕМОЧНЫЕ АППАРАТЫ

Системы узкопленочного кинематографа

В 1923 г. американская фирма Истмен-Кодак разработала 16-мм кинопленку с двухсторонней перфорацией. В 1932 г. в США появилась 16-мм пленка с односторонней перфорацией, позволившая совмещать звук с изображением. Тогда же фирма Истмен-Кодак выпустила 8-мм пленку с односторонней перфорацией, а в 1964 г. кинопленку Супер-8, обозначив появление новой системы узкопленочного кинематографа.

Формат кинопленки Супер-8 отличается от 8-мм формата меньшими размерами перфораций и более рациональным их расположением, в результате чего площадь кадра увеличилась в полтора раза — 21,5 мм 2 вместо 14,3 мм2 (рис. 65). Тем самым улучшилось качество изображения.

Улучшилось и качество звука, записанного на пленку Супер-8. Объясняется это тем, что магнитная дорожка расположена на неперфорированном краю кинопленки, чем достигается лучшее ее прилегание к магнитной головке. Кроме того, за счет большего шага кадра и большей номинальной частоты съемки (и соответственно — проекции) повышается скорость движения пленки, а значит, и магнитной дорожки, нанесенной на пленку. Повышение же скорости движения магнитной дорожки также улучшает качество звучания (табл. 21).

Кинопленка Супер-8 поступает в продажу в стандартных кассетах (рис. 66), вмещающих 15 м пленки. Кассеты взаимозаменяемы с зарубежными . При установке таких кассет в киносъемочный аппарат автоматически вводятся в его экспонометрическое устройство данные о светочувствительности кинопленки. Однако эти кассеты не позволяют осуществить обратную перемотку пленки, что исключает возможность двойной экспозиции

Пленка 2 X 8С, как и пленка 2X8, наматывается на бобины емкостью 10 м. При зарядке засвечивается 2,5 м (2 X 1,25 м) пленки. Столько же засвечивается при перезарядке, когда бобины меняются местами, следовательно, полезный метраж отснятой пленки составляет 15 м.

С учетом преимуще ств пл енки Супер-8,. аппараты, рассчитанные на пленку 8 мм, больше не выпускаются. Отечественная промышленность производит три типа любительской киносъемочной аппаратуры: Супер-8, Су-пер-2 X 8 и 16-мм.

Рис. 65. Кадры в системах узкопленочного кинематографа: I — 16 мм; II—8 мм; III — Супер-8; а—кадр в киносъемочном аппарате; б—проецируемый участок кадра; в — магнитная дорожка

Рис. 66. Кассета Cynep-8: I —заряженная кассета; II — ход пленки в кассете

Устройство киносъемочного аппарата

Киносъемочный аппарат состоит из лентопротяжного,, грейферно-обтюраторного механизмов, привода и оптической части.

Лентопротяжный механизм обеспечивает продвижение пленки с подающей бобины через фильмовый канал в приемную бобину.

Подающая бобина за счет трения вращается с некоторым усилием. Это необходимо, чтобы исключить самопроизвольное разматывание пленки. Приемная бобина связана с наматывателем посредством фрикциона. Благодаря этому, несмотря на увеличивающийся диаметр рулона наматываемой пленки, скорость ее продвижения в кадровом окне остается постоянной, так как бобина пробуксовывает на оси.

16-мм кинокамеры отличаются более сложным лентопротяжным механизмом за счет наличия одного или двух зубчатых барабанов, обеспечивающих определенную длину петель пленки у входа и выхода ее из фильмового канала.

Принципиальные схемы 8- и 16-мм киносъемочных аппаратов приведены на рис. 67.

Лентопротяжный тракт предусматривает бобинную или кассетную зарядку пленки. Рулоны пленки могут размещаться в кассете один над другим или соосно, как в стандартных кассетах для пленки Супер-8.

Бобинная зарядка удобна тем, что ее производят на свету, но она невыгодна, так как засвечивается довольно большая часть пленки. Экономна и очень проста кассетная зарядка, но зарядку самих кассет нужно производить в темноте, что не очень удобно.

К лентопротяжному тракту относят и счетчики метража или кадров пленки. В простейшем контактном счетчике рычаг-указатель с помощью пружины опирается на рулон пленки. Более сложен перфорационный счетчик, зубчатое колесо которого входит в перфорации и системой передачи связано со шкалой счетчика.

Грейферно-обтюраторный механизм обеспечивает скачкообразное продвижение пленки. Экспонирование ее происходит в тот момент, когда она неподвижна в кадровом окне. Грейфер с помощью зуба входит в зацепление с пленкой, протягивает ее, затем выходит из зацепления и совершает холостой ход.

Обычно грейфер представляет собой кривошипный механизм (см. рис. 67).

Частота вращения кривошипного диска определяет частоту съемки. В некоторых киносъемочных аппаратах предусмотрена возможность выведения грейфера из зацепления с пленкой, что позволяет производить обратную ее перемотку.

Рис. 67. Схемы киносъемочных аппаратов с бобинной зарядкой пленки: I — схема 8-мм аппарата; II и III — схемы 16-мм аппаратов с двумя и одним зубчатыми барабанами: 1— киносъемочный объектив; 2 — обтюратор; 3 — грейфер; 4 — фильмовый канал; 5 — легко вращающийся ролик (верхняя петля); 6 — неподвижный или туго вращающийся ролик, предотвращающий вытягивание пленки из фильмового канала (нижняя петля); 7—подающая бобина; 8—принимающая бобина: 9 — подающий зубчатый барабан; 10 — задерживающий зубчатый барабан; 11 — транспортирующий зубчатый барабан

Рис. 68. Обтюраторы: I — дисковый с постоянным углом раскрытия а; II — дисковый с переменным углом раскрытия а; III — шторный

Обтюратор обеспечивает экспонирование кинопленки и работает согласованно с грейфером. Конструктивно он может быть выполнен в виде вращающегося диска с вырезанным сектором или в виде шторки, совершающей поступательно-возвратное движение (рис. 68). Вырез дискового обтюратора определяет время экспозиции пленки. Чем больше угол раскрытия, тем, естественно, и больше выдержка. В профессиональных киносъемочных аппаратах угол раскрытия обтюратора может измениться, что позволяет изменять экспозицию при неизменных диафрагме и частоте съемки. При автоматическом изменении угла раскрытия обтюратора легко осуществляются наплывы, и съемки в затемнение и из затемнения.

В любительских киносъемочных аппаратах угол раскрытия обтюратора, как правило, постоянный и равен 160—180°. Таким образом, выдержка в этих кинокамерах постоянна и определяется по формуле

где t — выдержка, с; а — угол раскрытия обтюратора, град; п — частота съемки, кадр/с.

Так, при а= 160° и частоте съемки 16 кадр/с выдержка равна:

В кинокамерах с зеркальным визиром поверхность обтюратора, обращенная к объективу, имеет зеркальное покрытие (Красногорск, Киев 16УЭ). Обтюратор устанавливается под углом 45° к оптической оси объектива и в момент перекрытия кадрового окна отражает лучи, прошедшие сквозь объектив, на матированную поверхность коллективной линзы.

Шторный обтюратор движется сверху вниз и обратно. Он экспонирует пленку в момент, когда его световой вырез совмещается с кадровым окном. Серьезный недостаток такого обтюратора — неравномерная экспозиция кадра по высоте. Если сначала открывается верхняя часть кадра, то она и закроется в последнюю очередь, получив, таким образом, наибольшую экспозицию. Учитывая эту особенность шторного обтюратора, его конструируют так, чтобы вначале открывалась нижняя часть кадра. Таким образом, верхняя чаетъ кадра, где при натурных съемках изображается небо, не будет передержана. При съемке же в помещениях надо больше освещать верхнюю часть кадра.

Приводной механизм обеспечивает работу кинематической схемы аппарата. В современных любительских кинокамерах применяются как пружинные (Кварц 1 X X 8С, Кварц 2 X 8С-3, Красногорск), так и электрические приводы (Аврора, Киев 16УЭ).

Пружинный привод обеспечивает непрерывную протяжку 2—2,5 м 8-мм и до 4—5 м 16-мм пленки. Постоянство частоты съемки поддерживается центробежным регулятором со сравнительно небольшими отклонениями частоты: от 17 кадр/с в начале и до 15 кадр/с в конце съемки (при полностью заведенной пружине).

Кинокамеры с электрическим приводом имеют электромеханические регуляторы частоты, воздействующие на величину тока возбуждения электродвигателя. Источниками тока обычно служат элементы 316 или аккумуляторные батареи типа ЦНК-0,45. Одного комплекта источников тока хватает на съемку четырех кассет по 15 м.

Электроприводы обеспечивают работу кинокамеры с одной частотой (Аврора-215, Аврора-217, Авро-ра-219 — 18 кадр/с) или с различными частотами съемки (Киев 16УЭ — 16, 24, 32 кадр/с).

Кинокамеры Аврора имеют устройство контроля годности источников тока.

Электропривод дает возможность непрерывно вести съемку (в пределах емкости бобины или кассеты). Пружинный привод автономен, независим от наличия источников тока, однако завод пружины может, закончиться в самый неподходящий момент и привести к потере важного событийного кадра, который второй раз не снимешь.

Оптическая часть аппарата состоит из киносъемочного объектива и визира. Объектив служит для построения изображения на кинопленке. В простейших киносъемочных аппаратах применяются жестковстроенные объективы, установленные в положение наводки на гиперфокальное расстояние (Аврора-217, Аврора-219). В комплект таких аппаратов могут входить короткофокусная и длиннофокусная афокальные насадки. Более совершенные аппараты имеют набор сменных объективов с различными фокусными расстояниями (Красногорск), которые могут быть установлены на поворотном устройстве — турели (Киев 16У).

Наибольшие удобства в процессе съемки предоставляют киносъемочные объективы с переменным фокусным расстоянием (Аврора-215, Кварц 1Х8С-2, Красно-горск-3).

Визир служит для наблюдения за объективом съемки и определения границ кадра. Правильное определение границ кадра достигается, когда угловое поле визира соответствует угловому полю объектива, а их оптические оси совпадают. Несовпадение оптических осей называется параллаксом. При этом границы кадра, наблюдаемого в визир, не совпадают с границами изображения на пленке. Параллакс особенно заметен при съемке близко расположенных объектов.

Простейший визир — рамочный — дает лишь приблизительное определение границ кадра. Чаще всего такие визиры устанавливают на боксах для подводной съемки. К параллаксным относятся и телескопические визиры, выполненные по схеме Галилея или более совершенной схеме Кеплера.

Визир, устроенный по схеме Галилея, состоит из двух линз — объектива и окуляра. Простота и небольшие размеры — пожалуй, единственные достоинства визиров этого типа. Их отличает малое увеличение и нечетко видимые границы кадра.

Визиры по схеме Кеплера, кроме объектива и окуляра, имеют оборачивающую систему. Рамка в таком визире видна четко, и он дает большее увеличение.

Окуляры визиров, как правило, позволяют вносить поправку на дефект зрения оператора в пределах ± 3—5 диоптрий, что достигается перемещением окуляра вдоль оптической оси визира.

Масштаб изображения в телескопическом визире не изменяется при смене объектива, поэтому в некоторых из них помещают три рамки, отвечающие нормальному, широкоугольному и длиннофокусному объективам. Для того же чтобы не перепутать рамки, в поле зрения визира вводят стрелку-указатель. При повороте турели стрелка указывает, какой рамкой следует пользоваться.

В некоторых кинокамерах на турели кроме киносъемочных объективов устанавливают и соответствующие им объективы визиров.

Будучи параллаксными, телескопические визиры не позволяют применять объективы с переменным фокусным расстоянием. Только беспараллаксный визир позволяет плавно изменять угол зрения в соответствии с изменени: ем фокусного расстояния объектива.

К беспараллаксным визирам относятся сквозной визир, зеркальный и светоделенный.

Сквозной визир, или лупа сквозной наводки, позволяет оператору видеть изображение таким, каким оно будет на кинопленке, так как оно ограничено кадровым окном, за которым для визирования устанавливают стеклянную матовую пластинку. Таким визиром пользуются, например, при комбинированных съемках, где требуется весьма высокая точность установки кадра. Однако во время съемок пользоваться таким визиром невозможно. В любительских кинокамерах сквозные визиры не применяются.

Зеркальный визир основан на отражении световых лучей, прошедших через объектив, зеркальной поверхностью обтюратора (рис. 69). Изображение объекта съемки создается на матированной поверхности коллективной линзы (плоско-выпуклой) в моменты, когда обтюратор перекрывает кадровое окно. Поле зрения визира ограничено рамкой, расположенной между объективом и окуляром визира.

Зеркальными визирами оснащены кинокамеры Красногорск, Киев 16УЭ и некоторые другие. Недостатки зеркального визира — заметное мелькание при малых частотах съемки и зависимость яркости изображения от установленной диафрагмы.

Рис. 69. Схема зеркального визира: 1 — киносъемочный объектив; 2 — зеркальный обтюратор; 3 — кадровое окно; 4 — кинопленка; 5 — матированная коллективная линза; 6 — зеркало; 7 — объектив визира; 8 — ограничительная рамка; 9 — окуляр визира

Рис. 70. Схема визира со еветоделением; 1 — афокальная насадка переменного увеличен кия; 2 — светоделительная призма; 3 — основной съемочный объектив; 4 — обтюратор; 5—кадровое окно; б — кинопленка; 7 — объектив визира; 8—коллективная линза: 9—призма; 10 — оборачивающая линза; 11— ограничительная рамка; 12—окуляр визира

Светоделенный визир основан на отведении небольшой (около 10%) части светового потока на коллективную линзу, на матированной поверхности которой, как и в зеркальном визире, создается изображение объекта съемки. Принципиальное отличие заключается в том, что световые лучи направляются на коллективную линзу не от зеркальной поверхности обтюратора, а отводятся с помощью светоделительной призмы (рис. 70).

Свет.о деленные визиры применяются обычно в кинокамерах, оснащенных объективами с переменным фокусным расстоянием. Светоделительная призма установлена между афокальной насадкой переменного увеличения и основным съемочным объективом. Благодаря этому отсутствует мелькание изображения, а его яркость не меняется, так как обтюратор и диафрагма объектива расположены по ходу световых лучей за светоделительной линзой.

Визиры со еветоделением применены в кинокамерах Кварц 1 X 8С-2, Аврора-215, Аврора-217, Авро-ра-219, ЛОМО-220 и др.

Визиры с рассматриванием изображения по матированной поверхности коллективной линзы отличаются следующими достоинствами:

почти полное соответствие изображения объекта съемки в визире и на пленке;

отсутствие параллакса на любых дистанциях съемки;

легкость и точность фокусировки вне зависимости от фокусного расстояния установленного объектива;

высокая точность определения необходимой диафрагмы за счет установки светоприемника экспонометричес-кого устройства за объективом;

ввод в поле зрения визира сведений об установленной диафрагме, избытке или недостатке освещенности объекта съемки, метража неотснятой пленки, работоспособности источников тока и т. п.

Особо следует отметить, что только с такими визирами можно успешно проводить макро- и микросъемки.

В некоторых визирах в центре матированной поверхности коллективной линзы располагается микрорастр — оптическая система, которая служит для более точной фокусировки съемочного объектива. Микрорастр состоит из микроскопических, высотой до 0,01 мм, пирамид, вершины которых лежат в плоскости коллективной линзы. При неточной наводке на фокус оптическое изображение не совпадает с плоскостью коллективной линзы (ее матированной поверхностью) и выглядит в визире раздвоенным, расчлененным.

Наводка по микрорастру применена в киносъемочных аппаратах Кварц 1Х8С-2, ЛОМО-220 и др.

В большинстве современных киносъемочных аппаратов встроены экспонометрические устройства, с помощью которых автоматически или полуавтоматически устанавливается необходимая по условиям съемки диафрагма. Принцип этих устройств заключается в измерении с помощью фотоэлектрического экспонометра усредненной яркости всех объектов съемки или наиболее важного из них. В зависимости от светочувствительности пленки, введенной в экспонометрическое устройство, и яркости объекта отклоняется стрелка гальванометра на больший или меньший угол (в цепи гальванометра протекает ток, выработанный светоприемником).

В кинокамерах с автоматическим управлением диафрагмой (Аврора-215, Кварц 1Х8С-2) рамка гальванометра связана с механизмом установки диафрагмы. В кинокамерах с полуавтоматическим управлением диафрагмой (Красногорск, Кварц 2Х8С-3) вращают кольцо диафрагмы до совмещения стрелки гальванометра с вырезом в середине поля зрения визира.

В качестве светочувствительного датчика в современных кинокамерах применяют фоторезисторы, отличающиеся значительно большей чувствительностью, чем фотоэлементы, применявшиеся ранее.

В новых разработках киносъемочной аппаратуры прослеживается процесс дальнейшей автоматизации съемочного процесса, что особенно важно при событийных, в частности спортивных, съемках. В новых киноаппаратах расширяется информация о ходе съемочного процесса, вводимая в визир. Светосильные объективы с переменным фокусным расстоянием (до 10 крат) снабжаются электроприводом, позволяющим осуществлять плавные наезды-отъезды, причем в заранее заданном медленном или быстром темпе. Такие устройства с изменением темпа в диапазоне от 1,5 до 15 с предусмотрены в кинокамерах ЛОМО-220 и ЛОМО-200.

Обе кинокамеры допускают дистанционное управление. Кроме того, в аппарате ЛОМО-200 имеется встроенное цейтраферное устройство с интервалом съемки до 1 кадр/мин. В камере ЛОМО-220 предусмотрено устройство автоматического наплыва, а в кинокамере Кварц-ВХ — устройство для макросъемки.

Киноаппарат Аврора-226 будет первой отечественной камерой, обеспечивающей синхронную запись звука на пленку Супер-8.