Obturátor (optika)

Obturator ( fr.  obturateur , z lat.  obturo  - I close ) - mechanismus optických zařízení , určený k periodickému přerušení toku záření . Jedna z klíčových částí filmové techniky , včetně filmových projektorů a filmových kopírek . U filmové kamery plní clona stejnou roli jako závěrka u kamery [1] . Činnost závěrky je synchronizována se skokovým mechanismem tak, aby filmzůstal nehybný od začátku otevření obturátoru až do jeho úplného uzavření [2] .

Nejběžnějším kotoučovým uzávěrem je rotační kotouč s jedním nebo více vyříznutými sektory . Méně rozšířené jsou otočné kónické a válcové uzávěry [3] , stejně jako clonové uzávěry s vratným pohybem . U radiometrů s infračervenou modulací může být uzávěr v uzavřeném stavu zdrojem referenčního záření.

Úhel otevření a koeficient obturace

Hlavní charakteristikou obturátoru je úhel otevření, který určuje jeho světelnou propustnost. Úhel otevření je roven úhlu sektorového výřezu jednolamelového uzávěru nebo součtu úhlů všech výřezů vícelamelového uzávěru [2] . U tvaru jiného než kotouč je úhel otevření vyjádřen celkovým úhlem natočení hnacího článku uzávěru, který odpovídá jeho otevřenému stavu, když je světlo volně prostupováno. Teoretická hranice úhlu otevření je 360°, což odpovídá kontinuální propustnosti světla, přičemž pevný neprůhledný disk má úhel nulový. Úhel otevření 180° znamená stejné časové intervaly světla a tmy.

Úhel otevření určuje rychlost závěrky při fotografování. , kde  je frekvence filmování,  je počet lopatek uzávěru [4] .

U filmové kamery tedy kombinace frekvence natáčení a úhlu otevření závěrky určuje rychlost závěrky, kterou fotocitlivý film přijme během expozice každého snímku [5] . Maximální úhel otevření uzávěru je omezen mechanickou účinností skokového mechanismu, který není schopen okamžitě pohnout fólií. Příliš rychlý chod drapáku nebo maltézského mechanismu je zatížen vysokým mechanickým zatížením perforace a rizikem poškození [6] . U většiny filmových kamer proto úhel otevření závěrky zřídka překročí 180°, výjimkou jsou speciální modely včetně videorekordérů [7] . Maximální úhel otevření závěrky je považován za důležitou vlastnost kinokamery, protože určuje její vhodnost pro natáčení v přirozeném světle bez dodatečného osvětlení. Existují fotoaparáty s proměnným úhlem otevření závěrky, který umožňuje nastavit rychlost závěrky na konstantní frekvenci. Filmové kamery vybavené takovou závěrkou jsou vhodné pro kombinované natáčení a výrobu přechodů jako je „rozostření“ a „zatemnění“ [8] [9] .

Někdy je za hlavní charakteristiku uzávěru považován obturační koeficient , to znamená poměr trvání otevřeného stavu (expozice) k periodě změny rámce.

U filmových projektorů faktor zatemnění přímo ovlivňuje světelnou účinnost a snižuje propustnost světla, když se snižuje. Zatížení filmu při promítání filmu je však ještě omezenější než při natáčení, protože na rozdíl od filmového negativu mnohokrát ovlivňuje bezpečnost filmové kopie procházející páskovým mechanismem . Díky vyšší účinnosti maltézského mechanismu by mohl být úhel otevření clony u filmových projektorů větší než u filmových kamer, pokud by nebylo požadováno dodatečné překrývání světelného toku volnoběžnou čepelí. U filmové projekce je pro eliminaci viditelného blikání plátna clona vybavena další lamelou a při projekci jednoho snímku je světlo dvakrát blokováno [10] . To zvyšuje frekvenci blikání nad fyziologický práh viditelnosti, ale snižuje propustnost světla systémem [11] . U zvukových filmových projektorů má obturátor jednu pracovní a jednu volnoběžnou lopatku, která poskytuje kmitočet blikání 48 Hz. U projektorů němého filmu, konstruovaných pro filmovou projekční frekvenci 16 snímků za sekundu, měl uzávěr dvě nečinné lopatky [12] .

Přenos pohybu

Kromě rychlosti závěrky závisí plynulost pohybu na obrazovce na úhlu otevření závěrky. Rozostření rychle se pohybujících objektů při velkém úhlu otevření maskuje diskontinuitu obrazu [13] . Současně, pokud je rychlost závěrky příliš pomalá, budou ostré i objekty pohybující se vysokou rychlostí. Při pozorování to způsobuje nepříjemný pocit strobingu (zlomkovitosti) obrazu, zvláště výrazný na velké obrazovce, kde je zapojeno rychlé periferní vidění. Také se snížením úhlu otevření je stroboskopický efekt patrnější, například když se kola otáčejí v opačném směru. Zmenšení úhlu otevření závěrky se proto používá hlavně ve scénách se stacionárními objekty nebo s malým tempem pohybu, hlavně pro vytváření filmových efektů . Při technickém a vysokorychlostním filmování rychlých procesů se často používají štěrbinové obturátory s extrémně malým úhlem otevření [14] . V některých případech lze jako uměleckou techniku ​​použít příliš vysoké rychlosti závěrky: kameraman Janusz Kaminsky při natáčení akčních scén filmu „ Zachraňte vojína Ryana “ záměrně snížil úhel otevření závěrky na 45° , čímž dosáhl pocitu neskutečného jasnost pohybů a výbuchů [15] .

Tah uzávěru

Narušení synchronizace obturátoru se skokovým mechanismem u filmového projektoru vede k nepříjemnému efektu v podobě vertikální smyčky z jasných detailů obrazu a jeho chvění na plátně. V projekčním žargonu se tento jev nazývá „tah závěrky“ a měl by být okamžitě korigován seřízením akčních členů [16] [17] . Stejná porucha filmové kamery způsobuje nenapravitelný sňatek, kdy světlo obrazu vlivem pohybu filmu v době expozice kreslí svislé „ocásky“. Někteří filmaři používají tento efekt k vytvoření iluze natáčení ruční filmovou kamerou, jako například v akčních scénách v historických filmech. Efekt rozmazání je přitom pečlivě kontrolován tak, aby obraz nevypadal vadně, ale pouze mírně prodlužoval odlesky podél filmu. Dávkovaný „tah závěrky“ použili tvůrci filmů „ Full Metal Jacket “ a „Saving Private Ryan“ v některých bitevních scénách [15] .

Zrcadlová závěrka

Po druhé světové válce se ve většině filmových kamer rozšířilo spřažené zaměřovače se zrcadlovým uzávěrem, poprvé použité v roce 1937 v německé kameře Arriflex 35 [18] [19] . Rovina kotoučového uzávěru 2 takových zařízení je umístěna pod úhlem 45° k optické ose čočky 1 a povrch uzávěru obrácený k čočce je pokryt zrcadlovou vrstvou [20] [9] . Při zablokování rámečku 9 je tedy celý světelný tok z čočky směrován clonou na matné sklo 3 , umístěné kolmo k rovině fólie [21] . Na matném povrchu se tak získá obraz, který je shodný s obrazem získaným v okně rámu s otevřenou clonou. Princip činnosti zaměřovače, postaveného na bázi zrcadlové clony, je podobný jako u hledáčku jednooké zrcadlovky .

Zrcadlová závěrka umožňuje ostření na matné sklo s vysokou přesností, nezávisle na ohniskové vzdálenosti objektivu. Navíc je takový hledáček zcela bez paralaxy a umožňuje vám vizuálně ovládat hloubku ostrosti . Možnost průchozího pozorování existovala ještě před zrcadlovou clonou, například v kamerách Bell & Howell 2709 z roku 1912: zařízení se mohlo pohybovat podél vodítek po ploché základně a nastavovat rámové okno filmem nebo matným sklem pomocí lupy. naproti snímací čočce [22] . Tento způsob však zviditelnil rám pouze v přestávkách ve focení a při chodu fotoaparátu bylo nutné pro rámování použít pomocný palalaxový hledáček. Nepřetržité pozorování bylo dostupné prostřednictvím filmu v Debrie Parvo a některých dalších, bylo však spojeno s rizikem jeho osvětlení přes lupu a ukázalo se jako nevhodné pro nejnovější panchromatické filmy s téměř neprůhlednou antihalační podvrstvou [23] .

Žádným z těchto nedostatků netrpí ani zrcadlová závěrka, která umožňuje přesné orámování a zaostření obrazu jak během focení, tak i při zastavení mechanismu, který u většiny fotoaparátů automaticky nastaví závěrku do pozorovací polohy na konci focení. Při absenci takové automatizace se uzávěr otáčí ručně pomocí rukojeti obecného pohonu. Zorné pole zobrazené konjugovaným záměrným křížem se zrcadlovou clonou se přesně shoduje se zorným polem jakéhokoli snímacího objektivu, což umožňuje používat výměnné objektivy a objektivy se zoomem bez omezení [24] . Nástup zrcadlového obturátoru změnil technologii kameramanské práce natolik, že jím nevybavené kamery se nazývaly „slepé“ [25] .

Zrcadlový obturátor může být umístěn pod optickou osou čočky nebo po její straně (nejčastěji vpravo). V prvním případě ( Arriflex 35 BL , " Konvas-avtomat ", " Rodina ", " Kinor 16СХ-2М ", " Krasnogorsk ") se obecné uspořádání shoduje s jednookou zrcadlovkou a matným sklem s obalem lupy systém jsou umístěny nahoře. Méně obvyklý je boční uzávěr: Arriflex 35 , Mitchell BNC R. V tomto případě je matné sklo také na boku spolu s optikou lupy. U složitých filmových kamer (například 2KSK) funguje zrcadlová závěrka ve spojení s kotoučovou nebo kónickou závěrkou, která poskytuje úplnější překrytí rámečku a zabraňuje problikávání lupy při zastavení kamery.

Obturátor pro separaci barev

V některých raných systémech barevné kinematografie se pro barevné separace používala závěrka disku . Za tímto účelem byly do jeho průhledných sektorů namontovány barevné filtry . Při otáčení takové závěrky, která byla nejčastěji dvoulistá, byly sousední snímky filmu exponovány přes filtry různých barev a byly vhodné pro získání barevně odděleného negativu . Při promítání výsledného filmu byl použit stejný obturátor a barevně oddělené rámečky pozitivu byly promítány přes úsek clony odpovídající barvy, čímž se vytvořil vizuální vjem barevného obrazu. Tento princip separace barev byl použit např. v systému Kinemacolor [ 26] , který byl v Evropě rozšířen na počátku 20. století . V SSSR byl stejný princip použit v experimentální technologii "Spectrocolor". V současnosti se podobná technologie separace barev používá u videoprojektorů s jedinou maticí DLP [27] .

Elektronická závěrka

Moderní videokamery využívající fotomatice jako převodník světla na videosignál mají schopnost řídit dobu expozice pro čtení nábojů, která se funkčně shoduje s vlastnostmi mechanické zátky s proměnným úhlem otevření. Někteří výrobci videokamer označují tuto funkci jako "elektronická závěrka " .  Stejně jako u tradiční clony i u elektronické clony ovlivňuje expoziční čas přenos plynulosti pohybu a při nízkých rychlostech závěrky se rychlý pohyb přenáší zlomkově, což je pro diváka nepříjemné. Digitální kinokamery , které nahrazují filmové kamery, nejsou vybaveny mechanickou závěrkou. Funkce nastavení úhlu otevření se provádí elektronickým analogem integrovaným do maticového řídicího systému.

Některé modely digitálních fotoaparátů [28] jsou však stále vybaveny mechanickou clonou, aby se zabránilo vzniku pohybových artefaktů generovaných CMOS matricemi , které potřebují fyzicky blokovat světelný tok v době čtení náboje. Použití mechanického zrcadlového uzávěru navíc umožňuje zachovat přítomnost optického zaměřovače. Na rozdíl od filmových fotoaparátů elektronické nepohybují filmem a úhel otevření virtuální závěrky může dosáhnout 360°, čímž se maximální rychlost závěrky prodlouží na dobu trvání snímkovacího cyklu. Při rychlosti snímání 24 snímků za sekundu tedy může být maximální rychlost závěrky 1/24 sekundy oproti 1/48, což je typické pro běžné fotoaparáty. To umožňuje fotografovat při nižších úrovních osvětlení.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 53.
  2. ↑ 1 2 Fotokinotechnika, 1981 , s. 214.
  3. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 346.
  4. ↑ Artishevskaya, 1990 , s. 6.
  5. ↑ The Movie Lover 's Reference Book, 1977 , str. 193.
  6. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 269.
  7. ↑ Kameramanova příručka, 1979 , str. 110.
  8. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 54.
  9. ↑ 1 2 Fotokinotechnika, 1981 , s. 215.
  10. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 62.
  11. ↑ Filmová projekce v otázkách a odpovědích, 1971 , str. 150.
  12. ↑ Základy záznamu a přehrávání obrazu, 1982 , str. 135.
  13. ↑ Konovalov, 2007 , s. 102.
  14. ↑ Filmovací zařízení, 1971 , str. 297.
  15. ↑ 1 2 Americký kameraman, 2017 .
  16. ↑ Technika filmové projekce, 1966 , str. 354.
  17. ↑ Nastavení obturátoru . mediamain. Staženo 12. června 2020. Archivováno z originálu dne 12. června 2020.
  18. ↑ Kronika fotoaparátu, 2013 , str. 3.
  19. ↑ Filmovací zařízení, 1971 , str. 134.
  20. ↑ Základy filmové techniky, 1965 , str. 61.
  21. ↑ Artishevskaya, 1990 , s. 7.
  22. ↑ Albert Steeman. Klasické filmové fotoaparáty  . Encyklopedie kameramanů. Staženo 17. května 2020. Archivováno z originálu dne 10. května 2020.
  23. ↑ Historie filmové techniky, 2007 , str. 63.
  24. ↑ Kameramanova příručka, 1979 , str. 72.
  25. ↑ Technika a technologie kinematografie, 2008 , s. dvacet.
  26. ↑ Cinemacolor.  První úspěšný systém barev . Americké WideScreen Museum. Získáno 16. května 2012. Archivováno z originálu 9. června 2012.
  27. ↑ Vladislav Kononov. Vyberte si videoprojektor. Teorie a praxe . Ferra.ru (4. května 2010). Datum přístupu: 5. ledna 2017. Archivováno z originálu 6. ledna 2017.
  28. ↑ Sony F65 FAQ (v angličtině) . Získáno 4. prosince 2011. Archivováno z originálu dne 2. dubna 2012.

Literatura